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面向GPU的地形遮蔽探测并行算法
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作者 孙卡 俞俗强 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第15期66-76,共11页
地形遮蔽算法在军事、民航和气象分析等领域有广泛应用。随着仿真规模的扩大、仿真结果实时性要求越来越高,传统计算模型俨然不能满足当下的实时性要求。为解决这一不足,实现了在统一计算设备架构(CUDA)并行计算平台上的地形遮蔽探测算... 地形遮蔽算法在军事、民航和气象分析等领域有广泛应用。随着仿真规模的扩大、仿真结果实时性要求越来越高,传统计算模型俨然不能满足当下的实时性要求。为解决这一不足,实现了在统一计算设备架构(CUDA)并行计算平台上的地形遮蔽探测算法,解决了仿真计算速度慢的问题。在CPU端将雷达探测区域内离散采样点的高程数据矩阵化,进而提升高程值在并行化计算中的读取速度。针对雷达仿真计算参数对线程分配方式进行优化,采用循环对比方式对地形遮蔽角的计算进行并行加速。采用设备端线程同步和数据交替传输技术,确保计算结果一致性和最大化利用GPU端计算资源。采用多模式并行化计算模式,使用多线程并行化计算和单线程串行化计算来支撑GPU端计算资源不足时的退化计算,从而保证计算的高可用。实验结果表明,相较于i7-12700H CPU在仿真粒度为3 600条探测波束下的地形遮蔽串行计算和多线程并行计算,在3060 Laptop GPU下分别获取了48倍和17倍加速,为仿真实时性提供了有效的工程解决方案。 展开更多
关键词 并行计算 统一计算设备架构(CUDA) 高程矩阵 地球曲率 地形遮蔽算法
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面向飞腾处理器平台的快速卷积算法优化
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作者 赵亚飞 杨耀功 +1 位作者 王永刚 魏继增 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期610-619,共10页
为解决卷积神经网络难以在计算资源受限设备上部署的问题,面向国产FT-2000/4多核处理器提出一种高性能的快速卷积算法FastInfer。采用分块策略优化通用矩阵乘法,将处理器访问频率高的数据存入更靠近处理器的缓存中,从而提高计算过程中... 为解决卷积神经网络难以在计算资源受限设备上部署的问题,面向国产FT-2000/4多核处理器提出一种高性能的快速卷积算法FastInfer。采用分块策略优化通用矩阵乘法,将处理器访问频率高的数据存入更靠近处理器的缓存中,从而提高计算过程中的访存效率。配合分块方案设计实现高性能的矩阵乘法微内核,使用向量外积运算更新数据,提高计算访存比,实现最大程度掩盖访存指令的延迟。最终实验结果表明,FastInfer在FT-2000/4处理器上的峰值计算性能达到99.56 GFLOPS。在不同输入规模的通用矩阵乘法测试中,FastInfer性能是OpenBLAS算法的1.07倍和1.52倍。在卷积测试中,FastInfer性能是ARM Compute Library算法的1.32倍,实现了在FT-2000/4多核处理器上的高性能卷积计算。 展开更多
关键词 深度学习 快速卷积算法 并行计算 通用矩阵乘法
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基于曙光并行机的超大规模非线性方程组并行算法研究 被引量:7
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作者 杨庚 王绍棣 沈金龙 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期397-402,共6页
该文讨论了一类求解大规模非线性方程组算法的并行性能及其在曙光并行机上的实现过程 .与传统的算法不同之处是用一个块对角矩阵作为迭代矩阵 ,且该矩阵可由一个仅包含向量内积和矩阵与向量乘积的递推关系简便计算得到 .在对算法进行描... 该文讨论了一类求解大规模非线性方程组算法的并行性能及其在曙光并行机上的实现过程 .与传统的算法不同之处是用一个块对角矩阵作为迭代矩阵 ,且该矩阵可由一个仅包含向量内积和矩阵与向量乘积的递推关系简便计算得到 .在对算法进行描述之后 ,分析了算法的并行加速比和存储需求 ,讨论了算法在基于消息传递的 MPI并行环境下的实现流程 ,数值计算表明理论分析与数值结果相符合 ,算法在分布式并行环境下具有较好的并行度和较低的存储要求 。 展开更多
