千万亿次科学计算的原位可视化 被引量：7

1

作者 单桂华 田东 +3 位作者 谢茂金 刘俊 王杨 迟学斌 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期286-293,共8页

科学可视化是高性能计算中分析数据的关键方法.千万亿次超级计算机提供的强劲计算能力使得科学家可研究更复杂的模型、进行更大规模的模拟计算,千万亿次的计算将产生TB/PB乃至EB级超大规模复杂时序数据,但由于I/O和存储的限制,传统的可... 科学可视化是高性能计算中分析数据的关键方法.千万亿次超级计算机提供的强劲计算能力使得科学家可研究更复杂的模型、进行更大规模的模拟计算,千万亿次的计算将产生TB/PB乃至EB级超大规模复杂时序数据,但由于I/O和存储的限制,传统的可视化模式已无法应对如此庞大数据的可视化分析.原位可视化将计算与可视化处理紧密结合,计算结果不经存储而直接在模拟所在的计算节点原位可视化处理成图片或提取特征数据,从而大幅减少存储、传输和后续处理的数据量.原位可视化被认为是分析千万亿次计算数据的最有效途径.文中从原位的数据压缩、原位的特征提取与跟踪,以及原位的可视化绘制3个方面对原位可视化技术进行了总结与归纳,并指出需要进一步探索的研究方向. 展开更多

关键词 科学可视化 原位可视化 特征提取 特征跟踪 千万亿次计算

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三层架构超级计算环境容错框架 被引量：4

2

作者 戴志辉 肖海力 +2 位作者 曹荣强 迟学斌 曹宗雁 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2011年第7期2576-2579,共4页

为确保建成的中国科学院"十一五"信息化重大专项超级计算环境提供稳定可靠的服务,提出三层架构超级计算环境的容错框架。对计算环境可靠性和计算节点可靠性两大部分,通过作业可靠性、服务可靠性和网格节点可靠性三个主要方面... 为确保建成的中国科学院"十一五"信息化重大专项超级计算环境提供稳定可靠的服务,提出三层架构超级计算环境的容错框架。对计算环境可靠性和计算节点可靠性两大部分,通过作业可靠性、服务可靠性和网格节点可靠性三个主要方面的可靠性研究,提出并实现了三层架构超级计算环境的可靠性解决方案。该框架重点解决了单点故障对环境的影响,确保单点故障发生后系统能够继续提供高可用的高性能计算服务。 展开更多

关键词 超级计算 可靠性 容错 网格 作业管理

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基于网格的计算化学过程可视化 被引量：1

3

作者 陈建华 段启智 +3 位作者 金钟 刘倩 张宝花 迟学斌 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第2期432-434,437,共4页

提出了一个基于网格的计算化学过程可视化解决方案,实时地监控计算过程,增加对计算过程的控制。网格提供了计算作业所需要的大量计算资源,对计算过程的实时监控则增加了对计算过程的控制。为了达到实时的目的,针对计算过程中的原子不变... 提出了一个基于网格的计算化学过程可视化解决方案,实时地监控计算过程,增加对计算过程的控制。网格提供了计算作业所需要的大量计算资源,对计算过程的实时监控则增加了对计算过程的控制。为了达到实时的目的,针对计算过程中的原子不变性,提出了优化的三维可视化方法,动态地设定检测的时间间隔,并引入了断点续传的思想。 展开更多

关键词 OPTView JAVA3D 计算过程可视化 断点续传 计算化学 网格

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高超声速飞行器二元进气道试验和计算

4

作者 焦子涵 邓帆 +3 位作者 袁武 王雪英 陈林 董昊 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期470-475,487,共7页

设计了一种吸气式面对称高超声速飞行器,针对进气道性能,分别在两座风洞开展通流试验研究。针对第1次风洞试验大攻角状态（α=8°）测量值偏离线性的问题,辅助采用数值模拟手段分析原因,并对试验方案进行改进设计,解决了首次试验出... 设计了一种吸气式面对称高超声速飞行器,针对进气道性能,分别在两座风洞开展通流试验研究。针对第1次风洞试验大攻角状态（α=8°）测量值偏离线性的问题,辅助采用数值模拟手段分析原因,并对试验方案进行改进设计,解决了首次试验出现的问题。结果显示,在典型状态（Ma=5～6）下,进气道起动正常,性能良好,具有一定的抗侧滑能力;随来流马赫数增加,进气道流量系数增大,总压恢复系数减小,计算结果和试验结果一致;试验结果和数值计算的差异主要表现为基本测压方案α〉4°后,流量系数和总压恢复系数出现严重的非线性。数值模拟结果表明,主要原因为模型支撑方式及测压方式所引起的偏差,通过改进试验方案,解决了大攻角状态下测量值偏离正常趋势的问题。 展开更多

