摘要：将并行计算应用到大数据量简单要素模型多边形拓扑检查中,设计实现了简单要素模型多边形拓扑检查并行算法。算法针对拓扑检查的计算特点,改进了主从式并行策略,在主进程中进一步划分线程以实现任务并行,从而隐藏拓扑错误提取和结果写入时间。采用MPI和PThread实现进程与线程的结合。利用苏南五市土地现状调查地类图斑数据对算法进行测试。经测试,该算法能够对大数据量简单要素模型多边形进行准确、快速的拓扑检查。算法提出的进程与线程结合的任务并行策略相对于传统主从式策略加速比提高约20%。

摘要：为了解决面向大规模数量点集时的RPM(robust point matching)收敛时间较长的问题,分析了RPM执行过程中各关键步骤的时间复杂度,针对算法中的矩阵求逆与矩阵相乘进行了基于OpenMP的并行实现;同时针对RPM算法中的运算关系分析了并行实现的可行性,得出它并不适合采用多线程并发以提高算法效率的结论。文中比对了MPI与OpenMP的并行实现效率,并详细分析了高速缓存干扰现象。实验结果表明,该方法可以快速实现点集的匹配,有效地提高了该算法的运行效率。

摘要：消息传递机制在分布式计算中发挥着很重要的作用。随着人们对高性能计算需求的不断扩大和各种新技术的出现,消息传递机制也处于不断的发展和完善之中。首先对两种主要的消息传递系统PVM和MPI进行了详尽的比较,比如背景、目标、移植性、通信等;然后针对它们的现状列举了最新发展情况;最后归纳了消息传递机制的发展趋势。

摘要：非负矩阵分解(Non-negative Matrix Factorization,NMF)能保存语音信号的非负特征,是用于语音分离的重要方法,但该方法存在数据运算复杂、计算量太大的问题,需要研究能减少计算时间的并行计算方法。针对语音分离预训练及分离过程的计算问题,文中提出深层转导式非负矩阵分解并行算法,综合考虑迭代更新过程的数据关联性,设计了一种任务间和任务内多级并行算法。该并行算法在任务级将分解训练语音得到对应基矩阵的过程作为两个独立的任务进行并行计算;在任务内部进程级把矩阵按行列划分,主进程把矩阵块分发到从进程,从进程接收当前矩阵块并计算结果矩阵子块,然后将当前进程矩阵块发送到下一进程,实现第二个矩阵中每一个矩阵块在所有进程的遍历,并计算结果矩阵对应子块的乘积,最后由主进程收集从进程数据块;在线程级子矩阵乘法运算的过程中,采取生成多线程,通过共享内存交换数据计算子矩阵块的加速策略。该算法为首个实现深层转导式非负矩阵分解的并行算法。在天河二号平台上的测试结果表明,在分离多说话人混合语音信号时,相比串行程序,所提出的并行算法能在不改变分离效果的前提下,使得预训练过程中使用64个进程的加速比为18,分离过程使用64个进程的对应加速比为24。相较于串行及MPI模型分离,混合模型分离时间大大缩短,从而证明了设计的并行算法可有效提高语音分离的效率。

摘要：针对海量遥感影像快速分类的应用需求,提出一种基于K-means算法的遥感影像并行分类方法。该方法结合CPU下进程级与线程级模式的并行特征,设计融合进程级与线程级并行的两阶段数据粒度划分方法和任务调度方法,在保证精度的基础上实现并行加速。利用大数据量的多尺度遥感影像进行实验,结果表明:所提并行方法可大大减少遥感影像的分类时间,取得了良好的加速比(13.83),并可达到负载均衡,从而解决了大区域遥感影像快速分类的问题。

摘要：为使高性能计算助力群体遗传学和系统地理学研究,提出一种基于MPI(message passing interface)的群体遗传学分析软件,利用集群中多个CPU核心的计算能力加速群体遗传学分析。进行正确性验证,对并行加速比和并行效率进行评估,在保证计算结果正确性前提下,利用256个CPU核心时可以得到最好的并行加速比(185.16),在利用128个CPU核心时可以得到最好的并行效率(93.68%)。实验结果表明,利用高性能计算能够进行快速有效的群体遗传学分析。

摘要：采用主从控制方式和消息传递通信相结合的非均衡设计方法,设计基于片上网络(NoC)的多核分布式操作系统。在该系统中,主控节点通过资源池统计全局资源信息,利用运行时任务调度完成相关任务分派。从节点以异步统计模式反馈资源信息,并使用虚拟内存技术实现并行应用子进程的创建、加载和执行。测试结果表明,该系统能有效支持基于消息传递接口的并行程序的调度、加载及执行。

摘要：为解决大规模地下水流数值模拟参数估值计算时间过长的问题,基于粗粒度任务分解方法,采用消息传递接口（message passing interface,MPI）实现地下水流模拟程序MODFLOW中参数估值灵敏度分析部分的并行。利用多个分区规模的模型验证并行程序的正确性和有效性,对不同参数规模下的加速比情况进行分析,分析结果表明,对16个参数问题进行参数估值,并行程序在1~16个进程下得到了1.74~8.32的加速比,在8进程下取得了5.91的超线性加速,有效提高了地下水流数值模拟参数估值计算速度。

摘要：在分布式存储结构的机群系统上,采用可移植消息传递接口MPI与C语言绑定,设计并实现了并行蒙特卡罗算法,有效解决了计算量大、串行算法执行时间长的问题。通过对机群节点间通信时间开销的研究分析,采用主从式编程模型改进并行蒙特卡罗算法,实现了负载平衡,提高了机群处理器的利用率,进一步缩短了执行时间。

摘要：基于消息传递接口搭建火灾动力学模拟模型并行处理系统,针对建筑火灾流场采用多区剖分,将多个子区分配给相应节点(处理器)进行计算。计算结果表明,随着节点数的增加,计算时间明显减少。搭建的并行计算平台是可行的,可以胜任大规模并行计算和工程应用。