本文關鍵詞：基于異構并行系統的腦網絡構建分析方法研究

  更多相關文章： 腦網絡 并行計算 多CPU GPU

【摘要】：人腦是自然界中最復雜的網絡之一,而復雜網絡理論為人腦的研究提供了一個新的方向。計算腦網絡屬性的方法是研究腦網絡的一項重要途徑,因此網絡構建時間和屬性計算時間是影響研究進度最為重要的因素,是為腦網絡研究提供技術可行性的重要指標。腦網絡研究的不斷發(fā)展使得腦網絡粒度日益精細,網絡規(guī)模日益增大,計算量呈幾何級數增長,使得腦網絡研究時間過長,大大阻礙了腦網絡研究進程。并行計算技術的發(fā)展使其成為一種求解數據密集型計算任務的有效的手段。因此,本文主要是通過并行計算技術實現腦網絡的快速計算。本文研究的重點是靜息態(tài)功能腦網絡計算的并行實現。利用并行計算技術的理論知識,對腦網絡研究領域已有構建和分析方法,在不同的并行計算平臺,提出腦網絡計算的并行策略。在本文中,創(chuàng)新之處是:(1)基于CPU-GPU異構環(huán)境并行系統,對腦網絡構建方法提出一種新的實現方式。在此基礎上,提出了腦網絡構建及屬性計算的并行策略,即利用CUDA架構、CUBLAS庫加速腦網絡屬性計算方法中的計算模塊。在支持GPU通用計算的并行平臺,對腦網絡并行策略的性能進行測試,最優(yōu)的并行效果是加速比達到3倍以上。(2)基于多CPU環(huán)境的并行系統,提出了基于多CPU的腦網絡構建及屬性計算并行實現策略,即利用多CPU并行計算多個腦網絡。在支持多CPU計算的并行平臺,提出了基于SPMD機制和循環(huán)打包方法的架構,并對這種并行策略進行測試并行性能,最大的加速比達到6倍以上。(3)基于CPU-GPU異構環(huán)境并行系統,提出了將以上兩種策略相結合,即基于并行多個網絡和單個網絡并行計算兩種策略,實行CPU與GPU的異構環(huán)境無縫運行。針對這種結合策略,實現上述并行方法,并對性能進行測試,最好的并行效果是獲得將近4倍的加速比。
【關鍵詞】：腦網絡 并行計算 多CPU GPU
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP338.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內外研究現狀11-12
• 1.3 問題的提出12-14
• 1.4 本文的主要創(chuàng)新工作14-15
• 1.5 本文章節(jié)的的組織結構安排15-16
• 1.6 小結16-17
• 第二章 靜息態(tài)功能腦網絡構建及分析17-25
• 2.1 數據采集及預處理17-18
• 2.2 功能腦網絡構建18-22
• 2.2.1 節(jié)點的定義18-20
• 2.2.2 邊的定義20
• 2.2.3 閾值選擇20-22
• 2.2.4 腦網絡構建結果22
• 2.3 功能腦網絡指標分析22-24
• 2.4 小結24-25
• 第三章 基于CPU-GPU異構并行系統研究25-38
• 3.1 并行方法25-30
• 3.1.1 CUDA編程模型25-27
• 3.1.2 CUBLAS庫27-28
• 3.1.3 并行實現28-30
• 3.2 腦網絡計算性能分析30-32
• 3.2.1 構建方法計算的性能分析30-31
• 3.2.2 拓撲屬性計算的性能分析31-32
• 3.3 性能評價及分析32-37
• 3.3.1 實驗配置33
• 3.3.2 構建方法的并行性能分析33-37
• 3.4 小結37-38
• 第四章 基于多CPU并行系統研究38-50
• 4.1 并行方法38-42
• 4.1.1 SPMD機制38-39
• 4.1.2 循環(huán)打包方法39-40
• 4.1.3 并行實現40-42
• 4.2 腦網絡計算性能分析42-43
• 4.3 性能評價及分析43-48
• 4.3.1 實驗配置43
• 4.3.2 構建方法的并行性能分析43-44
• 4.3.3 拓撲屬性的并行性能分析44-48
• 4.4 小結48-50
• 第五章 基于多CPU和GPU結合的并行系統研究50-56
• 5.1 并行方法50-51
• 5.2 任務分配原則51-53
• 5.2.1 多CPU系統的并行數據劃分原則51-52
• 5.2.2 GPU系統的并行數據劃分原則52-53
• 5.3 性能評價及分析53-55
• 5.3.1 實驗配置53
• 5.3.2 拓撲屬性的并行性能分析53-55
• 5.4 小結55-56
• 第六章 總結與展望56-59
• 6.1 總結56-57
• 6.2 展望57-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文目錄64

