本文關(guān)鍵詞：面向并行數(shù)字地形分析的快速復(fù)算方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著空間數(shù)據(jù)分辨率及數(shù)據(jù)規(guī)模的快速增加,傳統(tǒng)串行計(jì)算方式已經(jīng)不能滿足高性能地學(xué)和生產(chǎn)應(yīng)用等方面的需求,并行計(jì)算的出現(xiàn)可以有效解決串行計(jì)算面臨的問題,將并行計(jì)算和數(shù)字地形分析相結(jié)合已成為地學(xué)界的研究熱點(diǎn)之一。一方面,并行計(jì)算的發(fā)展為用戶提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算能力,提高了資源的利用率。另一方面,并行計(jì)算的應(yīng)用極大地促進(jìn)了地學(xué)研究和工程實(shí)踐的發(fā)展。然而,多數(shù)研究的重點(diǎn)是考慮地形分析算法的并行性,很少涉及有關(guān)并行數(shù)字地形分析中的容錯(cuò)問題。針對(duì)并行數(shù)字地形分析的特點(diǎn),如何恰當(dāng)?shù)囊肴蒎e(cuò)機(jī)制來提高DEM數(shù)據(jù)計(jì)算中的穩(wěn)定性和可靠性,是高性能地學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。首先,本文針對(duì)數(shù)字地形分析的數(shù)據(jù)密集型和計(jì)算密集型的特征,并結(jié)合當(dāng)前并行計(jì)算平臺(tái)的特點(diǎn),提出構(gòu)建面向并行數(shù)字地形分析的數(shù)據(jù)檢錯(cuò)方法。該方法采用MPI編程模型和OpenMP編程模型結(jié)合的混合模式實(shí)現(xiàn)對(duì)DEM計(jì)算結(jié)果的檢錯(cuò)。通過有效的數(shù)據(jù)劃分策略,本文利用并行化方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和檢錯(cuò),不僅節(jié)約資源,而且還降低了整體開銷。本文又提出一種改進(jìn)方式的數(shù)據(jù)檢錯(cuò)方法,將數(shù)據(jù)檢測(cè)與計(jì)算同步加快檢錯(cuò)的效率。其次,為了保證并行數(shù)字地形分析的可靠性和結(jié)果的正確性,本文在檢錯(cuò)和數(shù)據(jù)劃分的基礎(chǔ)上,提出了一種新的并行計(jì)算容錯(cuò)方法——快速復(fù)算方法。該方法具有快速地錯(cuò)誤恢復(fù)的能力,在發(fā)生數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤時(shí),所有空閑進(jìn)程對(duì)原始數(shù)據(jù)塊再次拆分計(jì)算。對(duì)原始數(shù)據(jù)塊再進(jìn)行邏輯劃分,并分邏輯塊保存計(jì)算結(jié)果。一旦邏輯塊計(jì)算完成,將其結(jié)果發(fā)送給比較現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行比較,同時(shí)對(duì)該數(shù)據(jù)塊的計(jì)算繼續(xù)進(jìn)行,使得復(fù)算和計(jì)算同步進(jìn)行,從而提高快速恢復(fù)的效率。最后,本文實(shí)現(xiàn)了快速復(fù)算方法,通過坡度算法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的性能。不僅比常用的容錯(cuò)技術(shù)在平均執(zhí)行時(shí)間和系統(tǒng)資源消耗上具有優(yōu)越性,而且可以高效地解決并行數(shù)字地形分析中計(jì)算數(shù)據(jù)檢錯(cuò)與恢復(fù)問題。
【關(guān)鍵詞】：并行計(jì)算 并行數(shù)字地形分析 快速復(fù)算 錯(cuò)誤檢測(cè) 容錯(cuò)技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP338.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 檢測(cè)技術(shù)11-14
• 1.2.2 容錯(cuò)技術(shù)14-15
• 1.3 課題的提出15
• 1.4 論文的主要工作及創(chuàng)新15-17
• 1.4.1 主要工作15-16
• 1.4.2 創(chuàng)新之處16-17
• 1.5 論文的結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 并行數(shù)字地形分析的容錯(cuò)技術(shù)綜述18-34
• 2.1 并行計(jì)算18-24
• 2.1.1 概述18-19
• 2.1.2 并行算法19-20
• 2.1.3 并行編程模型20-23
• 2.1.4 并行體系的結(jié)構(gòu)分類23-24
• 2.2 并行數(shù)字地形分析24-29
• 2.2.1 數(shù)字地形分析的并行化24-26
• 2.2.2 DTA與DEM的基本內(nèi)容26-28
• 2.2.3 DEM結(jié)構(gòu)模型28-29
• 2.3 并行領(lǐng)域中的容錯(cuò)技術(shù)分析29-33
• 2.3.1 概述29-30
• 2.3.2 檢查點(diǎn)技術(shù)30-31
• 2.3.3 冗余計(jì)算技術(shù)31
• 2.3.4 MPI容錯(cuò)技術(shù)31-32
• 2.3.5 基于算法容錯(cuò)32
• 2.3.6 并行復(fù)算32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 面向并行數(shù)字地形分析的數(shù)據(jù)檢錯(cuò)方法34-52
• 3.1 快速復(fù)算框架34-36
• 3.2 基于DEM數(shù)據(jù)的并行化檢測(cè)分析36-38
• 3.2.1 DEM數(shù)據(jù)誤差分析36-37
• 3.2.2 冗余檢測(cè)策略分析37-38
• 3.3 數(shù)據(jù)劃分與計(jì)算38-42
• 3.3.1 劃分約束38-39
• 3.3.2 劃分方式39
• 3.3.3 數(shù)據(jù)計(jì)算39-42
• 3.4 構(gòu)建數(shù)據(jù)檢錯(cuò)方法42-51
• 3.4.1 相關(guān)概念及定義42-43
• 3.4.2 快速數(shù)據(jù)檢錯(cuò)方法43-47
• 3.4.3 改進(jìn)數(shù)據(jù)檢錯(cuò)方法47-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 并行數(shù)字地形分析中的快速復(fù)算方法52-63
• 4.1 快速復(fù)算方法52-54
• 4.1.1 相關(guān)概念及定義52
• 4.1.2 錯(cuò)誤產(chǎn)生及數(shù)據(jù)再劃分52-53
• 4.1.3 快速復(fù)算因子53-54
• 4.2 數(shù)據(jù)塊中關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)置54-56
• 4.2.1 關(guān)鍵點(diǎn)的選取與數(shù)量54-56
• 4.2.2 關(guān)鍵點(diǎn)的保存56
• 4.3 改進(jìn)快速復(fù)算方法56-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第5章 實(shí)驗(yàn)與分析63-69
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方案63-64
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)63
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)63-64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析64-68
• 5.2.1 數(shù)據(jù)檢錯(cuò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析64-67
• 5.2.2 快速復(fù)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析67-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果77-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 宋效東;基于DEM的可視性分析綜合模型及其并行算法研究[D];南京師范大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：364793