检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机科学 2022年第5期49卷 363-370页

作者：纪璎芮袁良张云泉大连海洋大学信息工程学院辽宁大连116023 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190

Stencil(模版计算)是一类常见的循环嵌套计算模式,被广泛应用于计算电磁、天气模拟、地球物理、海洋模拟等许多科学和工程模拟应用中。随着现代处理器体系结构的发展,多核和多层存储层次不断加深,研究并行性和局部性成为了提高程序运行... 详细信息

Stencil(模版计算)是一类常见的循环嵌套计算模式,被广泛应用于计算电磁、天气模拟、地球物理、海洋模拟等许多科学和工程模拟应用中。随着现代处理器体系结构的发展,多核和多层存储层次不断加深,研究并行性和局部性成为了提高程序运行速度的主要途径。分块是开发数据局部性和程序并行性的主要技术之一,目前,针对Stencil已提出了大量高效分块和向量化方法,但大多局限于具有较高并行度的Jacobi类型的Stencil。Gauss-Seidel Stencil具有更优的收敛速度,被广泛应用于多重网格的计算中。这类Stencil的数据依赖更为复杂,文中面向红黑排序的Gauss-Seidel Stencil设计了一种并行分块和向量化算法,提升了Gauss-Seidel Stencil的数据局部性、中粒度多核并行性以及核内细粒度并行性。实验结果证实了本文方案的有效性。

关键词： Stencil计算分块 Gauss-Seidel

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基于国产PuDianNao芯片的向量函数库优化

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郑州大学学报（工学版） 2023年第1期44卷 31-37页

作者：杨指政杜子东文渊博郑州大学河南先进技术研究院河南郑州450001 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学技术大学计算机学院安徽合肥230026

目前国产人工智能处理器PuDianNao芯片上的向量数学函数只能依靠循环调用标量函数来实现,该方法性能比较低。基于PuDianNao芯片提出了3种优化方法。方法一为插值方法;方法二为SIMD加掩码方法;方法三基于PuDianNao的硬件阵列结构,使用VLI... 详细信息

目前国产人工智能处理器PuDianNao芯片上的向量数学函数只能依靠循环调用标量函数来实现,该方法性能比较低。基于PuDianNao芯片提出了3种优化方法。方法一为插值方法;方法二为SIMD加掩码方法;方法三基于PuDianNao的硬件阵列结构,使用VLIW指令操作阵列中的每个处理单元,封装出SIMT编程模型,提出了暴露分支范围和分支扁平化的编程方法。对以上3种方法进行精度和性能测试,对比实验结果表明,方法三具有最好的精度和性能。使用方法三实现基于国产PuDianNao芯片的向量数学函数库PuDianNao-VecMath,解决了数学函数多分支结构难以向量化的难题。该函数库精度性能较好、功能稳定、运行正确,提供的接口包括取整函数、超越函数、比较函数、激活函数等常见基础数学库函数。在精度上,将函数定义域区间全数据作为输入,运算结果和标量函数在CPU i7运行的结果进行对比。结果表明,单精度版本最大ULP值为2,半精度版本最大ULP值为1。性能与使用标量循环相比有较大提高,单精度版本相对于标量循环平均加速比平均值为18.26,最大加速比为35.90;半精度版本平均加速比平均值为15.65,最大加速比为30.11。

关键词：向量化函数 PuDianNao-VecMath 国产人工智能处理器暴露分支范围和分支扁平化

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面向CT图像小目标病灶区域的智能化检测算法研究

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小型微型计算机系统 2023年第8期44卷 1792-1797页

作者：许金亚裴颂文上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190

由于计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)医学图像的大部分病灶区域面积较小,传统目标检测模型容易造成小目标病灶区的漏检和误检.针对此问题,本文提出了一种具有注意力机制的特征金字塔网络(Attention Feature Pyramid Network,AFP... 详细信息

由于计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)医学图像的大部分病灶区域面积较小,传统目标检测模型容易造成小目标病灶区的漏检和误检.针对此问题,本文提出了一种具有注意力机制的特征金字塔网络(Attention Feature Pyramid Network,AFPN),将特征提取网络的输出结果依次输入到通道注意力模块和空间注意力模块中,并与原来的特征层融合,从而在通道层次和特征点层次上对小目标病灶区分别进行特征增强,减少对病灶区的漏检.同时,本文提出了包含信心分数乘积项的损失函数,可以提高被识别错误的样本损失权重,减少对病灶区的误检.实验结果表明,本文模型在小目标病灶区的平均检测精度比3DCE(3D Context Enhanced region-based CNN)模型提高了5.2%,比MSB(Multi-Scale Booster)模型的检测精度提高了4.4%.

