基于弥散颗粒燃料的先进核反应堆大规模并行模拟与优化

颗粒燃料是将核燃料制成颗粒并弥散在基体中的一种新型燃料构型,广泛应用于高温气冷堆、空间堆、氟盐冷却高温堆等先进堆型中.以高温气冷堆和空间堆为例,基于开源蒙特卡罗程序OpenMC研究了适用于颗粒燃料临界计算的虚拟网格模拟加速方法,并在山河超算平台开展了超10万核心的大规模并行测试.结果表明,高温气冷堆模型的有效增殖因数计算结果与石岛湾核电站实验数据符合较好,验证了程序及模型的准确性.在性能方面,虚拟网格方法与OpenMC此前的真实网格方法相比,在存储空间和计算速度上均有明显提升,高温气冷堆虚拟网格模型的内存和耗时分别为真实网格模型的0.2%和82%;此外,由于虚拟网格方法简化了模型几何,其间接实现了更好的负载均衡,使得程序拥有了更高的并行效率.对于强可扩展性,在10752核规模的测试中,虚拟网格的并行效率为83.4%,而真实网格为63.6%;对于弱可扩展性,虚拟网格模型在131600核并行效率为83.1%,而真实网格为66.1%.

UPS电源的几种接线方式在工程中的应用

阐述了目前设计过程中设置UPS电源的重要性及合理性。

A scheme of optical interconnection for super high speed parallel computer

An optical cross connection network which adopts coarse wavelength division multiplexing (CWDM) and data packet is introduced. It can be used to realize communication between multi-CPU and multi-MEM in parallel computing system. It provides an effective way to upgrade the capability of parallel computer by combining optical wavelength division multiplexing (WDM) and data packet switching technology. CWDM used in network construction, optical cross connection (OXC) based on optical switch arrays, and data packet format used in network construction were analyzed. We have also done the optimizing analysis of the number of optical switches needed in different scales of network in this paper. The architecture of the optical interconnection for 8 wavelength channels and 128 bits parallel transmission has been researched. Finally, a parallel transmission system with 4 nodes, 8 channels per node, has been designed.

基于DEM的分布式并行通视分析算法研究

从负载均衡的角度详细分析了数据并行的特征,提出一种通用且有效数据可达的DEM数据划分策略。基于该方法设计了分布式并行通视分析算法,以全国90mSRTM作为数据源,对算法的执行效率进行实验,结果表明:基于海量地形数据进行分布式并行通视分析的计算效率与进程数具有一定的关系。另外,算法的并行性能在一定程度上受到地形数据的影响。该文提出的方法有效地提高了海量数据的通视分析算法的计算效率,动态数据划分方案有望为并行环境下地形分析提供新的思路。

地理数字图像机群并行处理试验

地理数字图像是指与地理位置有关的数字图像,包括栅格图像、矢量图形等.随着数字地球时代的到来,地理数据采集设备分辨率的提高,地理图像所蓄含的信息量呈海量增[2],这要求图像处理速度应加快,效率应提高.因此,并行性引入数字图像处理成了必然趋势[3].地理图像处理中一般为几十兆一几百兆字节的矩阵操作,需大内存;分块矩阵计算过程中通信量少,因而地理数字图像处理易于并行化.

单机多核计算机环境下的遥感图像并行处理技术

针对遥感数据量大、处理时间长以及数据格式种类多的问题,基于国内外学者在遥感图像并行处理方面开展的工作,分析了GDAL开源库与OpenMP多线程程序设计库在遥感图像处理和提高处理效率中的作用,提出了遥感图像并行处理的图像分块方法以及在单机多核计算机环境下二者结合的方法;并通过实验测试了在单机多核计算机环境下不同并发线程数量对遥感图像并行处理效率的影响。结果表明,并行的加速效果与图像处理算法紧密相关,即便在并发线程不超过计算机核心数的情况下,也并非并发线程越多越好,不同的算法应结合实际情况选择合适的并发线程数量,以达到最高处理速度。

非结构网格上双曲守恒律的并行算法研究

针对Euler方程的求解问题,在分布式存储环境下,提出一种适合于非结构网格上的并行算法。采用区域分解算法,适当处理网格,使每台处理器保持负载平衡。采用GMRES隐式时间离散格式、当地时间步长等加速收敛方法,通过对绕NACA0012翼型、ONERA M6机翼以及DLR-F6翼身组合体无黏流动数值模拟,验证了该方法具有较高的加速比和并行效率,适合在MIMD模式下进行大粒度科学计算。

基于区域分解法的电磁场并行计算研究

针对有限元法求解大规模电磁场问题时常常受单机计算速度和内存限制的问题,考虑运用并行求解的解决方法。在论述了适合并行求解的区域分解法的原理后,建立了二维静电场问题的模型;运用区域分解法对模型进行了区域划分;基于6台高性能PC机搭建的分布式并行系统,运用并行共轭梯度法(CG)对有限元线性方程组进行并行求解,取得了较高的效率加速比。对于自由度多达百万的大规模问题,该并行求解大大提高了计算速度,为并行求解三维电磁场奠定了基础。

