基于改进型粒子群算法的航空多项目调度方法

多项目并举状况下的资源有限-工期最短问题求解,是提高航空企业资源利用率、缩短项目周期的关键。在项目网络计划的基础上,提出了一种改进型粒子群算法对多项目实施并行资源调度,求解多项目最优资源调度方案。该方法通过改进的交叉和变异操作,提高了解的多样性,保证了算法的全局搜索能力。最后,通过对某型飞机的2个并行装配计划进行实例计算,验证了方法的有效性。     

一种面向复杂地理空间栅格数据处理算法并行化的任务调度方法

随着并行计算技术的成熟,地理空间栅格数据处理算法的并行化研究成为新的热点。聚焦于处理流程包含多个计算步骤的复杂地理空间栅格数据处理算法,基于空间计算域理论,提出了一个随着算法处理流程而动态变化的任务调度方法。实验证明,该方法在算法流程的每一个计算步都会调整任务分组方案,因此相比于传统任务调度方法,任务调度的负载均衡效果更好,并行算法程序的运行时间更短。     

基于CPU-GPU混合计算平台的RNA二级结构预测算法并行化研究

RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一。本文基于CPU GPU的混合计算平台实现了对Zuker算法的并行和加速。根据CPU和GPU计算性能的差异,通过合理的任务分配策略,实现二者之间的并行协作计算和处理单元间的负载平衡;针对CPU和GPU的不同硬件特性,对Zuker算法在CPU和GPU上的实现分别采取了不同的并行优化方法,提高了混合加速系统的计算性能。实验结果表明,CPU处理单元在混合系统中承担了14%以上的计算任务,与传统的多核CPU并行方案相比,采用混合并行加速方法可获得15.93的全局加速比;与最优的单纯GPU加速方案相比,可获得16%的性能提升,并且该混合计算方案可用于对其它生物信息学序列分析应用的并行和加速。     

栅格数据处理中邻域型算法的并行优化方法

随着并行计算的成熟,众多数据密集型的栅格处理算法亟需利用并行计算来缩减执行时间.针对其中一类邻域型算法,构建了用于估计是时间代价的串行/并行时域模型,分析了各个组成的代价影响因素,提出了降低数据I/O代价的并行I/O方法和降低数据通信代价的光圈预测方法.实验证明,所提的两个优化方法可以使邻域型栅格处理算法的并行程序更加充分地利用并行计算资源,进而在一般并行化的基础上进一步提升其并行性能.     

Merkle-Damgård Hash结构并行扩展算法

利用松弛密码架构将Merkle-Damgrd结构的Hash算法扩展为并行结构的算法,可以利用多核处理器提高杂凑效率。给出的证明过程表明松弛密码架构在处理不同长度的消息时不具备抗碰撞特性。提出的新并行扩展算法基于松弛密码架构设计,该算法弥补了其安全缺陷,并给出了新并行Hash结构的安全性分析。分析结果表明新结构抗碰撞特性不低于Merkle-Damgrd结构的Hash算法。实验结果表明,新并行Hash结构处理长消息时有较高的处理性能。     

成像制导中的多处理器并行及二值化算法研究

导弹成像制导涉及大量图像处理和计算,一般系统实现多以高性能单或多处理器为核心。讨论了一种嵌入式多处理器系统的基本结构,利用平台特有的FSMC总线同时支持静态分割和任务级调度2种并行算法,并以此进行图像二值化算法的并行化研究。试验结果分析表明,该设计能够支持2种并行化算法,成倍减少图像处理的时间。     

网络化测试系统中并行数据处理架构的实现

网络化测试系统通常由智能仪器组成,采用传统的集中式数据处理结构一方面造成仪器内部计算资源的浪费,同时也对网络带宽带来较大的压力。为解决上述问题,提出了一种利用智能仪器内部计算资源进行并行数据处理的计算架构。提出了一种双层计算资源模型,在顶层使用PBS(portable batch system)作业管理系统,实现在网络化测试系统中的物理资源管理和计算节点分配;在底层使用隔离技术,基于Linux的Cgroups内核特性构建资源容器,实现节点内部的计算资源有效隔离。并行任务基于MPI非虚拟化并行计算平台实现,利用并行FFT算法对该计算模式进行了验证。实验结果表明,该计算架构具有良好的可行性和实用性。作为并行计算在网络化自动测试领域的拓展,具有很好的研究前景及实用价值。     

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。     

一种面向多核处理器的高效并行PCA-SIFT算法

提出一种面向多核处理器的并行PCA-SIFT算法,采用数据级并行方法实现并行的特征提取和特征点匹配,将计算任务分配到各个DSP核并行处理,充分开发多核处理器的多级并行性.实验结果表明,并行PCA-SIFT算法对各种不同图像形变的图像具有良好的适应性,具有接近串行PCA-SIFT算法的图像匹配能力,平均加速比达3.12.     

