收藏本站
《中国工程物理研究院》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多核直接和并行迭代法及其在辐射流体力学中的应用

左宪禹  
【摘要】:大规模并行计算机的快速发展和应用,使得复杂物理系统的高分辨率数值模拟已成为可能.在这些数值模拟中,系统隐式离散后,通常需要求解稀疏线性代数方程组,所耗费的时间有的甚至达到模拟时间的80%.为了有效缩短数值模拟时间,要求相应的应用程序必须具有高度的可扩展能力.因此,在大规模并行机上发展具有高可扩展能力的线性解法器,是实现高性能数值模拟的重要组成部分,具有重要的理论意义和应用价值. 本文的工作主要有以下五个方面: 第一,通过减少(串行)GPBiCR方法中全局同步化点的个数,提出了并行GPBiCR方法(记作PGPBiCR)所得的PGPBiCR方法与原GPBiCR方法具有相同的收敛性和数值稳定性,我们对两种方法在分布式存储并行机上实现时的并行性能,进行了分析,得到新方法的同步开销减少为原来的三分之一.对比GPBiCR方法,从理论上证明了PGPBiCR方法的可扩展性得到了提高,通讯性能提高比率趋向于66.7%.数值试验得出了与理论分析相吻合的结果. 第二,通过消除(串行)BiCGSTAB2方法中内积计算的数据相关性,提出了并行BiCGSTAB2方法(记作PBiCGSTAB2)所得PBiCGSTAB2方法与原BiCGSTAB2方法具有相同的数值稳定性和收敛性.为了保证性能分析的可靠性与公平性,把连续的偶数步与奇数步两次迭代整体看成一个大迭代步.对比BiCGSTAB2方法,从理论上证明了PBiCGSTAB2方法的可扩展性得到了提高,通讯性能提高比率趋向于66.7%.对两种方法在分布式并行机上进行了性能测试,所得数值试验结果与理论分析结果相吻合.同时,也通过数值例子验证了两种方法具有相同的收敛性和数值稳定性. 第三,基于目前占主流的多核体系结构的并行计算机,以及利用矩阵的低秩性所产生的快速健壮的结构化多波前分解(robust structured multifrontal factoriza-tion,记作RSMF)方法,提出了多核并行RSMF(记作MRSMF)方法MRSMF方法主要对RSMF方法的嵌套分割排序、符号分解以及数值分解三部分进行了多核并行实现.其中符号分解和数值分解是基于二叉消元树的分支结构来实现多核并行的.数值试验表明MRSMF方法是有效的. 第四,基于二维三温辐射扩散方程及其离散系统,利用离散所得的三温矩阵所具有的块对角结构,对RSMF方法中的重排序和符号分解部分进行了分块操作,在数值分解部分利用了块矩阵操作技术.使得重排序和符号分解部分的时间效率得到了明显改善,同时基于良好的排序和块矩阵操作技术,数值分解部分的时间效率也得到了提升.我们把这种分块形式的方法称作分块RSMF(记作BRSMF)方法.数值试验部分通过五点离散模板所得的三温矩阵验证了BRSMF方法的稳定性与高效性,而且随着问题规模的增大,改进效果越来越显著. 第五,基于前面所提出的MRSMF方法和BRSMF方法,进一步给出了适用于三温线性方程组的多核并行分块RSMF方法(记作MBRSMF)该方法把MRSMF方法多核并行的特点与BRSMF方法分块操作的特点充分结合了起来,使得所产生的MBRSMF方法同时具有了多核并行和分块操作的特性.数值试验部分基于二维三温辐射扩散方程的五点离散模板,验证了MBRSMF方法比MRSMF和BRSMF方法更有效. 最后我们利用具有实际意义的三温模型所产生的线性方程组,对本文所给的PGPBiCR方法,MRSMF方法,BRSMF方法以及MBRSMF方法进行了性能测试.测试结果进一步验证了所提方法的有效性.
