稀薄气体动理论中介观尺度数值模拟的加速方法

针对滑移流、早期过渡流区域采用离散速度法(discrete velocity method, DVM)求解Boltzmann方程收敛速度极慢、计算资源消耗大的难题,提出全流场耦合介观/宏观方程加速方法。在介观层面基于有限差分的DVM求解Boltzmann方程,在宏观层面基于有限体积的压力耦合方程组半隐式方法求解矩方程,充分利用纳维-斯托克斯-傅里叶/R26矩方程在低克努森数下的快速收敛特性,对介观方程进行加速。基于高阶Hermite多项式重构分布函数,完成宏观方程与介观方程之间的数据传输。仿真结果表明:全流场耦合介观/宏观方程的加速方法在滑移流、早期过渡流区域具有显著加速性能,最大降低了95.28%的计算时长;但对中、大克努森数流域,加速性能大幅度下降。     

面向大尺寸滑动窗口应用的并行计算模型

大尺寸滑动窗口的应用在数据输入速度与处理速度之间存在较大差距.为了缩短差距,提出了一种并行计算模型,使用尽可能少的存储资源与尽可能简单的存储器读写控制逻辑实现了尽可能高的数据重用性与并行性.该模型将不同滑动窗口之间的并行处理与单个窗口内不同数据之间的并行处理结合起来:对于不同窗口,按列进行分组并映射到多个处理单元上并行...     

高性能路由器并行转发技术

随着线路传输速率的快速提高,报文线速转发面临极大挑战。基于并行处理技术,提出分布式并行转发引擎结构,实现高速报文转发。针对并行转发引擎负载分配问题,设计AHDA(Adaptive Hashing DispatchAlgorithm)算法,该算法为综合考虑负载均衡和报文保序提供支持。模拟结果表明,AHDA算法均匀分配负载,保证很低的报文乱序率,对网络处理器规模具有良好的可扩展性。     

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。     

CS模型下IMM-PF算法在机动目标跟踪中的应用

为了解决机动目标定位跟踪问题,提出了一种基于CS(current statistical)模型的交互式多模型粒子滤波算法.在交互式多模型粒子滤波算法的基础上,计算CS模型的概率,自适应地调整CS模型中的目标加速度,反映出了目标的机动特性,充分发挥2种算法的优点,改善了CS模型的加速度不能自适应调整的缺点,提高了CS模型的自适应性和应用范围.另外,CS模型的自适应滤波方法由Kalman滤波改为粒子滤波.通过Monte Carlo对比仿真试验表明了该算法的可行性和优越性.     

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。     

遥感图像自动配准的串行与并行策略研究

面对数据量呈指数增长的全球遥感图像,研究快速、有效、高精度的自动图像配准算法成为遥感领域迫切需要解决的问题。综述了遥感图像自动配准算法的研究现状和关键技术,且从新的角度分类总结了已有算法的特点及适用情况,并给出了综合的解决方案;同时研究并提出了三种新的并行策略,获得了较好的实验结论。由于算法采用粗粒度的数据并行方法,因此可扩展性和可移植性较好,无论在理论上还是在实践上都能为实际的遥感应用提供有益的指导和借鉴。最后提出了有待进一步研究的问题。     

结合峰值检测的高噪声图像快速聚类分割方法

针对高噪声污染图像,提出一种结合峰值检测算法的快速聚类分割方法(FC-ImSeg)。根据平行线投影分割算法将二维直方图映射到一维空间,利用峰值检测算法检测图像像素点的聚类结果,调整映射模型的平行线宽度,使直方图符合双峰分布特性,最后利用加权模糊c均值聚类算法实现图像的分割。实验结果证明了该方法是快速有效的。     

小型移动电站并列过程中的频率测量

小型移动电站并列过程中的频率测量是实现其并列的基础和关键。介绍了一种应用于小型移动电站并列过程中的频率测量方案,分析了其测量的基本原理,给出了硬软件的实现以及实验。该方案基于快速傅立叶变换(FFT)算法,采用专门的数字信号处理芯片TMS320LF2407A,具有精度高、实时性较好的优点,能够较好地满足小型移动电站在并列过程中对精度和实时性的要求。通过对实验结果的分析得出了结论,该方案有一定的实践应用价值。     

Scheduling parallel machines with inclusive processing set restrictions and job rejection

In this article, we study a parallel machine scheduling problem with inclusive processing set restrictions and the option of job rejection. In the problem, each job is compatible to a subset of machines, and machines are linearly ordered such that a higher‐indexed machine can process all those jobs that a lower‐indexed machine can process (but not conversely). To achieve a tight production due date, some of the jobs might be rejected at certain penalty. We first study the problem of minimizing the makespan of all accepted jobs plus the total penalty cost of all rejected jobs, where we develop a ‐approximation algorithm with a time complexity of . We then study two bicriteria variants of the problem. For the variant problem of minimizing the makespan subject to a given bound on the total rejection cost, we develop a ‐approximation algorithm with a time complexity of . For the variant problem of maximizing the total rejection cost of the accepted jobs subject to a given bound on the makespan, we present a 0.5‐approximation algorithm with a time complexity of . © 2016 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 63: 667–681, 2017