检索结果-内蒙古大学图书馆

组合机床与自动化加工技术 2022年第10期 21-26页

作者：李月英郑州科技学院电子与电气工程学院郑州450064

为提高复杂环境下移动机器人路径规划的求解精度和寻优效率,提出了量子动态交叉正余弦混合并行算法。该算法采用量子位Bloch球面初始化种群,提升算法初始搜索精度与效率;嵌入动态交叉边界因子实现种群实时动态分级调整,采用混合并行分... 详细信息

为提高复杂环境下移动机器人路径规划的求解精度和寻优效率,提出了量子动态交叉正余弦混合并行算法。该算法采用量子位Bloch球面初始化种群,提升算法初始搜索精度与效率;嵌入动态交叉边界因子实现种群实时动态分级调整,采用混合并行分级精细策略对种群位置动态更新;引入逐维随机反向学习和退火混合搜索策略对算法个体进行扰动,以平衡算法的全局探索与局部开发能力。测试函数和路径规划实验结果表明,所提出的算法整体寻优能力优于其他算法,具有较强的稳定性和鲁棒性,可高效地解决复杂环境中的移动机器人最优路径规划问题。

关键词：移动机器人路径规划混合并行算法量子位Bloch球面动态交叉边界因子

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基于PRAM模型的集群计算机混合并行算法设计

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信息工程大学学报 2019年第4期20卷 417-420页

作者：吴发辉张玲武夷学院福建武夷山354300

为提高集群计算机混合并行计算能力,需对集群计算机混合大数据特征样本集进行优化聚类处理,提出一种基于PRAM模型的集群计算机混合并行算法。采用分块融合匹配方法进行集群计算机混合大数据特征样本线性规划处理,提取集群计算机混合大... 详细信息

为提高集群计算机混合并行计算能力,需对集群计算机混合大数据特征样本集进行优化聚类处理,提出一种基于PRAM模型的集群计算机混合并行算法。采用分块融合匹配方法进行集群计算机混合大数据特征样本线性规划处理,提取集群计算机混合大数据特征样本的统计平均特征量,结合匹配滤波检测方法进行集群计算机混合大数据特征样本集的统计分析,构建海量集群计算机混合数据序列,采用增量式支持向量机学习分类器进行数据分类,结合PRAM模型识别方法进行聚类中心自动搜索,实现集群计算机混合并行计算,提高数据聚类和并行计算的收敛性。仿真结果表明,采用该方法进行集群计算机混合并行计算的特征聚类性较高,大大减少时间开销和内存消耗,提高大数据分类检索能力。

关键词： PRAM模型集群计算机混合并行算法大数据分类

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基于三对角线性方程组的混合并行算法研究

基于三对角线性方程组的混合并行算法研究

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作者：唐光平湖南大学

学位级别：硕士

许多大型科学与工程计算问题等应用领域都有涉及对于典型结构大型线性代数方程组的求解,且大型线性方程组的求解可以作为解决相应领域重大问题的基础。现今大型工程项目与科学研究中出现的计算问题越来越复杂,故对计算环境的要求越来越... 详细信息