关键词：目标检测医学影像注意力机制特征金字塔网络

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2015年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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数据与计算发展前沿 2015年第6期 83-92页

作者：张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室

本文根据2015年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。我们发现,由于国际超算发展态势整体放慢,中国TOP100的平均Linpack性能和入门门槛继续... 详细信息

本文根据2015年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。我们发现,由于国际超算发展态势整体放慢,中国TOP100的平均Linpack性能和入门门槛继续保持比国际TOP500高的局面。随着联想对IBM X86服务器并购的完成,中国TOP100上的超级计算系统几乎90%以上都是国产超算系统,曙光、联想和浪潮三强争霸的局面已经形成。安装在中国大陆的超算系统在2015年11月TOP500上的数量再创新高,紧跟美国之后排名世界第二;而中科曙光生产的超算系统更是历史性的首次闯入世界前三强,排名HP和Cray之后。中国的超算系统研制水平和能力经过十多年的快速发展,已经跻身世界先进水平的行列。在此基础上,根据十四届排行榜积累的性能数据,我们对未来几年中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。我们认为:峰值100Petaflops的机器将在2016年出现,100Petaflops Linpack性能的机器将在2016年到2017年出现,累计Linpack性能将在2017年到2018年间达到1000Petaflops,峰值Exaflops的机器将在2018年到2019年间出现。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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2013年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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数据与计算发展前沿 2013年第6期 85-93页

作者：张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室

本文根据2013年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。我们发现,由于天河二号超级计算机的发布,中国TOP100的平均Linpack性能已经从一年前的... 详细信息

本文根据2013年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。我们发现,由于天河二号超级计算机的发布,中国TOP100的平均Linpack性能已经从一年前的落后一年快速的变为比国际TOP500平均Linpack性能高的局面。在此基础上,根据十二届排行榜积累的性能数据和能够得到的其他公开历史数据,对未来几年中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。从预测可以看出,累计Linpack性能将在2013年到2014年间达到100Petaflops;峰值100Petaflops的机器将在2014年到2015年间出现;峰值Exaflops的机器将在2017年到2018年间出现。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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面向低剂量CT图像的多生成器对抗网络降噪模型的研究

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小型微型计算机系统 2020年第12期41卷 2582-2587页

作者：裴颂文樊静沈天马顾春华上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190

针对低剂量计算机断层扫描将导致扫描图像噪声高的问题,本文提出了一种用于图像降噪的多生成器的生成对抗网络(TriGAN)模型.首先提出了三个生成器的并行结构对不同类型噪声进行有针对性的图像降噪;其次引入残差网络,避免梯度消失等问题... 详细信息

针对低剂量计算机断层扫描将导致扫描图像噪声高的问题,本文提出了一种用于图像降噪的多生成器的生成对抗网络(TriGAN)模型.首先提出了三个生成器的并行结构对不同类型噪声进行有针对性的图像降噪;其次引入残差网络,避免梯度消失等问题,保证训练阶段的稳定和高效;最后,利用谱归一化方法解决生成对抗网络在训练过程中可能出现的模式坍塌和慢收敛的问题.实验结果表明,TriGAN和其他深度学习模型DnCNN和GAN等相比较,图像的峰值信噪比达到26.67,平均提高了4.5%;结构相似性达到0.98,平均提高了1.5%.此外,采用TriGAN模型降噪后的断层扫描图像亨氏单位的平均值为32.61,标准差为58.91,最接近标准剂量CT样本图像的断层扫描数.

