收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

可扩展数据驱动并行算法研究及应用

张爱清  
【摘要】: 在高性能科学计算中,计算区域通常被离散成网格,微分方程在网格上由计算方法离散。从相邻网格间数据依赖关系的角度,计算方法可以分为两种类型:无向数据依赖和有向数据依赖。对于前者,网格单元的计算可以通过引用相邻网格单元的已知量而独立进行;对于后者,网格单元的计算依赖于某些相邻网格单元的最新计算结果,也就是说,只有所有这些相邻网格单元计算完毕,才能开始该网格单元的计算。 对无向数据依赖的计算方法,计算区域可以分解为多个子区域并分配到不同处理器中,高效并行算法可以按粗粒度的BSP模型进行设计。但是,对有向数据依赖的计算方法,这种并行算法设计模式无法适应,需要考虑细粒度的并行计算模型和相应的并行算法。细粒度的并行计算对并行机的通信延迟提出了很高的要求,但是,随着现代高性能计算机的快速发展,处理器间的通信延迟可以降低到几个微秒,这使得细粒度的高效有向数据依赖并行算法的设计成为可能。 本文以求解粒子输运方程的离散纵标(S_N)计算方法及其它若干有向数据依赖关系计算方法为背景,围绕刻画有向数据依赖关系的并行计算模型、基于模型的通用并行算法、并行算法的性能优化、并行算法的实际应用等方面进行了系统深入的研究,取得如下主要研究成果: (一)通过分析典型科学计算应用计算方法的有向数据依赖关系,基于有向图,归纳总结并提出了一种刻画有向数据依赖关系的数据驱动并行计算模型,将计算方法的并行计算问题等价地转化为模型的并行计算问题。 (二)针对数据驱动并行计算模型,提出了统一形式的数据驱动并行算法,以及相应的性能评价方法。该算法由三部分组成:有向图剖分、结点优先级策略和并行流水线算法。 (三)针对二维辐射输运问题,实现具体的数据驱动并行算法,通过对程序LARED-R-1的并行化,在上百个处理器上,取得了可扩展的并行性能。 (四)针对数据驱动并行算法,提出一种具有普适性的新的结点优先级策略,可用于充分挖掘并行度。理论证明和实际应用表明,该策略在数百个处理器上效果明显。 (五)针对并行自适应结构网格应用支撑软件框架(JASMIN),提出并实现了适合数据驱动并行算法的三层软件体系结构。该体系结构大幅降低了有向数据依赖关系计算方法并行程序的研制难度。并且2048个处理器上的性能测试表明,这种实现是相当有效的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 隋树林,杜军威;正项几何规划并行算法初探[J];青岛化工学院学报;2000年04期
2 郑士明;关于多项式求根的一个并行算法的收敛性[J];数学研究与评论;1987年04期
3 康立山,陈毓屏;并行算法简介(续)[J];数值计算与计算机应用;1988年04期
4 蒋昌俊;阎春钢;;由数组元素存贮地址求其下标的快速并行算法[J];山东科技大学学报(自然科学版);1989年02期
5 张汝清,胡宁;弹塑性分析的子结构并行算法[J];力学与实践;1991年06期
6 武震东;一类并行算法的提出[J];苏州大学学报(工科版);1993年02期
7 成礼智;任意长—维DFT的MIMD并行算法[J];应用数学学报;1996年04期
8 黄国满;等值线三维显示及其并行算法[J];测绘科学;2001年02期
9 张宝琳,陆金甫,陶应学,杜正平;非线性热传导方程的分组隐式解法及数值结果[J];计算物理;2002年01期
10 杨明辉;矩阵方程AX+XB=C的一种数值算法[J];南京林业大学学报(自然科学版);2002年06期
11 朱旭,吴慧卓;一阶常微分方程系统的并行算法及收敛性[J];西安交通大学学报;2002年04期
12 张学波,李晓梅;一类Toeplitz三对角方程组的有效分布式并行算法[J];数值计算与计算机应用;2005年02期
13 肖曼玉;吕全义;汪保;欧阳洁;;块三对角线性方程组的一种并行算法[J];数值计算与计算机应用;2007年04期
14 汪保;吕全义;;求解块三对角线性方程组的一种并行算法[J];纺织高校基础科学学报;2008年01期
15 张德富,孙进林;解K阶线性递归方程组的一种有效并行算法[J];高等学校计算数学学报;1985年03期
16 王兴华,郑士明;多项式全部零点的一族并行算法和区间算法[J];自然杂志;1985年01期
17 王能超;李磊;;二分法的并行复杂性公式[J];纯粹数学与应用数学;1988年00期
18 胡宁,张汝清;边界元分区处理的并行算法[J];重庆大学学报(自然科学版);1991年06期
19 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
20 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
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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戚晶晶;热物性反问题高效并行算法研究[D];武汉理工大学;2013年
2 付红;量子动力学中并行算法的发展与应用[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2013年
3 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
4 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
5 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
6 白洪涛;基于GPU的高性能并行算法研究[D];吉林大学;2010年
7 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
8 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
9 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
10 郭荣祥;基于VEGA网格的Dixon结式分布式计算[D];中国科学院研究生院(成都计算机应用研究所);2006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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;并行算法研究进展[N];中国计算机报;2004年
2 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
3 ;名师上讲台:每堂课都是精心编排的演出[N];科技日报;2006年
4 清华大学计算机系 薛巍;电网仿真考验高性能计算[N];计算机世界;2006年
5 陈文光 郑纬民;高性能计算的三大研究领域[N];计算机世界;2006年
6 曙光信息产业有限公司研发中心 温鑫;并行计算软件开发概述[N];中国计算机报;2007年
7 英特尔微处理器技术实验室主任工程师 Anwar Ghuloum;并行编程为什么这么难?[N];中国计算机报;2007年
8 本报记者 赵波 本报特约记者 刘程 本报通讯员 章立丁;一位巾帼学者的无悔征程[N];解放军报;2005年
9 新华社记者 奚启新 本报记者 廖文根;三次选择 无怨无悔[N];人民日报;2005年
10 孙;"生物信息处理专用计算机与算法研究" 通过验收[N];计算机世界;2005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
  • 010-62982499
  • 010-62783978