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千万亿次科学计算的原位可视化 被引量:7
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作者 单桂华 田东 +3 位作者 谢茂金 刘俊 王杨 迟学斌 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期286-293,共8页
科学可视化是高性能计算中分析数据的关键方法.千万亿次超级计算机提供的强劲计算能力使得科学家可研究更复杂的模型、进行更大规模的模拟计算,千万亿次的计算将产生TB/PB乃至EB级超大规模复杂时序数据,但由于I/O和存储的限制,传统的可... 科学可视化是高性能计算中分析数据的关键方法.千万亿次超级计算机提供的强劲计算能力使得科学家可研究更复杂的模型、进行更大规模的模拟计算,千万亿次的计算将产生TB/PB乃至EB级超大规模复杂时序数据,但由于I/O和存储的限制,传统的可视化模式已无法应对如此庞大数据的可视化分析.原位可视化将计算与可视化处理紧密结合,计算结果不经存储而直接在模拟所在的计算节点原位可视化处理成图片或提取特征数据,从而大幅减少存储、传输和后续处理的数据量.原位可视化被认为是分析千万亿次计算数据的最有效途径.文中从原位的数据压缩、原位的特征提取与跟踪,以及原位的可视化绘制3个方面对原位可视化技术进行了总结与归纳,并指出需要进一步探索的研究方向. 展开更多
关键词 科学可视化 原位可视化 特征提取 特征跟踪 千万亿次计算
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面向科学计算的网格环境 被引量:11
2
作者 迟学斌 肖海力 +3 位作者 王小宁 曹荣强 卢莎莎 张宏海 《集成技术》 2012年第1期68-76,共9页
为了充分整合分布的高性能计算资源,本文提出一种面向科学计算的网格环境,旨在形成一个可统一管理和运行维护的虚拟的超级计算机资源,面向用户提供统一、易用、可靠的科学计算服务。面向科学计算的网格环境通过轻量级网格中间件SCE汇聚... 为了充分整合分布的高性能计算资源,本文提出一种面向科学计算的网格环境,旨在形成一个可统一管理和运行维护的虚拟的超级计算机资源,面向用户提供统一、易用、可靠的科学计算服务。面向科学计算的网格环境通过轻量级网格中间件SCE汇聚资源,支持作业的全局调度、数据的统一管理视图,面向用户提供命令行和网格门户两种使用方式,并提供编程接口供专业社区和学科平台二次开发使用,满足不同层次的用户需求。目前,面向科学计算的网格环境已经在中国科学院超级计算环境(ScGrid)中得到应用和用户认可。 展开更多
关键词 高性能计算 网格环境 网格中间件
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我国超级计算发展状况研究 被引量:5
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作者 迟学斌 胡永宏 《调研世界》 CSSCI 北大核心 2013年第8期56-60,共5页
如何增强我国超级计算的国际竞争力,是我国超级计算发展所面临的现实严峻挑战之一。本文从"超级计算发展"基本内涵出发,以中国科学院超级计算环境建设与应用历史数据为支撑,通过建立超级计算发展评价指标体系和编制发展指数,... 如何增强我国超级计算的国际竞争力,是我国超级计算发展所面临的现实严峻挑战之一。本文从"超级计算发展"基本内涵出发,以中国科学院超级计算环境建设与应用历史数据为支撑,通过建立超级计算发展评价指标体系和编制发展指数,探索超级计算发展的定量测度方法,研究中国科学院超级计算"十一五"以来的发展状况。建立的方法可推广用于定量测度某个超级计算中心的发展状况,亦可用于衡量不同国家或地区、超级计算中心、超级计算环境或系统等的发展及其之间存在的差距。 展开更多
关键词 超级计算 量化评价 评价指标 发展状况
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三层架构超级计算环境容错框架 被引量:4
4
作者 戴志辉 肖海力 +2 位作者 曹荣强 迟学斌 曹宗雁 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2011年第7期2576-2579,共4页
为确保建成的中国科学院"十一五"信息化重大专项超级计算环境提供稳定可靠的服务,提出三层架构超级计算环境的容错框架。对计算环境可靠性和计算节点可靠性两大部分,通过作业可靠性、服务可靠性和网格节点可靠性三个主要方面... 为确保建成的中国科学院"十一五"信息化重大专项超级计算环境提供稳定可靠的服务,提出三层架构超级计算环境的容错框架。对计算环境可靠性和计算节点可靠性两大部分,通过作业可靠性、服务可靠性和网格节点可靠性三个主要方面的可靠性研究,提出并实现了三层架构超级计算环境的可靠性解决方案。该框架重点解决了单点故障对环境的影响,确保单点故障发生后系统能够继续提供高可用的高性能计算服务。 展开更多
关键词 超级计算 可靠性 容错 网格 作业管理
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基于网格的计算化学过程可视化 被引量:1
5
作者 陈建华 段启智 +3 位作者 金钟 刘倩 张宝花 迟学斌 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第2期432-434,437,共4页
提出了一个基于网格的计算化学过程可视化解决方案,实时地监控计算过程,增加对计算过程的控制。网格提供了计算作业所需要的大量计算资源,对计算过程的实时监控则增加了对计算过程的控制。为了达到实时的目的,针对计算过程中的原子不变... 提出了一个基于网格的计算化学过程可视化解决方案,实时地监控计算过程,增加对计算过程的控制。网格提供了计算作业所需要的大量计算资源,对计算过程的实时监控则增加了对计算过程的控制。为了达到实时的目的,针对计算过程中的原子不变性,提出了优化的三维可视化方法,动态地设定检测的时间间隔,并引入了断点续传的思想。 展开更多
