隨著以“天河1-A”為代表的高性能計算系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn),更大規(guī)模、更高響應速度的地理計算技術獲得了更有力的硬件支撐。然而,為了有效的應用這些高性能資源,需要設計合適而高效的并行算法。本文通過對地理計算典型問題在典型并行計算模型下并行算法的設計和實現(xiàn),對如何利用高性能計算資源支撐地理計算技術進行了深入的探索。本文圍繞“地理計算并行處理技術”這一主題,進行了以下內(nèi)容的研究。首先,通過分析傳統(tǒng)并行處理性能評價模型在面向地理計算時的局限性,在傳統(tǒng)模型的基礎上,引入了負載均衡因子和并行開銷因子,提出了面向地理計算的性能評價模型。通過這一模型,可以指導具體地理計算問題的并行算法設計和實現(xiàn),為進一步的工作開展奠定了理論基礎。其次,分析了共享內(nèi)存模型、消息傳遞模型和流處理器模型等三種典型并行計算模型各自的特點和不足,探索了將柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)并行處理的一般規(guī)律。這些規(guī)律可以指導對具體問題的研究和算法設計,為后續(xù)地理計算并行算法的設計和實現(xiàn)提供了設計思路。再次,在不同的并行計算模型下,基于本文提出的性能評價模型,研究和實現(xiàn)了坡度分析并行算法,無索引空間連接并行算法。最后,通過大量實驗,驗證了性能評價模型的... 

【文章來源】：國防科技大學湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地理計算技術發(fā)展
        1.2.2 高性能計算資源發(fā)展
        1.2.3 并行計算技術發(fā)展
        1.2.4 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容和意義
    1.4 論文的組織
第二章 并行處理性能評價模型研究
    2.1 并行計算基本概念
    2.2 傳統(tǒng)并行處理性能評價模型分析
        2.2.1 Amdahl 模型
        2.2.2 Gustafson 模型
        2.2.3 Sun-Ni 模型
    2.3 面向地理計算的并行處理性能評價模型
        2.3.1 傳統(tǒng)性能評價模型針對地理計算的局限性
        2.3.2 模型設計
    2.4 本章小結
第三章 基于共享內(nèi)存模型的地理計算并行處理技術研究
    3.1 共享內(nèi)存模型及其工具
        3.1.1 共享內(nèi)存模型
        3.1.2 OpenMP 介紹及應用
    3.2 基于共享內(nèi)存模型的柵格并行計算技術研究
        3.2.1 柵格數(shù)據(jù)并行處理的共享內(nèi)存模型分析
        3.2.2 坡度分析問題
        3.2.3 基于共享內(nèi)存模型的坡度分析并行算法
    3.3 基于共享內(nèi)存模型的矢量并行計算技術研究
        3.3.1 矢量數(shù)據(jù)并行處理的共享內(nèi)存模型分析
        3.3.2 無索引空間連接問題
        3.3.3 基于共享內(nèi)存模型的無索引空間連接并行算法
    3.4 實驗分析
        3.4.1 實驗環(huán)境
        3.4.2 基于OpenMP 實現(xiàn)坡度分析并行算法
        3.4.3 基于OpenMP 實現(xiàn)無索引空間連接并行算法
    3.5 本章小結
第四章 基于消息傳遞模型的地理計算并行處理技術研究
    4.1 消息傳遞模型及其工具
        4.1.1 消息傳遞模型
        4.1.2 MPI 介紹及應用
    4.2 地理計算并行處理的消息傳遞模型性能分析
    4.3 基于消息傳遞模型的地理計算并行處理算法實現(xiàn)
        4.3.1 坡度分析并行算法
        4.3.2 無索引空間連接并行算法
    4.4 實驗分析
        4.4.1 實驗環(huán)境
        4.4.2 基于MPI 實現(xiàn)坡度分析并行算法
        4.4.3 基于MPI 實現(xiàn)無索引空間連接并行算法
    4.5 本章小結
第五章 基于流處理器模型的地理計算并行處理技術研究
    5.1 流處理器模型及其工具
        5.1.1 流處理器模型
        5.1.2 CUDA 模型介紹及應用
    5.2 地理計算并行處理的流處理模型性能分析
    5.3 基于流處理器模型的地理計算并行處理算法實現(xiàn)
        5.3.1 坡度分析并行算法
        5.3.2 無索引空間連接并行算法
    5.4 實驗分析
        5.4.1 實驗環(huán)境
        5.4.2 基于CUDA 實現(xiàn)坡度分析并行算法
        5.4.3 基于CUDA 實現(xiàn)無索引空間連接并行算法
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 進一步的研究方向
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果
在學期間參加的與本課題相關的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]地學計算的研究進展與問題分析[J]. 陳彥光,羅靜.  地理科學進展. 2009(04)
[2]圖形處理器用于通用計算的技術、現(xiàn)狀及其挑戰(zhàn)[J]. 吳恩華.  軟件學報. 2004(10)



本文編號：3327237