许多大型科学与工程计算问题等应用领域都有涉及对于典型结构大型线性代数方程组的求解,且大型线性方程组的求解可以作为解决相应领域重大问题的基础。现今大型工程项目与科学研究中出现的计算问题越来越复杂,故对计算环境的要求越来越高,要想省时有效地解决大型或超大型复杂计算问题,就需要依靠并行计算技术的实现。近年,大型并行计算机或超级计算机的进一步发展为有效地求解大型或超大型复杂计算问题提供了可靠的保证。本文基于OpenMP并行编程环境,研究三对角线性方程组的并行解法。对于该典型结构的线性方程组的并行解法,目前已有块划分算法、循环递减算法以及这些算法的改进算法等。划分算法和循环递减算法都是基于分治法思路,在近年兴起的的并行环境中也取得了显著的研究成果。鉴于求解三对角线性方程组时循环递减算法的复杂回代求解过程,本文提出了一种新的优化并行算法来求解三对角线性方程组。采用混合并行模型,该算法结合了循环递减和划分算法。在并行机上,相比循环递减算法,该混合算法有更简洁的回代求解过程。本文中,操作数和算法执行时间被用于文中这些算法的性能分析与比较。基于这些衡量参数的结果,混合并行算法以混合方式采用多线程实现技术成功取得了比其他并行算法(循环递减和划分算法等)更好的性能效率。尤其,本文中提出的新算法有最少的标量操作数,且在多核计算机上求解规模大于一定数量的三对角线性方程组时有最短的算法执行时间。在求解大规模三对角方程组时,混合并行算法提高了循环递减和划分算法的性能分别为19.2%和13.2%。此外,为了进一步探索混合并行算法的性能,本文增加了混合算法中递减消元过程的次数,分析并实现了多次递减过程的混合并行算法的性能。通过比较单次递减过程混合算法和多次递减过程混合并行算法,得出一个结论,即增加循环递减算法的递减过程次数对混合并行算法的性能并没有有效的影响。

关键词：三对角方程组并行算法混合并行算法多核计算机多线程

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相场模型自适应方法及混合并行算法研究和实现

相场模型自适应方法及混合并行算法研究和实现

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作者：刘旸中国科学院大学

学位级别：硕士

随着计算机处理能力的快速发展及科学理论的空前爆发，使得计算材料科学对社会发展产生了越来越大的影响。相场方法是进行中尺度模拟的重要方法，在计算材料科学中被广泛应用。相场模型将系统看作一个整体，引入了一组序参量来描述模型... 详细信息

随着计算机处理能力的快速发展及科学理论的空前爆发，使得计算材料科学对社会发展产生了越来越大的影响。相场方法是进行中尺度模拟的重要方法，在计算材料科学中被广泛应用。相场模型将系统看作一个整体，引入了一组序参量来描述模型的瞬时状态，进而建立系统总能量的表达，并基于这一表达进行系统的演化。　　自适应网格技术是一种网格生成方法，能够自动适应问题特征，网格随着计算迭代而变。本文使用基于自适应网格技术的PARAMESH软件包来研究自适应网格技术。在相场模型中，要求弥散界面的厚度达到足够小，才可以得到精确解，由于序参量空间上的非均匀性，在弥散界面附近需要足够细密的网格，而在远离弥散界面的地方，可以使用较为稀疏的网格来计算。若使用均匀块结构网格来模拟相场模型，相场各部分均采用同样细密的网格，会增加大量的计算量，使用自适应网格模拟相场模型可以很好的解决这一问题。　　现有的基于MPI进行的并行计算，在区域分割和对程序的高效执行方面，已经不能适合更大规模的处理器。MPI(Message Passing Interface)是一种消息传递库规范，多用于单主机上多核/多CPU的并行计算，在进行大规模并行模拟中有较高的性能。OpenMP是线程级的并行编程手段，采用共享存储体系结构，内存开销小。混合并行编程充分发挥两种并行模式的优点，实行更好的并行粒度，在多处理器计算机组成的结构中，节点间使用MPI进行粗粒度并行，节点内采用OpenMP并行。　　本文使用自适应网格模拟红细胞稳定形态及过渡态的过程，并设计了自适应时间步长算法，根据能量下降原则自适应的调整每时间步的步长。对自适应网格程序计算部分和差值部分加入混合并行算法，针对红细胞形态的相场模型进行数值模拟，实验结果显示，得到了良好的并行效率。

关键词：相场模型消息传递接口共享存储并行编程自适应网格技术混合并行算法

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基于LabVIEW的混合编程自适应光学系统

基于LabVIEW的混合编程自适应光学系统

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作者：王钢中国科学院大学

学位级别：博士

大气湍流引入的波前误差极大地限制了地基望远镜的观测能力和成像质量。自适应光学(AO)技术是一种补偿大气湍流影响的重要手段。尽管自适应光学发展至今已经取得了很多的成功，然而自适应光学在非共光路像差校正和波前斜率探测算法等方... 详细信息