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O35;O241.6

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙强,张天云,王丽萍,姚小华,苏永成,邵长路,张振权;多核金属磺化酞菁催化下的环己烯环氧化反应[J];东北师大学报(自然科学版);1995年01期
2 陈国良;孙广中;徐云;龙柏;;并行计算的一体化研究现状与发展趋势[J];科学通报;2009年08期
3 于方;;多核平台下的多线程并行编程[J];阴山学刊(自然科学);2010年03期
4 肉仙古丽.艾合买提;;多核处理器调度方法研究[J];科技致富向导;2011年17期
5 秦雨,吕全义;块三对角方程组的一种并行迭代解法[J];西北工业大学学报;2004年04期
6 刘庆富,仲伟俊;求解隐式差分方程的一类高精度并行迭代法[J];系统工程理论方法应用;2004年01期
7 郑士明;;线性插值与多项式劈因子的并行迭代法[J];科技通报;1986年04期
8 杨爱贤;吴江涛;;多核环境下的分子动力学模拟[J];工程热物理学报;2009年10期
9 张守民;吴世华;王淑荣;黄唯平;;多核配合物(NH4)_4[Cr_2(OH)_2(C_2O_4)_4]·6H_2O的制备[J];实验室科学;2006年05期
10 罗沛霖;罗晋;凯睿;Steve Novack;Victor Berman;;混合式可重构数字多核并行处理器平台[J];前沿科学;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘涛;季振洲;王庆;朱素霞;;嵌入式多核平台大容量高速存储与增强可靠性研究[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
2 李鑫;窦勇;邓林;张劲;;多核平台下事务处理类应用性能分析及评价[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
3 何军;王飙;;通用多核处理器发展现状和趋势研究[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
4 刘奇;郝守青;沈海华;章隆兵;;一种基于RAM的降低异构多核切换开销的方法[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
5 陈远知;;多核处理器的里程碑——TILE64[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
6 彭林;张小强;刘德峰;谢伦国;田祖伟;;一种挖掘多核处理器存储级并行的算法[A];第15届全国信息存储技术学术会议论文集[C];2008年
7 冯佩;钟诚;韦伟;;多核多线程并行求解线性方程组[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
8 袁忠勇;孙平川;魏荣宝;王敬中;李赫咺;;高硅沸石MCM-22的合成及多核固体核磁考察[A];第十届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1998年
9 焦龙;郭亚红;纪守领;李金宝;;基于多核计算机的分子动力学并行算法的实现[A];黑龙江省计算机学会2009年学术交流年会论文集[C];2010年
10 张哲;崔骞;高小鹏;龙翔;;面向多核平台的网络应用建模[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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李敬;多核催熟UTM[N];计算机世界;2008年
2 张云泉;并行计算:迎接多核时代的挑战[N];计算机世界;2006年
3 清华大学计算机系 教授 汪东升;多核架构让硬件变“软”[N];计算机世界;2007年
4 旭;多核多线程 H3C高端路由器新特点[N];网络世界;2007年
5 ;信威McWiLL/SCDMA基站采用TI多核DSP[N];人民邮电;2008年
6 本报记者 瑜文;“星火燎原”多核大学扩张在即[N];中国电脑教育报;2007年
7 阿晨;2007年服务器市场跨进多核时代[N];中华读书报;2007年
8 本报实习记者 张海志;多核时代敲门电脑营销大战[N];中国知识产权报;2006年
9 本报记者 陈斌;多核的软件推力[N];计算机世界;2008年
10 专题策划、撰稿:刘雨 编译:天虹;多核带来新格局[N];中国计算机报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 左宪禹;多核直接和并行迭代法及其在辐射流体力学中的应用[D];中国工程物理研究院;2012年
2 杨帆;基于多核平台的网络流量监测研究与优化[D];北京邮电大学;2011年
3 杨帆;基于多核平台的网络流量监测研究与优化[D];北京邮电大学;2011年
4 李东生;基于高密度计算的多核芯片设计关键技术研究[D];合肥工业大学;2012年
5 陈莉丽;基于多核集群的并行离散事件仿真性能优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 王耀彬;多核平台上支持推测并行化的事务存储体系结构性能优化[D];中国科学技术大学;2010年
7 白明泽;多核集群上的混合并行分子动力学计算研究[D];电子科技大学;2012年
8 邓林;单芯片多核处理器存储优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 郭御风;面向多核微处理器芯片的高效能I/O体系结构及其实现技术[D];国防科学技术大学;2010年
10 马宏星;可重构多核片上系统软硬件功能划分与协同技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王国明;桥联多核配合物的合成、表征及相关性能的研究[D];曲阜师范大学;2003年
2 申俊华;中期火电开机优化的多核并行算法及其应用[D];大连理工大学;2010年
3 寇立涛;Linux多核调度算法的优化与扩展[D];西安工业大学;2010年
4 王雪梅;嵌入式多核处理器的仿真器设计[D];国防科学技术大学;2010年
5 程丹;NIOS Ⅱ多核通信及在神经网络硬件实现中的应用研究[D];东北师范大学;2010年
6 奚海波;并行编程技术在多核处理器上的研究与应用[D];东北师范大学;2010年
7 罗珅;TD-LTE Femtocell发送端设计与基于多核DSP的实现[D];北京邮电大学;2010年
8 徐立超;异构多核处理器的任务分配及能耗研究[D];湖南大学;2010年
9 潘鹏;基于片上网络多核处理器的软件优化和硬件加速设计[D];南京大学;2011年
10 张磊;可重配置处理器架构的研究[D];上海交通大学;2007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