收藏本站
《吉林大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于GPU的高性能并行算法研究

白洪涛  
【摘要】: 计算机图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的高速发展,不但促进了图像处理、虚拟现实、计算机仿真等应用领域的快速发展,同时也为人们利用GPU进行图形处理以外的通用计算提供了良好的运行平台。基于GPU的图形处理及其通用计算成为图形学及高性能计算领域的热点研究课题。基于GPU的高性能并行算法研究是该课题的重要内容之一。本文以探索GPU大规模并行通用计算的运用模式为目标,从传统问题入手,选择典型算法进行研究,主要研究了数值类算法中的非计算密集型算法、数据密集类算法和元启发式优化算法这三类算法在GPU上的并行化。数值类算法中的非计算密集型算法存在内存墙问题,而在基于GPU的并行化过程中,该瓶颈尤为突出。本文以稀疏矩阵向量乘算法为代表,研究基于GPU并行化方法以及性能优化策略。数据密集类算法由于其特有的数据可分割性,因而比较适于GPU并行计算。本文以频繁模式挖掘算法和最近邻搜索算法为代表,研究了此类算法的GPU并行化方法以及性能优化策略;针对最近邻搜索问题,结合KD-Tree空间划分与ABT方法,提出了适于欧几里德距离的点剪枝策略。元启发式优化算法是求解大规模优化问题的高效方法之一,其解空间搜索过程具有天然的并行性。本文以蚁群算法为代表,研究了蚁群算法及其若干改进算法在GPU上的并行化方法;针对蚂蚁个体智能性不足的问题,提出了带有展望策略的蚁群优化算法;针对蚁群参数敏感问题,研究了多蚁群在GPU上同时进化方法,提出了适于GPU的粗/细粒度结合的多蚁群算法;针对异构多蚁群的信息交流问题,提出了一种新的基于共享信息素矩阵的交流策略。大量的标准测试表明,上述算法可以达到几倍甚至上百倍的加速比;与已有的同类基于GPU的并行算法相比,上述算法具有更高的实际浮点性能和存储器带宽。CPU+GPU的异构多核架构是目前GPU大规模并行通用计算的运用模式,探讨传统算法的GPU并行化方法,使之更适用于异构多核架构下并行计算,能够为基于GPU的高性能计算的普及提供理论和方法。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP338.6

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 吴春明;陈治;姜明;;蚁群算法中系统初始化及系统参数的研究[J];电子学报;2006年08期
2 黄国锐,曹先彬,王煦法;基于信息素扩散的蚁群算法[J];电子学报;2004年05期
3 吴斌,史忠植;一种基于蚁群算法的TSP问题分段求解算法[J];计算机学报;2001年12期
4 陈崚,沈洁,秦玲,陈宏建;基于分布均匀度的自适应蚁群算法[J];软件学报;2003年08期
5 曹锋;周傲英;;基于图形处理器的数据流快速聚类[J];软件学报;2007年02期
6 吴恩华;图形处理器用于通用计算的技术、现状及其挑战[J];软件学报;2004年10期
7 朱庆保,杨志军;基于变异和动态信息素更新的蚁群优化算法[J];软件学报;2004年02期
8 孙力娟,王良俊,王汝传;改进的蚁群算法及其在TSP中的应用研究[J];通信学报;2004年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 莫海芳,王江晴;一种改进的求解TSP问题的演化算法[J];中南民族大学学报(自然科学版);2003年01期
2 许剑;吕志民;徐金梧;;带有侦察子群的蚁群系统[J];北京科技大学学报;2006年08期
3 李彬;毛一之;李新;;改进蚂蚁算法在电力变压器优化设计中的应用[J];变压器;2006年03期
4 孙志强;姚跃华;黄丽苏;;基于蚂蚁算法的城市交通路由选择研究[J];长沙电力学院学报(自然科学版);2005年04期
5 于滨;杨忠振;程春田;;并行蚁群算法在公交线网优化中应用[J];大连理工大学学报;2007年02期
6 熊伟清;周扬;魏平;;具有灾变的动态蚁群算法[J];电路与系统学报;2005年06期
7 许耀华;胡艳军;;基于拟生态优化算法的CDMA多用户检测方法[J];电子与信息学报;2006年11期
8 张建勋,刘全利,陈庄;基于可编程GPU的快速体绘制技术[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年07期
9 赵学峰;基于蚁群算法的一类扩展型TSP研究[J];系统工程;2003年01期
10 宋雪梅;李兵;;蚁群算法及其应用[J];河北理工学院学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李瑞瑞;高小鹏;龙翔;;用GPU加速Cache模拟[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
2 俞鸿波;赵荣椿;;三维空间目标识别概述[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
