检索结果-内蒙古大学图书馆

北京理工大学学报 2025年第3期45卷 248-255页

作者：段晓宇安恒斌中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

在结构力学接触问题的数值模拟中,使用Lagrange乘子法施加接触约束会产生大规模离散鞍点线性方程组.由于鞍点矩阵的不定性,其求解难度较大,针对二维绑定接触问题,提出了一种新型插值方式的两网格预处理方法,其核心思想是对任意光滑算法... 详细信息

在结构力学接触问题的数值模拟中,使用Lagrange乘子法施加接触约束会产生大规模离散鞍点线性方程组.由于鞍点矩阵的不定性,其求解难度较大,针对二维绑定接触问题,提出了一种新型插值方式的两网格预处理方法,其核心思想是对任意光滑算法,在精确求解粗网格系统时实现单次收敛.此外,构造的粗网格算子具有对称正定性,能有效反映接触约束条件.数值实验结果表明,该方法仅需要较少的迭代次数即可收敛,在多种接触模型中表现出较高的计算效率,其计算时间相比于SIMPLE方法最多可减少80%.同时,该方法在不同的接触约束条件下仍保持较强的健壮性,且适用于大规模计算.

关键词：接触力学迭代法线性方程组鞍点系统两网格预处理

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通用嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术

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石油学报 2025年第3期46卷 574-587页

作者：姚军王通孙致学孙海黄朝琴中国石油大学(华东)油气渗流研究中心山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行... 详细信息

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术进行了研究。首先,基于区域分解方法,研发了嵌入式离散裂缝模型大规模并行求解技术,并且提出了在非结构网格中,基质与裂缝两套独立系统的连接关系分解方法。其次,针对多组分热-流-固耦合问题,使用有限体积法实现了组分流动、传热与力学控制方程的统一数值离散,使用顺序隐式牛顿方法对耦合非线性问题进行并行迭代求解。最后,通过与解析模型对比验证了数值方法的准确性,并且将数值模拟器应用于多层页岩气藏立体开发、深层高温裂缝性油藏注水开发数值模拟,并且在不同并行规模下对并行计算性能与可扩展性进行了分析。实现的并行数值模拟技术能够对实际工程中的三维离散裂缝系统进行大规模精细并行数值模拟,并且在不同的并行规模下都取得了良好的并行性能与可扩展性,能够成为裂缝性油气藏开发的有效设计与分析工具。

关键词：油藏数值模拟嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合并行计算网格

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有向图并行计算中一种新的结点调度算法

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计算机学报 2009年第11期32卷 2178-2186页

作者：张爱清莫则尧北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

在基于有向图的并行计算中,给定图剖分后,如何设计结点调度方案使得并行执行时间最短,是典型的NP完全问题.针对此问题,文中提出一种新的基于顺逆交替迭代技术的启发式调度算法,并给出该算法的并行实现.严格的理论推导证明,新算法在一定... 详细信息

在基于有向图的并行计算中,给定图剖分后,如何设计结点调度方案使得并行执行时间最短,是典型的NP完全问题.针对此问题,文中提出一种新的基于顺逆交替迭代技术的启发式调度算法,并给出该算法的并行实现.严格的理论推导证明,新算法在一定的假设条件下,从任何初始调度方案出发,均可以单调收敛.在数百个处理器上的并行数值实验表明,与常用的调度算法相比,新算法可在付出很少的开销代价下显著提高整体并行效率.

关键词：有向图并行计算结点调度算法顺逆交替迭代技术

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科学计算应用程序单核指令级优化研究

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计算机研究与发展 2014年第6期51卷 1263-1269页

作者：罗红兵张晓霞王伟武林平北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

尽管高性能计算机性能提升越来越快,但科学计算应用程序获得同步的性能提升是很困难的.提高科学计算应用程序的执行性能,需要依照高性能计算机体系结构的特点进行针对性的优化,其中单核指令级优化是科学计算应用程序性能优化的重要方面... 详细信息

尽管高性能计算机性能提升越来越快,但科学计算应用程序获得同步的性能提升是很困难的.提高科学计算应用程序的执行性能,需要依照高性能计算机体系结构的特点进行针对性的优化,其中单核指令级优化是科学计算应用程序性能优化的重要方面之一.以基于JASMIN（J adaptive structured meshes applications infrastructure）框架实现的Euler程序为例,探讨了科学计算应用程序在Intel Xeon微处理器平台上的具体性能问题和指令级并行性能优化方法,并较大幅度地优化了Euler程序的单核性能.程序优化后,二维和三维两个物理模型计算的总运行时间比优化前减少了21％～34％,核心模块Gas1dapproxy的执行时间缩短了50％以上.性能优化实验表明：流水线效率已成为影响科学计算类实际应用程序计算效率的重要因素,需要通过降低计算语句的依赖度、减少长延迟计算数量等方法予以改进.

关键词：性能分析性能优化 Xeon 指令级优化科学计算程序

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面向结构网格并行应用的一类快速通信算法

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计算物理 2012年第1期29卷 58-64页

作者：刘旭张爱清肖丽莫则尧北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

通信算法需要在相邻子区域间传输数据.通过求解子区域间的相交问题可以寻找相邻区域.针对子区域的求交问题,基于区间树,结合结构网格应用的特点,构造近似线性时间复杂度的算法.数值实验表明该算法具有较高的计算效率和可扩展性,能够支... 详细信息

通信算法需要在相邻子区域间传输数据.通过求解子区域间的相交问题可以寻找相邻区域.针对子区域的求交问题,基于区间树,结合结构网格应用的特点,构造近似线性时间复杂度的算法.数值实验表明该算法具有较高的计算效率和可扩展性,能够支持百万量级矩形子区域的并行计算.