大气湍流引入的波前误差极大地限制了地基望远镜的观测能力和成像质量。自适应光学(AO)技术是一种补偿大气湍流影响的重要手段。尽管自适应光学发展至今已经取得了很多的成功，然而自适应光学在非共光路像差校正和波前斜率探测算法等方面仍然存在着可以进一步提高的空间。特别是对于太阳AO系统，其通常工作在视宁度较差的白天，这对系统的时间和空间校正能力提出了更高的要求。太阳波前传感器常利用太阳表面低对比度的扩展目标作为信标进行波前探测，所使用的基于互相关算法的波前探测算法也进一步增加了AO系统的计算负担。　　中国科学院南京天文光学技术研究所于2009年提出便携式太阳自适应光学(PSAO)系统，该系统基于多核CPU和LabVIEW编程语言，所有硬件均采用商用流水线产品，这使得搭建一套可重复且低成本的太阳AO系统成为可能。本文依托于项目组研制的PSAO系统，针对太阳自适应光学系统的需求，对DM波前误差校正、非共光路像差校正以及用于加速波前斜率计算速度的混合并行算法展开了以下的研究工作:　　变形镜(DM)是AO系统的关键性器件，其校正效果取决于DM促动器对其表面面型的精确控制。然而在DM制造加工和运输过程中会不可避免地的引入波前误差，这些波前误差会在DM整合到光学系统时累积到光学系统，进而降低光学系统的成像质量。为此本文提出一种基于瞳面的DM波前误差的校正方法。该方法选取一个高质量的平面反射镜作为参考波前，使用迭代优化算法将参考镜波前复制到DM表面，用以实现对DM波前误差的校正。　　针对AO系统非共光路像差校正的问题，本文提出了一种基于瞳面的非共光路像差校正方法。与DM波前误差校正方法不同，非共光路像差校正采用一个单模光纤准直后产生的高质量波前作为参考波前。为了减少校正过程中AO DM的负担，在进行AO非共光路像差校正前，需要尽量对准参考光源和AO光源的位置;之后使用迭代优化算法校正系统内的非共光路像差。　　为了提高太阳波前传感器波前斜率计算速度，本文提出一种用于加速波前斜率计算速度的混合并行算法。该算法由混合MPI/OpenMP并行模型和互相关算法组成，使用共享内存技术将混合并行算法嵌入到PSAO控制系统中。为了更好的评估PSAO系统对大气湍流的校正效果，本文在最后还提出了一套基于DM的大气湍流模拟平台，该模拟平台可以模拟不同的风速和Fried常数下的大气湍流。基于此大气湍流模拟平台，本文分别在不同条件下测试了PSAO系统的校正性能。　　本文针对太阳自适应光学系统的需求，展开了对DM波前误差校正方法、非共光路像差校正方法以及用于加速波前斜率计算速度的混合并行算法的研究工作，并首次提出了一套基于LabVIEW的混合编程的自适应光学控制系统。该系统具有良好的扩展性和兼容性，这项工作也为将来将PSAO系统应用到大口径太阳望远镜奠定了基础。同时本文的研究对于夜间自适应光学系统，特别是项目组研制的专门用于系外行星高对比度成像的便携式自适应光学(Portable Adaptive Optics，PAO)具有一定的潜在应用价值。

关键词：地基望远镜自适应光学系统变形镜波前误差校正非共光路像差校正波前斜率混合并行算法

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椭圆曲线标量乘快速计算算法的研究与改进

椭圆曲线标量乘快速计算算法的研究与改进

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作者：李兴然中国科学院大学

学位级别：硕士

椭圆曲线密码是基于椭圆曲线上的离散对数问题的困难性。在相同安全级别下，椭圆曲线密码的密钥更短。这一优势使得它在资源受限的环境中拥有巨大潜力，目前椭圆曲线密码方案已经有了广泛的应用。椭圆曲线密码中最核心的运算就是就是点... 详细信息