关键词 二元进气道 巡航飞行器 通流试验 超燃冲压发动机

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空间天气磁流体模型的并行自适应无散计算

5

作者 王龙 张绍华 呼延奇 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第7期2513-2516,共4页

介绍如何在并行自适应工具包PARAMESH的基础上实现磁流体并行自适应计算,并在工具包的基础上实现了中心迎风差分的CT格式、相应的插值算法和误差控制等功能模块;特别是为了保持磁流体计算所要求的磁场散度为零的限制,实现了八波方法。... 介绍如何在并行自适应工具包PARAMESH的基础上实现磁流体并行自适应计算,并在工具包的基础上实现了中心迎风差分的CT格式、相应的插值算法和误差控制等功能模块;特别是为了保持磁流体计算所要求的磁场散度为零的限制,实现了八波方法。最后给出的三个磁流体算例表明,其计算能自动地捕捉磁流体模型的奇性变化,并可保持散度为零。该工作将为国内基于磁流体的空间天气建模研究和应用打下良好的基础。 展开更多

关键词 自适应 磁流体 空间天气 PARAMESH 中心迎风差分CT格式 八波方法

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基于Charm++运行时环境的异构计算应用容错研究 被引量：3

6

作者 孟晨 曹宗雁 +1 位作者 王龙 迟学斌 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第13期1-7,共7页

容错问题是大规模并行程序长时间运行中不可回避的问题,超级计算机中异构计算部件的加入使得该问题更加复杂。考察由CPU和GPU组成的异构并行系统中应用程序的容错,利用Charm＋＋并行编程模型和CUDA的并行计算架构,对大规模计算宇宙学软... 容错问题是大规模并行程序长时间运行中不可回避的问题,超级计算机中异构计算部件的加入使得该问题更加复杂。考察由CPU和GPU组成的异构并行系统中应用程序的容错,利用Charm＋＋并行编程模型和CUDA的并行计算架构,对大规模计算宇宙学软件WIGEON进行重构。针对异构并行系统中存在的fail-stop硬件故障,设计并实现了内存检查点的应用容错机制。支持计算恢复后对产生变化的CPU/GPU资源配置进行自适应负载调整。通过在高性能计算机Mole8.5上的实验和分析,验证了异构容错方案的高效性和可行性,故障恢复时间仅需1-4 s。此外,使用分布式冗余数据改进了Charm＋＋现有内存检查点存储模式,对比原有Double-in-Memory机制,性能未受影响,且最多降低了50%的额外内存使用量。 展开更多

关键词 容错 异构 无盘检查点 Charm++ 负载均衡 分布式冗余

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第一性原理计算软件包在GPU集群上的加速

7

作者 赵慰 赵永华 +1 位作者 刘晓辉 何力新 《计算机科学与探索》 CSCD 2014年第8期897-905,共9页

第一性原理计算软件在密度泛函理论的发展中起着重要作用。相比平面波方法,局域轨道法更适合处理大规模多体问题。随着问题规模的不断增大和计算机计算能力的提升,软件的并行加速成为一个重要课题,MPI(message passing interface)结合GP... 第一性原理计算软件在密度泛函理论的发展中起着重要作用。相比平面波方法,局域轨道法更适合处理大规模多体问题。随着问题规模的不断增大和计算机计算能力的提升,软件的并行加速成为一个重要课题,MPI(message passing interface)结合GPU(graphic processing unit)实现的异构并行是一个新的解决方案。基于局域轨道法的第一性原理计算软件MESIA(massive electronic simulation based on systematically improvable atomic bases)经过MPI+OpenMP+CUDA三级并行,单GPU取得了约15倍的加速比,同时表现出了良好的可扩展性。测试结果同时验证了使用GPU计算可以保证计算精度。 展开更多

