【摘要】：在地球動力學(xué)和氣候模擬等領(lǐng)域,數(shù)值模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模達(dá)到Tb至Pb量級。實現(xiàn)這些海量數(shù)據(jù)的實時可視化和實時診斷分析面臨很大的困難,時空多尺度數(shù)據(jù)抽取可以解決這一瓶頸。高精度數(shù)據(jù)的可視化結(jié)果展示需要高分辨率的顯示設(shè)備,并行的大屏幕顯示技術(shù)是解決這一問題的有效手段。地球科學(xué)數(shù)值模擬、并行數(shù)據(jù)抽取和高分辨率顯示都需要搭建高性能計算機(jī)集群。本文在基于Lagrange插值的多維度、多尺度、多分辨率并行數(shù)據(jù)抽取算法的同時,利用并行計算節(jié)點及LCD顯示器,基于Rocks cluster系統(tǒng)搭建起一個176核,4×10×1024×1280分辨率的高性能計算模擬、數(shù)據(jù)抽取和并行顯示輸出的集成平臺,并將該平臺成功應(yīng)用到氣候模式模擬產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)的并行抽取和并行顯示。
【圖文】：

所示；也可以把感興趣的異常區(qū)域加密抽取，如圖３（ｄ）所示。這樣就減少了數(shù)據(jù)的量級。數(shù)據(jù)量可以降低到原來的６．５％，這一比例還可以隨著單個數(shù)據(jù)的變量增加而減少。對于時間步比較多的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)減少的絕對值是非常可觀的。數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時可視化的可能性也就大大的提高。圖３并行數(shù)據(jù)抽取算法對海嘯模擬數(shù)據(jù)的抽�。ǎ幔槿毡镜匦螆D；（ｂ）為抽取后的日本地形圖；（ｃ）為區(qū)域抽取后的日本地形圖；（ｄ）為對感興趣區(qū)域抽取的結(jié)果２大規(guī)模并行顯示系統(tǒng)的搭建隨著計算機(jī)計算能力和存儲能力以及并行技術(shù)的飛速發(fā)展，科學(xué)計算所處理的數(shù)據(jù)量越來越大，在生物技術(shù)、氣象、核技術(shù)、流體力學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)據(jù)存儲量已達(dá)到Ｔｂ至Ｐｂ級。要精確地顯示出這些數(shù)據(jù)，目前的單臺顯示設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。建立大規(guī)模并行顯示系統(tǒng)，已成為可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的迫切需求［５］。大屏幕顯示墻技術(shù)是目前國內(nèi)外研究的熱點之一，本文用１１個集群節(jié)點驅(qū)動４０個顯示器。２．１硬件環(huán)境系統(tǒng)硬件選擇基于性價比以及可擴(kuò)展性的考慮，既要考慮計算機(jī)的性能，還要便于技術(shù)追蹤。本文選擇普通的Ｉｎｔｅｌ架構(gòu)并行計算機(jī)集群［６］和顯示器來構(gòu)建大規(guī)模并行顯示系統(tǒng)。這樣一來，可大大降低了系統(tǒng)的成本，如圖４所示。整個系統(tǒng)由１１臺計算機(jī)組成，其中１０臺計算機(jī)作為大屏幕系統(tǒng)的繪制和顯示節(jié)點（Ｔｉｌｅｎｏｄｅ），１個節(jié)點作為控制節(jié)點（Ｆｒｏｎｔｅｎｄｎｏｄｅ），主節(jié)點控制子節(jié)點。１１臺機(jī)子主板都是超微服務(wù)器主板。每臺計算機(jī)配置兩個８核ＣＰＵ，一塊ＮＶＩＤＩＡＱｕａｄｒｏＮＶＳ４４０四路輸出顯卡。主節(jié)點的硬盤為３塊２Ｔ

