大规模变网格三维地震正演MPI并行策略与实现

三维波动方程数值模拟是复杂储层波场特征分析和地震响应识别模式建立的重要手段。针对大规模三维模型正演模拟面临的内存消耗巨大、计算耗时长的问题,使用MPI并行技术将模型切割计算,同时为了对局部复杂区域进行精细模拟,引入变网格算法对速度场进行局部加密,从空间上有效提高模拟精度;设计了适用于三维变网格算法的MPI并行子区域划分策略,降低了计算网格点数和内存需求。模型试算表明基于MPI并行变网格方法进行大规模三维正演数值模拟减少了内存消耗、提高了计算效率。

MCATNP蒙特卡罗粒子输运程序的MPI并行化

MCATNP是模拟中子、光子在大气中输运的蒙特卡罗程序,用于高空核爆炸电离效应的数值模拟。采用"跳跃法"进行伪随机数的分段,对程序进行MPI并行化改造,实现了并行化。测试结果表明并行程序取得了与串行程序一致的结果,加速比近似呈线性增长,在16和32个处理器上的并行效率分别达到了97%和94%。算例的结果表明并行化可以解决高空核爆炸电离效应蒙特卡罗模拟的耗时问题。

MPI并行程序设计的负载平衡实现方法

MPI是目前集群系统中最重要的并行编程工具,它采用消息传递的方式实现并行程序间通信。在MPI并行程序设计中实现负载平衡有着重要的意义,可以减少运行时间,提高MPI并行程序的性能。负载平衡又可分为静态负载平衡和动态负载平衡,对于静态负载平衡,提出了一种分配任务的算法,可有效地按照节点的计算能力,在节点间分配任务;对于动态负载平衡,提出了一种在MPI并行程序中实现的方法,可有效地根据节点的负载情况,在节点间迁移任务。

MPI并行计算在金属凝固温度场模拟中的实现

利用基于Windows异构机群平台的MPI并行编程方式对金属凝固过程温度场模拟串行算法进行数据域分块的方法并行化,并通过对T形铸件温度场进行并行模拟来测试该并行算法。结果显示,当网格数为410000时,加速比在节点数为2和3的条件下分别达到了1.27和1.57。

MPI并行程序中通信等待问题的诊断方法及其应用

随着并行规模的扩大,现有通信等待问题的诊断方法存在内存开销大、测量时间开销大等问题。通过对现有通信等待问题诊断方法的深入分析,同时考虑测量开销可控的实际需求,建立基于热点函数的通信等待问题诊断模型。基于上述模型,总结出一种更精简、更实用的通信等待问题诊断方法。将该诊断方法分别应用到二维LARED集成、LARED-S、LAP3D等大规模MPI并行程序的通信等待问题诊断过程,应用效果表明本诊断方法可精确定位导致通信等待问题的关键代码段,给出的优化方案及性能提升空间对于后续的程序改进具有参考价值,其中根据诊断结果优化后的LARED-S程序性能提升32%,通信等待时间减少44%。

PC集群的建立和MPI并行环境的实现与编程

基于商品化部件的高性能集群计算已逐渐成为一种未来主流的并行计算系统.本文介绍了一种基于WINDOWS和MPI并行编程环境的PC集群系统的建立,介绍了MPI的特点以及MPI常用编程模式。

一种MPI并行程序设计中的动态负载平衡策略

介绍了MPI并行编程环境和MPI并行程序设计的特点,讨论了在MPI并行程序设计中实现动态负载平衡的方法,提出一种根据计算节点的计算能力和实时负载情况进行任务迁移的动态负载平衡策略。

基于MPI并行计算的卫星遥感数据变化监测系统设计

为控制卫星遥感数据变化指征与非变化指征之间的实值误差,实现对卫星遥感数据传输变化行为的准确监测,设计基于信息传递接口(message passing interface,MPI)并行计算的卫星遥感数据变化监测系统;建立模拟/数字(analog/digital,A/D)转换电路与Zigbee网络节点的匹配关系,将所得卫星遥感数据按需分配给传感器模块与协调器设备,完成数据采集与监测终端的硬件设计;按照并行拓扑结构连接形式,实施MPI的基本调用,再联合数据进程编写原则,实现对MPI并行计算的完善;根据传感器几何校正原理,求取遥感数据度量值,再分析核函数表达式,完成对卫星遥感数据的处理;利用MPI并行计算,控制数据采集与监测终端的硬件执行设备,完成卫星遥感数据变化监测系统设计;实验结果表明,所设计系统的卫星遥感数据变化指征与非变化指征之间的实值误差的均值为0.36像素/s,与对照组相比,明显缩小了2.42像素/s,能够准确监测卫星遥感数据传输变化行为。

通信不确定MPI并行程序的测试数据自动生成方法

通过对用不确定方式传递信息的MPI并行程序进行分析,给出测试数据自动生成的数学模型,提出相似路径概念,并将交叉思想与协同进化机制融入到人工蜂群算法中,提出一种测试数据生成算法交叉协同进化人工蜂群算法.应用该算法求解并行程序的测试数据,并与人工蜂群算法、随机法进行对比分析.实验结果表明,该方法可以求解测试数据,并降低了时间消耗.