关键词 统一计算架构(CUDA) 格点积分 第一性原理 局域轨道法

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一种基于特征信息种子点选取的多层次流线可视化 被引量：8

8

作者 巴振宇 单桂华 +1 位作者 刘俊 夏爽 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期32-40,共9页

流线是流场可视化的一种重要的方法,而种子点的选取是生成流线一个关键问题.为此,提出一种新的流线种子点放置算法,将信息熵和临界点有机地结合起来,用信息熵找出流场变化剧烈的区域,然后利用临界点的拓扑结构信息对局部区域的种子点放... 流线是流场可视化的一种重要的方法,而种子点的选取是生成流线一个关键问题.为此,提出一种新的流线种子点放置算法,将信息熵和临界点有机地结合起来,用信息熵找出流场变化剧烈的区域,然后利用临界点的拓扑结构信息对局部区域的种子点放置做精细控制,从而不仅能够覆盖流场中变化剧烈的区域,而且考虑了流场的拓扑结构特征,可以更加有效地可视化流场中的信息.为了使全局和局部区域的流场都高精度显示,设计了基于图像空间的交互操作,对于流场的全局展示,利用改进的算法放置种子点,在流场的宏观显示上能够尽可能多地绘制出流场信息,对于局部细节根据文中设计的交互形式,只针对用户放大的局部进行高清晰绘制,这样既可以对全局采用适度的流线高清晰显示流场整体情况而无视觉混乱,而放大到局部时又有足够多的流线刻画局部流场的细节特征.实验结果证明了算法的有效性. 展开更多

关键词 信息熵 临界点 流线 多层次流场可视化

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地震层析成像LSQR算法的并行化 被引量：22

9

作者 刘劲松 刘福田 +1 位作者 刘俊 郝天珧 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期540-545,共6页

讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解).在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组.由于区内地震的正交分解处理和区... 讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解).在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组.由于区内地震的正交分解处理和区外远震的平滑处理,使得偏导数矩阵中的非零元素成倍增加,对于大型反演问题,这些非零元素常常达到几十GB到几百GB的数量级,巨量的内存占用成为LSQR算法的瓶颈.针对这一问题,本文研究了偏导数矩阵中非零元素的分布规律,设计出合理的存储结构,采用分布式存储进行矩阵计算,提出了LSQR算法的并行化方案,并在联想深腾6800超级计算机上实现.导出了LSQR算法的并行效率估算公式.对两个地区的实际地震层析成像数据进行了效率测试. 展开更多

关键词 地震层析成像 走时反演 LSQR算法 并行计算

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火箭整流罩外气动噪声环境的大涡模拟研究 被引量：18

10

作者 赵瑞 荣吉利 +2 位作者 任方 李海波 袁武 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期988-994,共7页

基于五阶加权本质无振荡(WENO)格式构造隐式大涡模拟方法(ILES),对跨声速来流条件下(Ma=0.8)火箭整流罩外噪声环境进行数值模拟。通过与风洞试验结果及国外文献进行对比,ILES方法能够在较粗网格下准确预测壁面湍流脉动特性。跨声速流动... 基于五阶加权本质无振荡(WENO)格式构造隐式大涡模拟方法(ILES),对跨声速来流条件下(Ma=0.8)火箭整流罩外噪声环境进行数值模拟。通过与风洞试验结果及国外文献进行对比,ILES方法能够在较粗网格下准确预测壁面湍流脉动特性。跨声速流动在壁面折角处出现分离、再附、激波/边界层干扰现象,均方根脉动压力系数出现峰值,同时该区域噪声能量在全频段都较高,易引起结构抖振效应。最后,根据ILES模拟结果,指出工程常用的外噪声经验公式的不足,并提出改进措施。 展开更多

关键词 火箭整流罩 气动噪声 大涡模拟 计算流体力学

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基于OpenCL的并行方腔流加速性能分析 被引量：8

11

作者 李森 李新亮 +2 位作者 王龙 陆忠华 迟学斌 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2011年第4期1401-1403,1421,共4页

