摘要：该文基于Bouc-Wen模型构造了一种2节点12自由度的显式消能器单元;利用修正的向前Euler算法实现了单元内力计算。将该文显式单元及其内力计算方法在完全自主研发的非线性有限元分析程序中完成开发。为提高显式分析效率,自主研发程序采用了CPU+GPU异构并行计算技术。通过与低屈服点钢剪切滞回试验对比,验证了该文显式消能器单元的正确性和适用性。采用该文显式消能器单元模拟某实际消能减震结构的金属消能器;基于结构整体动力分析结果,讨论了金属消能器的减震效果。

摘要：结合用户需求和发展趋势,设计了一种全新的航空发动机压气机叶片优化设计软件;基于数模参数化生成的方法,实现了航空发动机压气机叶片叶型造型参数化,软件以遗传算法为基础,对航空发动机压气机叶片进行了优化设计性能仿真;性能仿真结果以图、表等多种方式直观表达,结果保存于数据库,增强了数据安全性,完整性;可视化界面及支撑数据库,提高了软件的易用性和人机交互性。经过各方验证仿真优化设计结果稳定准确,表明所研发软件高效可用。

摘要：电热多物理场耦合数值模拟是微电子领域集成电路设计的重要手段,涉及电-热、电-热-力等多种多物理场耦合,以及静态、瞬态、时谐等多种分析类型。面向这种多样化的多物理场耦合分析需求,如何快速研制批量电热多物理场耦合软件,是一个挑战性问题。软件复用是解决该问题的关键。提出一种数理方程构件化的软件设计模式,首先实现电流连续性方程构件、稳态热平衡方程构件等解决单一物理场求解器的可复用问题,其次设计基于单一物理场方程构件自由组装多物理场耦合计算流程的方法,支持多物理场耦合软件的定制开发,而且这种模式适应于并行计算。通过两个典型的电热耦合并行应用软件的定制开发,代码复用率达到85%以上,验证了模式的有效性。

摘要：大规模异构众核计算机系统具有计算能力强、性能功耗比高等突出优点,已成为超级计算机的发展方向,但其复杂的异构结构和庞大的系统规模,也使系统的可用性面临巨大挑战,因此研究面向大规模异构众核系统的轻量级容错技术具有重要意义。针对传统基于检查点的系统级容错开销过大的问题,在Parallel C语言中设计并实现了故障局部感知的轻量级降级、编译指导与自动分析的检查点等语言支持的容错机制,兼顾了好用性和高效性。局部故障感知的轻量级降级结合动态任务调度框架实现,支持众核系统,可扩展到百万以上并行规模;编译指导与自动分析的检查点通过程序员插入简单的编译指示,由编译器进行分析,提示不需要保留的数据,可有效降低保留恢复的数据量。神威太湖之光超级计算机上的测试数据表明,两种容错措施相对于传统容错方法效果良好,轻量级降级的容错开销小于1%,相对于传统回卷容错方法单次故障执行时间可减少3.5%以上,编译指导与自动分析的检查点在典型应用中最多可将保留量降低至1/10,具有很好的实用性。

摘要：高性能计算的迅猛发展对互连网络在性能、规模和成本等方面提出了严峻挑战,特别是未来E级系统的超大规模网络面临通信能力和能耗效率间的设计权衡。通信局部性是高性能应用所普遍具有的特征,对于系统的性能有重要影响,因此,提出了一种面向应用特征的高维度直接网络体系结构,以低基数路由器构建大规模网络,实现应用通信模式与网络结构相匹配的协同设计,达到性能、扩展性和成本三者的均衡。基于最短路径原则设计了维序路由算法,仿真结果显示在115k节点规模,局部性应用流量吞吐率可达80%,说明具有良好的可扩展性能。为进一步压缩网络直径,基于Torus网络提出一种快速光通道技术,有效降低通信距离和延迟,吞吐率提高10%。

摘要：针对高性能计算环境下的多个电子设计自动化(EDA)任务流调度问题,提出一种启发式公平调度算法L-Fairness。在准备队列选择待调度任务时,L-Fairness算法结合任务滞后度、完成度和剩余完成时间确定任务优先级,保证多个任务流中任务的公平调度,同时将license数量及其类型作为处理器选择的依据,满足EDA多任务流的调度需求。仿真结果表明,与经典Fairness算法相比,L-Fairness算法的平均资源利用率提高6.7%,不公平度和平均完成时间分别降低46.2%和14.9%,保证了用户服务质量及调度公平性。

摘要：如何高效地解决非结构网格离散访存问题一直是科学与工程计算并行算法和应用领域关注的核心热点问题之一。基于国产申威异构众核架构而设计的分布式区块重连的优化算法,在解决应用课题中的非结构稀疏问题时能始终保持高效的计算性能。通过深入分析众核架构片上的通信机制来设计高效的消息分组策略,以提高从核片上阵列带宽的利用率,同时结合无栅栏数据分发算法充分发挥国产异构众核体系架构网络的性能。通过建立性能模型与实验测试分析可知,该算法在不同访存特征下平均内存带宽能达到理论值的70%以上,与主核串行算法相比具有平均10倍和最高45倍的加速性能。同时通过对多个不同领域的应用进行测试分析也证明了该算法的普适性。

摘要：随着超级计算机的发展,芯片的集成度和计算速度不断提高,能耗也不断增加,散热问题日趋突显。目前芯片热流密度可达到90W/cm^2,而风冷和冷板式液冷最高可解热流密度分别为10W/cm^2和40W/cm^2,因此浸没液冷下强化沸腾换热技术用于解决超高热流密度芯片散热方式应运而生。通过分析浸没液冷下CPU的沸腾换热实验数据,获得CPU罩的最佳散热设计方案。结果表明,烧结铜镀银颗粒表面具有最佳的强化沸腾换热效果,在CPU罩上方安装烧结铜镀银颗粒处理后的铜块,可以获得更好的强化沸腾换热效果,且便于维护。

摘要：为提高电子设计自动化(electronic design automation,EDA)并行仿真任务的资源利用率并保证公平性,在占优资源公平分配机制(dominant resource fariness,DRF)的基础上,提出考虑license的占优资源公平分配(dominant resource fairness allocation algorithm considering license,LDRF)算法。一方面考虑多类型资源的公平调度问题,满足EDA任务对资源种类多样性的需求;另一方面考虑对EDA工具的license资源调度,避免任务占有硬件资源但是没有获得license授权不能运行,导致资源利用率下降。实验仿真结果表明,在license有限的条件下,LDRF的平均CPU资源利用率比DRF算法提高60%,平均内存资源利用率比DRF算法提高34%。

摘要：海量数据的高效表示和查找成为目前存储系统面临的重要挑战.针对存储系统中大规模动态数据集的表示和查找效率问题,提出一种多路平衡型矩阵Bloom Filter结构(M-BMBF)及其插入和查询算法.M-BMBF根据数据集合大小建立一个r×m矩阵型Bloom Filter,设计多个定位哈希函数将该矩阵Bloom Filter分为多组(多路)以实现平衡插入和高效查询操作.为减缓Bloom Filter中比特的消耗速度,使用一种"最长位匹配"填充算法,新元素的插入将从多路备选Bloom Filter中选择新置为1比特个数最少的Bloom Filter中进行.实验结果表明,相较典型拆分Bloom Filter,M-BMBF能在维持算法消耗时间为常量的基础上,有效节省存储空间,降低误判率.