SW26010众核任务并行调度系统及其嵌套并行算法应用

任务并行是并行程序设计的基础设计模式.但由于算法本身的复杂性及目标平台的特殊性,设计实现高效率的任务并行程序对程序员来说往往充满挑战.基于新兴的SW26010众核CPU,提出了支持任务嵌套并行模式的通用运行时框架SWAN.SWAN对任务并行程序的实现提供了高层次的抽象,使程序员能够专注于算法逻辑本身而提高开发效率.在性能方面,SWAN框架对诸多共享资源进行了细粒度的划分,从而有效地避免了众多线程间对共享资源的高强度争用.充分利用平台的高速访存机制、高速可控缓存和原子操作等特性,对SWAN框架的核心数据结构进行优化设计以降低其本身的性能开销.SWAN还具备动态负载均衡能力,使各个处理器核心的资源得以充分利用.基于SWAN框架,在目标平台上实现了若干典型的具有递归特性的嵌套并行算法,包括N-皇后问题、二叉树遍历、快速排序和凸包求解.实验结果表明,这些通过使用SWAN框架得以并行化的算法相对于其串行版本取得了4.5~32倍的加速,充分说明了SWAN框架具有较高的实用性及性能.

一种DICOM文件并行传送算法的设计与实现

DICOM文件传送是PACS中非常重要的一类文件操作。本文通过分析DICOM文件传送的基本原理,发现DICOM文件串行传送中有大量时间消耗在网络连接和DICOM连接上。为了尽快完成海量影像文件的DICOM传送任务,本文从两方面改进文件传送算法:一是减少网络和DICOM连接次数,每次连接尽量传送更多的文件;二是通过文件并行传送来成倍增加单位时间内文件传送数量。然后针对PACS中待传送DICOM文件特点,设计一种基于任务划分策略的DICOM文件并行传送算法。该算法采用"一次DICOM连接传送一类文件"的传送机制和"Master-Slave"结构的集中式动态负载平衡方案。该算法在.NET framework 4框架下实现,测试表明上述算法具有良好的并行性能,且显著提高了DICOM文件传送效率。

一种DICOM文件并行查找算法的设计与实现

目的为提高DICOM文件查找的速度和效率。方法在分析DICOM文件查找的基本原理基础上,设计一种基于任务等分策略的文件并行查找算法,并基于.NET Framework 4和Leadtools DICOM开发包实现该算法。该算法特点是采用多线程并行技术,通过任务等分和多核并行实现DICOM文件并行查找。在HP DL380 G5服务器上对并行算法进行性能测试,获得并行加速比曲线图。结果测试表明该算法具有良好的并行性能,可显著提高DICOM文件查找效率。结论采用任务等分策略和多线程并行模型,能够有效提高DICOM文件查找的速度和效率。

一种满足实时性需求的测发控软件改进技术

针对基于Windows操作系统框架的测发控软件无法满足大多数型号实时性需求的情况,分析了现有框架不满足实时性需求而导致任务失效的具体机理。提出了基于异步协作机制简化和并行实时性任务串行化的框架改进方法,并对改进前后框架的性能进行了仿真分析。试验结果表明,基于改进框架的测发控软件处理实时性线程的周期循环间隔时间稳定性由247ms改进至20ms,平均超时失效概率由0.6改进至无失效。

支持依赖关系的并行任务软件框架研究与实现

任务并行化是现代计算机的发展方向,并行任务可同时使用多种资源,如何在确保并行任务依赖关系稳定的情况下最快地获得结果,是现代软件技术亟待解决的问题,从软件框架设计以及算法的角度,阐述了在并行任务软件框架的设计中如何提高相互依赖的并行任务的并行程度,设计了一种并行框架,实现了原型。实验结果表明,该框架可有效提高并行任务的并行程度,具有良好的可靠性、稳定性以及可扩展性。

动态可扩展机群系统性能分析

局域网机群系统是建立高性能计算环境的有效途径.定义机群系统抽象结构及性能模型是实现上述目标的关键.给出了机群m/w计算模型系统性能分析模型,通过大规模Monte Carlo仿真应用实验,证性能模型的有效性,研究成果对于机群系统建立提供有效的组织、规划、实现方法.

面向节点异构GPU集群的编程框架

基于异构GPU集群的主流编程方法是MPI与CUDA的混合编程或者其简单变形。因为对底层的集群架构不透明,程序员对GPU集群采用MPI与CUDA编写应用程序时需要人为考虑硬件计算资源,复杂度高、可移植性差。为此,基于数据流模型设计和实现面向节点异构GPU集群体系结构的新型编程框架分布式并行编程框架(DISPAR)。DISPAR框架包含2个子系统:(1)代码转换系统Stream CC,是DISPAR源代码到MPI+CUDA代码的自动转换器。(2)任务分配系统Stream MAP,具有自动发现异构计算资源和任务自动映射功能的运行时系统。实验结果表明,该框架有效简化了GPU集群应用程序的编写,可高效地利用异构GPU集群的计算资源,且程序不依赖于硬件平台,可移植性较好。

一种基于作战编成并行仿真方法及其实现

针对作战并行仿真难题,先从理论上分析了基于作战编成并行仿真的可实现性,进而提出了一种基于作战编成的并行仿真方法,并逐一给出了仿真任务划分、仿真任务集成、仿真交互关系集成的方法;突破了基于作战编成并行仿真的关键技术,设计了基于作战编成并行仿真集成框架,实现了系统集成,构建了旅规模基于作战编成并行仿真的原型系统;开发了并行仿真任务分配软件,设计了作战应用案例,测试了基于作战编成并行仿真效果,证明了该并行仿真方法科学可行。