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 周美蓮;微機群集并行系統的應用技術[J];中南民族學院學報(自然科學版);2000年04期

2 王與力;楊曉東;;并行系統性能影響因素分析[J];計算機科學;2001年04期

3 郝麗蕊;薛弘曄;覃科;;實時并行系統的性能及其測試方法[J];計算機工程;2010年08期

4 季偉東;張瓏;張軍;王建華;;“并行系統結構”的教學體系建設與實踐[J];計算機教育;2010年08期

5 楊則正;分部式系統理論與實踐[J];管理科學文摘;1995年09期

6 郝克剛;開放網—交互式并行系統的模型[J];西北大學學報(自然科學版);1997年06期

7 周天爵,賈彬,王松年;分布分層控制的并行系統調度方法[J];計算機工程;1998年01期

8 柴振榮;并行系統中冗余的利用[J];管理科學文摘;1995年10期

9 李國東;楊海榮;王東奎;張德富;;環(huán)形互連并行系統上的任務分配[J];計算機科學;2002年02期

10 蔡躍進;;基于循環(huán)計算劃分的分布式環(huán)境下的自動并行系統的模型設計[J];電子商務;2009年05期

中國重要會議論文全文數據庫 前3條

1 溫璞;范潔;楊學軍;;計算與通信重疊的V-Parcel Splitting機制[A];2006年全國開放式分布與并行計算學術會議論文集（一）[C];2006年

2 陳經野;吳巨紅;張開圣;陳曾平;張銀福;;一種共享存儲式SOPC并行系統的設計與實現[A];全國第一屆信號處理學術會議暨中國高科技產業(yè)化研究會信號處理分會籌備工作委員會第三次工作會議�？痆C];2007年

3 王靖;;漁船并行系統開發(fā)[A];2013年中國水產學會學術年會論文摘要集[C];2013年

中國重要報紙全文數據庫 前2條

1 ;并行系統綜合體[N];計算機世界;2003年

2 ;IBM Z900系列服務器[N];計算機世界;2003年

中國博士學位論文全文數據庫 前3條

1 皮建勇;分布式并行系統若干安全技術的研究[D];電子科技大學;2008年

2 王桂彬;大規(guī)模異構并行系統軟件低功耗優(yōu)化關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2011年

3 成斌;基于TCPN模型的并行系統性能分析方法研究[D];上海大學;2011年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 楊燦;基于異構并行系統的腦網絡構建分析方法研究[D];太原理工大學;2016年

2 高飛;并行系統高效多通道通信技術的研究[D];遼寧師范大學;2008年

3 賈景璽;有限元并行系統用于岔管計算的研究[D];蘭州大學;2011年

4 賈燕成;基于以太網并行系統實時仿真調度算法研究[D];云南大學;2012年

5 胡逸漪;大規(guī)模并行系統中的Firmware結構和實現研究[D];國防科學技術大學;2004年

6 鄒湘慶;嵌入式并行系統中的圖像處理程序并行優(yōu)化研究[D];國防科學技術大學;2005年

7 王啟科;分布式并行系統的高速緩存管理機制和用戶一致性[D];電子科技大學;2006年

8 劉明;并行系統中ETL工具的優(yōu)化[D];上海交通大學;2009年

9 楊彥鑫;基于以太網的多DSP并行系統任務下載技術研究[D];云南大學;2012年

10 李世靈;基于Linux和MPI的集群并行系統的研究與實現[D];廣東工業(yè)大學;2006年

，

本文編號：696787