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面向稀疏矩阵向量乘法的GPU性能建模和算法优化
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作者 马澄宇 李锁兰 +3 位作者 刘一诺 赵文哲 任鹏举 夏天 《集成电路与嵌入式系统》 2026年第1期5-11,共7页
针对GPU平台上稀疏矩阵向量乘(SpMV)操作的性能瓶颈问题,提出了一种基于行重分割的优化算法及其配套性能评估模型。该方法首先基于矩阵行长度与计算资源分配之间的量化映射关系,通过设定动态阈值将原始矩阵划分为长行和短行子矩阵,分别... 针对GPU平台上稀疏矩阵向量乘(SpMV)操作的性能瓶颈问题,提出了一种基于行重分割的优化算法及其配套性能评估模型。该方法首先基于矩阵行长度与计算资源分配之间的量化映射关系,通过设定动态阈值将原始矩阵划分为长行和短行子矩阵,分别采用线程级和线程块级并行策略进行计算,从而有效缓解GPU SIMT执行特性与稀疏矩阵非规则数据分布之间的矛盾。为量化预处理过程中引入的额外开销,分别建立了针对Atomic Conflict和Padding的性能损失模型,将额外的访存和计算转换为可计算的开销函数。基于上述模型,构建了参数空间搜索算法,通过预先获取硬件性能指标和矩阵非零元分布信息,快速在参数集合中搜索得到最优预处理参数。实验结果表明,该优化算法在多种典型稀疏矩阵数据集上均优于传统的GPU稀疏计算库cuSPARSE,在部分场景下性能提升达1.26倍及1.17倍。此外,参数搜索开销较低,且该方法具备良好的通用性,可适配不同的输入矩阵与GPU硬件架构。 展开更多
关键词 gpu性能建模 并行算法优化 稀疏矩阵 SpMV
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GPU数据库OLAP优化技术研究 被引量:1
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作者 张延松 刘专 +2 位作者 韩瑞琛 张宇 王珊 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期5205-5229,共25页
GPU数据库近年来在学术界和工业界吸引了大量的关注.尽管一些原型系统和商业系统(包括开源系统)开发了作为下一代的数据库系统,但基于GPU的OLAP引擎性能是否真的超过CPU系统仍然存有疑问,如果能够超越,那什么样的负载/数据/查询处理模... GPU数据库近年来在学术界和工业界吸引了大量的关注.尽管一些原型系统和商业系统(包括开源系统)开发了作为下一代的数据库系统,但基于GPU的OLAP引擎性能是否真的超过CPU系统仍然存有疑问,如果能够超越,那什么样的负载/数据/查询处理模型更加适合,则需要更深入的研究.基于GPU的OLAP引擎有两个主要的技术路线:GPU内存处理模式和GPU加速模式.前者将所有的数据集存储在GPU显存来充分利用GPU的计算性能和高带宽内存性能,不足之处在于GPU容量有限的显存制约了数据集大小以及稀疏访问模式的数据存储降低GPU显存的存储效率.后者只在GPU显存中存储部分数据集并通过GPU加速计算密集型负载来支持大数据集,主要的挑战在于如何为GPU显存选择优化的数据分布和负载分布模型来最小化PCIe传输代价和最大化GPU计算效率.致力于将两种技术路线集成到OLAP加速引擎中,研究一个定制化的混合CPU-GPU平台上的OLAP框架OLAP Accelerator,设计CPU内存计算、GPU内存计算和GPU加速3种OLAP计算模型,实现GPU平台向量化查询处理技术,优化显存利用率和查询性能,探索GPU数据库的不同的技术路线和性能特征.实验结果显示GPU内存向量化查询处理模型在性能和内存利用率两方面获得最佳性能,与OmniSciDB和Hyper数据库相比性能达到3.1和4.2倍加速.基于分区的GPU加速模式仅加速了连接负载来平衡CPU和GPU端的负载,能够比GPU内存模式支持更大的数据集. 展开更多
关键词 混合CPU-gpu平台 gpu加速OLAP OLAP gpu内存 gpu量化处理模型
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高性能GPU计算集群应用体系建设 被引量:2
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作者 杨敏 何芸 +1 位作者 许涛 景少军 《信息系统工程》 2025年第3期102-105,共4页