关键词 曙光并行计算机 超大规模非线性方程组 并行算法 数值计算 并行计算 高性能计算
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12-6台体型Stewart冗余并联机构正向运动学研究 被引量:24
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作者 尤晶晶 符周舟 +2 位作者 吴洪涛 李成刚 周为 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期395-402,共8页
针对六自由度并联机构的正向运动学无全解析解或全解析解推导困难、不便于程式化、存在多解选择的现状,提出一种含混合单开链支路的12-6台体型Stewart冗余并联机构,推导了适用于实时反馈控制的正向运动学全解析算法。通过单开链的方位... 针对六自由度并联机构的正向运动学无全解析解或全解析解推导困难、不便于程式化、存在多解选择的现状,提出一种含混合单开链支路的12-6台体型Stewart冗余并联机构,推导了适用于实时反馈控制的正向运动学全解析算法。通过单开链的方位特征集运算及路线分解,对机构的拓扑构型进行了剖析,并解算了耦合度,为运动学方程的构造及同构处理指明了方向。基于动平台上4个共面特征点的拓扑关系,对15个二次相容方程进行同构运算,推导了12个一次多项式,得到正向位姿方程的全解析解,具有形式简洁、对称,且根能够唯一确定的特点。根据速度基点法,建立特征点速度之间的矢量关系,解决了机构的速度正解问题。结合杆长协调方程及速度映射方程,并运用Jacobian代数法解析出机构的3组奇异曲面方程。实验结果表明,位姿正解的计算值与测量值完全一致,速度正解的最大相对误差为0.08%,它们的效率指标值分别为0.21和0.32,均满足实时性要求。 展开更多
关键词 并联机构 运动学正解 解析算法 实时性 雅可比矩阵
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SMP集群系统上矩阵特征问题并行求解器的有效算法 被引量:5
5
作者 赵永华 迟学斌 程强 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期334-340,共7页
对称矩阵三对角化和三对角对称矩阵的特征值求解是稠密对称矩阵特征问题并行求解器的关键步.针对SMP集群系统的多级体系结构,基于Householder变换的矩阵三对角化和三对角矩阵特征值问题的分而治之算法,给出了它们的MPI+OpenMP混合并行算... 对称矩阵三对角化和三对角对称矩阵的特征值求解是稠密对称矩阵特征问题并行求解器的关键步.针对SMP集群系统的多级体系结构,基于Householder变换的矩阵三对角化和三对角矩阵特征值问题的分而治之算法,给出了它们的MPI+OpenMP混合并行算法.算法研究集中在SMP集群系统环境下的负载平衡、通信开销和性能评价.混合并行算法的设计结合了粗粒度线程并行模式和任务共享的动态调用方法,改善了MPI算法中的负载平衡问题、降低了通信开销.在深腾6800上的实验表明,基于混合并行算法的求解器比纯MPI版本的求解器具有更好的性能和可扩展性. 展开更多
关键词 SMP集群系统 MPI+OPENMP 混合并行算法 矩阵特征值问题 并行求解器
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基于矩阵对角化的电磁暂态时间并行计算方法 被引量:7
6
作者 汪芳宗 王永 +2 位作者 宋墩文 杨学涛 宋新立 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期2521-2527,共7页
为提高电力系统电磁暂态数值计算的效率,在采用经典的临界阻尼调整算法的基础上,利用系数矩阵的实特征值分解即矩阵对角化方法,提出了一类新的电磁暂态时间并行计算方法。对线性微分系统或非线性微分系统,所提算法均可以实现精确的时间... 为提高电力系统电磁暂态数值计算的效率,在采用经典的临界阻尼调整算法的基础上,利用系数矩阵的实特征值分解即矩阵对角化方法,提出了一类新的电磁暂态时间并行计算方法。对线性微分系统或非线性微分系统,所提算法均可以实现精确的时间解耦并行计算。算例测试结果表明:所提出的算法具有很好的并行性,可以获得有效的加速比,因而可以显著提高电力系统电磁暂态数值仿真计算的效率及实时性。 展开更多