求解大规模三对角线性方程组的GaBP并行算法

根据大规模三对角线性方程组求解的特性,结合消息传递接口和开放多处理模型,设计分布式共享内存环境下求解大规模三对角线性方程组的GaBP并行算法。在Intel Xeon E5-2650并行计算集群环境上进行数值实验,结果表明,与基于消息传递接口的GaBP并行算法相比,该算法具有更高的加速比和更好的可扩展性,能充分发挥集群系统的综合计算性能,提高大规模三对角线性方程组的求解速度。

空间多点地震动模拟的并行计算方法及软件

在已有的空间相关多点地震动人工模拟方法的基础上,针对整个模拟过程提出对计算量大的部分进行并行计算,并采用Fortran90与MPI语言开发了多点地震动的并行模拟程序,能够有效提高多点地震动模拟的规模与效率;同时,通过对商业性前后处理有限元软件的二次开发,将多点地震动并行模拟程序作为模块嵌入原软件,使用户能够通过可视化界面方便快捷地应用人造地震动,使人造地震动与结构地震响应分析成为一个完整的流程。

基于Amdahl定律的分组密码并行处理模型研究

为进行分组密码并行处理的理论研究和定量分析,构建了基于Amdahl定律的分组密码并行处理模型.通过引入分组内数据级并行性、分组内指令级并行性、分组间数据级并行性和分组间指令级并行性等并行性,建立了分组密码的多维度并行处理模型,研究了算法参数和并行参数对分组密码处理性能的影响.结果表明,并行比例大的算法其性能提升空间较大,且开发任一并行性都能够提升密码运算性能;但对于具体的应用场景,需要根据算法结构、工作模式等来进行合理的资源配置和并行性开发;该模型能够为分组密码算法的并行处理架构设计、资源配置和并行性开发等提供理论依据和指导原则.

基于DEM的并行可照时间模型研究

可照时间是影响太阳辐射计算的重要参数。随着研究区域的增大、DEM分辨率与精度的不断提高,亟须借助并行技术满足用户对可照时间模拟的时间响应需求。该文针对栅格数据提出了一种通用有效的数据划分及结果融合策略,首次提出并行可照时间计算模型。实验表明该模型具有较好的可移植性,当处理节点数为64时,最优加速比高达16,在计算时间及加速比方面体现出优势。基于黄土高原地区90m×90m分辨率SRTM数据,计算了四季及全年可照时间,分析了可照时间的空间分布特征,表现为季节不对称性及非地带性分布规律。

并行布尔模拟算法

布尔模拟是一种基于目标的模拟方法,主要用于模拟河道、泥岩夹层等具有相对简单几何形状对象的分布。地质统计学软件库(GSLIB)中的Ellipsim程序是布尔模拟的经典程序,采用Fortran编写。笔者主要介绍了如何利用Visual C#4.0和.NET Framework 4.0的并行扩展把Ellipsim从串行化模式改写为并行化模式。通过自动测试模块和耗时统计模块统计了并行化的加速比,结果表明并行后的程序在很大程度上提高了计算速度。布尔模拟的并行化方法对于其他随机模拟程序的改写具有很好的借鉴意义。

并行分布式Fractal图像生成算法的设计

本文以Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集图像生成为例提出一种并行Ｆｒａｃｔａｌ图像生成算法，在分布式环境下所实现的算法具有高可靠性、自然负载平衡等特性，实验数据表明所设计的算法具有较高的加速比。

三次插值样条曲线拟合多核并行算法

充分利用多核技术提升多核处理器的资源利用率,缩短执行时间,发挥多核系统的优异性能。在多核计算机上设计了解三对角方程组的奇偶约化多线程并行程序,实现了三次样条曲线拟合的快速计算。通过实验结果的加速比对比,可以看出并行后缩短了求解方程组的时间,多核资源得到充分利用。结果表明,奇偶约化多核并行算法在三次样条曲线拟合中的应用是有效及可行的。

CT平行投影的快速重建算法研究与实现

为了在PC机上快速实现计算机断层扫描(Computerized Tomography,CT)的重建,文章在分析传统平行光投影的滤波反投影重建算法的基础上,提出并实现了改进的基于极坐标下反投影及坐标映射的快速重建算法,通过实验结果分析,优化后的算法与传统算法相比在图像质量上相当,而运算速度要快,尤其是对于大幅图像而言优势更加明显。

应用于过程层析成像系统的多处理机网络研究

本文从提高过程层析成像系统的实时性能出发 ,采用高性能并行处理芯片IMS T80 0作为结点处理器构造了一种基于松散耦合结构的拓扑可重构的多处理机网络 ,并对该网络的性能进行了测试 ,分析了影响系统加速比的各种因素。

Windows下PVM环境的配置及其库函数的时间性分析

文章详细介绍了如何在Windows下配置分布式网络并行计算环境──PVM，并且通过测试并行细胞算法分析了PVM库函数的时间性，说明了若想在PVM环境下实现高效的并行算法应综合考虑各种因素，特别是要考虑网络布局和构建这种并行虚拟环境PVM的函数特性。

并行算法的可扩放性分析

本文讨论并行算法的可扩放性的定义，研究目的和各种评判标准，以期有助于了解并行算法和体系结构的匹配关系，最大化系统的加速和效率以及预计目前小规模并行机上的并行算法运行于巨量并行机ＭＰＣ上时的性能。

Transputer并行计算机体系方案选择

本文从并行处理及VLSI技术发展观点,对多机系统的体系结构和性能进行了分析讨论,在此基础上,提出了采用T9000高速处理器芯片构成并行计算机系统的几个实现方案。