在长期分析研究高密度数据处理项目作业运行特点的基础上,归纳常规处理和偏移处理两大类应用下,不同处理方法实现模块的资源需求特点及处理员的作业模式,优化组合集群计算、存储、网络三元素技术发展路线及产品性能参数,搭建了硬件架构... 在长期分析研究高密度数据处理项目作业运行特点的基础上,归纳常规处理和偏移处理两大类应用下,不同处理方法实现模块的资源需求特点及处理员的作业模式,优化组合集群计算、存储、网络三元素技术发展路线及产品性能参数,搭建了硬件架构上适用于地震勘探处理应用的高性能GPU计算集群系统。综合应用镜像管理、多种子点分发等多种集群管理及作业调度技术,实现异构集群统一管理及监控,实现油田高性能计算资源共享,高效提升处理生产大规模计算能力,实现绿色高效体系建设。 展开更多
关键词 高性能计算 gpu XCAT 集群管理
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基于GPU并行计算的拓扑优化全流程加速设计方法
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作者 张长东 吴奕凡 +3 位作者 周铉华 李旭东 肖息 张自来 《航空制造技术》 北大核心 2025年第12期34-41,67,共9页
随着大尺寸航空航天装备的发展需求,高效高精度的大规模拓扑优化设计成为该领域关注的焦点。针对现有大规模拓扑优化设计存在的计算量巨大、计算效率低下等问题,基于GPU并行计算开展了拓扑优化全流程加速设计方法的研究。对网格划分、... 随着大尺寸航空航天装备的发展需求,高效高精度的大规模拓扑优化设计成为该领域关注的焦点。针对现有大规模拓扑优化设计存在的计算量巨大、计算效率低下等问题,基于GPU并行计算开展了拓扑优化全流程加速设计方法的研究。对网格划分、刚度矩阵计算与组装、有限元求解等过程进行了并行加速,实现了高效高精度的体素网格划分及有限元过程的高效求解。此外,该方法针对拓扑优化设计过程的加速需求,对灵敏度过滤过程进行了并行加速处理。以300万体素单元的姿态推力器模型为设计对象,发现相比于Abaqus 2022软件的拓扑优化并行加速计算,本文所提方法的加速比提高了1259%,且两种方法的相似度极高,验证了所提方法的有效性与实用性。 展开更多
关键词 拓扑优化 并行计算 gpu加速 符号距离场 稀疏矩阵 网格划分
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基于GPU加速的三维椭球各向异性介质解耦P波逆时偏移
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作者 陈娟 黄建平 +2 位作者 吴朦朦 牟阳 王浩坤 《石油物探》 北大核心 2025年第6期1072-1081,共10页
弹性波方程能够较为准确地刻画地震波在实际地层中的运动学和动力学特征,然而,其需要消耗大量的计算时间和占用高额的计算内存。针对弹性波方程求解计算效率低、内存消耗大且纵、横波耦合的问题,从三维VTI介质弹性波方程出发,求解弹性Ch... 弹性波方程能够较为准确地刻画地震波在实际地层中的运动学和动力学特征,然而,其需要消耗大量的计算时间和占用高额的计算内存。针对弹性波方程求解计算效率低、内存消耗大且纵、横波耦合的问题,从三维VTI介质弹性波方程出发,求解弹性Christoffel矩阵特征值,经椭圆近似后推导出椭球各向异性介质解耦P波、SV波和SH波的一阶速度-应力方程。解耦方程正演模拟结果表明,P波、SV波和SH波可以完全解耦且独立传播,适用于弱/强各向异性介质。基于GPU加速技术,实现了一种高效的椭球各向异性介质解耦P波逆时偏移算法。模型试算验证了所提逆时偏移方法在保证成像精度的同时能够显著提升计算效率。 展开更多
关键词 三维逆时偏移 gpu加速 解耦P波 椭球各向异性
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异构CPU-GPU系统机密计算综述
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作者 郝萌 李佳勇 +1 位作者 杨洪伟 张伟哲 《信息网络安全》 北大核心 2025年第11期1658-1672,共15页
随着人工智能等数据密集型应用的普及,以CPU与GPU为核心的异构计算系统已成为关键基础设施。然而,在云和边缘等非可信环境中,敏感数据在处理阶段面临着严峻的安全威胁,传统加密方法对此无能为力。机密计算利用硬件可信执行环境(TEE)为... 随着人工智能等数据密集型应用的普及,以CPU与GPU为核心的异构计算系统已成为关键基础设施。然而,在云和边缘等非可信环境中,敏感数据在处理阶段面临着严峻的安全威胁,传统加密方法对此无能为力。机密计算利用硬件可信执行环境(TEE)为保护使用中的数据提供了有效方案,但现有技术主要集中在CPU端。将TEE安全边界无缝扩展至计算引擎核心GPU,已成为当前学术界与工业界关注的焦点。文章对CPU-GPU异构系统中的机密计算技术进行系统性综述。首先,文章回顾了机密计算的基本概念并剖析了针对GPU的典型攻击向量。然后,对现有GPU机密计算方案进行分类,涵盖硬件辅助、软硬件协同及纯软件实现等技术范式。最后,文章总结了该领域面临的关键挑战,并展望了未来研究方向。 展开更多