关键词 电磁暂态 数值计算 临界阻尼调整 特征值分解 矩阵对角化 时间并行算法
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对称矩阵三对角化的混合并行算法设计 被引量:3
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作者 赵永华 迟学斌 陈江 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第22期39-41,53,共4页
基于Householder转换,给出了稠密对称矩阵三对角化的MPI+OpenMP混合并行算法。内容集中在SMP集群系统环境下算法的负载平衡、通信开销和性能评价。OpenMP共享内存并行采用了粗粒度方法,解决了MPI算法中的负载平衡问题,降低了通信开销。... 基于Householder转换,给出了稠密对称矩阵三对角化的MPI+OpenMP混合并行算法。内容集中在SMP集群系统环境下算法的负载平衡、通信开销和性能评价。OpenMP共享内存并行采用了粗粒度方法,解决了MPI算法中的负载平衡问题,降低了通信开销。在深腾6800上的试验结果表明,MPI+OpenMP版本比纯MPI版本具有更好的性能和可扩展性。 展开更多
关键词 对称矩阵 并行块算法 三对角矩阵 加速比 MPI+OPENMP
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6自由度船舶摇摆平台无奇异工作空间的分析 被引量:4
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作者 刘芳华 李滨城 +1 位作者 周波 吴洪涛 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2012年第6期649-653,共5页
6自由度船舶摇摆平台的并联机构,在运动学、动力学分析中,奇异现象不可避免,机构处于奇异状态,会改变原来设计的运动轨迹,极大影响机构控制性能.采用了RPY方法描述旋转矩阵,研究该摇摆平台的运动学正解奇异性问题,得到一种雅可比矩阵.... 6自由度船舶摇摆平台的并联机构,在运动学、动力学分析中,奇异现象不可避免,机构处于奇异状态,会改变原来设计的运动轨迹,极大影响机构控制性能.采用了RPY方法描述旋转矩阵,研究该摇摆平台的运动学正解奇异性问题,得到一种雅可比矩阵.对其求解行列式得到奇异性直接关于6个位姿变量的解析表达式.应用Mathematica软件分别对摇摆平台位置奇异和姿态奇异进行了计算仿真,并绘制了奇异位置和奇异姿态的轨迹图,有效避免在控制轨迹设计时出现的奇异现象.最后在求解机构工作空间中,首次引入奇异值约束条件,利用Matlab软件,编写搜索算法,得到机构在固定姿态下的无奇异位置工作空间,为一般并联机构的控制提供理论基础. 展开更多
关键词 并联摇摆平台 雅克比矩阵 奇异值 搜索算法 工作空间
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基于可重构计算系统的矩阵三角化分解硬件并行结构研究 被引量:6
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作者 刘书勇 吴艳霞 +2 位作者 张博为 张国印 戴葵 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1642-1650,共9页
可重构计算系统成为加速计算密集型应用的重要选择之一.在众多受到关注的计算密集型问题中,矩阵三角化分解作为典型的基础类应用始终处于研究的核心地位,在求解线性方程组、求矩阵特征值等科学与工程问题中有重要的研究价值.本文面向矩... 可重构计算系统成为加速计算密集型应用的重要选择之一.在众多受到关注的计算密集型问题中,矩阵三角化分解作为典型的基础类应用始终处于研究的核心地位,在求解线性方程组、求矩阵特征值等科学与工程问题中有重要的研究价值.本文面向矩阵三角化分解中共有的三角化计算过程,通过分析该过程的线性计算规律,提出一种适于硬件并行实现的子矩阵更新同一化算法及矩阵三角化计算FPGA(Field Programmable Gate Array)并行结构.针对LU矩阵三角化分解在并行结构模板上的高性能实现及优化方法开展了研究.理论分析表明,该算法针对矩阵三角化计算过程具有更高的数据并行性与流水并行性;实验结果表明,与通用处理器的软件实现相比,根据该算法实现的矩阵三角化分解FPGA并行结果在关键计算性能上可以取得10倍以上的加速比. 展开更多