通的液晶顯示器拼在一起，在選擇顯示器時選擇盡可能邊框窄的顯示器。系統(tǒng)采用４１個１９寸普通的ＢｅｎＱ顯示器，一個作為控制節(jié)點的控制端，其余４０個顯示器拼接在一起，構(gòu)成一個４×１０的顯示墻。每個顯示器的分辨率為１２８０×１０２４，最高分辨率可達(dá)４０×１０２４×１２８０即５２４２萬像素。圖４大規(guī)模并行顯示系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)２．２軟件環(huán)境目前用于大規(guī)模顯示的軟件有ＸＤＭＸ［７］、ＳＡＧＥ［８］、ＣＧＬＸ［９］、Ｃｈｒｏｍｉｕｍ［１０］等，這些軟件都是基于Ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)開發(fā)的。ＸＤＭＸ技術(shù)是一個代理Ｘ服務(wù)器，它提供了對連接在多臺不同機(jī)器上的多頭支持（其中每臺機(jī)器都運行著一個典型的Ｘ服務(wù)器），結(jié)合使用Ｘｉｎ－ｅｒａｍａ［１１］，這樣多個機(jī)器上的多個顯示就可以形成一個統(tǒng)一的虛擬桌面。ＸＤＭＸ雖然可以實現(xiàn)大規(guī)模高分辨率顯示，但并不是并行顯示的，實際的渲染和繪制都是在主節(jié)點上完成的，這就要求主節(jié)點的配置要特別好。據(jù)日本同步輻射研究所（ＪＡＳＲＩ）測定［１２］，打開一個１２５６１×３３５０像素１１Ｍ的ＪＰＥＧ格式圖片，，使用ＸＤＭＸ＋Ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)打開用時２０ｓ，而ＲｏｃｋｓＣｌｕｓｔｅｒ＋ＶｉｚＲｏｌｌ系統(tǒng)只用時２ｓ。因此，ＸＤＭＸ技術(shù)對海量數(shù)據(jù)的實時可視化ＸＤ－ＭＸ技術(shù)有心無力。ＳＡＧＥ是由美國芝加哥大學(xué)電子可視化實驗室（ＥＶＬ）開發(fā)，采用圖像流架構(gòu)實現(xiàn)百萬級別以上的顯示像素能力的協(xié)同科研可視化環(huán)境，用于高清視頻和圖像的可視化研究。ＳＡＧＥ的軟件相對單一，它所支持的軟件均需要在ＳＡＧＥ函數(shù)庫支持下
【作者單位】： 中國科學(xué)院計算地球動力學(xué)重點實驗室;
【基金】：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃重點項目(2010AA012402) SinoProbe-07-01(0841042G02)
【分類號】：P3;TP393.09

【參考文獻(xiàn)】

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3 劉瑜;廖同慶;;現(xiàn)代計算環(huán)境下的電磁模擬教學(xué)淺議[J];安慶師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年03期

4 王慧亮;包尚聯(lián);陳國耀;;基于多核的并行模擬退火放療計劃優(yōu)化加速方法[J];北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)網(wǎng)絡(luò)版(預(yù)印本);2008年01期

5 王慧亮;包尚聯(lián);陳國耀;;基于多核的并行模擬退火放療計劃優(yōu)化加速方法[J];北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年06期

6 張旭;邱志平;胡舉喜;;不確定結(jié)構(gòu)區(qū)間特征值上下界的并行解法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2007年09期

7 王維;趙慧潔;董超;;基于投影尋蹤的高光譜圖像異常檢測并行算法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2009年03期

8 殷文;;基于頻率域高階有限差分法的正演模擬及并行算法[J];吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版);2008年01期

9 向令;王鵬;;并行迭代算法的研究及應(yīng)用[J];成都信息工程學(xué)院學(xué)報;2007年S1期

10 金麗娜;;CC-NUMA結(jié)構(gòu)計算機(jī)含錯技術(shù)研究[J];長春大學(xué)學(xué)報;2008年12期

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2 侯有政;張方;;基于CUDA的動載荷頻域識別的并行算法研究[A];第十屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（2011）上冊[C];2011年

3 葛寶珊;劉鋒;李旭杰;;積木式多DSP并行處理系統(tǒng)路由算法研究[A];現(xiàn)代振動與噪聲技術(shù)（第九卷）[C];2011年

4 費廣磊;馬天寶;寧建國;郝莉;;基于MPI的三維爆炸與沖擊問題的動態(tài)并行研究[A];第十二屆現(xiàn)代數(shù)學(xué)和力學(xué)會議論文集[C];2010年

5 薛笑榮;趙榮椿;張艷寧;曾琪明;;一種并行的SAR圖像邊緣檢測方法[A];2005年信息與通信領(lǐng)域博士后學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

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9 張林;笪良龍;盧曉亭;;采用DSP的射線簡正波理論并行算法設(shè)計[A];2008年全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

10 王丹陽;田衛(wèi)東;胡學(xué)鋼;;基于SMP系統(tǒng)的并行Apriori算法研究[A];全國第19屆計算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

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5 張帆;基于MPI和GPU直流電法和大地電磁法三維正演的并行算法研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

6 程湯培;地下水流動數(shù)值模擬的高效并行計算研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

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9 吳超;信息檢索中top-k問題的并行算法及優(yōu)化研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

10 方維;面向數(shù)據(jù)通信優(yōu)化的并行程序執(zhí)行模型[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

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6 申俊華;中期火電開機(jī)優(yōu)化的多核并行算法及其應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2010年

7 郜曉亞;水電站（群）長期優(yōu)化調(diào)度多核并行算法與應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2010年

8 顧慧;基于異構(gòu)平臺的并行計算性能可視化研究[D];遼寧師范大學(xué);2010年

9 裴保梅;基于物理特征的二維流場的并行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析[D];中國海洋大學(xué);2010年

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【二級參考文獻(xiàn)】

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8 ;南京物探:破除效率與效果得兼之困[J];信息方略;2009年08期

9 ;附錄C 通道響應(yīng)信息的描述和利用[J];地震地磁觀測與研究;1994年02期

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2 陳浩;地震疊后數(shù)據(jù)抽取技術(shù)研究[D];中國海洋大學(xué);2009年

3 王俊美;基于太陽風(fēng)系統(tǒng)仿真的海量數(shù)據(jù)任務(wù)調(diào)度算法的研究[D];成都理工大學(xué);2013年

本文編號：2516716