云数据中心高能效的虚拟机放置算法

面对云数据中心高能耗的挑战,以节能为目标的虚拟机放置算法成为研究热点.现有研究大多只考虑CPU一种系统资源对能效的影响,并且多采用基于贪心算法的传统启发式算法进行虚拟机放置.已有研究开始考虑多种系统资源对能效的影响,并且提出了多资源的能效模型,但是在多资源能效模型下虚拟机放置算法的研究还未引起关注.本文根据多资源的能效模型提出了基于粒子群算法的高能效虚拟机放置算法,包括采用首次适应算法生成粒子,定义粒子个体最优解和全局最优解的信任度指导粒子进化,根据多资源能效模型定义粒子群的适应度函数并以此来评价粒子.仿真实验结果表明,与传统启发式算法相比较,该算法使虚拟机的放置结果更接近系统能效的最佳状态,同时也有效地提高了系统资源的利用率.

堆积的胸腺嘧啶体系光物理失活的动力学模拟

采用半经典动力学方法模拟了π堆积的胸腺嘧啶体系最低激发态的光物理失活过程.设置激光脉冲仅作用于一个胸腺嘧啶分子T,另一胸腺嘧啶分子T'保持基态.模拟发现由于T与T'之间存在π堆积相互作用,导致电荷转移,形成T带负电荷、T'带正电符的激基复合物.由于相邻分子的空间效应阻碍了激发的T分子到达圆锥相交所必需的强烈扭曲,激基复合物的寿命比单体增长.当分子间距离缩短至0.3 nm后,T分子C_5—C_6键扭曲程度最大,此时发生电荷重组,两个胸腺嘧啶分子均恢复电中性.电荷重组诱导T'分子发生畸变,并在C_5'—C_6'扭曲最大时避免相交,体系衰减至基态,T和T'分子均恢复平面构型.

准四面体(C_(2υ))的钴(Ⅱ)吡唑类配合物配位场光谱的角度重叠模型(AOM)解析

我们曾陆续合成了一些3,5-二苯基吡唑及其衍生物的过渡金属配合物,这些配合物具有一定的催化性能。为了探讨这些配合物中配体和金属离子之间的键合情况,本文对其中的CoL_2Cl_2(L=1-甲基-3,5-二苯基吡唑)和最近文献发表的CoL′_2X_2(L′=1-甲基-3,4-二苯基吡唑,X=Cl^-,Br^-,I^-和NCS^-)的配位场光谱数据用AOM进行了处理,所用计算机程序见文献。

光化学反应的计算机模拟方法研究

提出并实现了一个模拟超短激光脉冲诱导的光化学反应的计算模型。该模型从瞬间激光辐射出发,描述了一系列分子反应过程,其中包括多电子激发,单键和双键的相互转换,避免交叉时的非绝热跃迁,分子振动能的重新分配,以及各个电子和振动能量的相互转换等。通过该模型实现的计算机模拟与实验结果的对比表明,该模型能够真实地重复实验结果,并能够得到许多实验上得不到的细节。更重要的是,这种技术使我们能够研究激光脉冲对光化学反应结果的影响,为激光控制化学反应的试验提供信息。

混合模型下LAMMPS并行探究

面对分子动力学模拟在串行计算上的速度瓶颈问题,设计一种并行计算模型来加快计算速度,在分子动力学模拟软件LAMMPS下引入MPI+OpenMP并行模型,这个模型可以在LAMMPS下提供两级并行处理,充分利用集群优势,提高模拟计算速度.实验结果表明,在十节点下,采用并行模型加速比至少提高8倍以上.

d^3的C_(2v)电子能级和CoCl_4~2电子光谱解析

本文计算了d^3电子组态在C_(2v)场中的全部能量矩阵元,微扰算符包括静电算符、晶场算符和旋轨偶合算符,讨论和拟合了Cs_2CoCl_4的电子光谱.

假四面体(C_(2v))钴(Ⅱ)配合物电子光谱的强场处理

<正>钴(Ⅱ)的假四面体(C_(2v))配合物 CoL_2X_2的配体场光谱一般显示出两组谱带,分别对应于基态~4A_2对两个~4T_1谱项的三个低对称性分量~4B_1,~4A_2和~4B_2的跃迁。前人对这类光谱的处理多采用弱场近似,模型多采用点电荷模型,结果得到的跃迁能和实测值相差较大。Menzel等指出:简单点电荷模型的固有弊病使得它不可能对此类共价配合物的光谱作出理想的处理。他们对点电荷模型作了适当的修改,应用弱场近似取得了满意的结果。本文应用强场近似处理这类配合物的光谱,和修改的点电荷模型相比较我们的结果更为满意。