关键词 矩阵三角化分解 三角化过程 并行算法 LU分解 现场可编程门阵列
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基于Hama并行蚁群算法模型及TSP应用研究 被引量:7
10
作者 马继辉 余明捷 +2 位作者 陈鑫杰 宋翠颖 杨扬 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期168-173,180,共7页
Hama是建立在Hadoop上的分布式并行计算模型,基于BSP(Bulk Synchronous Parallel,BSP)计算技术的开放式并行计算平台,它的主要功能是支持并行及大数据的科学计算.目前改进传统启发式算法,移植到Hama平台提高算法效率是研究热点之一.蚁... Hama是建立在Hadoop上的分布式并行计算模型,基于BSP(Bulk Synchronous Parallel,BSP)计算技术的开放式并行计算平台,它的主要功能是支持并行及大数据的科学计算.目前改进传统启发式算法,移植到Hama平台提高算法效率是研究热点之一.蚁群算法是适应性极强的启发式算法,应用广泛,但由于蚁群中个体的随机性,解的收敛速度与解的多样性、稳定性之间存在矛盾.而该矛盾可通过将蚁群算法并行化得到缓解,算法求解性能因此得到提升.本文在Hama平台上,选择以信息素矩阵进行交互的策略,建立了并行蚁群算法模型,并通过该模型求解多种规模下的旅行商问题.实验表明,本文提出的并行蚁群算法模型可行,并能有效地提高算法性能. 展开更多
关键词 信息技术 蚁群算法 HAMA 并行 TSP 共享信息素矩阵
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基于加速并行遗传算法的模糊综合评价模型 被引量:8
11
作者 金菊良 程健 张有富 《水电能源科学》 2005年第6期1-4,共4页
为加快遗传算法的收敛速度,提高遗传算法的搜索效率和解的精度,提出一种改进的遗传算法———加速并行遗传算法。为合理确定模糊综合评价中各评价指标的权重,提出用加速并行遗传算法检验、修正判断矩阵一致性和计算判断矩阵各要素权重... 为加快遗传算法的收敛速度,提高遗传算法的搜索效率和解的精度,提出一种改进的遗传算法———加速并行遗传算法。为合理确定模糊综合评价中各评价指标的权重,提出用加速并行遗传算法检验、修正判断矩阵一致性和计算判断矩阵各要素权重的模糊综合评价模型。实例表明,加速并行遗传算法的模糊综合评价模型直观、实用,计算结果稳定、精度高。 展开更多
关键词 模糊综合评价 判断矩阵 遗传算法 加速 并行
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基于对角划分的矩阵乘并行算法 被引量:6
12
作者 张学波 李晓梅 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期42-43,共2页
提出了一种新的基于对角划分的矩阵乘并行算法,它在以往行列划分策略的基础上,采用基于对角划分的策略。数值试验表明该算法具有较高的加速比和并行效率。
关键词 矩阵乘 并行算法 加速比
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基于有效布尔矩阵的线性最近邻量子电路综合 被引量:6
13
作者 程学云 管致锦 +1 位作者 丁卫平 朱鹏程 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期743-750,共8页
最近邻量子电路要求满足最近邻约束,只允许在相邻的量子位之间交互,线性量子电路是量子电路的一个重要部分。研究了表示线性最近邻量子电路布尔矩阵有效性的快速判定方法,时间复杂度从n!(n-1)变为O(n^2)。提出了基于有效布尔矩阵的大规... 最近邻量子电路要求满足最近邻约束,只允许在相邻的量子位之间交互,线性量子电路是量子电路的一个重要部分。研究了表示线性最近邻量子电路布尔矩阵有效性的快速判定方法,时间复杂度从n!(n-1)变为O(n^2)。提出了基于有效布尔矩阵的大规模线性最近邻量子电路的并行综合算法,在不到10 s内对128线的任意线性最近邻量子电路完成了电路综合。提出的并行方法不仅保证了精度,也大大减少了量子电路的综合时间,扩大了求解电路的规模. 展开更多