关键词 机密计算 可信执行环境 异构计算 gpu
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基于HTJ2K算法和国产GPU实现的数字电影图像编解码技术研究
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作者 崔强 《现代电影技术》 2025年第11期7-13,共7页
为满足数字电影对高分辨率、高帧率、高动态范围等技术的发展需求,解决传统JPEG 2000解码速度慢、难以适配国产设备的问题,本文通过算法优化与软硬件协同设计,基于国产GPU及MUSA编程框架,提出了基于CPU/GPU异构协同计算架构的数字电影... 为满足数字电影对高分辨率、高帧率、高动态范围等技术的发展需求,解决传统JPEG 2000解码速度慢、难以适配国产设备的问题,本文通过算法优化与软硬件协同设计,基于国产GPU及MUSA编程框架,提出了基于CPU/GPU异构协同计算架构的数字电影高吞吐量JPEG 2000(HTJ2K)编解码方案,通过离散小波变换(DWT)、量化/反量化及FBCOT算法编解码的并行化实现,结合共享内存优化与数据布局调整,在严格遵循DCI规范的基础上,实现了2K/4K/8K分辨率图像的高效处理。该成果为国产数字电影设备提供了低成本、高效率的图像编解码解决方案,有助于打破国外技术垄断,推动国产LED显示与4K/8K标准的自主发展,对实现中国电影行业全链路技术自主可控具有较大应用价值。 展开更多
关键词 HTJ2K gpu 数字电影 JPEG 2000
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星脉网络:面向GPU集群集合通信与集中式路由的协同优化 被引量:1
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作者 李宝嘉 何春志 +2 位作者 夏寅贲 何泽坤 王晓亮 《中兴通讯技术》 北大核心 2025年第2期3-13,共11页
图形处理器(GPU)集群网络流量不断增加,运营难度明显加大,这给高性能大规模GPU集群网络系统的构建带来新的挑战与机遇。提出了一种能够实现超10万GPU集群互联的无损高性能网络方案——星脉网络。GPU集群网络需要联合优化端侧的集合通信... 图形处理器(GPU)集群网络流量不断增加,运营难度明显加大,这给高性能大规模GPU集群网络系统的构建带来新的挑战与机遇。提出了一种能够实现超10万GPU集群互联的无损高性能网络方案——星脉网络。GPU集群网络需要联合优化端侧的集合通信库和网络路由控制器,以实现多路径的高效集合通信。为此,针对星脉网络研发了端侧集合通信库(TCCL)以实现最短的跨节点路径规划,同时还开发了全局优化路由器(GOR)以避免路径冲突导致的网络拥塞。在腾讯大模型GPU集群中,星脉网络方案和公开GPU集群方案(NVIDIA NCCL)的对比结果表明:星脉网络可以实现25%的集合通信带宽提升,同时避免80%的由流量冲突造成的网络拥塞问题。 展开更多
关键词 大规模gpu集群 集合通信 负载均衡
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一种基于GPU计算的自适应局部降噪并行算法
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作者 肖汉 杜莹 +1 位作者 王平 周清雷 《南京师大学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期139-152,共14页
随着获取图像像幅规模的增大和分辨率的提高,自适应局部降噪算法的性能成为制约图像实时处理的关键.本文提出了一种基于GPU的自适应局部降噪并行算法.从向量化访存、数据本地化计算以及资源配置优化3个方面出发,结合算法特性和底层硬件... 随着获取图像像幅规模的增大和分辨率的提高,自适应局部降噪算法的性能成为制约图像实时处理的关键.本文提出了一种基于GPU的自适应局部降噪并行算法.从向量化访存、数据本地化计算以及资源配置优化3个方面出发,结合算法特性和底层硬件架构特征,研究了自适应局部降噪算法在CPU+GPU异构计算平台上的并行计算和性能优化.实验结果显示,在处理8 182×8 182分辨率的图像时,相比CPU串行计算获得了27.39倍加速比,具有较好的数据扩展性.并行算法充分发挥了GPU的并行处理能力.文中提出的方法对图像处理算法的GPU加速提供了新的研究思路. 展开更多
