大型稀疏线性代数迭代库在YH 机上的高效实现

本文讨论了大型稀疏线性代数方程组的迭代算法、加速方法、存贮技术及并行算法。结合向量机特点,采取有效程序优化措施,开发研制了标量和向量库程序。在ＹＨ系列机上试算结果表明：大型稀疏线性代数向量迭代库比标量迭代库速度有较大提高。当Ｎ≥１００时,在ＹＨ─１机上加速比约２～８;在ＹＨ─２机上约２～７;当迭代次数增加时,加速比提高更明显;库中共轭梯度（ＣＧ）加速方法能有效地加快收敛,可减少迭代次数一半以上。     

巨型机通用数学库软件与并行算法

本文介绍了巨型机通用数学库软件的概念和意义,指出了巨型机数学软件开发的技术途径与发展趋势,讨论了并行算法在其中的关键性作用,结合实例分析了巨型机通用数学库软件研制中的并行算法设计与实现。     

Cρ 准则下选择最优子集的并行算法

C_p准则是目前颇受重视的一种变量选择准则。本文针对大型线性回归模型,推导了从所有可能子集中用C_p准则选择最优子集的(乘除法) 运算次数,提出了C_p准则下变量选择的并行算法。给出了在YH-1和YH-2向量巨型计算机上运行该算法的模拟结果且获得了15倍左右的向量加速比s/v,体现了该算法的优越性。     

线性代数中一个向量等式的新应用

本文利用向量等式：对线性代数中的两个重要结论作出新的证明。本文给出的证明，不但方法上具有新意，而且其解决过程也会使我们对问题本身有新的认识和理解。     

一个空-空射击的指挥仪模型及其解算

导出了一种指挥仪式的空－空射击模型,用于计算弹丸飞行时间和瞄准角误差。文中的模型严格地区分了向量和向量的坐标表示两个不同的概念,引入了线性代数的记号和运算;不使用小角度假设;在外弹道学子模型中使用了弹丸飞行时间,而不是射程作为自变量。最后还构造了一种迭代格式,并讨论了有关的计算问题。     

弹道数据处理融合算法的并行计算

针对参考文献[1]中提出的融合多信源信息的融合算法,讨论了其中大计算量的测元遴选问题,并给出了它的并行算法。最后详细地分析了此并行算法的高效性和可扩展性,给出了加速比的仿真结果     

分块求解三角形线性方程组的一种分布式并行算法

在分布式存储环境下,提出了一种基于"分块"思想的求解三角形线性方程组的分布式并行算法。该并行算法不仅成功运用了数据压缩存储技术,将方程组系数矩阵的存储规模由n2减少到n(n+s)/2≈n2/2,而且较好地实现了计算与通信的相互重叠,从而减少了处理机间的通信开销。数值试验表明:该并行算法具有较高的加速比和并行效率。     

基于栅格分层的逐栅格汇流算法并行化研究

分布式水文模型中的逐栅格汇流算法计算量大,需要借助并行计算以满足大流域长历时模拟的要求。针对目前鲜有对基于隐式有限差分的逐栅格汇流算法进行并行计算研究的情况,基于栅格分层的思想提出一种适用于共享内存并行计算环境的逐栅格汇流并行算法。该算法首先根据流向进行栅格分层,使同一层中栅格的计算相互独立,然后将同一层中栅格的计算任务分配到多个计算单元并行计算。采用C++编程语言与OpenMP并行编程库实现了该算法,并选择河北省清水河流域为实验区,在不同数据规模(30m、90m、270m分辨率)、不同核数(2～20个)以及不同栅格分层方法的情况下对算法性能进行了测试。实验结果表明本文提出的并行算法具有较好的加速比和并行效率,且并行效率随数据规模的增大而增大。栅格分层方法对算法并行性能有明显影响,从上到下的分层方法比从下到上的方法具有更高的并行效率。     

边界元-有限差分混合方法在气垫船破冰数值模拟中的应用

对气垫船破冰作业的几种工况建立了统一的数学模型,提出了采用边界元法与有限差分法相结合的数值计算方法。采用C语言编制数值模拟程序,对气垫船兴波阻力、水面和冰面波形以及冰层内应力进行计算,通过调用Intel MKL数学库求解离散得到线性代数方程组;在C语言中调用Matlab计算引擎实现了计算网格和部分计算结果的显示;在多核计算机上采用OPENMP实现程序关键部分的并行计算,提高了计算速度。气垫船在全冰面上兴波阻力的计算结果与已有文献的理论分析计算结果和试验结果符合较好。     

全球气象资料客观分析系统的分布式并行计算

对已有的串行算法进行并行化 ,是一项很困难的工作。通过对全球气象资料客观分析系统串行算法的研究 ,提出了一种静态分配数据的分布式并行算法。该算法通过间隔选取分析盒子和模式格点纬圈行 ,将数据分配给不同的处理机实现分布式并行。该并行算法负载平衡好 ,并行效率高 ,而且并行化代价较低 ,具有良好的可扩展性。     