关键词 量子信息 线性量子电路 线性最近邻 有效布尔矩阵 并行综合算法
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用重叠分块牛顿法计算潮流问题 被引量:17
14
作者 蔡大用 陈玉荣 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2001年第23期1-3,共3页
提出了一种易于并行化的重叠分块牛顿法 ,用它可对潮流方程进行快速求解。算法的关键是将雅可比矩阵划分为一系列带部分重叠的对角块 ,在几种图论方法的基础上给出具体划分的方法。用 IEEE1 1 8节点的电力系统对算法进行了串行实现 ,并... 提出了一种易于并行化的重叠分块牛顿法 ,用它可对潮流方程进行快速求解。算法的关键是将雅可比矩阵划分为一系列带部分重叠的对角块 ,在几种图论方法的基础上给出具体划分的方法。用 IEEE1 1 8节点的电力系统对算法进行了串行实现 ,并与分块简化牛顿法和牛顿法进行了比较。 展开更多
关键词 潮流计算 并行计算 重叠分块牛顿法 电力系统
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块三对角矩阵的并行局部块分解预条件 被引量:4
15
作者 吴建平 王正华 李晓梅 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期414-419,共6页
该文首先分析了并行局部块分解预条件的特征分布,分析表明其与串行局部块分解预条件的特征分布基本相当,从而从理论上保证了利用该预条件进行并行计算时的高效性.其次分析了利用该预条件进行并行计算时影响加速比的因素,由此说明了当问... 该文首先分析了并行局部块分解预条件的特征分布,分析表明其与串行局部块分解预条件的特征分布基本相当,从而从理论上保证了利用该预条件进行并行计算时的高效性.其次分析了利用该预条件进行并行计算时影响加速比的因素,由此说明了当问题规模不大而处理机台数增加时,计算效率必然逐渐下降的原因.最后在由 6台微机连成的机群系统上将该预条件与利用多分裂技术构造的多种预条件进行了比较,实验结果说明该预条件效率高于其它预条件方法.同时在某巨型机上进行的实验表明对处理机台数比较多时,该预条件也仍然很有效. 展开更多
关键词 局部块分解 预条件 并行算法 多分裂技术
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基于遗传算法的新型2-DOF并联机构优化设计 被引量:9
16
作者 陈静 刘强 《机械设计》 CSCD 北大核心 2008年第2期21-24,共4页
提出了一种新型2-PRR两自由度并联机构,可应用于并联机床的主轴平台,并介绍了其机构组成及其结构特点。针对该并联机构,建立了运动学方程,给出了机构的雅克比矩阵;详细描述了该机构动平台能够实现A向±90°偏转的机构设计过程,... 提出了一种新型2-PRR两自由度并联机构,可应用于并联机床的主轴平台,并介绍了其机构组成及其结构特点。针对该并联机构,建立了运动学方程,给出了机构的雅克比矩阵;详细描述了该机构动平台能够实现A向±90°偏转的机构设计过程,并基于遗传算法,以机构的灵巧度为目标对机构进行了优化。优化的结果通过仿真验证,表明机构在整个偏转空间中操作性能较好,且无运动干涉现象。 展开更多
关键词 并联机构 雅克比矩阵 优化设计 遗传算法
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基于多级高阶辛Runge-Kutta方法的暂态稳定性并行计算方法 被引量:6
17
作者 汪芳宗 何一帆 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期22-26,32,共6页