基于OpenMP的分子动力学并行算法的性能分析与优化

为提高分子动力学模拟在共享内存式服务器上的计算速度,对基于OpenMP的分子动力学并行算法(Critical方法)进行了性能分析与优化。通过在多核服务器上的测试,以及加速比和并行效率的计算分析了Critical方法的并行性能,进而提出优化的三角形方法。所提方法中每个线程所计算的粒子数固定,且粒子数目呈阶梯状上升,使得各线程能够错时到达临界区。从而使程序在临界区的闲置时间比Critical方法减半,加速比明显提高。

PBX9501热感度、热膨胀及力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了不同温度和压强条件下PBX9501炸药的热感度、热膨胀和力学性能。通过体系中各组分最大引发键键长的变化判断温度对其热感度的影响;预测了PBX9501体系在不同温度下的热膨胀系数;采用静态力学理论分析其力学性能随温度和压强的变化。结果表明,在295-450K,随温度的升高,PBX9501炸药的敏感性增大,且在375K时其引发键的最大键长显著增大;热膨胀系数随温度升高而减小;随温度升高其脆性越明显,随压强的增加其韧性越好。

基于隐式评分和相似度传递的学习资源推荐

协同过滤推荐算法存在数据稀疏的问题,这使得学习平台中由于用户学习行为记录的稀疏而无法满足用户的学习需求。为此,提出了一种基于隐式评分和相似度传递的学习资源推荐算法。首先,收集用户的学习行为;其次,改进传统的相似度计算方法,并在此基础上引入相似度传递策略;最后,应用并实现E-learning平台中学习资源的推荐。实验表明,该算法能够在一定程度上解决相似度计算不准确以及数据稀疏问题,从而提高学习资源的推荐质量。

PBX压制过程中细观力学行为的二维数值模拟

应用圆形近似,建立了炸药颗粒随机分布的细观力学模型。进行了基于物质点法的奥克托今(HMX)基高聚物粘结炸药(PBX)炸药压制过程中力学行为的数值模拟。重点分析了压制过程中体系的应力和温度的变化以及晶体颗粒的变形。模拟结果表明,压制过程可以分为整合和巩固两个阶段。在整合阶段,颗粒受到压力而重新排列,应力产生于颗粒与压缩面的接触部分,并形成了多条的应力链。应力链沿炸药颗粒间的接触面向上和向下传播,体系在受力的过程中温度逐渐升高,体系局部最大温升为10K。体系进入巩固阶段的塑性形变过程后,内部应力梯度减小,同时体系内部明显存在温差,最大温差为20K。

激光诱导铝纳米膜熔化机理的分子动力学模拟

采用耦合一维双温模型的分子动力学方法研究了纳米级的铝膜在飞秒激光辐照下的熔化机制.这种方法不仅能够在原子水平上展现金属膜的各种微观行为,还能有效地描述金属膜的激光能量吸收、传递和金属电子热传导等过程.模拟结果表明,与其它金属相比,铝膜在飞秒激光辐照下的电子温度、晶格温度以及内部压力等呈现出不同的变化.铝膜在较高强度激光辐照下会很快发生全局一致的熔化,这与镍膜上下非均匀的熔化不同.并且由于铝的电子-声子耦合强度较高导致铝膜较镍膜和金膜熔化得更快.模拟结果显示,铝膜的熔化时间与实验测量的超快激光诱导的铝膜熔化时间一致.进而从理论上支持激光诱导的铝膜熔化是一个热力学熔化过程.

堆积的腺嘌呤体系新失活通道的动力学模拟

采用半经典动力学方法模拟了激光诱导下π堆积的腺嘌呤体系最低激发态的失活过程.模拟激光脉冲仅作用于一个腺嘌呤分子.发现随着激发态腺嘌呤分子(A)与基态腺嘌呤分子(A′)之间距离的缩短,它们的相互作用显著增强.分子间的相互作用导致了一条新的失活通道,即C2原子与C2′原子靠拢成键,形成"成键的激基复合体"的中间体.中间体的寿命约为390fs.C2原子的畸变和H2′原子的环面外振动导致中间体失活.失活后C2-C2′断裂,释放的键能转化为分子动能,腺嘌呤分子恢复基态的平面结构.