椭圆曲线密码是基于椭圆曲线上的离散对数问题的困难性。在相同安全级别下，椭圆曲线密码的密钥更短。这一优势使得它在资源受限的环境中拥有巨大潜力，目前椭圆曲线密码方案已经有了广泛的应用。椭圆曲线密码中最核心的运算就是就是点的标量乘运算，它直接影响着密码算法的实现效率。本文主要研究如何提高椭圆曲线标量乘运算的效率，具体工作如下:　　一、设计了新“半点-加”算法。新的算法具有规则的结构，它克服了此前“半点-加”算法不能够使用射影坐标的缺点。此外，它也能够抵抗简单能量攻击。通过理论分析，新的“半点-加”算法使用射影坐标进行运算，比此前使用Montgomery“半点-加”算法减少了约33％的运算量。　　二、设计了新的混合并行算法。本文设计了新的“倍点-加”算法，但经过理论分析，本文设计的“倍点-加”算法不如优化的Montgomery梯子算法快。因此，我们利用并行计算的思路，将优化的Montgomery梯子算法和本文提出的“半点-加”算法结合，得到新的混合并行算法。实验结果表明，新的算法节省了约12％的计算量。

关键词：椭圆曲线密码标量乘混合并行算法

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一般稀疏矩阵相乘的混合并行算法

一般稀疏矩阵相乘的混合并行算法

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2012全国高性能计算学术年会

作者： LUO Haibiao 罗海飙 WANG Ting 王婷 Research Center of Parallel Software Cloud Application Institute of Software Application Technology 并行软件云化技术研究中心广州中国科学院软件应用技术研究所广州 511458 Research Center of Parallel Software Cloud Application Institute of Software Application Technology 并行软件云化技术研究中心广州中国科学院软件应用技术研究所广州 511458 并行软件与计算科学实验室中国科学院软件研究所北京 100190

稀疏矩阵相乘是在科学和工程计算中有广泛应用，是科学计算中的一种常用的基本运算。但也面临着数据量大，非零值分布不规则，负载难均衡，计算结果矩阵的列指数无规则分布等问题。通过矩阵分块、优化数据传输、负载均衡、改良并行快速... 详细信息

稀疏矩阵相乘是在科学和工程计算中有广泛应用，是科学计算中的一种常用的基本运算。但也面临着数据量大，非零值分布不规则，负载难均衡，计算结果矩阵的列指数无规则分布等问题。通过矩阵分块、优化数据传输、负载均衡、改良并行快速排序法方法来解决上述问题，提高了计算效率。在多线程下计算速度比Intel MKL 的SPBLAS 平均提高56％。同时，还通过MPI+OpenMP 进行混合并行优化，在共享存储系统上两者有类似的计算速度。

关键词：混合并行算法稀疏矩阵相乘负载均衡并行快速排序

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一种混合并行算法及其在多相交直流混合电力系统中的应用

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中国电机工程学报 2010年第28期30卷 39-45页

作者：陈来军陈颖梅生伟许寅付立军纪锋电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学)

综合电力系统是典型的多相交直流混合电力系统,多由多相电机和电力电子设备构成。由于多相电机计算量大、端口数多,采用传统并行算法难以提高综合电力系统电磁暂态仿真效率,为此提出一种混合并行算法,该算法由元件级并行和网络级并行2... 详细信息

综合电力系统是典型的多相交直流混合电力系统,多由多相电机和电力电子设备构成。由于多相电机计算量大、端口数多,采用传统并行算法难以提高综合电力系统电磁暂态仿真效率,为此提出一种混合并行算法,该算法由元件级并行和网络级并行2部分组成。其中前者通过将计算量大的多相电机元件分拆为多个互相耦合的电机,以大幅减少单个元件的计算量和显著提高系统分区的灵活性;后者则利用元件级并行实现系统切分方案的优化设计和计算流程中等待时间的高效利用,从而显著提高网络并行计算的总体效率。典型综合电力系统算例的仿真结果验证了所提出算法的正确性和有效性。

关键词：并行计算元件级并行混合并行算法综合电力系统电磁暂态

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基于MPI和OpenMP的2.5维CSAMT正反演混和并行算法的研究