3 刘心报;叶强;;基于模块设计的蚁群算法研究综述[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
4 孙艳歌;刘明;许芷岩;;Ad Hoc网络中基于双向收敛蚁群算法的QoS路由算法[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(二)[C];2006年
5 周书敬;孙红林;李慧敏;;蚂蚁算法复杂性自组织分析与启示[A];第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集[C];2006年
6 廖学清;吕强;;试析数据缺失下学习贝叶斯网中初始网络的选择[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(二)[C];2008年
7 陈庆轩;郑德权;赵铁军;;多分类器融合的文本分类技术研究[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(二)[C];2008年
8 李蔚清;苏智勇;杨正龙;吴慧中;;一种复杂目标RCS估计的快速仿真方法[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
9 任鸿翔;金一丞;尹勇;;基于GPU的多重凹凸贴图方法[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
10 葛菊萍;;层次聚类算法和免疫算法对TSP问题的求解[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张兵;化工动态优化方法的研究与应用[D];浙江大学;2005年
2 李守巨;基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用[D];大连理工大学;2004年
3 周干民;NoC基础研究[D];合肥工业大学;2005年
4 朱志刚;视觉导航中环境建模的研究[D];清华大学;1997年
5 叶俊勇;人脸检测与识别方法研究[D];重庆大学;2002年
6 柯晶;强跟踪状态估计与群集辨识[D];浙江大学;2003年
7 王笑蓉;蚁群优化的理论模型及在生产调度中的应用研究[D];浙江大学;2003年
8 胡小兵;蚁群优化原理、理论及其应用研究[D];重庆大学;2004年
9 柳有权;基于物理的计算机动画及其加速技术的研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2005年
10 徐志鹏;造纸过程中纸病检测关键技术研究[D];江南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王跃华;基于超声图像序列的三维重建与可视化技术研究[D];中北大学;2006年
2 黎文瑞;随机生产环境下的模具制造单元资源配置方法研究[D];广东工业大学;2007年
3 曲晓威;车间作业调度问题的智能求解方法[D];吉林大学;2005年
4 李海;基于硬件加速的虚拟场景绘制[D];大连理工大学;2005年
5 于景飞;大城市常规公交线网优化方法研究及应用[D];合肥工业大学;2005年
6 王静晖;改进的蚂蚁算法应用于车辆路径优化问题[D];河北工业大学;2005年
7 余冰;基于统计的人脸识别方法[D];浙江大学;2002年
8 刘自强;用最小最大熵吉布斯模型学习结构化吉布斯点过程以及随机向量分布的研究[D];浙江大学;2003年
9 皇甫征声;基于信息融合的人脸自动检测识别方法研究及系统实现[D];重庆大学;2003年
10 梁栋;蚁群算法在生物序列比对中的应用[D];西安电子科技大学;2004年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董春梅;张宪国;林承焰;;地震沉积学的概念、方法和技术[J];沉积学报;2006年05期
2 刘宪斌,林金逞,韩春明,穆剑;地震储层研究的现状及展望[J];地球学报;2002年01期
3 滕吉文;20世纪地球物理学的重要成就和21世纪的发展前沿[J];地学前缘;2003年01期
4 孙国庆,施木俊,雷永红,唐传政;三维工程地质模型与可视化研究[J];工程勘察;2001年05期
5 黄文静,唐龙,唐泽圣;体绘制及三维交互技术在地质数据可视化中的应用[J];工程图学学报;1998年03期
6 韩李涛;地下空间三维数据模型分析与设计[J];计算机工程与应用;2005年32期
7 杨强;魏嘉;段文超;;基于三维可视化技术的地震多属性分析的实现[J];勘探地球物理进展;2007年01期
8 段海滨;王道波;于秀芬;;蚁群算法硬件实现的研究进展[J];控制与决策;2007年03期
9 刘喜武,年静波,吴海波;几种地震波阻抗反演方法的比较分析与综合应用[J];世界地质;2005年03期
