多核并行技术在分子动力学模拟中的应用

为了充分利用多核处理器资源,研究了一种用于分子动力学模拟中的多核并行技术。在多核处理器上利用OpenMP技术实现多线程创建与同步、动态设置子线程的调度运行方式以及负载均衡以减少子线程执行等待时间。通过对不同分子体系结构下的动力学模型测试,得出在不同子线程下并行计算的时间,并且得到了良好的性能加速比。实验结果表明,采用OpenMP并行技术可有效地提高电荷求解过程在分子动力学模拟运算中的时间效率,以及多核计算机资源的利用率。

基于Kickstart的Linux网络安装新模型

基于Kickstart网络安装技术和心跳技术,提出一种Linux网络安装模型。通过修改与两种技术相关的配置文件,在网络安装的各个环节间确立一种对应关系。避免了安装服务器的单一故障点,实现安装的负载均衡,增强网络安装过程中安装服务的可用性,提高无人值守安装的可信度,对大规模Linux安装有一定参考价值。

Cholesky分解并行算法的性能评测

完成对ABEEMσπ模型电荷分布计算的Cholesky分解并行算法的性能评测.在评测过程中,利用通信性能基准测试工具MPBench及其改进后的测试程序分析了该算法中的通信对并行性能的影响.分析结果表明在cpu增长到一定数目后,此算法的通信开销严重影响了并行性能的提高,应该采取相应的解决措施.

多层油藏模拟并行计算与负载平衡

在油藏数值模拟并行计算中 ,提高计算速度和资源利用率是一个重要的研究方向 给出分布式并行环境下一种多层油藏模拟并行计算的整体优化方法 ,其特点是使用高效的区域分解方法并行求解 ,动态选择两种不同的计算粒度 ,有效地克服了负载不均衡带来的性能下降问题 实际模型计算表明 ,此方法策略减少了整体模拟计算时间 ,并获得较高加速比

一种并行计算通信优化策略

为了解决在ABEEMσπ模型电荷分布计算中,基于Cholesky分解并行算法在通信过程中不断增长引起的通信开销和同步开销问题,采用linux并行计算集群系统层通信优化方法,设计并实现了系统层零拷贝通讯优化方法,以及可卸载的LKM模块机制缩短开发和测试时间,减少数据拷贝冗余的基于地址映射的零拷贝技术,解决了通讯延迟等问题。测试结果表明:基于零拷贝的通讯优化方法保证了数据信息的及时性、高效性与准确性,大大提高了Cholesky分解并行算法的通信性能。

基于MPI+CUDA异步模型的并行矩阵乘法

矩阵乘法在科学计算领域中起着重要的作用,不同结构模型能够改善并行矩阵乘的性能。现有的MPI+CUDA同步模型中,主机端需要进入等待状态,直到设备端完成任务后才能继续工作,这显然浪费时间。针对上述问题,提出一种基于MPI+CUDA异步模型的并行矩阵乘法。该模型避免了主机端进入等待状态,并采用CUDA流技术解决数据量超过GPU内存问题。通过分析异步模型的加速比和效率,实验结果表明,此方法显著提高了并行效率和大型矩阵乘法的运算速度,充分发挥了节点间分布式存储和节点内共享内存的优势,是一种有效可行的并行策略。

基于Petri网的改进检验过程调度算法

原材料的检验方法在生产计划中起着关键的作用。根据检验过程的特点,提出一种改进的检验过程调度算法。该算法解决了此前多处理器调度算法用于分支检验时仅根据原材料投产时间对材料进行调度所产生的问题。改进的算法增加了原材料检验任务的紧迫度的概念,针对检验时间较长的材料,投产时间紧迫的任务实现了有效调度,进而提高生产效率。同时算法结合高级颜色时间Petri网,模拟一个实际企业管理系统,对改进的检验任务调度算法建模并进行仿真测试。测试结果表明,改进的算法在生产计划的检验过程中,检验成功率和检验员的工作效率较先前算法都有较大提高。

一种基于XML的机群资源管理系统界面自动生成技术

结合界面自动生成的技术设计了一套机群资源管理系统.采用XML描述界面,java语言生成界面解析引擎的结合方式,实现界面代码和功能代码的分离,减小了它们之间的耦合性;实现了界面的动态生成,且不需要对整个系统重新编译,减少了开发人员的工作量,增强了软件的可扩展性.