基于MPI并行程序的容错系统设计

为了确保并行程序能够在并行环境下准确地运行,须提高系统的可靠性,将容错技术应用到并行计算中。该文针对MPI并行程序提出一种容错系统的设计方法,采用检查点/卷回恢复技术、并添加故障检测功能,能够有效地处理节点失效故障和进程失效故障,在一定范围内实现容错,为MPI环境下进行大规模计算提供一个可使用的应用模型。

^(60)Co集装箱CT系统图像重建的MPI并行实现

利用M P I并行编程环境,对原有重建CT图像顺序流程并行化,实现了并行计算流程。在4个计算节点的情况下,使重建图像耗时由34s缩短到9s,基本实现了线性加速,获得了很好的重建速度。

测绘数据处理中的MPI并行技术应用研究

如今我国测绘工作手段逐渐丰富,获取的数据种类逐渐增多,数据量也呈现出量级化增长,可以处理海量数据的工具成为测绘工作研究的重点方向。基于此,本文通过对MPI并行技术的介绍,详细分析了在测绘工作中处理测绘数据时MPI并行技术的应用。

MPI集群环境下图像语义分类算法的并行化设计

为缩小图像的底层特征相似和高层语义相关之间的差距,常利用良好拟合能力的BP神经网络进行图像的多种语义分类.针对单BP神经网络在处理大规模图像数据和复杂分类模式中存在的学习时间长和分类效率低的问题,提出并建立了图像语义分类的多BP神经网络并行集成模型.在MPI集群环境下采用主从对等混合并行算法、对图像样本数据按类预分组等方法实现训练与分类,有效地完成BP神经网络图像多语义分类.实验结果取得了较高的查全率和准确率,趋近线性的加速比验证了该并行算法的正确性和高效性.

基于MPI的并行八叉树碰撞检测

通过对碰撞检测过程进行分析,发现各节点间相关性较小,存在并行化的可能.在对八叉树碰撞检测算法做适当修改的基础上,结合成熟的消息传递通信(MPI)并行编程环境,提出了基于MPI的并行碰撞检测算法.测试结果表明,碰撞检测效率有较大的提高.

MCNP-4C多粒子输运蒙特卡罗程序的MPI并行化

三维连续截面多粒子输运蒙特卡罗程序MCNP-4C-经过MPI并行改造,实现了MPI 并行化．采用分段随机数发生器,并行取得了与串行完全一致的结果,500个处理器的计算速度较串行提高了460倍,并行效率达到92％,可计算包括临界在内的多粒子输运问题．

MPI并行计算性能的研究

探索了一种基于Windows系统平台的、用于实现高性能计算的MPI并行环境.采用MPI最新版本MPICH2-1.0.6作为并行计算的支撑环境,通过编制的三个具有代表性的MPI并行计算程序,并在以100M bps交换式局域网作为互连的机群上和具有双核处理器的PC机上分别进行了并行效率的实际测试,得到了预期结果,并做了相应分析.

基于MPI蜂群K均值聚类算法并行化计算

基于传统编程模型的K均值聚类算法是典型的串行算法,对大数据聚类时性能不佳,为获得令人满意的大数据聚类性能要求,解决K均值聚类算法的固有不足,提出一个基于MPI的蜂群K均值进行并行化聚类的算法。结合改进的蜂群算法和K均值迭代,使算法的全局寻优能力得到提高,降低初始聚类中心对算法聚类质量的影响,对该算法做MPI并行化改进,实现基于MPI的蜂群聚类算法并行计算。通过对串行与并行蜂群K均值聚类算法分别进行仿真实验验证,得到了并行蜂群K均值聚类算法在效率和性能上更优的结论。

基于MPI的并行程序设计研究

MPI是目前国内外比较流行的几种并行编程环境之一,本文探讨了MPI常用的两种编程模式,并给出一个具体的实例说明.

基于MPI三对角方程组的并行算法

并行计算作用是通过把计算任务基本平均的分配给各个处理器,从而使每一处理器计算的规模减小,最终使大规模的计算划分为小规模的计算,并且使计算精度提高、计算时间减少。为此,介绍了MPI的一些基本概念以及基于MPI的三对角方程组的并行算法,并且利用MPI并行环境分析了三对角方程组实际并行计算结果,因而证明了基于MPI的并行计算对处理大型稀疏线性方程组是较高效的一种方法。

基于MPI/OPENMP混合编程的三维粒子模拟并行优化

针对MPI、OPENMP并行程序各自存在的缺陷,将MPI与OPENMP结合起来,实现了MPI/OPENMP混合并行编程;通过实验对MPI、OPENMP并行程序及MPI/OPENMP混合并行编程进行了分析.实验结果表明:MPI/OPENMP混合并行编程可以大大减少通信量,其效率和加速比均优于纯MPI并行程序,克服了MPI并行程序中因粒子分布不均匀使负载不均衡而导致的程序性能下降的问题,使得可以利用集群中的更多结点来进行计算,缓解了MPI并行程序的通信延迟问题;同时,MPI/OPENMP混合并行编程克服了OPENMP并行程序依赖于单台计算机处理能力和存储空间的问题,大幅度提高了模拟规模.