摘要：经过多年的技术发展,三维水弹性计算软件声学分析模块THAFTS-Acoustic已成为船海领域声固耦合分析的重要工具。随着计算量的不断增加,高性能计算能力成为制约该软件实现工程应用的关键因素之一。本文首先对软件核心求解模块的计算特征进行详细分析,发现软件在不同计算阶段计算密集度相差悬殊,数据间计算耦合方式不规则,单一并行模式无法保障所有核心段的高效并行。然后基于神威太湖之光超级计算系统设计实现混合异构多级并行算法和容错功能,提高软件的计算效率,并规避软硬件故障风险。最后,通过大规模并行算例测试全流程多级并行版本的加速性能。结果表明,以5万核心测试为基准,软件在百万核心运行时并行效率超过了38.3%。

摘要：作为一种典型的钝体绕流,方柱绕流具有物体几何外形简单而流场结构非常复杂的特性,常规的基于RANS的数值计算方法难以准确模拟。DNS不使用任何湍流模型,直接求解完整的非定常流动控制方程组,模拟包括脉动在内的湍流所有非定常流动量的时空演变过程,是湍流数值模拟中最精确的方法,在复杂流动数值模拟方面的应用潜力巨大。本文自主设计和编制并行数值模拟程序,使用基于"神威·太湖之光"国产CPU架构的大规模并行计算,开展了中等雷诺数(Re=10 000)方柱绕流的直接数值模拟。其中:不可压N-S方程组采用基于交错网格的有限体积法离散;压力-速度耦合采用SIMPLE算法处理;离散得到的代数方程组采用Gauss-Seidel迭代求解;时间步进采用Euler隐式格式,对流项采用QUICK格式,耗散项采用中心差分格式;数值模拟程序的并行化使用MPI方法处理。文中重点分析了方柱绕流的复杂涡系结构,同时给出了部分湍流统计结果,并通过与RANS和LES模拟结果的对比分析,展现了DNS在复杂精细流场模拟方面的优势。

摘要：结合GRAPES全球模式并行计算的特点,分析了GRAPES全球模式的初始化模块的耗时情况,重点讨论了IO初始化函数和物理过程初始化函数,设计了一系列针对程序初始化阶段的通信优化方案,通过采用集合通信和先到先服务的策略减少通信拥塞和通信热点,有效减少了初始化耗时,使程序初始化阶段性能提高15倍以上.根据实测结果优化方案取得了非常好的效果,大幅提高了GRPAES全球模式大规模多进程运行时的效率,使程序的稳定性和可扩展性得到一定的提高.

摘要：气象数值模式是天气预报和气候预测的基本工具和方法,随着技术的发展,模式分辨率有了大幅的提高,分辨率的提升使得计算量呈指数倍的增大,然而气候气象预报的时效性对并行程序的设计与计算平台的性能都提出了更高的要求。以气候模式T106为研究案例,以Intel®Xeon®Phi TM为实验平台,探索混合异构编程与优化的可行性,实现了CPU端MPI(message passing interface)+MIC(many integrated core)端Open MP的混合异构编程,充分继承原始代码的MPI级并行,节约了开发成本。以两个CPU进程和一块MIC卡为例来测试性能数据,结果显示随着MIC卡上的线程数增多,气候模式T106核心段在MIC上加速明显,但相对于未使用MIC的纯MPI程序加速效果并不明显,这主要是由于T106核心段计算量不足而MIC卡与主机端数据交换较多造成的。

摘要：通过在运动拼接网格预处理阶段采用求解两个具有拼接关系的相邻面的外接长方体的公共区域,缩小搜索范围,建立基于拼接区域网格的Kd树,区块经负载平衡区域分解后得到小区块,建立原拼接面与小区块拼接面的快速定位索引等方法减少操作时间,达到了提高并行求解运动拼接网格问题效率的目的。实验结果表明了上述方法有效可行。

摘要：针对采用单CPUCT图像重建时间长,采用CPU集群重建成本及能耗高的问题,提出了CPU多线程+GPU的异构重建模型。采用CPU多线程流水线模式,将整个任务分解为若干个处理阶段,相邻的两个阶段之间以循环缓存连接,上一阶段完成一次计算任务后将数据放到循环缓存里,然后继续下一次的计算任务,下一阶段探测到循环缓存里有数据后从缓存里取出数据开始计算。各个任务是并行处理任务的,针对某一耗时瓶颈模块再采用GPU并行加速,充分发挥CPU和GPU的计算资源。CPU多线程+GPU模型相对于CPU多线程模型加速了16.45倍,相对于串行CT图像重建加速了20.5倍以上。将CPU多线程+GPU模型重建的图像与CPU串行程序重建的CT图像相比较,数据结果在误差范围内,满足实验设计要求。提出的图像重建模型采用成本较低的GPU显卡就实现了性能大幅提升,大大降低了CT图像重建系统的成本及功耗,而成本及功耗的降低会引起CT医疗诊断费用的降低,最终惠及广大病患。

摘要：教材简析：《入学教育》是义务教育课程标准实验教科书人教版语文一年级上册的开篇之作。由于学生刚入学，还不识字，课文以图画形式呈现学习内容，编排了四幅图画。第一幅图以“欢迎新同学”为主题。第二幅图以“学习（语文）很快乐”为主题。第三、四幅图以“养成良好的读写习惯”为主题。通过观察图画内容，学生可初步感知小学校园生活，感受老师之亲切，同学之友爱，学习之快乐，校园生活之丰富多彩；对学生进行爱上学、守纪律、敬老师、亲同学等方面的入学常规教育。

摘要：介绍了一种以RN8209高精度电能计量芯片为核心,采用ATmega 32单片机为主控芯片的高精度多路智能电表的设计。该装置可采集多路电能信号并处理,以其中一路采集模块为例,完成了对电能信号的高精度采样任务,并可任意扩展到六路以上,实现联合控制功能。

摘要：在各种知识竞赛的过程中,尤其是抢答环节,为知道哪位选手最先抢答,必须要设计一个系统来判断谁最先按下了抢答键。为此,目前市场上也相应出现了四路和八路的抢答器,但受单片机接口及其固有特性的影响,超过八路的抢答器几乎没有,大大限制了参赛选手的人数。本文设计了一款十六路智能抢答器,该抢答器电路连接简单,工作性能可靠,抗干扰能力与使用功能均优于传统抢答器,并能够解决目前市场上最多只有八路抢答器的问题,提高了参赛选手的竞争力。

摘要：设计了一款以STC12C5A60S2单片机为主控芯片的智能水杯,该水杯是将温度传感器、三轴加速度传感器采集到的数据信号传输给单片机并利用蓝牙与手机APP通信。手机APP通过和服务器连通并相互通信,可以同时显示两个水杯内的温度以及水杯所处的状态。用户可进行语音聊天,也可利用杯子内嵌的振动电机使对方杯子产生振动达到提醒对方的目的。