提出了一种使用OpenCL技术对方腔流问题进行加速计算的方法。在计算方腔流问题时,将其转换为N-S方程通过空间有限差分和龙格库塔时间差分求解,并使用局部缓存等技术进行GPU优化。实验在NVIDIA和ATI平台对所给算法进行评测。结果显示,Ope... 提出了一种使用OpenCL技术对方腔流问题进行加速计算的方法。在计算方腔流问题时,将其转换为N-S方程通过空间有限差分和龙格库塔时间差分求解,并使用局部缓存等技术进行GPU优化。实验在NVIDIA和ATI平台对所给算法进行评测。结果显示,OpenCL相对其串行版本加速约30倍左右。 展开更多

关键词 显卡通用计算 计算流体力学 方腔流 有限差分计算

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基于GOS的国家网格集成环境及应用实例开发 被引量：9

12

作者 杨华 朱骥 +1 位作者 陆忠华 迟学斌 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第2期196-198,共3页

中国国家网格作为国内最主要的网格为用户提供了良好的计算服务。详细讨论了网格中间件系统软件GOS的功能和结构,以及基于GOS的中国国家网格集成环境,给出了生物信息软件MEME在国家网格环境下的集成实现,并提出了今后的工作方向。

关键词 网格 网格中间件 GOS 中国国家网格 集成

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一种基于“基因表达谱”的并行聚类算法 被引量：11

13

作者 郎显宇 陆忠华 迟学斌 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期311-316,共6页

跨物种的生物序列比较已经被广泛应用于基因功能预测,而越来越多的实验表明序列相似性并不足以保证基因功能相似.为了精确确定基因功能,不仅需要考虑序列性质,还需探索基因表达信息的特性,因为基因表达的改变往往伴随着基因功能的改变.... 跨物种的生物序列比较已经被广泛应用于基因功能预测,而越来越多的实验表明序列相似性并不足以保证基因功能相似.为了精确确定基因功能,不仅需要考虑序列性质,还需探索基因表达信息的特性,因为基因表达的改变往往伴随着基因功能的改变.通过聚类分析基因表达谱,可以直观判断协同表达基因及其规律,这是考察基因功能的重要一步.由于生物组织基因表达的复杂性,以及识别表达的microarray技术和理念的不断更新,表达数据的规模也呈指数规律递增,聚类分析遭遇了巨大瓶颈——过高的时空复杂度.根据“基因表达谱”的数据特征,对处理表达谱数据的分层聚类提出了一种并行分层聚类算法——PHCA,主要解决了并行设计的负载平衡问题,并实现了MPI平台的并行程序设计.并行程序性能分析表明,PHCA算法较大幅度降低了分层聚类算法的时空复杂度. 展开更多

关键词 聚类分析 基因表达谱 分层聚类 负载平衡

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树结构在N体问题中的应用 被引量：9

14

作者 王武 冯仰德 迟学斌 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2008年第1期42-44,共3页

N体问题的数值模拟在每个时间步都需要计算每对粒子之间的相互作用,其复杂度为O(N2)。采用树结构代码不仅减少了存储开销,而且更有利于快速计算和并行划分。Barnes-Hut算法(BHA)和快速多极子方法(FMM)都是基于树结构的快速算法。BHA可... N体问题的数值模拟在每个时间步都需要计算每对粒子之间的相互作用,其复杂度为O(N2)。采用树结构代码不仅减少了存储开销,而且更有利于快速计算和并行划分。Barnes-Hut算法(BHA)和快速多极子方法(FMM)都是基于树结构的快速算法。BHA可快速计算各点受到的场力,计算复杂度为O(NlogN),但计算精度通常只有1%;FMM通过层次划分和位势函数的多极子展开计算各点位势,其复杂度为O(N),却能达到任意精度。数值结果表明,树结构的并行效果也很好。 展开更多

关键词 N体问题 树结构 Barnes-Hut算法 快速多极子方法 并行划分

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大规模天文时序粒子数据的可视化 被引量：5

15

作者 单桂华 谢茂金 +2 位作者 李逢安 高阳 迟学斌 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期1-8,共8页

