检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机科学 2012年第3期39卷 260-264页

作者：张樱张云泉龙国平中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100190

现代GPU一般都提供特定硬件(如纹理部件、光栅化部件及各种片上缓存)以加速二维图像的处理和显示过程,相应的编程模型(CUDA、OpenCL)都定义了特定程序设计接口(CUDA的纹理内存,OpenCL的图像对象)以便图像应用能利用相关硬件支持。以典... 详细信息

现代GPU一般都提供特定硬件(如纹理部件、光栅化部件及各种片上缓存)以加速二维图像的处理和显示过程,相应的编程模型(CUDA、OpenCL)都定义了特定程序设计接口(CUDA的纹理内存,OpenCL的图像对象)以便图像应用能利用相关硬件支持。以典型图像模糊化处理算法在AMD平台GPU的优化为例,探讨了OpenCL的图像对象在图像算法优化上的适用范围,尤其是分析了其相对于更通用的基于全局内存加片上局部存储进行性能优化的方法的优劣。实验结果表明,图像对象只有在图像为四通道且计算过程中需要缓存的数据量较小时才能带来较好的性能改善,其余情况采用全局内存加局部存储都能获得较好性能。优化后的算法性能相对于精心实现的CPU版加速比为200～1000;相对于NVIDIA NPP库相应函数的性能加速比为1.3～5。

关键词： AMD GPU Blur OpenCL 图像对象

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龙芯3A上三个自适应FFT包的对比与分析

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计算机科学 2012年第12期39卷 281-285页

作者：赵美超张云泉刘益群李焱颜深根中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100190

FFT算法在计算机科学中具有广泛的应用,自适应FFT软件包以其良好的可移植性而备受研究人员和用户的青睐,龙芯3A是中科院计算所自主研发的四核CPU,采用RISC架构,兼容MIPS指令。主要对FFTW,UHFFT,SPIRAL这3类FFT自适应软件包进行研究。首... 详细信息

FFT算法在计算机科学中具有广泛的应用,自适应FFT软件包以其良好的可移植性而备受研究人员和用户的青睐,龙芯3A是中科院计算所自主研发的四核CPU,采用RISC架构,兼容MIPS指令。主要对FFTW,UHFFT,SPIRAL这3类FFT自适应软件包进行研究。首先从搜索框架和代码产生器两方面总结了FFTW和UHFFT的异同,接着阐述了SPIRAL自动产生优化代码的三层架构实现原理,之后在国产CPU龙芯3A上对这3个软件包进行了性能测试,并结合龙芯的体系结构特点对结果作了分析对比。在最后总结了目前自适应FFT软件包的一般方法,为下一步开发自适应FFT软件包提供了思路。

关键词： FFTW UHFFT SPIRAL Loongson 3A FFT

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基于GPU的非标记定量软件QuantWiz并行化实现

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计算机科学 2012年第6期39卷 285-288页

作者：费辉张云泉王靖中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100190

QuantWiz是一款基于质谱的非标记定量软件,可很好地应用于定量蛋白质组学。实验数据的日益增大,使定量的计算量巨大,耗费时间长。GPU以几百GFlops甚至上TFlops的运算能力,为定量蛋白质组学这样的计算密集型应用提供了良好的加速方案。对... 详细信息

QuantWiz是一款基于质谱的非标记定量软件,可很好地应用于定量蛋白质组学。实验数据的日益增大,使定量的计算量巨大,耗费时间长。GPU以几百GFlops甚至上TFlops的运算能力,为定量蛋白质组学这样的计算密集型应用提供了良好的加速方案。对QuantWiz软件做了深入的研究与分析,找到了软件性能的热点模块所在,提出了该软件在GPU上的加速方案———GPU-QuantWiz,并进行了实现。性能测试显示,在Tesla C1060上,该方案的平均加速比达到9.66倍,得到了良好的加速效果。同时,该方案还可以扩展到两块及以上的GPU上,具有良好的可扩展性。

关键词：非标记定量蛋白质组 QuantWiz GPU 并行计算

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基于横向局部性的多核计算模型

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计算机科学 2012年第7期39卷 1-6页

作者：袁良张云泉中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院计算机科学国家重点实验室北京100190

片内多核已成为延长摩尔定律的方式,并行算法设计、编程模型、编译器和运行时系统都需要利用计算模型进行分析。现有多核模型对线程间共享缓存等资源的竞争已有较精确的模型,但是对于线程间数据共享考虑较少。提出线程间共享缓存的横向... 详细信息