关键词 自适应滤波器 局部噪声 信噪比 gpu CUDA 并行算法
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联合K-D树和GPU并行运算的CUBE快速滤波方法
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作者 李枭凯 王力 +2 位作者 李广云 高欣圆 靳海峰 《海洋测绘》 北大核心 2025年第2期14-18,共5页
针对多波束测深数据滤波算法的效率问题,提出了一种联合K-D树和GPU并行运算的CUBE(com-bined uncertainty bathymetry estimator,CUBE)快速滤波算法。该算法首先利用K-D树对点云数据进行高效索引,然后将滤波任务分配至GPU的流式多处理... 针对多波束测深数据滤波算法的效率问题,提出了一种联合K-D树和GPU并行运算的CUBE(com-bined uncertainty bathymetry estimator,CUBE)快速滤波算法。该算法首先利用K-D树对点云数据进行高效索引,然后将滤波任务分配至GPU的流式多处理器进行并行处理,从而显著提升了执行速度。实验部分通过比较K-D树与八叉树的索引效率,验证了K-D树在处理大规模点云数据时的优势。将本算法与串行CUBE算法及CARIS HIPS软件的CUBE模块进行对比,结果显示在亿级数据量处理中,滤波速度提高了约13.8倍。此外,本算法在保持数据真实性和去噪效果的前提下,展现了与商业软件相当的处理效率,为多波束测深数据的高效处理提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 多波束测深 数据处理 CUBE算法 K-D树 gpu加速
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面向边缘GPU设备的快速光流估计算法
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作者 石珂 聂苏珍 +4 位作者 李东兴 曹杰 盛云龙 姚斌 陈泓霖 《应用光学》 北大核心 2025年第2期355-363,共9页
提出了一种适用于边缘GPU设备的光流估计网络,旨在解决稠密光流估计由于巨大计算量而难以在嵌入式系统上部署的问题。首先,针对充分发挥GPU资源的需求,设计了一个高效的特征提取网络,以降低内存访问成本;其次,通过采用扁平形结构的迭代... 提出了一种适用于边缘GPU设备的光流估计网络,旨在解决稠密光流估计由于巨大计算量而难以在嵌入式系统上部署的问题。首先,针对充分发挥GPU资源的需求,设计了一个高效的特征提取网络,以降低内存访问成本;其次,通过采用扁平形结构的迭代更新模块来估计光流,进一步缩小了模型的尺寸,并提升了GPU带宽的利用率。在不同数据集上的实验结果表明,本文模型具备高效的推理能力和出色的光流估计能力。特别地,与目前先进的轻量级模型相比,所提出的模型在仅使用0.54 Mb参数的情况下,误差减少了12.8%,推理速度提升了22.2%,在嵌入式开发板上展现出了令人满意的性能。 展开更多
关键词 光流估计 嵌入式系统 边缘gpu设备 推理速度
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基于ROACH2-GPU的集群相关器研究——Hashpipe软件在X-engine模块中的应用
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作者 张科 王钊 +6 位作者 李吉夏 吴锋泉 田海俊 牛晨辉 张巨勇 陈志平 陈学雷 《贵州师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期114-121,共8页
随着国际上越来越多干涉阵列设备的建造与运行,为人类探测未知宇宙的奥秘提供了丰富的观测数据,然而随之带来高速和密集型数据实时处理的巨大困难,对传统的数据处理技术提出了严峻的挑战。基于我国已建造的天籁计划一期项目在数据实时... 随着国际上越来越多干涉阵列设备的建造与运行,为人类探测未知宇宙的奥秘提供了丰富的观测数据,然而随之带来高速和密集型数据实时处理的巨大困难,对传统的数据处理技术提出了严峻的挑战。基于我国已建造的天籁计划一期项目在数据实时关联计算的需求,利用GPU在高性能并行计算上的优势,为天籁柱形探路者阵列设计并实现一套基于ROACH2-GPU的集群相关器,深入探究Hashpipe(High availibility shared pipeline engine)软件在集群相关器X-engine模块中的应用。首先介绍ROACH2-GPU集群相关器的整体架构,然后研究Hashpipe的核心功能和数据处理方法,实现了完整的分布式异构处理功能,优化了Hashpipe控制和参数接口。根据实际观测需求,可修改程序参数,能实现不同通道数量的相关器配置,降低后端软硬件设计的难度和成本。最后,在完成软件正确性测试的基础上,进行了强射电天文源的观测和处理,能够获得准确的干涉条纹。 展开更多