时序数据的可视化是理解宇宙结构形成与演化的重要手段.围绕大规模天文数值模拟输出的近百TB粒子时序数据的可视化,针对数据的高动态范围色调映射问题,提出一种基于统计直方图的算法,实现了时序上色调连贯的可视化;同时,在插值重建演化... 时序数据的可视化是理解宇宙结构形成与演化的重要手段.围绕大规模天文数值模拟输出的近百TB粒子时序数据的可视化,针对数据的高动态范围色调映射问题,提出一种基于统计直方图的算法,实现了时序上色调连贯的可视化;同时,在插值重建演化过程时,考虑到模拟输出的每个关键帧的数据依据Hilbert三维填充曲线分布于2048个文件中,在一次可视化中通常有相当部分的文件包含的数据不会进入视锥内,据此提出一种文件尺度上根据前后关键幀预判插值幀可见性的剪裁算法,将前后关键帧可见数据文件的序号集合作为插值幁可见数据文件的序号集合;对裁剪结果进行实时插值和投影,通过裁剪算法大幅降低计算量、存储和I/O,并通过Hilbert哈希元胞快速完成裁剪过程;最后给出了算法的性能和效果分析.可视化结果表明文中算法可以直观、有效地表达大规模数据所包含的宇宙结构形成细节与演化信息. 展开更多

关键词 时序数据 高动态范围 粒子绘制 科学可视化 色调映射

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一种改进的跨声速旋成体壁面脉动压力经验预测公式 被引量：6

16

作者 赵瑞 荣吉利 +2 位作者 任方 李跃军 袁武 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1179-1184,共6页

使用大涡模拟(LES)方法对典型整流罩旋成体结构进行非定常数值模拟研究,结果表明引起壁面压力脉动的流场结构随时间和空间变化,不同的流场结构之间相互干扰。同时研究发现,旋成体折角膨胀会造成流动在较短的距离内迅速加减速,同样引起... 使用大涡模拟(LES)方法对典型整流罩旋成体结构进行非定常数值模拟研究,结果表明引起壁面压力脉动的流场结构随时间和空间变化,不同的流场结构之间相互干扰。同时研究发现,旋成体折角膨胀会造成流动在较短的距离内迅速加减速,同样引起壁面压力脉动。基于上述流动现象,重新划分压力脉动产生区域,通过引入空间修正项,提出一套改进的跨声速旋成体壁面脉动压力经验公式。算例表明,该方法能够显著提高旋成体在跨声速条件下的脉动压力分布的预测精度。 展开更多

关键词 火箭整流罩 旋成体 脉动压力 大涡模拟

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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

17

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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马尔科夫链蒙特卡洛算法并行化及其应用 被引量：3

18

作者 屈志勇 陈亭 +2 位作者 王铁强 孙辰军 周纯葆 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第7期1811-1816,1826,共7页

为使高性能计算助力群体遗传学和系统地理学研究,提出一种基于MPI(message passing interface)的群体遗传学分析软件,利用集群中多个CPU核心的计算能力加速群体遗传学分析。进行正确性验证,对并行加速比和并行效率进行评估,在保证计算... 为使高性能计算助力群体遗传学和系统地理学研究,提出一种基于MPI(message passing interface)的群体遗传学分析软件,利用集群中多个CPU核心的计算能力加速群体遗传学分析。进行正确性验证,对并行加速比和并行效率进行评估,在保证计算结果正确性前提下,利用256个CPU核心时可以得到最好的并行加速比(185.16),在利用128个CPU核心时可以得到最好的并行效率(93.68%)。实验结果表明,利用高性能计算能够进行快速有效的群体遗传学分析。 展开更多

关键词 群体遗传学 系统地理学 IM模型 高性能计算 消息传递接口

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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

19

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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组合预测模型在梅毒流行病预测中的应用 被引量：7

20

作者 李凯 陆忠华 恰汗.合孜尔 《中国卫生统计》 CSCD 北大核心 2013年第5期736-736,739,共2页

目的对我国梅毒流行病进行发病率的预测。方法对我国2003-2009年梅毒疫情的年发病率数据建立几个预测模型,并分别预测我国2010-2011年梅毒疫情的年发病率。结果组合预测模型预测结果比单个模型预测结果的精度要高。结论组合预测模型可... 目的对我国梅毒流行病进行发病率的预测。方法对我国2003-2009年梅毒疫情的年发病率数据建立几个预测模型,并分别预测我国2010-2011年梅毒疫情的年发病率。结果组合预测模型预测结果比单个模型预测结果的精度要高。结论组合预测模型可以提高预测精度,能够较准确地预测我国梅毒流行病疫情的年发病率情况。 展开更多

关键词 组合预测 指数平滑模型 梅毒

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