本文選題：多核機(jī)群 + 有限元分析��； 參考：《科學(xué)通報(bào)》2017年13期

【摘要】：由于性價(jià)比高、計(jì)算能力強(qiáng),多核機(jī)群已經(jīng)成為當(dāng)今高性能計(jì)算的主流工具.然而,多核機(jī)群環(huán)境下不同的存儲(chǔ)機(jī)制和通信延遲特點(diǎn)也為高效并行算法的設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn).為充分利用多核機(jī)群的硬件資源獲取最優(yōu)性能,本文設(shè)計(jì)了一種有限元結(jié)構(gòu)分析的層級(jí)負(fù)載均衡并行計(jì)算方法.該方法建立在對(duì)計(jì)算任務(wù)的層次性和粒度性充分挖掘的基礎(chǔ)上.為與多核機(jī)群的硬件拓?fù)潴w系結(jié)構(gòu)相適應(yīng),本文將計(jì)算任務(wù)劃分為三個(gè)層次:節(jié)點(diǎn)間并行、片間并行和核間并行.其中,節(jié)點(diǎn)間并行和片間并行采用粗粒度并行計(jì)算方法,而核間并行采用細(xì)粒度并行計(jì)算方法.通過將計(jì)算任務(wù)映射到多核機(jī)群的不同硬件層面執(zhí)行,該方法不僅有效實(shí)現(xiàn)了不同層面的負(fù)載均衡,而且大幅度降低了系統(tǒng)的通信開銷.此外,它還大幅度減少了子區(qū)域的數(shù)目,有效提高了界面方程的數(shù)值收斂性.為驗(yàn)證算法的有效性,在"天河二號(hào)"超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了有限元結(jié)構(gòu)線性靜力分析大規(guī)模并行計(jì)算測(cè)試.結(jié)果表明:同傳統(tǒng)區(qū)域分解法相比,層級(jí)負(fù)載均衡并行計(jì)算方法能夠獲得較高的加速比和并行效率.本文的研究主要集中在線性靜力學(xué)問題上.對(duì)于非線性問題或者動(dòng)力學(xué)問題,由于涉及多個(gè)迭代步,因此可以將本文算法封裝為一個(gè)子函數(shù)進(jìn)行調(diào)用.
[Abstract]:Because of its high cost-performance and strong computing power, multi-core cluster has become the mainstream tool of high-performance computing. However, different storage mechanisms and communication delay in multi-core cluster environment also bring challenges to the design of efficient parallel algorithms. In order to make full use of the hardware resources of multi-core cluster to obtain optimal performance, a hierarchical load-balancing parallel computing method for finite element structural analysis is designed in this paper. The method is based on fully mining the hierarchy and granularity of computing tasks. In order to adapt to the hardware topology architecture of multi-core cluster, the computing tasks are divided into three levels: inter-node parallelism, inter-chip parallelism and inter-kernel parallelism. Among them, coarse-grained parallel computing method is used for inter-node and inter-chip parallelism, while fine-grained parallel computing method is used for inter-kernel parallelism. By mapping computing tasks to different hardware levels of multi-core cluster, this method not only realizes load balancing at different levels, but also greatly reduces the communication overhead of the system. In addition, it reduces the number of subregions and improves the numerical convergence of the interface equation. In order to verify the validity of the algorithm, a large scale parallel computation test of finite element structure linear static analysis was carried out on Tianhe 2 supercomputer. The results show that compared with the traditional domain decomposition method, the parallel computing method of hierarchical load balancing can achieve higher speedup and parallel efficiency. The research in this paper mainly focuses on the linear statics problem. For nonlinear or dynamical problems, the algorithm can be encapsulated as a subfunction to be called because it involves multiple iterative steps.
【作者單位】： 上海交通大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院;上海超級(jí)計(jì)算中心;
【基金】：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(2012AA01A307) 國(guó)家自然科學(xué)基金(11272214,51475287) 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFB0201800)資助
【分類號(hào)】：TP338.6

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫廣中;徐云;鄭啟龍;吳俊敏;陳國(guó)良;;并行計(jì)算系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)[J];計(jì)算機(jī)教育;2008年15期

2 陸克中;孫宏元;;同構(gòu)集群中并行計(jì)算熵研究[J];深圳大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版);2009年01期

3 胡霞;;并行計(jì)算如何用于科學(xué)問題研究[J];科技資訊;2009年27期

4 李斌;并行計(jì)算用的計(jì)算機(jī)和模型[J];管理科學(xué)文摘;1996年04期

5 魏臻;;高性能計(jì)算,高興能計(jì)算[J];中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò);2010年06期

6 劉赫男,羅霄,高曉東;并行計(jì)算的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];煤;2001年01期

7 宋安軍,彭勤科,胡保生;并行計(jì)算模型在集群環(huán)境下的適應(yīng)性[J];計(jì)算機(jī)工程;2003年18期

8 王琥,李光耀,鐘志華;有限元并行計(jì)算中網(wǎng)格自動(dòng)分區(qū)的優(yōu)化[J];工程力學(xué);2005年S1期

9 王歡;都志輝;;并行計(jì)算模型對(duì)比分析[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2005年12期

