基于MPI和OpenMP混合编程的非负矩阵分解并行算法

非负矩阵分解(NMF)作为一种数据降维和特征提取的有效工具,已经在文本聚类、推荐系统等多个领域得到应用,但是其计算过程比较复杂。对此,提出一种基于MPI+OpenMP的混合层次化并行NMF方法,其充分利用基于MPI的消息传递模型和基于OpenMP的共享存储模型各自的优势,并基于多核节点集群进行测试。实验结果表明,所设计的并行NMF算法达到了较高的加速比,能有效处理高阶矩阵的非负分解,极大地提高了计算的效率。

高校科研团队Microwulf并行计算系统的搭建

由于成本限制,高校科研团队的计算机多为普通型个人电脑(PC),无法执行涉及多节点的并行计算任务。基于Beowulf架构与可于大众电脑市场采购到的普通硬件设备搭建了一套四节点8CPU核Microwulf并行运算系统(命名为LXR01)。该系统各节点均安装Windows7与Linux操作系统,其中服务器节点利用NFS建立共享文件系统,分别以gcc、OpenMPI为主要编译环境和并行计算环境。HPL测试表明,LXR01系统的最大运算能力为39.93Gflops,其计算效率和成本效率分别为81.6%和Y-583.8/Gflops。同时,SPECFEM3D代码的计算实例证明LXR01系统能有效地解决并行计算问题。

基于OpenMC执行码的编译检测及临界基准验证

开源蒙特卡罗程序OpenMC(OpenMonte Carlo code)只提供源代码而没有执行码,在编译OpenMC的过程中发现不同版本的辅助程序与之存在兼容性问题。本文通过分析OpenMPI、Mpich及HDF5各版本辅助程序,对0.6.2版本OpenMC源代码的支持情况进行研究,为正确编译OpenMC执行码给出了直接参考。为进一步验证OpenMC执行码计算临界问题的正确性,选择国际临界安全基准评价实验手册(The International Criticality Safety Benchmark Evaluation Project,ICSBEP)中的96道代表性例题进行基准校验,与通用蒙特卡罗程序的计算结果进行对比并以实验值作为参考。结果表明,OpenMC计算值与实验值及其他程序计算值吻合较好,验证了OpenMC临界计算的可行性和正确性,上述结论将为程序以后的实际应用及完善奠定基础。

角度域叠前深度偏移叠加算子优化

叠前深度偏移是解决精细复杂构造成像的一种最佳方法,尤其是基于角度域叠前深度偏移成像方法的研究,由于射线路径的唯一性,被认为是一种能够消除假象,解决射线多路径问题的最优化方法.文章从单程波波动方程出发,推导了中点-偏移距域双平方根波动方程波场延拓算子;利用局部偏移距与反射角的关系,推导了角度域共成像点道集的构建方法.同时,为有效解决叠前深度偏移计算量大、耗时长等计算瓶颈,引入OpenMpi并行策略,利用共享存储环境下的多线程协同作业,提高了叠前深度偏移算子的计算效率;在角度域,通过调整改进叠加算子,一定程度上减少了计算量,提高了计算效率.最后,通过理论模型验证了角度域叠前偏移成像算子的正确性,评价了并行算法的计算效率及有效性;并将其应用于SEG/EAGE岩丘模型,利用“沉降观测”理论得到了不同CMP的中点-偏移距域共成像点道集和角度域共成像点道集,对比分析了两种共成像点道集的优缺点;并通过限制成像叠加角度的方法,改善了复杂模型的成像结果,验证了角度域叠前深度偏移成像算法对复杂模型的适应性.