片内多核已成为延长摩尔定律的方式,并行算法设计、编程模型、编译器和运行时系统都需要利用计算模型进行分析。现有多核模型对线程间共享缓存等资源的竞争已有较精确的模型,但是对于线程间数据共享考虑较少。提出线程间共享缓存的横向局部性和任务共享率概念,基于此扩展串行存储层次模型RAM(h),提出考虑任务共享率的多核并行计算模型MRAM(h)。

关键词：多核并行计算模型共享缓存横向局部性

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六边形区域快速傅里叶变换的CUDA-MPI算法及其实现

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数值计算与计算机应用 2012年第1期33卷 59-72页

作者：陈家杰李会元张先轶中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100190

本文研究六边形区域上快速傅里叶变换（FFTH）的CUDA—MPI算法及其实现．首先，我们通过充分利用CUDA的层次化并行机制及其库函数，设计了FFTH的高效率的CUDA算法．对于规模为3X2048。的双精度复数类型数据，我们设计的CUDA程序与CPU串... 详细信息

本文研究六边形区域上快速傅里叶变换（FFTH）的CUDA—MPI算法及其实现．首先，我们通过充分利用CUDA的层次化并行机制及其库函数，设计了FFTH的高效率的CUDA算法．对于规模为3X2048。的双精度复数类型数据，我们设计的CUDA程序与CPU串行程序相比可以达到12倍加速比，如果不计内存和显存之间的数据传输，则加速比可达40倍；其计算效率与CUFFT所提供的二维方形区域FFT程序的效率基本一致．在此基础上，我们通过研究GPU上分布式并行数据的转置与排序算法，优化设计了FFTH的CUDA-MPI算法．在3×8192^2的数据规模、10节点X6GPU的计算环境下，我们的CUDA-MPI程序与CPU串行程序相比达到了55倍的加速；其效率比MPI并行版FFTW以及基于CUFFT本地计算和FFTW并行转置的方形区域并行FFT的效率都要高出很多．FFTH的CUDA-MPI算法研究和测试为大规模CPU＋GPU异构计算机系统的可扩展新型算法的探索提供了参考．

关键词：六边形区域快速傅里叶变换 CUDA-MPI算法并行排序

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2012年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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计算机工程与科学 2012年第12期34卷 1-8页

作者：张云泉孙家昶袁国兴张林波中国科学院软件所并行软件与计算科学实验室北京100190 北京应用物理与计算数学所北京100088 中国科学院数学与系统科学研究院北京100190

本文根据2012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,中国TOP100的平均Linpack性能与国际TOP500的平均Linpack性能的差距已经从原... 详细信息

本文根据2012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,中国TOP100的平均Linpack性能与国际TOP500的平均Linpack性能的差距已经从原来的半年扩大到一年。在此基础上,根据十一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,峰值为10Petaflops的机器将在2012年到2013年间出现;累计Linpack性能将在2013年到2014年间达到100Petaflops;峰值为100Petaflops的机器将在2014年到2015年间出现;峰值达到Exaflops级的机器将在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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面向对象数据分析框架ROOT及其I/O系统剖析

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计算机工程与设计 2012年第12期33卷 4594-4597,4602页

作者：张卫星中国科学院软件研究所并行计算与计算科学实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

为了分析系统中产生的海量数据,研究并分析了一个面向对象数据分析框架ROOT系统。首先分析了ROOT系统的核心模块和主要功能,然后阐述了ROOT系统的文件存储结构和输入输出系统。ROOT系统的文件存储采用压缩的二进制格式,大大减少了数据... 详细信息

为了分析系统中产生的海量数据,研究并分析了一个面向对象数据分析框架ROOT系统。首先分析了ROOT系统的核心模块和主要功能,然后阐述了ROOT系统的文件存储结构和输入输出系统。ROOT系统的文件存储采用压缩的二进制格式,大大减少了数据的存储空间和传输时间;针对数据分析领域中的局部性特点,提供了数据对象自动拆分机制,减少了数据分析时数据的吞吐量,显著提高了数据分析效率。最后通过实验验证了ROOT系统在海量数据分析领域的高效性。

关键词：面向对象海量数据分析系统框架文件结构输入输出系统

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基于OpenCL的拉普拉斯图像增强算法优化研究

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计算机科学 2012年第5期39卷 271-277页

作者：贾海鹏张云泉龙国平徐建良李焱中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国海洋大学信息科学与工程学院青岛266100 中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100190

