Asymptotically optimal component assembly plans in repairable systems and server allocation in parallel multiserver queues

T identical exponential lifetime components out of which G are initially functioning (and B are not) are to be allocated to N subsystems, which are connected either in parallel or in series. Subsystem i, i = 1,…, N, functions when at least K_i of its components function and the whole system is maintained by a single repairman. Component repair times are identical independent exponentials and repaired components are as good as new. The problem of the determination of the assembly plan that will maximize the system reliability at any (arbitrary) time instant t is solved when the component failure rate is sufficiently small. For the parallel configuration, the optimal assembly plan allocates as many components as possible to the subsystem with the smallest K_i and allocates functioning components to subsystems in increasing order of the K_i's. For the series configuration, the optimal assembly plan allocates both the surplus and the functioning components equally to all subsystems whenever possible, and when not possible it favors subsystems in decreasing order of the K_i's. The solution is interpreted in the context of the optimal allocation of processors and an initial number of jobs in a problem of routing time consuming jobs to parallel multiprocessor queues. © John Wiley & Sons, Inc. Naval Research Logistics 48: 732–746, 2001     

仿真网格原型系统的设计与实现

进行仿真网格原型系统的研究是解决仿真网格关键技术的基础。SGE网格引擎是一个构建本地和集群级网格的工具,通过SGE构建基本的网格平台,根据HLA仿真任务的特点,对分布式仿真网格的原型系统进行了研究和设计。提出了仿真网格的双通道通信机制:一个通道负责仿真网格组件的通信,另一个通道负责HLA仿真任务之间的通信。提出了仿真任务在仿真网格中的三种调度模式:以进程为单位的调度、以联邦成员为单位的调度、以联邦为单位的调度等。通过研究初步实现了仿真网格的原型系统,并对HLA仿真任务的三种调度模式进行了简单的测试。     

栅格地理数据并行格式转换引擎

如今大规模地理数据正在社会各个部门和组织中迅速积累,但是由于部门利益和历史沿袭等原因,大规模地理数据共享仍然极具挑战,相应共享技术需求仍然极其旺盛。作为地理数据共享的基础方式之一,传统单机地理数据格式转换技术,一方面受限于磁盘读写及带宽瓶颈,另一方面面对日趋庞大的数据规模,已很难满足实际应用需求。因此提出一种针对栅格地理数据的并行格式转换引擎,采用高性能计算集群环境支持大规模栅格地理数据转换共享,大幅降低了大规模栅格地理数据转换过程的时间成本。栅格地理数据并行格式转换引擎采用基于公共接口的设计理念,框架灵活、具有良好的扩展性,支持地理数据格式的读写自定义以及新数据格式添加,能够实现接入数据格式间的任意两两转换。为验证引擎框架及其处理效率,在Lustre并行集群环境下以格网数据交换格式(国家地理空间数据交换格式)向常见栅格地理格式的转换为示例进行了测试实验。结果表明,栅格地理数据并行格式转换引擎能够在8个节点Lustre集群中达到7.54的良好并行加速比。     

大规模科学数据体绘制技术综述

体绘制是刻画大规模科学数据中复杂物理特征的有效途径,然而,数据量极大、特征难以捕捉等问题依然是目前体绘制研究的主要挑战。为此,研究者们从三个方面对体绘制算法进行了深入研究,以提高大规模数据体绘制的效率和效果。一方面,依托硬件通过多处理器核来分担计算,降低单处理器核所要完成的计算量,是提高体绘制效率的一个有效途径。另一方面,充分发掘数据场内在特性对三维数据场进行约简,大幅减少绘制处理数据量从而降低算法开销,也是提高体绘制效率的一个有效途径。同时,在体绘制算法中融入特征分析和特征增强方法,让复杂物理特征从数据场中突显出来,以实现对科学数据的高质量绘制。本文对国内外体绘制技术相关研究进展进行了调研、综述,并分析了不同的研究方法,最后展望了未来体绘制技术研究的可能发展方向,包括应用驱动的特征体绘制、基于特征的约简体绘制、适应硬件的体绘制多级加速以及原位智能化体绘制等。     