关键词：生成对抗网络图像降噪谱归一化残差网络

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密度泛函微扰理论中响应密度矩阵的迭代求解算法研究

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计算机科学 2023年第6期50卷 81-85页

作者：刘人僪徐直前商红慧张云泉大连海洋大学信息工程学院辽宁大连116023 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机与控制学院北京100190

针对密度泛函微扰理论中响应密度矩阵的计算问题,提出了一种全新的Sternheimer方程的并行求解方法,即通过共轭梯度算法和矩阵直接分解算法对Sternheimer方程进行求解,并且在第一性原理的分子模拟软件FHI-aims中实现了这两种算法。实验... 详细信息

针对密度泛函微扰理论中响应密度矩阵的计算问题,提出了一种全新的Sternheimer方程的并行求解方法,即通过共轭梯度算法和矩阵直接分解算法对Sternheimer方程进行求解,并且在第一性原理的分子模拟软件FHI-aims中实现了这两种算法。实验结果表明采用共轭梯度算法和矩阵直接分解算法的计算结果精度较高,相比传统方法的计算结果误差较小,且具有可扩展性,验证了新的Sternheimer方程中线性方程求解的正确性和有效性。

关键词：密度泛函线性方程迭代算法

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2014年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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数据与计算发展前沿 2015年第1期 89-96页

作者：张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室

本文根据2014年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。我们发现,由于天河二号超级计算机的发布,中国TOP100的平均Linpack性能已经从两年前的... 详细信息

本文根据2014年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。我们发现,由于天河二号超级计算机的发布,中国TOP100的平均Linpack性能已经从两年前的落后一年变为比国际TOP500平均Linpack性能高的局面,且TOP100的入门性能门槛也第一次超过TOP500。在此基础上,根据十三届排行榜积累的性能数据和能够得到的其他公开历史数据,对未来几年中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。根据新的数据和实际情况,经修正后我们认为,累计Linpack性能将在2015年到2016年间达到100Petaflops,比我们原来预期的晚;峰值100Petaflops的机器将在2015年到2016年间出现;峰值Exaflops的机器将在2019年到2020年间出现,比我们原来预期的晚2年。单台机器峰值超过累计Linpack性能的情况出现在2018到2019年间。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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基于改进细胞链表算法的分子动力学模拟性能优化模型

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计算机科学 2013年第2期40卷 12-15页

作者：金明灿胡长军李建江苗庆松北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100083 平壤机械大学信息工程学院平壤70050

在改进的细胞链表算法中,细胞大小的减少会降低该算法的通信量和粒子之间距离计算的次数,同时会增加邻居细胞的数量。多细胞分子动力学算法是分子动力学模拟中普遍使用的并行算法。将改进细胞链表算法的基本思想应用到多细胞分子动力学... 详细信息

在改进的细胞链表算法中,细胞大小的减少会降低该算法的通信量和粒子之间距离计算的次数,同时会增加邻居细胞的数量。多细胞分子动力学算法是分子动力学模拟中普遍使用的并行算法。将改进细胞链表算法的基本思想应用到多细胞分子动力学算法中,推导出了一个分子动力学模拟性能评价模型,并据此提出一个优化模型来加速分子动力学模拟。实验结果表明,根据该优化模型确定的细胞大小可以提高分子动力学模拟程序的性能。

关键词：并行计算细胞链表算法多细胞分子动力学算法性能评价细胞大小的优化

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2016年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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数据与计算发展前沿 2016年第6期 86-94页

作者：张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室

本文根据2016年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。我们发现,由于神威太湖之光超级计算机的发布,中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比... 详细信息

本文根据2016年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。我们发现,由于神威太湖之光超级计算机的发布,中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP500平均Linpack性能高的局面,且TOP100的入门性能门槛仍然超过TOP500。随着联想对IBM X86服务器并购的完成,中国TOP100上的超级计算系统已经几乎全部都是国产超算系统,曙光、联想和浪潮三强争霸的局面已经形成。在此基础上,本文根据十五届排行榜积累的性能数据和能够得到的其他公开历史数据,对未来几年中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。我们去年的预测累计Linpack性能将在2016年间达到100Petaflops和峰值100Petaflops的机器将在2016年出现都成功实现,预测准确。根据新的数据,我们认为:累计Linpack性能将在2017年到2018年间达到1000Petaflops,峰值Exaflops的机器将在2018年到2019年间出现。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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