OpenCL是面向异构计算平台的通用编程框架,然而由于硬件体系结构的差异,如何在平台间功能移植的基础上实现性能移植仍是有待研究的问题。当前已有算法优化研究一般只针对单一硬件平台,它们很难实现在不同平台上的高效运行。在分析了不同... 详细信息

OpenCL是面向异构计算平台的通用编程框架,然而由于硬件体系结构的差异,如何在平台间功能移植的基础上实现性能移植仍是有待研究的问题。当前已有算法优化研究一般只针对单一硬件平台,它们很难实现在不同平台上的高效运行。在分析了不同GPU平台底层硬件架构的基础上,从Global Memory的访存效率、GPU计算资源的有效利用率及其硬件资源的限制等多个角度考察了不同优化方法在不同GPU硬件平台上对性能的影响;并在此基础上实现了基于OpenCL的拉普拉斯图像增强算法。实验结果表明,优化后的算法在不考虑数据传输时间的前提下,在AMD和NVIDIA GPU上都取得了3.7～136.1倍、平均56.7倍的性能加速,优化后的kernel比NVIDIA NPP库中相应函数也取得了12.3%～346.7%、平均143.1%的性能提升,验证了提出的优化方法的有效性和性能可移植性。

关键词： OpenCL 通用计算拉普拉斯算法跨平台

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组合松弛理论在DAE仿真算法中的应用

组合松弛理论在DAE仿真算法中的应用

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第四届中国系统仿真学会青年工作委员会学术会议暨2012仿真科学与技术青年学术论坛

作者：吴学凇曾艳曹建文中国科学院软件研究所并行软件和计算科学实验室北京100190 中国科学院软件研究所并行软件和计算科学实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

多领域统一建模是复杂系统建模仿真的一个重要发展方向.Modelica 是目前流行的多领域建模语言，它基于数学方程描述复杂系统，对建模产生的高指标的微分代数方程(DAE)进行数值求解，进而实现系统的仿真.但是在这个过程中，高指标DAE 系... 详细信息

多领域统一建模是复杂系统建模仿真的一个重要发展方向.Modelica 是目前流行的多领域建模语言，它基于数学方程描述复杂系统，对建模产生的高指标的微分代数方程(DAE)进行数值求解，进而实现系统的仿真.但是在这个过程中，高指标DAE 系统的关键求解步骤—基于结构指标的指标约简会小概率地发生失效.通过组合松弛理论，分析了DAE 系统仿真求解中指标约简算法失效的问题，阐述了结构指标约简失效的检测和修正的算法.为了将该算法与基于Modelica 的建模仿真平台相结合，提高DAE 系统结构指标约简算法的稳定性，分析了实现关键技术所需的相关算法，给出了具体实现的例子.

关键词：复杂系统 Modelica 微分代数方程指标约简组合松弛理论

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DAE系统中结构指标约简的失效检测与修复

DAE系统中结构指标约简的失效检测与修复

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第四届中国系统仿真学会青年工作委员会学术会议暨2012仿真科学与技术青年学术论坛

作者：曾艳吴学凇曹建文中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190

随着社会日趋工业化，数学建模与仿真在产品设计中的作用越来越重要。基于Modelica 语言的多领域统一建模技术是当前研究复杂系统的一种主流技术。基于Modelica 仿真建模往往得到的是高指标DAE 系统，需要将其转换为低指标的、可以直接... 详细信息

随着社会日趋工业化，数学建模与仿真在产品设计中的作用越来越重要。基于Modelica 语言的多领域统一建模技术是当前研究复杂系统的一种主流技术。基于Modelica 仿真建模往往得到的是高指标DAE 系统，需要将其转换为低指标的、可以直接求解的DAE 系统后再求解。结构指标约简算法是实现高指标转换为低指标的一种主要方法，但在少数情况下，该算法存在失效。通过组合松弛理论、图论算法、数值代数、矩阵计算等技术对该失效问题进行分析，将组合松弛算法与仿真算法中的结构指标约简算法相结合，对组合松弛算法进行了有效实现。实验结果表明组合松弛算法能够有效地检测并修正仿真算法中结构指标约简算法的失效问题。

关键词： DAE Modelica 组合松弛算法结构指标约简矩阵求秩最大权匹配

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