基于MPI和OpenMP的2.5维CSAMT正反演混和并行算法的研究

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作者：李昂吉林大学

学位级别：硕士

随着大地电磁勘探法的不断发展，传统计算方法对于计算机性能的要求越来越高。纯二维的正反演计算不能很好地模拟实际地形，纯三维的正反演计算计算量过大很难投入实际生产，因此2.5维正反演受到了越来越广泛的关注。另一方面，并行计... 详细信息

随着大地电磁勘探法的不断发展，传统计算方法对于计算机性能的要求越来越高。纯二维的正反演计算不能很好地模拟实际地形，纯三维的正反演计算计算量过大很难投入实际生产，因此2.5维正反演受到了越来越广泛的关注。另一方面，并行计算的技术也取得了很大的进步，应用在很多大计算量领域，因此，本文将并行方法应用在2.5维电磁场正反演计算上。针对带地形的复电阻率2.5维可控源音频大地电磁法(CSAMT)正反演串行计算过慢的问题，本文提出并实现了若干基于CPU多核多线程的OpenMP和基于分布式的MPI的混合并行正反演计算方法。为了提高并行计算的效率，实现多个计算单元的负载均衡，本文实现了一种基于预判的动态任务规划方法。基本正演并行算法最高达到了7.8倍的加速比，使用动态任务规划方法后，效率提升至17.19倍；反演并行算法最高达到了2.83倍的加速比。正演计算中，对计算进行了两层并行分解，外层的频率域循环进行MPI并行分解，主进程将任务分配给协同计算的多个进程上，各进程独立计算后将结果返回到主进程进行合并处理和余下的计算，各进程内部再对内层的波数域循环进行OpenMP并行分解，多个CPU线程共同独立计算不同的波数下的场值，通过对共享变量和私有变量的设置，来实现协同并行计算。反演计算中，本文采用了OpenMP方法对反演计算中的反演循环的频率域进行了并行分解，采用多个线程同时计算不同频率下的反演场值，再通过其数据共享方法将得出的场值处理从而得出反演的最终结果。为了提高并行效率，充分发挥多进程和多线程的并行计算能力，本文在进行任务分解时，采用了动态任务规划的方法，按照PC集群各个节点的最大计算能力分配任务，使得各节点进程和线程的计算时间大致相当，实现了动态负载均衡，缩短了进程和线程的空闲等待时间，提高了并行效率。最后，通过对不同集群下的多组实验模型的测试，论证了本文提出并行算法的正确性与效率，并对本文算法的优势进行了总结。实验结果表明，本文算法不仅能够达到与串行算法同样的精度，而且获得了接近总计算单元数目的线性加速比，在算法中使用动态任务规划方法分配任务，则能获得更短的计算时间和更高的并行效率。

关键词： MPI OpenMP 混合并行算法 CSAMT 动态任务规划 2.5维正反演

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红细胞形态的MPI+OpenMP并行自适应相场模拟

红细胞形态的MPI+OpenMP并行自适应相场模拟

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第四届中国科学院超级计算机应用大会

作者：刘旸张鉴陆忠华中国科学院计算机网络信息中心北京 100190 中国科学院大学北京 100049 中国科学院计算机网络信息中心北京 100190

本文针对红细胞形态的相场模型研究并行自适应算法.依据界面追踪的原则设计了自适应网格的更新准则,并基于离散能量下降准则设计了时间步长的自适应算法.在基于MPI的块结构自适应网格管理软件包PARAMESH的基础上设计并实现了MPI+OpenMP... 详细信息

本文针对红细胞形态的相场模型研究并行自适应算法.依据界面追踪的原则设计了自适应网格的更新准则,并基于离散能量下降准则设计了时间步长的自适应算法.在基于MPI的块结构自适应网格管理软件包PARAMESH的基础上设计并实现了MPI+OpenMP的混合并行算法.通过红细胞稳定态的自适应计算验证了自适应算法的正确性并测试了混合并行实现的效率.测试结果显示混合并行算法具有良好的可扩展性.

关键词：红细胞形态相场模型自适应网格混合并行算法

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