10 林育山;;高性能并行計(jì)算中幾種模型剖析[J];福建電腦;2007年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 黃宇光;;整體同步并行計(jì)算方法的現(xiàn)狀與發(fā)展[A];信息科學(xué)與微電子技術(shù):中國(guó)科協(xié)第三屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1998年

2 王欣;李志山;張志遠(yuǎn);;并行計(jì)算在彈塑性時(shí)程分析中的應(yīng)用[A];信息化推動(dòng)工程建設(shè)工業(yè)化——第四屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集[C];2013年

3 胡金初;;并行計(jì)算中的任務(wù)分配算法[A];2005年全國(guó)理論計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

4 裘懿勇;徐斌;劉曉明;;并行計(jì)算作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)的架構(gòu)及應(yīng)用[A];第十四屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第5分會(huì)場(chǎng)：綠色船舶與海洋裝備創(chuàng)新發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化論壇論文集[C];2012年

5 裘懿勇;徐斌;劉曉明;;并行計(jì)算作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)的架構(gòu)及應(yīng)用[A];2012年MIS/S&A學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集[C];2012年

6 李剛;;蒙特卡羅區(qū)域分解并行計(jì)算的偽隨機(jī)數(shù)應(yīng)用[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)：2013年版[C];2013年

7 李燁;梁雄健;;云計(jì)算發(fā)展的技術(shù)瓶頸淺析[A];兩化融合與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

8 孫樂;何穎波;吳瑞安;石正軍;李于峰;;面向?qū)ο笥邢拊⑿杏?jì)算框架的多場(chǎng)耦合服務(wù)[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計(jì)算力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（SCCM8）論文集[C];2010年

9 王鵬;常慶利;李英先;;采用VMware構(gòu)建虛擬并行計(jì)算網(wǎng)絡(luò)[A];信息技術(shù)在氣象領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用論文集（二）[C];2006年

10 劉偉峰;王智廣;;細(xì)粒度并行計(jì)算編程模型研究[A];2008年全國(guó)開放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(下冊(cè))[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前8條

1 曙光信息產(chǎn)業(yè)有限公司研發(fā)中心 溫鑫;并行計(jì)算任重道遠(yuǎn)[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2007年

2 英特爾并行計(jì)算實(shí)驗(yàn)室研究員 TimothyMattson;并行計(jì)算:減少串行軟件[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2007年

3 劉霞;計(jì)算能力的提升需要一場(chǎng)革命[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

4 張?jiān)迫?并行計(jì)算：迎接多核時(shí)代的挑戰(zhàn)[N];計(jì)算機(jī)世界;2006年

5 英特爾 趙軍(Jun Zhao);PC機(jī)并行計(jì)算革命尚未成功[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2009年

6 陳文光;并行計(jì)算的普及與挑戰(zhàn)[N];中國(guó)電子報(bào);2008年

7 胡英;國(guó)內(nèi)首款并行計(jì)算安全平臺(tái)問世[N];計(jì)算機(jī)世界;2007年

8 本報(bào)記者 馬文方;微軟HPC：帶動(dòng)Windows轉(zhuǎn)向并行計(jì)算[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李維山;面向領(lǐng)域應(yīng)用的空間域和頻域分解模式并行計(jì)算[D];吉林大學(xué);2016年

2 萬爛軍;面向新型異構(gòu)眾核系統(tǒng)的多設(shè)備協(xié)同并行計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2016年

3 金晶;并行計(jì)算普適編程模型及系統(tǒng)架構(gòu)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

4 盛艷秀;多核異構(gòu)環(huán)境下通用并行計(jì)算框架關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年

5 劉壽生;虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)異構(gòu)并行計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2014年

6 付朝江;集群MPI環(huán)境下有限元結(jié)構(gòu)分析并行計(jì)算研究[D];上海大學(xué);2006年

7 王之元;并行計(jì)算可擴(kuò)展性分析與優(yōu)化[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

8 盧風(fēng)順;面向CPU/GPU異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的并行計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

9 蘭日清;大型結(jié)構(gòu)三維地震反應(yīng)分析并行計(jì)算方法研究[D];中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所;2012年

10 胡悅;并行計(jì)算時(shí)間與存儲(chǔ)空間關(guān)系研究[D];上海大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 胡榮華;并行計(jì)算在臨近天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 嚴(yán)善楷;異構(gòu)系統(tǒng)中并行計(jì)算的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 焦弘杰;CPU-GPU異構(gòu)并行計(jì)算體系的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];江蘇科技大學(xué);2015年

4 陳從江;基于面向云服務(wù)的Python并行計(jì)算的研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 唐吉卓;基于GPU平臺(tái)的SVD并行計(jì)算研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

6 李保安;基于液態(tài)食品冷凍濃縮冰晶生長(zhǎng)機(jī)制并行計(jì)算[D];電子科技大學(xué);2013年

7 鐘承群;基于CPU/GPU異構(gòu)并行計(jì)算的OTN仿真驗(yàn)證系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

8 鄧亮;典型隱式CFD求解方法的眾核并行計(jì)算[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

9 何鏘鏘;基于多核技術(shù)的并行計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[D];天津科技大學(xué);2012年

10 鄭偉;Spark下MPI/GPU并行計(jì)算處理機(jī)制的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2106321