10 张剑秋,张福炎;地球物理勘探可视化工作的挑战与机遇[J];石油地球物理勘探;1997年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王保进;嵌入式实时系统的任务调度与资源共享模型及算法研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
2 邓飞;剖面三维地质建模与高斯射线束正演的研究与实现[D];成都理工大学;2007年
3 韩元利;基于GPU编程的虚拟自然环境技术研究[D];武汉大学;2007年
4 赵焕东;相位测量轮廓术的理论研究及应用[D];浙江大学;2001年
5 董春丽;并行化编译中数据和计算的自动划分及优化技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
6 王征;虚拟手术中的软组织形变仿真算法研究[D];东南大学;2006年
7 单菊林;自适应有限元网格生成算法研究与应用[D];大连理工大学;2007年
8 吴显金;自适应正则化图像复原方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
9 张正阳;高性能图像编码研究[D];西安电子科技大学;1999年
10 刘广利;基于支持向量机的经济预警方法研究[D];中国农业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段福洲;地质体三维模型和数据结构的研究与实现[D];首都师范大学;2004年
2 涂彬;水利科学高性能并行计算平台构建[D];中国水利水电科学研究院;2007年
3 刘华磊;解线性方程组的简单GMRES算法研究[D];南京航空航天大学;2007年
4 王晓鹏;大型分布式系统服务对象部署与运行监控技术的研究与实践[D];国防科学技术大学;2006年
5 马淑贞;光学三维位相轮廓测量技术研究[D];昆明理工大学;2003年
6 张启灿;基于傅立叶变换轮廓术的动态物体三维面形测量的研究[D];四川大学;2001年
7 翁嘉文;基于小波变换的三维面形测量技术研究[D];暨南大学;2004年
8 陈锋;动态三维面形测量中相位展开问题的研究[D];四川大学;2005年
9 郑素珍;基于小波变换的三维面形测量研究[D];四川大学;2006年
10 陈碧云;基于现代内点理论的电力系统最优化问题研究[D];广西大学;2003年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王金根,龚沈光;基于运动标量磁强计的磁性目标定位问题研究[J];电子学报;2002年07期
2 秦德华,王宝发,刘铁军;GRECO中棱边检测方法及其绕射场计算的改进[J];电子学报;2003年08期
3 杨正龙,金林,倪晋麟,方大纲;复杂目标双站RCS的图形电磁计算[J];电子学报;2004年06期
4 刘洋,陈英武,谭跃进;一类含时间窗口的多资源动态调度问题的建模与求解方法[J];系统工程;2004年06期
5 李菊芳,谭跃进;一类人员调配问题的导引式局部搜索算法[J];系统工程;2004年09期
6 丁建立,陈增强,袁著祉;遗传算法与蚂蚁算法的融合[J];计算机研究与发展;2003年09期
7 贺仁杰,谭跃进;基于约束满足的卫星地面站资源优化分配问题研究[J];计算机工程与应用;2004年18期
8 吴斌,史忠植;一种基于蚁群算法的TSP问题分段求解算法[J];计算机学报;2001年12期
9 朱玉全,孙志挥,季小俊;基于频繁模式树的关联规则增量式更新算法[J];计算机学报;2003年01期
10 张纪会,高齐圣,徐心和;自适应蚁群算法[J];控制理论与应用;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 任佳;分类关联规则挖掘及其在复杂工业过程中的应用研究[D];浙江大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张大鹏,陈骏林;图象处理并行算法分析及其实现[J];宇航学报;1989年02期
2 贺瑞容,吴恩华;物理场图形生成的多处理机并行算法的研究和实现[J];计算机学报;1992年01期
3 曾泳泓,蒋增荣;GFT及离散卷积的并行算法及其实现[J];数值计算与计算机应用;1993年01期
4 张可军;陈福接;;求解线性丢番图方程(组)的串、并行算法[J];计算机工程与科学;1993年01期
5 朱和;李晓梅;;计算几何与并行算法[J];计算机工程与科学;1993年03期
6 杨克复;;并行处理技术[J];沈阳理工大学学报;1993年01期
7 任春丽,徐甲同,王俊平;实对称三对角矩阵特征值的一种并行算法及实现[J];西安电子科技大学学报;1999年02期
8 徐娟,汪懋华;用于图象处理的小波变换并行算法[J];小型微型计算机系统;1999年01期
9 董科军,刘让苏,郑采星,胡庆丰,何新芳;液态金属凝固过程分子动力学模拟的并行算法研究[J];计算机工程与科学;2000年03期
10 杨克复,马忠胜;非线性优化的并行算法[J];沈阳工业学院学报;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王元元;曾建潮;谭瑛;;基于并行计算模型的并行微粒群算法的性能分析[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2007年