超声速飞行器流场的并行数值计算及效率分析

基于有限体积方法、TVD差分格式和显式Runge-Kutta迭代方法的框架,针对超声速/高超声速飞行器绕流流场,在超级并行计算机上完成了2~64个CPU并行数值计算工作。通过测试程序在超级计算机上的并行效率,并将并行程序应用于航天飞机绕流流场计算,检验了计算程序进行大规模并行计算的性能。结果表明,在负载平衡的条件下,程序在该超级并行计算机上达到了不同程度的超线性加速比,并行效率最高达到了126%,远远高于微机Cluster并行平台上的结果,适合复杂流场的大规模并行计算。     

光学系统失调对像差的影响

本文从改进光路的矢量追迹公式入手,给出一个包含光学系统偏心量在内的矢量追迹公式,从而编制出一种精确计算光学系统三维偏差对全像差影响的通用程序。利用这个程序可以得出涉及光学系统偏差对像差影响的各类问题的解答。     

网格方程组并行计算预条件迭代若干性质及应用

对网格方程组作区域分裂并行计算 ;分析了预条件迭代谱条件的若干性质及其对算法收敛性的影响 ,为构造预处理提供了理论依据 ,并应用于区域分裂并行计算     

The parallel replacement problem with demand and capital budgeting constraints

A generalized parallel replacement problem is considered with both fixed and variable replacement costs, capital budgeting, and demand constraints. The demand constraints specify that a number of assets, which may vary over time, are required each period over a finite horizon. A deterministic, integer programming formulation is presented as replacement decisions must be integer. However, the linear programming relaxation is shown to have integer extreme points if the economies of scale binary variables are fixed. This allows for the efficient computation of large parallel replacement problems as only a limited number of 0–1 variables are required. Examples are presented to provide insight into replacement rules, such as the “no‐splitting‐rule” from previous research, under various demand scenarios. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. Naval Research Logistics 47: 40–56, 2000     

中尺度数值天气预报模式MM5分布式并行计算

中尺度数值预报模式是进行中尺度天气预报的有效手段。中尺度模式MM5是国际上应用最广泛的中尺度预报模式之一。数值天气预报的巨大计算量和实效性要求必须通过高性能分布式并行计算来实现。分析了MM5串行算法的特点,研究了其并行算法的实现,讨论了算法的一些改进,给出了MM5模式在分布式并行巨型计算机上的测试结果。     

并行处理方法在液体火箭发动机三维数值模拟中的应用

本文采用预测校正的 Ｍ ａｃ Ｃｏｒｍ ａｃｋ 格式对液体火箭发动机内的复杂三维流场进行了数值模拟,并在 Ｐ Ｖ Ｍ 的微机网络机群环境下实现了并行计算。从测试结果可以看出, 并行与分布处理技术在液体火箭发动机复杂内流场的数值模拟方面能发挥重要作用。     

故障树近似计算中最优权因子的选取

在故障树近似计算时,探讨通过加权提高计算准确度的简便方法。根据底事件发生概率的不同,利用VisualC 语言进行蒙特卡罗仿真计算,得到了在近似计算故障树顶事件发生概率时,在不同底事件发生概率对应区间内的最优权因子。利用该方法得到的最优权因子可以提高故障树近似计算的准确度,尤其是在当底事件发生概率较大时,其效果更为明显,可较好地满足采用故障树对某些特殊设备进行顶事件发生概率计算时提高计算精度的需求。     

液体火箭发动机非线性燃烧不稳定过程的并行仿真

采用计算燃烧学方法对火箭发动机非线性燃烧不稳定工作过程进行了并行数值模拟。气相控制方程组用欧拉坐标系下的Navier Stokes方程组描述 ,液相控制方程组在Lagrangian坐标系下进行描述。气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合。编制了串行和并行程序 ,并在并行计算环境下进行了测试。从计算结果可以看出并行计算的效率较高。     

非结构动网格分区并行计算方法

针对包含运动边界的非定常流动问题,基于弹簧近似法设计了一套非结构动网格分区并行计算流程,引入了METIS软件进行非结构网格二次剖分,研究了对接边界通信类型及其处理方法,基于消息传递并行编程模式实现了非结构动网格求解器的并行化。测试结果表明:该求解器具有较高的并行效率,网格变形模块对非结构动网格并行计算性能具有重要影响。     

基于Solidworks二次开发的两栖车辆浮态设计及静稳性分析

建立了描述车辆姿态向量和重力向量的两个坐标系,研究了姿态向量与坐标变换之间的关系,根据Solid-Works提供的函数,利用二分法求解了给定姿态下的浮心位置;以浮心计算为基础,通过对车辆的受力分析和运动分析,确定了车辆浮态的计算方法;利用SolidWorks的API函数进行二次开发,形成了计算静稳性的程序,并进行了实例计算。结果表明：与传统的作图法相比较,该方法计算结果更精确,计算速度更快。