关键词 ROACH2-gpu Hashpipe 集群相关器 X-engine模块 并行计算
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面向GPU平台的通用Stencil自动调优框架
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作者 孙庆骁 杨海龙 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第10期2622-2634,共13页
Stencil计算在科学应用中得到了广泛采用.许多高性能计算(HPC)平台利用GPU的高计算能力来加速Stencil计算.近年来,Stencil计算在阶数、内存访问和计算模式等方面变得更加复杂.为了使Stencil计算适配GPU架构,学术界提出了各种基于流处理... Stencil计算在科学应用中得到了广泛采用.许多高性能计算(HPC)平台利用GPU的高计算能力来加速Stencil计算.近年来,Stencil计算在阶数、内存访问和计算模式等方面变得更加复杂.为了使Stencil计算适配GPU架构,学术界提出了各种基于流处理和分块的优化技术.由于Stencil计算模式和GPU架构的多样性,没有单一的优化技术适合所有Stencil实例.因此,研究人员提出了Stencil自动调优机制来对给定优化技术组合进行参数搜索.然而,现有机制引入了庞大的离线分析成本和在线预测开销,并且无法灵活地推广到任意Stencil模式.为了解决上述问题,提出了通用Stencil自动调优框架GeST,其在GPU平台上实现Stencil计算的极致性能优化.具体来说,GeST通过零填充格式构建全局搜索空间,利用变异系数量化参数相关性并生成参数组;之后,GeST迭代地从参数组选取参数值,根据奖励策略调整采样比例并通过哈希编码避免冗余执行.实验结果表明,与其他先进的自动调优工作相比,Ge ST能够在短时间内识别出性能更优的参数设置. 展开更多
关键词 Stencil计算 gpu 自动调优 性能优化 参数搜索
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Canny-Devernay亚像素边缘检测GPU加速算法研究
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作者 张喜民 詹海生 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第9期113-119,共7页
针对基于CPU的边缘检测算法精度低、处理时间长的问题,采用CUDA核心优化配置、GPU存储访问优化技术和改进轮廓生成方法,设计了基于GPU的Canny-Devernay亚像素边缘检测加速算法。应用Nvidia GeForce RTX 3080高性能显卡等构建了机器视觉... 针对基于CPU的边缘检测算法精度低、处理时间长的问题,采用CUDA核心优化配置、GPU存储访问优化技术和改进轮廓生成方法,设计了基于GPU的Canny-Devernay亚像素边缘检测加速算法。应用Nvidia GeForce RTX 3080高性能显卡等构建了机器视觉实验系统并对算法进行验证。实验结果表明:文中提出的算法对1296像素×964像素高清图像的边缘检测计算平均耗时小于12 ms,与基于CPU的算法相比,检测的边缘更完整、准确、贴近真实边缘,对512像素×512像素以上像素图像的边缘检测计算加速比超过20倍。 展开更多
关键词 边缘检测 亚像素 Canny-Devernay算法 并行加速 gpu
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利用CPU和GPU混合并行方法快速构建海洋扰动重力梯度基准图
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作者 黄炎 李姗姗 +3 位作者 吕明昊 范雕 谭勖立 冯进凯 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第3期515-527,共13页