区域分解法解黑油数值模拟问题改进的并行计算

区域分解法是一种偏微分方程数值解技术.最初将Schwarz交替类型方法和子结构方法用于求解三维黑油模型油藏数值模拟问题,但发现存在计算量大、收敛较慢等问题.为此运用整体预处理技术对原方法进行改进,降低了计算复杂性,算法收敛速度有较大提高.当收敛条件较宽时,整体预处理Schwarz交替方法则比快速迭代子结构方法得到更高的并行加速比.实验结果表明,改进算法的模拟计算取得较高加速比.

解非均匀区域油藏模拟问题的一种有效并行计算方法

运用区域分解方法求解油藏模拟问题 ,结合灵活的区域划分和负载平衡策略 ,可以提高解题速度 .但一般区域分解方法在应用中存在算法收敛慢 ,计算量增加 ,虽有一定加速比 ,但提高不大 .特别是对非均匀区域的应用问题 ,子区域收敛速度不同引起的负载不均衡进一步导致性能下降 .本文基于分布式并行系统 ,运用整体预处理改进区域分解方法 ,降低了非均匀油藏模拟问题的计算复杂性 ,提高了模拟计算的速度 ,并根据全局和本地负载状态调整区域划分 ,结合有效的负载平衡策略 ,达到对一类黑油模型油藏模拟问题高效的并行求解 .实验结果表明 ,模拟速度有较大提高 。

基于MPI+CUDA环境的静电相互作用能并行求解

ABEEMσπ(Atom-Bond Electronegativity EqualizationσπModel)模型中,原串行程序求静电相互作用能的方法非常耗时,致使研究问题的效率降低。针对原程序中多个循环相互嵌套的求解部分,采用带状卷帘存储迭代分配的MPI(Message Passing Inter-face)并行化处理;对体系中所有原子、σ键、孤对电子、π键位点之间的静电相互作用能采用多线程CUDA(Computer Unified DeviceArchitecture)并行化处理。传统MPI+CUDA环境中,GPU和CPU之间的数据传输开销大,导致整体性能下降以及各种粒子间计算串行调用CUDA,致使时间浪费。针对上述情况,使用GPU核心的缓存机制解决传输开销大的问题,并利用多CUDA流技术实现多个循环异步进行计算,从而缩短了运行时间。然后选取多个不同类型的大分子体系进行测试,结果表明,利用改进的MPI+CUDA并行模型进行动力学模拟,并行加速比显著提高,大幅度缩减了求解静电相互作用能的时间,并得到与串行一致的结果。

具有容错机制的机群监控系统

通过对大规模机群监控系统可靠性分析,提出了一种容错的机群监控节点模型。该模型针对Ganglia机群监控系统在处理监控节点故障时存在的问题,提出了将Ganglia机群监控技术和心跳技术相结合的解决方法,通过修改与两种技术相关的配置文件,实现了二者的无缝连接,有效地处理了监控节点故障的转移和恢复。实验结果表明,该模型避免了机群监控节点故障,增强了监控系统的可用性,提高了无人值守的可信度。

基于TPACK理论的微课设计与制作课程教学设计研究

由于微课设计与制作课程涉及不同类型、不同学科的教学设计与制作,微课设计的教学内容与信息技术应用不当的情况屡见不鲜,极大地影响了学生整合技术与学科内容知识能力的培养。基于TPACK理论进一步审视分析微课设计与制作课程教学设计,并以典型案例进行详细阐述,帮助教师切实分析学科知识、教学知识与技术知识三者之间的联系,使得课堂更具科学性、实践性,从而更有效地实现信息技术与教育教学深度融合,促进学生设计与开发微课能力的提升。