面向大规模集群的并行I/O用户层配置优化策略

影响应用I/O性能的关键因素主要有三个层次:包括应用的I/O接口实现、体系结构和文件系统组件的性能以及应用的I/O参数配置。从应用I/O配置优化的视角,分析了大规模集群并行I/O的配置调优空间,在此基础上,给出了一套大规模集群并行I/O性能特征测试分析方法。基于该方法,在某国产超级计算集群上开展了一系列I/O测试分析来刻画系统的I/O性能特征,进而指导并行应用程序的I/O配置优化。基于优化后的配置参数,在两类典型的并行I/O场景中,针对某类生产应用程序,8192进程下的重启动数据写操作时间下降了15%,4096核的程序作业加载时间从10 min缩短到了5 s。     

面向大规模集群并行I/O的用户层配置优化策略研究

近年来,大规模并行场景下的I/O性能越来越受到应用科学家的关注。影响应用I/O性能的关键因素主要有三个层次：包括应用的I/O接口实现、体系结构和文件系统组件的性能以及应用的I/O参数配置。本文从应用I/O配置优化的视角,分析了大规模集群并行I/O的配置调优空间,在此基础上,给出了一套大规模集群并行I/O性能特征测试分析方法,基于该方法,在某国产超级计算集群上开展了一系列I/O测试分析来刻画系统的I/O性能特征,进而指导并行应用程序的I/O配置优化。基于优化后的配置参数,在两类典型的并行I/O场景中,针对某类生产应用程序,8192进程下的重启动数据写操作时间下降了15%,4096核的程序作业加载时间从10分钟缩短到了5s。本文提出的I/O配置调优空间及优化方法,可以推广应用到其它同类系统平台,对于大规模集群上的用户层并行I/O配置调优具有借鉴意义。     

基于HLA的电子战飞机作战仿真系统研究

目前电子战飞机战术使用方法仿真研究主要采用功能级仿真的方法,以雷达方程和干扰方程为理论基础,围绕侦察接收机和干扰机部分功能或部分工作参数进行建模,不能满足组建完整的"系统—系统"级作战仿真的要求,同时也达不到信号级建模仿真的精度和逼真度。针对上述问题,采用信号级仿真的方法,根据当前仿真技术的发展以及航空作战对电子战的新要求,提出并设计了基于HLA的电子战飞机作战仿真系统,并对各联邦成员的构成、开发过程以及关键技术进行了研究,最后以一个电子战飞机随队干扰作战仿真为例,系统分析了基于HLA的电子战飞机作战仿真系统的开发过程。仿真结果验证了模型和方法的有效性,可为电子战飞机作战系统作战效能的分析评估提供平台和依据,对于指导电子战飞机的战术使用具有积极意义。     

基于分布式天线的认知无线电系统感知算法和信道容量分析

认知无线电概念的提出为频谱的共享提供了可能。文中提出一种基于分布式天线的认知无线电系统实现方法,该方法便于频谱的感知,能降低对首要用户的干扰,并且相对于中心式天线能为次要认知无线电用户的下行链路提供较大的信道容量增益。     

双正交重叠变换系数基于上下文的算术编码算法

提出了一种双正交重叠变换(LBT)系数基于上下文的算术编码算法.针对二进整数LBT在DSP实现过程中出现的精度和计算复杂度问题,提出了一种适于DSP并行处理的LBT定点实现方法.编码算法包含60种上下文概率模型,熵编码采用MQ编码,并根据并行处理的需要,将MQ编码从位平面扫描过程中分离,根据分离后的结构特点,设计了改进的MQ编码器.并对算法的DSP实现进行了研究.实验结果表明,本压缩算法压缩性能和SPIHT相当,稍逊于JPEG2000,算法容易并行,硬件计算复杂度很低.     

分布共享存储系统中程序访存行为对性能的影响

本文首先提取了分布共享存储系统（ＤＳＭ）中程序访存行为的几个重要参数,并以此建立了一个处理机效率模型。在此模型基础上分析了访存行为的各种因素对处理机效率的影响情况,文章最后给出了提高处理机效率的几种技术途径。