高精度、高分辨率的海洋扰动重力梯度基准图是将水下扰动重力梯度辅助惯性导航付诸于实践的关键技术之一,可依据边值问题理论,基于移去-恢复技术计算求得。基于传统串行算法存在计算效率低、耗时长等问题,为满足大范围乃至全球海洋扰动... 高精度、高分辨率的海洋扰动重力梯度基准图是将水下扰动重力梯度辅助惯性导航付诸于实践的关键技术之一,可依据边值问题理论,基于移去-恢复技术计算求得。基于传统串行算法存在计算效率低、耗时长等问题,为满足大范围乃至全球海洋扰动重力梯度基准图的快速构建需求,利用中央处理器(central processing unit,CPU)与图形处理器(graph processing unit,GPU)混合并行(CPU+GPU)编程平台,设计了一种高效的混合并行计算方案。首先,利用数组收缩膨胀方法,有效解决了CPU进行勒让德函数递推计算过程中内存读写冲突问题;然后,引入Hilbert空间填充曲线,将二维格网重力异常数据降维成为具有高度聚簇性的一维数组,通过其在GPU显存中的快速索引,实现了Stokes积分的高效计算。在CPU型号为Intel Xeon(R)Gold 6130、GPU型号为Tesla V100的计算机上进行实验,利用该混合并行方案计算6°×6°范围、1′分辨率的全张量海洋扰动重力梯度基准图仅需15.84 s,而传统串行方法需要35 min以上;计算2°×2°范围、30″分辨率基准图仅需22.7 s,串行方法则需要52 min;计算2°×2°范围、10″分辨率基准图需要26.7 min,串行方法则需要两天以上。在保证并行计算绝对误差小于等于1×10^(-6) E、T_(xx)+T_(yy)+T_(zz)绝对值的最大值小于0.1 E、均方根误差小于0.01 E的前提下,实现了全球全张量海洋扰动重力梯度基准图模型的快速构建。 展开更多
关键词 扰动重力梯度 边值问题 CPU gpu 混合并行
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GPU上基于环展开的RTL模拟加速技术研究
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作者 田茜 李暾 +2 位作者 程悦 皮彦 邹鸿基 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第2期191-199,共9页
随着开源和敏捷硬件设计方法学的发展,为其提供高效的RTL模拟支持变得日益重要。GPU的并行能力使得利用RTL模拟的结构级和激励级并行性加速RTL模拟成为可能。然而,由于时序设计中存在反馈环,如何实现单个Testbench内的数据级并行仍然是... 随着开源和敏捷硬件设计方法学的发展,为其提供高效的RTL模拟支持变得日益重要。GPU的并行能力使得利用RTL模拟的结构级和激励级并行性加速RTL模拟成为可能。然而,由于时序设计中存在反馈环,如何实现单个Testbench内的数据级并行仍然是一个很大的挑战。提出了一种新的利用GPU加速RTL模拟的方法,该方法的核心技术是RTL设计中反馈环的识别与展开,以及基于此的RTL电路划分技术。电路划分和环展开从单个Testbench内的结构并行和数据并行2个方面,发挥了基于GPU的并行能力来加速RTL模拟。实验结果表明,所提出的GPU加速RTL模拟方法,相比传统的基于GPU的RTL模拟方法得到了1.2~107.1倍的加速,相比目前最快的RTL模拟器ESSENT得到了2.2~14倍的加速。 展开更多
关键词 RTL模拟 gpu加速 PyRTL 硬件构造语言 环展开
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基于GPU并行LBM的风力机尾流特性研究
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作者 武加鑫 刘磊 李旭晖 《中国造船》 北大核心 2025年第5期239-247,共9页
针对半经验模型精度不足、试验成本高和传统计算流体动力学方法效率低等问题,构建格子玻尔兹曼方法与致动线模型耦合的风力机尾流数值模拟体系。依托GPU并行计算优势突破大规模模拟效率的瓶颈,通过叶片参数化实现几何简化,在保持流场细... 针对半经验模型精度不足、试验成本高和传统计算流体动力学方法效率低等问题,构建格子玻尔兹曼方法与致动线模型耦合的风力机尾流数值模拟体系。依托GPU并行计算优势突破大规模模拟效率的瓶颈,通过叶片参数化实现几何简化,在保持流场细节解析能力的同时,显著降低计算资源需求。数值验证表明,该方法兼顾计算效率与模拟精度,可为风电场精细化布局与尾流控制提供技术支撑。 展开更多