关键词：并行计算结构网格快速通信算法区间树

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基于共享与分布随机数的并行粒子发射算法

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计算机学报 2014年第7期37卷 1593-1598页

作者：陈军北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

对高功率微波三维电磁PIC数值模拟中采用束流发射方式的粒子随机生成规律进行了研究.提出了一种基于共享与分布随机数的并行粒子发射算法,以满足多个处理机对单个随机数产生器产生的随机数序列的共享和分布需求,即共享部分随机数,而分... 详细信息

对高功率微波三维电磁PIC数值模拟中采用束流发射方式的粒子随机生成规律进行了研究.提出了一种基于共享与分布随机数的并行粒子发射算法,以满足多个处理机对单个随机数产生器产生的随机数序列的共享和分布需求,即共享部分随机数,而分别使用其他随机数.这些共享和分布需求在程序运行前是非确定性的.将该并行算法用于一典型高功率微波源器件中模拟,数值实验表明并行程序可以较好地吻合串行程序得到的粒子相空间物理图像.

关键词：并行算法随机数生成粒子发射

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科学计算双路并行I/O优化方法

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计算机学报 2015年第5期38卷 1035-1043页

作者：曹立强莫则尧沈卫超夏芳陈军北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

科学计算数据集由数据和元数据组成.一般条件下,数据的尺寸较大,元数据尺寸较小.传统的高性能计算机并行文件系统可以高效率地读写大块连续数据,但是无法高效率地读写大量较小块的元数据.一旦大块数据和小块元数据两类读写特征混杂在一... 详细信息

科学计算数据集由数据和元数据组成.一般条件下,数据的尺寸较大,元数据尺寸较小.传统的高性能计算机并行文件系统可以高效率地读写大块连续数据,但是无法高效率地读写大量较小块的元数据.一旦大块数据和小块元数据两类读写特征混杂在一起,元数据将较严重地干扰并行I/O,造成性能的下降.为此,文中提出数据与元数据分治的双路并行I/O方法.该方法在高层I/O库中建立内存文件系统与并行文件系统两级存储,在存储资源之间并行迁移科学计算元数据.一方面降低较频繁读写元数据的I/O延迟,另一方面改变科学计算数据的存储特征与存储模式,从而提高科学计算应用、尤其是数据分析与可视化等读入密集型应用的I/O效率.测试表明,双路并行I/O方法可提高写性能8%~13%,提高读性能89%到1.01倍.

关键词：并行I/O 高层I/O库性能优化数据格式双路并行I/O

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基于JASMIN框架的FFT并行解法器及其应用

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计算物理 2011年第4期28卷 475-480页

作者：郭红曹小林胡晓燕北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

为解决并行应用程序使用FFTW(Fastest Fourier Transform in the West)并行软件包所面临的计算规模难以扩展、数据结构变动大、实现不同数据结构间通信难度大、接口不确定等问题,在JASMIN框架内设计实现FFT并行解法器.该解法器封装了数... 详细信息

为解决并行应用程序使用FFTW(Fastest Fourier Transform in the West)并行软件包所面临的计算规模难以扩展、数据结构变动大、实现不同数据结构间通信难度大、接口不确定等问题,在JASMIN框架内设计实现FFT并行解法器.该解法器封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,通过重新分布存储数据,调用一维FFT变换实现高维FFT的并行计算,并提供规范接口,支撑用户简便地实现FFT的并行计算.数值测试表明,该解法器具有很好的并行性能.该解法器已应用于激光等离子体成丝不稳定性的数值模拟并行程序,它在2048个处理器上的并行效率可达80%以上.

关键词： FFT 并行解法器 JASMIN

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基于预算的资源管理模型

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华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第S1期39卷 125-129页

作者：罗红兵王伟张晓霞武林平北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

针对现有批作业系统中的资源管理方式在资源使用公平性和合理性、作业服务质量(QoS)与实际需求存在较大差距的问题,提出一种基于经济学原理的资源管理模型——BB-RAM模型.模型通过预算机制来实现对计算资源管理和使用的宏观控制,最终达... 详细信息

针对现有批作业系统中的资源管理方式在资源使用公平性和合理性、作业服务质量(QoS)与实际需求存在较大差距的问题,提出一种基于经济学原理的资源管理模型——BB-RAM模型.模型通过预算机制来实现对计算资源管理和使用的宏观控制,最终达到资源使用最优化和保证作业服务质量的目的.基于实际作业流的仿真结果表明该模型的作业调度的作业延误率、效益值等QoS指标,以及平均响应时间等传统评价指标都优于传统调度策略.

关键词：高性能计算机资源管理并行作业调度经济模型预算机制

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集群系统运行状态监控软件设计

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华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第S1期39卷 148-152页

作者：武林平张晓霞王伟罗红兵北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

结合现有监控方法,设计并实现了一种针对集群系统关键部件的多层次、集中式监控软件.该软件的监控状态参数丰富,涵盖了部件的物理状态、节点的负载状态、节点的事件信息状态和数字电路逻辑状态这4大类运行状态;其状态数据使用数据库集... 详细信息

结合现有监控方法,设计并实现了一种针对集群系统关键部件的多层次、集中式监控软件.该软件的监控状态参数丰富,涵盖了部件的物理状态、节点的负载状态、节点的事件信息状态和数字电路逻辑状态这4大类运行状态;其状态数据使用数据库集中存储,便于历史数据的检索与分析;状态数据具有统一时钟,能够再现集群系统历史某时刻的运行时场景.在实际系统上的运行结果表明:基于该软件实现的故障在线自动处理机制能够提高系统运行稳定性及作业的成功率.

关键词：集群系统稳定性资源管理状态监控故障在线自动处理

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