2 王轶;席裕庚;;并行的极点配置算法及其新构想[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
3 杜云飞;王攀峰;富弘毅;周海芳;杨学军;;矩阵LU分解的容错并行算法设计与实现[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2008年
4 曹淑瑛;郭圣权;樊水康;;并行极点配置算法探讨[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
5 王韶娟;曾国荪;;分形维数的一个并行算法[A];2005年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集[C];2005年
6 陈宁涛;王能超;施保昌;;生物多序列比对的并行算法[A];2005年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集[C];2005年
7 孙明珠;王鹏;邱枫;杨玉良;;自洽场理论的实空间求解方法的并行算法以及在嵌段共聚物相分离中的应用[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
8 李朝鹏;李肯立;;基于分层聚类的并行数据预处理算法[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2007年
9 姜弘道;余天堂;;有限元并行分析的进展——第九届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
10 张红虎;吴硕贤;;声学辐射度方法的并行实现[A];第十届全国噪声与振动控制工程学术会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李天舒;蚁群间分工方式不同与基因密切相关[N];健康报;2010年
2 许志刚王群力;蚁群的启示[N];中华工商时报;2002年
3 ;并行算法研究进展[N];中国计算机报;2004年
4 ;中小企业做大“蚁群经济”[N];经理日报;2005年
5 子闽;蚁群效应——简洁高效应对环境变化[N];中国劳动保障报;2009年
6 本报记者 海霞;“蚁群经济”衍生“大象效益”[N];中国经济导报;2005年
7 英国《每日邮报》 杨孝文 译;蚁群中发现皇室斗争和欺骗[N];北京科技报;2008年
8 陈捷;“蚁群智能”与组织效力[N];中华工商时报;2002年
9 通讯员  毕迪 记者  王浩;养一头羊平均增收四五十元[N];杭州日报;2006年
10 李讯 特约记者 刘程 本报记者 于莘明;银河有颗闪亮的星[N];科技日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 白洪涛;基于GPU的高性能并行算法研究[D];吉林大学;2010年
2 孟志刚;蚁群觅食仿真和动画的研究[D];中南大学;2011年
3 孟志刚;蚁群觅食仿真和动画的研究[D];中南大学;2011年
4 吴超;信息检索中top-k问题的并行算法及优化研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 韩丛英;若干优化问题的并行算法研究[D];上海交通大学;2008年
6 周杰;合成孔径雷达数据处理应用的细粒度并行算法与结构[D];国防科学技术大学;2010年
7 闻育;复杂多阶段动态决策的蚁群优化方法及其在交通系统控制中的应用[D];浙江大学;2004年
8 佘春东;数据挖掘算法分析及其并行模式研究[D];电子科技大学;2004年
9 谭国真;时变、随机网络最优路径算法及其应用研究[D];大连理工大学;2002年
10 王建;并行最优化算法与软件设计及数值软件移植[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 辛师勃;并行信号处理系统研究[D];南京理工大学;2004年
2 吴青;基于地理信息系统的配电网优化规划的研究[D];广西大学;2004年
3 刘淼;基于平衡分割的并行序列比对[D];西安电子科技大学;2007年
4 潘海琳;高拱坝体形优化决策系统研究[D];河海大学;2006年
5 焦建英;求解微分方程的区域分解两重网格算法[D];西安理工大学;2007年
6 游聪伟;基于GPU平台的KLU并行算法的研究:对角线块的LU分解[D];内蒙古大学;2011年
7 于战华;跨声速欧拉方程并行算法研究及应用[D];南京航空航天大学;2004年
8 平晓慧;最短路径问题的并行算法研究[D];大连理工大学;2006年
9 孙超;快速分形图像压缩并行算法研究与实现[D];曲阜师范大学;2011年
10 彭强;基于并行Boost图库的单源最短路径并行算法的研究[D];华南理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026