关键词 风力机尾流 格子BOLTZMANN方法 致动线模型 gpu并行 数值模拟
原文传递
复杂地质条件的间断有限元地震波数值模拟及GPU加速
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作者 韩德超 刘卫华 +2 位作者 张春丽 袁媛 白鹏 《石油物探》 北大核心 2025年第4期639-652,共14页
间断Galerkin有限元方法(DGFEM)是一种具有较高模拟精度的有限元方法,但其算法编程难度大,其针对各类复杂介质的波动方程的算法目前未见统一的计算格式。为此,基于三角形非结构化网格以及局部Lax-Friedrichs数值流,构建了针对复杂介质... 间断Galerkin有限元方法(DGFEM)是一种具有较高模拟精度的有限元方法,但其算法编程难度大,其针对各类复杂介质的波动方程的算法目前未见统一的计算格式。为此,基于三角形非结构化网格以及局部Lax-Friedrichs数值流,构建了针对复杂介质波动方程模拟的DGFEM编程计算矩阵,并进一步得出了适用于各类复杂介质模拟的单一波场分量的通用计算格式。该通用计算格式能够有效提升DGFEM算法编程的可拓展性。基于该格式给出了DGFEM的通用CUDA核函数的构建方法,并形成CPU+GPU的二维DGFEM并行计算程序框架。通用CUDA核函数可以将DGFEM算法进一步延伸到更加复杂的介质以及三维情况。理论模型和复杂山地模型的数值实验结果表明,构建的通用计算格式和CUDA核函数可以准确模拟声波、弹性波、粘弹性波、孔隙弹性波方程描述的纵波、横波以及慢纵波等波现象。相比单核CPU模拟,二维DGFEM弹性波GPU计算加速比平均在100倍左右。同时,弹性波、粘弹性波、孔隙弹性波模拟耗时约为声波模拟的1.7,2.3,3.0倍。此结果可以指导复杂介质耦合条件模拟时多进程的负载平衡。 展开更多
关键词 间断Galerkin有限元方法 弹性波 粘弹性波 孔隙弹性波 数值模拟 gpu并行计算.
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基于OpenStack的GPU调度方案的设计与实现
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作者 段迅 王源顺 +1 位作者 吴云 吴博强 《现代电子技术》 北大核心 2019年第18期116-119,共4页
针对GPU在云端利用效率低下和不可靠的问题,文中提出在云端虚拟化GPU的思路,并设计了一种新型可靠的GPU虚拟化方案.该方案使用OpenStack搭建具有IaaS的云平台,通过透传技术在云端虚拟化GPU创建独占GPU设备的虚拟机,同时在控制节点、GPU... 针对GPU在云端利用效率低下和不可靠的问题,文中提出在云端虚拟化GPU的思路,并设计了一种新型可靠的GPU虚拟化方案.该方案使用OpenStack搭建具有IaaS的云平台,通过透传技术在云端虚拟化GPU创建独占GPU设备的虚拟机,同时在控制节点、GPU虚拟机以及用户虚拟机上运行C/S架构的调度程序.云端通过对GPU工作状态和用户请求实现了GPU负载均衡.实验结果表明,该调度方案能够有效地提高GPU在云端的利用率以及稳定性,并且能够为用户提供完整的GPU性能. 展开更多
关键词 OPENSTACK gpu虚拟化 gpu利用率 gpu负载均衡 透传技术 调度方案
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基于GPU加速的空间平滑多重信号分类算法实现
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作者 周邦建 徐飞 王谦 《火控雷达技术》 2025年第1期109-112,共4页
空间平滑MUSIC算法作为一种超分辨测角算法,可以极大地提高雷达的角度分辨能力,对解决低空目标的多径反射及密集型目标分辨探测等问题具有重要的实用价值[1]。然而该算法中涉及大量的矩阵运算,计算复杂度高,数据运算量大,在传统DSP、FPG... 空间平滑MUSIC算法作为一种超分辨测角算法,可以极大地提高雷达的角度分辨能力,对解决低空目标的多径反射及密集型目标分辨探测等问题具有重要的实用价值[1]。然而该算法中涉及大量的矩阵运算,计算复杂度高,数据运算量大,在传统DSP、FPGA等硬件平台开发中存在计算资源紧张、程序设计困难等问题。本文基于CPU+GPU的异构平台,采用GPU并行处理的特点,完成对空间平滑MUSIC算法的实现,对大规模阵元数据测角处理具有较高的可靠性和实时性能力。 展开更多
关键词 空间平滑MUSIC gpu 工程实现
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