一种基于多核并行计算的目标分配算法设计

随着计算机多核处理器的高速发展,多核并行计算在各领域发展研究的重要性已逐渐突显,分析了当前典型的并行编程模型,在PCAM设计过程的基础上提出了多核并行算法的设计过程,运用OpenMP编程模型完成了一种目标分配算法的多核并行化设计,通过实验及性能分析,验证了并行目标分配算法相较于传统串行算法在计算效率上的优势。     

采用向量内积的并行相关算法

针对软件接收机相关器计算的实时性问题,通过分析扩频信号的接收过程,建立一种基于向量内积的并行相关信号接收模型。利用图形处理单元中大量的浮点运算单元进行矩阵与向量运算,并行计算各通道相关值,提高了信号相关运算的实时性。仿真验证结果表明,利用基于GPU的向量内积软件并行相关算法计算25 MHz采样率时长1 ms的信号相关值,25个通道共150个相关运算耗时967μs,与CPU上基于数学核心函数库的实现相比速度约提高了61.4倍,能够实现宽带扩频信号软件实时相关接收。     

光滑物体表面反射光偏振特征分析及反射光分离技术

物体表面反射光由镜面反射光和漫反射光组成,针对光滑物体表面镜面反射光和漫反射光的分离问题,建立了一个结合镜面反射和漫反射共同作用的偏振态表征模型,并使用该模型对混合反射区域偏振特征进行分析。基于镜面反射光和漫反射光的偏振特征,根据镜面反射光和漫反射光在光滑物体表面垂直方向及平行方向上的分布关系,采用偏振正交分解的方法实现了镜面反射成分和漫反射成分的求解。利用镜面反射光图像和漫反射光图像之间的相关性,通过梯度下降算法得到镜面反射成分和漫反射成分归一化互相关最小值及其对应的镜面反射偏振度和漫反射偏振度,从而实现反射光的分离。通过对不同场景中获取的反射光图像进行测试,实验结果表明,该算法具有较好的反射光分离效果。     

分布式流体系结构及其编程模型与资源管理

利用互联网资源提供大数据计算服务面临着资源异构性、动态性与通信长延迟等方面的挑战,现有分布式计算模型仍存在一些不足。运用流计算模型提出分布式流体系结构,包括分布式流编程模型与资源管理等,能够高效支持多种并行执行模式。在10个CPU-GPU异构结点上实现了原型系统,仿真实验验证了7个不同的测试用例。实验结果表明,与本地串行计算相比,分布式流体系结构可以平均提高39倍计算性能,具有较大的应用潜力。     

适用于云计算的多接收方代理重加密方案

在云计算环境下,绝大多数信息处理和存储都被转移到云中心,用户终端的计算和存储能力将逐渐弱化。本文针对这一趋势,提出一种适用于云计算的多接收方代理重加密方案,充分利用云中心的分布式计算能力,使用随机数重用和密文聚合技术,大大降低了计算和传输负担,实验表明本方案具有较高的效率。     

Bounds on parallel-processing of queues with multiple-phase jobs

Currently, both the hardware and software designs of many large computing systems aim at improved system performance through exploitation of parallelism in multiprocessor systems. In studying these systems, mathematical modelling and analysis constitute an important step towards providing design tools that can be used in building such systems. With this view the present paper describes a queueing model of a multiprocessor system operating in a job-shop environment in which arriving jobs consist of a random number of segments (sub-jobs). Two service disciplines are considered: one assumes that the sub-jobs of a given job are capable of parallel operation on different processors while the other assumes that the same sub-jobs must be operated in a strictly serial sequ'snce. The results (in particular, the mean number in the system and waiting time in queue) obtained for these two disciplines are shown to be bounds for more general job structures.     

三个并行排序算法的可扩充性分析

可扩充性分析是评价并行算法或并行系统性能的重要工作,特别是在大规模并行处理环境下更是如此。本文利用新近提出的扩张串行分量分析技术,研究了三个并行排序算法的可扩充性,以及这些算法在超立方体结构上的实现的可扩充性。给出了使三种算法都为可扩充的条件,解释了每个算法的适用范围。展示了算法的实质性质,计算了它们的扩张串行分量、扩张效率以及扩张加速比。本文的解析分析结果与其它文献中的实验结果一致。     

一种面向大规模HLA仿真的并行区域匹配算法

HLA仿真中,数据分发管理实现基于值的过滤,可以有效减少盟员接收冗余数据的可能性和网络中的数据流量。大规模HLA仿真系统在仿真推进中需要大量的区域匹配计算以维护数据分发管理的正确性。现有的区域匹配算法大多需要对所有区域进行匹配计算,造成了大量计算资源的浪费;同时,主要基于串行匹配思想,难以充分发挥多核平台的并行计算优势。针对现有区域匹配算法的局限性,提出了一种面向大规模HLA仿真的并行区域匹配算法,该算法能够实现对一次仿真推进中多个改变区域的并行匹配计算,同时在匹配计算中采用基于移动相交的基本思想,利用区域范围移动前后的历史信息,将匹配限定在移动区间之内,减少了大量的无关计算。理论分析与实验结果表明该算法尤其适合基于多核计算平台构建大规模分布式仿真的应用需求。     

球谐函数法解地球扰动引力并行计算方法

随着导弹射程的增加,传统求解地球扰动引力的球谐函数法模型阶数增大,扰动引力的计算速度明显下降。为提高弹道导弹扰动引力的赋值速度,在现有条件下结合球谐函数法计算模型的特点,在并行计算平台上,应用流水线技术和任务交叉分配的方法,建立了球谐函数法的并行计算模型。通过仿真验证,该方法能有效地提高地球扰动引力的计算速度,得到较高的并行加速比和CPU利用率。