基于linux用户态可自控缓冲区管理设计与实现

为了避免创建缓冲区的过程中,由于多次释放和重新分配内存而导致可能的内存泄露和内存浪费等弊端,采用一种基于用户态的可自行调控的缓冲区管理机制,该管理机制是基于抽象缓冲区虚拟接口而设计的,具有自适应性,并且能够支持动态的内存分配、回收,缓冲区重用机制。研究结果表明:在基于零拷贝的集群并行通信系统中,采用该缓冲区管理机制的设计满足了网络通信系统的应用需求,该方法是一种高效的、可靠的、具有实时性的可兼容的缓冲区管理机制。

一种基于闪存固态盘的内存交换区空间分配方案

针对闪存固态盘语义缺失特性,提出了一种带有语义感知的交换区空间分配方案,减少了交换系统中Trim命令的使用次数,进而减少内存交换系统中的时间开销,提高程序运行的性能。

Krylov子空间方法解线性方程组的并行性能分析及应用

许多并行计算问题，在结合并行机的特有体系结构时，要对算法的并行性能及其可扩展性进行分析。它决定了该算法解决有关问题是否有效，并进一步判断所用的并行计算系统是否符合求解问题的要求。文章通过对Ｋｒｙｌｏｖ子空间中两种有效算法－ＰＣＧ算法和ＧＭＲＥＳ（ｍ）算法在一类并行系统中形成的并行算法的性能进行了分析，给出了其求解问题规模与处理机数与加速比的关系结果表明。ＧＭＲＥＳ（ｍ）算法比ＰＣＧ算法更适合于并行。

基于服务器并行求解三角形方程组的设计与实现

针对在实际应用中超出内存容量的大规模矩阵不可调入的问题,设计并实现了一种面向A矩阵连续划分的、子文件大小可调节的求解三角形方程组的并行方案。理论上只要在不超过硬盘容量的前提下,该算法可以在小规模内存条件下求解任意规模的矩阵。最后给出在Altix3700服务器上基于ABEEM模型的数值实验,实验结果表明了该算法的有效性。

一种应用于网络硬盘存储系统的一致性协议

通常网络硬盘系统会向用户提供高可用性和低延迟的网络服务,并且通过对不同程度上的一致性进行选取,从而寻找可用性、低延迟与一致性这三者的平衡。高一致性意味着系统将会牺牲掉一定的可用性,但低一致性会增加程序设计的难度。为一款网络硬盘系统设计一种一致性协议,使得该网盘可以高效地处理用户对共享目录或文件的移动、删除和重命名等操作,与此同时还能确保共享目录及文件在各个客户端中不会有混乱无序的情况出现。

基于节点能力的Hadoop集群任务自适应调度方法

针对当前Hadoop集群固有的任务级调度分配方法在运行中存在的负载分布不均的现象,着重对集群节点的执行能力进行了分析与研究.提出了一种基于节点能力的任务自适应调度分配方法.该方法根据节点历史和当前的负载状态,以节点性能、任务特征、节点失效率等作为节点任务量调度分配的依据,并使各节点能自适应地对运行的任务量进行调整.实验结果表明集群的总任务完成时间明显地缩减,各节点的负载更加均衡,节点资源的利用更为合理.

并行程序实现ABEEM σπ模型电荷分布计算

对以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础发展的原子-键电负性均衡方法中的σπ模型(ABEEM σπ模型)进行分析得出,利用该模型计算分子体系的电荷分布时,最耗费时间的部分是求解线性方程组.根据解线性方程组的串行程序,我们提出在并行环境下不带平方根的Cholesky分解方法.结果表明,利用改编后的并行程序能快速而准确地计算分子的电荷分布,算法随着矩阵规模的增大,并行效率也随之增高,即分子体系越大结果越理想.因此本算法适用于大规模问题的计算.