将s级2s阶的辛Runnge-Kutta方法用于电力系统暂态稳定性计算,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,具有较好的时间并行特性和超线性收敛性。利用IEEE 145节点系统,对导出的并行算法进行... 将s级2s阶的辛Runnge-Kutta方法用于电力系统暂态稳定性计算,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,具有较好的时间并行特性和超线性收敛性。利用IEEE 145节点系统,对导出的并行算法进行了仿真测试和评估。仿真测试结果表明,所提出的并行算法具有很好的收敛性,有效地解决了时间并行度与收敛性之间的矛盾,可以获得较高的加速比和很好的并行计算效率。 展开更多
关键词 暂态稳定性 辛几何方法 并行算法 矩阵分裂 松弛牛顿法
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基于辛龙格-库塔-奈斯通方法的电力系统暂态稳定性并行计算方法 被引量:6
18
作者 汪芳宗 何一帆 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期40-45,共6页
并行计算是实现大规模电力系统实时分析计算及控制的有效途径。将s级2s阶的辛龙格–库塔–奈斯通方法用于经典模型情况下的电力系统暂态稳定性计算中,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,推导出了一种新的暂态稳定性并行计算方... 并行计算是实现大规模电力系统实时分析计算及控制的有效途径。将s级2s阶的辛龙格–库塔–奈斯通方法用于经典模型情况下的电力系统暂态稳定性计算中,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,推导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,该方法具有内在的时间并行特性和超线性收敛性。基于IEEE 145节点系统的仿真结果表明,该算法在保持相同或更高计算精度的前提下,具有与传统的时间并行严格牛顿计算方法相当的收敛性。 展开更多
关键词 电力系统暂态稳定性 辛几何算法 并行算法 阵分裂 松弛牛顿法
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导轨平行度误差对工作台运动误差影响的建模与分析 被引量:9
19
作者 何改云 王凯 +1 位作者 郭龙真 丁伯慧 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第11期1705-1709,共5页
机床导轨是机床各运动部件相互运动的基准,导轨误差改变了机床各部件的相对位置,破坏了各部件相对运动的准确性,造成了工作台运动误差,最终影响被加工零件的加工精度。研究了直线滚动导轨平行度误差对机床工作台运动误差的影响,根据赫... 机床导轨是机床各运动部件相互运动的基准,导轨误差改变了机床各部件的相对位置,破坏了各部件相对运动的准确性,造成了工作台运动误差,最终影响被加工零件的加工精度。研究了直线滚动导轨平行度误差对机床工作台运动误差的影响,根据赫兹接触理论分析了滚珠受力与接触变形的关系,基于齐次坐标变换和最小余能原理定量分析了工作台的运动误差。最后通过算法举例、仿真及计算结果的对比,表明该算法能准确计算出工作台的运动误差。 展开更多
关键词 导轨误差 平行度误差 运动误差 算法
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求解大规模矩阵特征问题的并行算法研究 被引量:2
20
作者 赵韬 迟学斌 +1 位作者 陆忠华 赵永华 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期12-14,共3页
基于数据并行的重启动Arnoldi并行算法,提出一个精化重启动Arnoldi并行算法。为了降低弱扩展性对并行性能的负面影响,该算法使用任务图模型并行计算精化向量,减少进程之间的通信次数,有效地实现并行计算。在KD-50-I万亿次机上的测试结... 基于数据并行的重启动Arnoldi并行算法,提出一个精化重启动Arnoldi并行算法。为了降低弱扩展性对并行性能的负面影响,该算法使用任务图模型并行计算精化向量,减少进程之间的通信次数,有效地实现并行计算。在KD-50-I万亿次机上的测试结果表明,该算法具有较好的可扩展性和并行效率。 展开更多
关键词 矩阵特征值 Arnoldi算法 并行计算 精化向量
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