基于调度器的Hadoop性能优化方法研究

为了提高Hadoop调度器的调度性能,缩短Hadoop集群的任务整体响应时间,提出了一种基于CPU占用率的动态调度改进算法。首先对Hadoop传统的性能优化方法进行了对比,指出其存在问题的关键是缺乏动态性和灵活性。在此基础上,深入分析Hadoop默认任务调度模型,提出了一种以CPU占用率作为负载指标,在循环分配任务时根据反馈的负载指标判断节点负载情况的算法,动态适应负载变化。实验结果表明,该算法在Hadoop集群中,能有效提高集群性能。

π堆积的腺嘌呤-胸腺嘧啶体系激发态电荷转移和无辐射失活的半经典动力学模拟

采用半经典电子-辐射-离子动力学(SERID)模型模拟了π堆积的腺嘌呤-胸腺嘧啶(A-T)体系激发态的光物理失活过程.设置激光脉冲仅作用于T,模拟发现电子由A转移到T,形成(A+T-)*激基缔合物(exciplex).当分子间距缩短至0.300nm时,由于轨道离域效应产生电荷重组,体系恢复电中性;当A分子的C4-C5扭曲程度最大时,体系通过避免交叉点衰减至基态.Exciplex的失活途径由分子间距离和A分子的变形程序两个因素决定.由于A分子的C4、C5原子位阻较大,难以达到失活所必需的强烈扭曲,因此(A-T)*的寿命比胸腺嘧啶堆积体系(T-T)*显著增长.

一种可变周期反馈的动态负载均衡算法

为了提高负载不均衡系统中并行计算效率,基于反馈机制设计动态负载均衡算法。该算法采用可变周期反馈设计,通过反馈负载信息和预测节点处理能力进行任务重分配。将周期长度与负载状态关联,当负载变化频繁时,缩短反馈周期,增强自适应性;当负载稳定时,增加反馈周期,减少额外开销。将该算法应用于半经典分子动力学力计算,对信息收集策略、反馈策略、反馈周期、处理能力预测和分配策略进行了详细设计。实验结果表明,可变周期反馈算法可获得比固定周期反馈算法更高的负载均衡度和加速比。可变周期反馈算法在负载变换频繁的系统中能够有效提高并行计算效率。

MPI+TBB混合并行编程模型在分子动力学中的应用

为了提高分子动力学模拟在对称多处理(SMP)集群上的计算速度,在分子动力学并行方法中引入MPI+TBB的混合并行编程模型。基于该模型,在分子动力学软件LAMMPS中设计并实现混合并行算法,在节点间采用MPI及空间分解技术实施进程级并行,节点内采用TBB及临界区技术实施线程级并行。在SMP集群中的测试表明,该方法在体系较大以及节点数较多时可以明显减少通信时间,使加速比在纯MPI模型上提高45%。结果表明,MPI+TBB混合并行编程模型可促进分子动力学并行模拟且效率明显提升。

偶氮苯调控DNA解链的机理研究

采用半经典动力学模拟的方法研究了偶氮苯、2-甲基偶氮苯及2,6-二甲基偶氮苯3种分子的光致异构化反应,上述3种偶氮分子结构由反式变为顺式的时间顺序是偶氮苯2-甲基偶氮苯2,6-二甲基偶氮苯,说明光致异构化反应的活化能顺序是偶氮苯2-甲基偶氮苯2,6-二甲基偶氮苯。这就意味着2,6-二甲基偶氮苯发生光致异构化反应必须吸收足够高能量形成活化分子,从而克服过渡态能垒。较高的能量状态决定了分子在过渡态的热力学稳定性降低,因此反式的2,6-二甲基偶氮苯在过渡态更容易失活,形成顺式异构体。模拟结果解释了2,6-二甲基偶氮苯对DNA解链过程调控效率最高的实验现象。

基于SMP集群的激光化学反应模拟效率分析

基于半经典分子动力学模型,在SMP集群中实现激光化学反应双层并行模拟系统。结合粗粒度的原子分解算法和细粒度的矩阵并行乘法实现激光化学反应模拟中力计算部分的并行化,分析粒度划分对半经典分子动力学模拟并行效率的影响。在SMP集群中测试表明,采用128个处理器模拟由500个C原子构成的分子体系,并行效率可达70%。在CPU数量固定的情况下,SMP节点内的细粒度的并行对提高半经典分子动力学模拟并行效率影响较大。该系统能够模拟大分子体系的激光化学反应,在提高加速比的同时保证计算资源的利用效率,满足激光化学反应模拟需求。

5-甲基胞嘧啶及胞嘧啶无辐射失活的半经典动力学模拟和CASSCF计算

采用半经典动力学方法模拟了5-甲基胞嘧啶(5m-Cyt)和胞嘧啶(Cyt)在267nm紫外光辐射下的光物理失活过程.模拟发现,5m-Cyt和Cyt的激发态通过C5-C6键的扭曲以及甲基(或H5)和H6原子平面外振动失活.失活时,甲基(或H5)和H6原子几乎与环面垂直并指向不同方向,形成"双自由基态".由于甲基的体积比H原子的大,振动频率较小,使得C5原子的变形受到抑制,导致5m-Cyt的激发态寿命比胞嘧啶更长.完全活性空间自洽场(CASSCF)计算显示,5m-Cyt的圆锥交叉(CI)点能量比Cyt高0.3eV,这也证明5m-Cyt演化至CI需要克服更大的能垒,因此激发态寿命长于胞嘧啶.