关键词 OPTView JAVA3D 计算过程可视化 断点续传 计算化学 网格
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GROMACS软件并行计算性能分析 被引量:4
6
作者 张宝花 徐顺 《计算机系统应用》 2016年第12期16-23,共8页
分子动力学模拟是对微观分子原子体系在时间与空间上的运动模拟,是从微观本质上认识体系宏观性质的有力方法.针对如何提升分子动力学并行模拟性能的问题,本文以著名软件GROMACS为例,分析其在分子动力学模拟并行计算方面的实现策略,结合... 分子动力学模拟是对微观分子原子体系在时间与空间上的运动模拟,是从微观本质上认识体系宏观性质的有力方法.针对如何提升分子动力学并行模拟性能的问题,本文以著名软件GROMACS为例,分析其在分子动力学模拟并行计算方面的实现策略,结合分子动力学模拟关键原理与测试实例,提出MPI+Open MP并行环境下计算性能的优化策略,为并行计算环境下实现分子动力学模拟的最优化计算性能提供理论和实践参考.对GPU异构并行环境下如何进行MPI、Open MP、GPU搭配选择以达到性能最优,本文亦给出了一定的理论和实例参考. 展开更多
关键词 分子动力学模拟 GROMACS 并行计算
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高超声速飞行器二元进气道试验和计算
7
作者 焦子涵 邓帆 +3 位作者 袁武 王雪英 陈林 董昊 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期470-475,487,共7页
设计了一种吸气式面对称高超声速飞行器,针对进气道性能,分别在两座风洞开展通流试验研究。针对第1次风洞试验大攻角状态(α=8°)测量值偏离线性的问题,辅助采用数值模拟手段分析原因,并对试验方案进行改进设计,解决了首次试验出... 设计了一种吸气式面对称高超声速飞行器,针对进气道性能,分别在两座风洞开展通流试验研究。针对第1次风洞试验大攻角状态(α=8°)测量值偏离线性的问题,辅助采用数值模拟手段分析原因,并对试验方案进行改进设计,解决了首次试验出现的问题。结果显示,在典型状态(Ma=5~6)下,进气道起动正常,性能良好,具有一定的抗侧滑能力;随来流马赫数增加,进气道流量系数增大,总压恢复系数减小,计算结果和试验结果一致;试验结果和数值计算的差异主要表现为基本测压方案α〉4°后,流量系数和总压恢复系数出现严重的非线性。数值模拟结果表明,主要原因为模型支撑方式及测压方式所引起的偏差,通过改进试验方案,解决了大攻角状态下测量值偏离正常趋势的问题。 展开更多
关键词 二元进气道 巡航飞行器 通流试验 超燃冲压发动机
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空间天气磁流体模型的并行自适应无散计算
8
作者 王龙 张绍华 呼延奇 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第7期2513-2516,共4页
介绍如何在并行自适应工具包PARAMESH的基础上实现磁流体并行自适应计算,并在工具包的基础上实现了中心迎风差分的CT格式、相应的插值算法和误差控制等功能模块;特别是为了保持磁流体计算所要求的磁场散度为零的限制,实现了八波方法。... 介绍如何在并行自适应工具包PARAMESH的基础上实现磁流体并行自适应计算,并在工具包的基础上实现了中心迎风差分的CT格式、相应的插值算法和误差控制等功能模块;特别是为了保持磁流体计算所要求的磁场散度为零的限制,实现了八波方法。最后给出的三个磁流体算例表明,其计算能自动地捕捉磁流体模型的奇性变化,并可保持散度为零。该工作将为国内基于磁流体的空间天气建模研究和应用打下良好的基础。 展开更多
关键词 自适应 磁流体 空间天气 PARAMESH 中心迎风差分CT格式 八波方法
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基于Charm++运行时环境的异构计算应用容错研究 被引量:3
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作者 孟晨 曹宗雁 +1 位作者 王龙 迟学斌 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第13期1-7,共7页
容错问题是大规模并行程序长时间运行中不可回避的问题,超级计算机中异构计算部件的加入使得该问题更加复杂。考察由CPU和GPU组成的异构并行系统中应用程序的容错,利用Charm++并行编程模型和CUDA的并行计算架构,对大规模计算宇宙学软... 容错问题是大规模并行程序长时间运行中不可回避的问题,超级计算机中异构计算部件的加入使得该问题更加复杂。考察由CPU和GPU组成的异构并行系统中应用程序的容错,利用Charm++并行编程模型和CUDA的并行计算架构,对大规模计算宇宙学软件WIGEON进行重构。针对异构并行系统中存在的fail-stop硬件故障,设计并实现了内存检查点的应用容错机制。支持计算恢复后对产生变化的CPU/GPU资源配置进行自适应负载调整。通过在高性能计算机Mole8.5上的实验和分析,验证了异构容错方案的高效性和可行性,故障恢复时间仅需1-4 s。此外,使用分布式冗余数据改进了Charm++现有内存检查点存储模式,对比原有Double-in-Memory机制,性能未受影响,且最多降低了50%的额外内存使用量。 展开更多
关键词 容错 异构 无盘检查点 Charm++ 负载均衡 分布式冗余
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第一性原理计算软件包在GPU集群上的加速
10
作者 赵慰 赵永华 +1 位作者 刘晓辉 何力新 《计算机科学与探索》 CSCD 2014年第8期897-905,共9页
第一性原理计算软件在密度泛函理论的发展中起着重要作用。相比平面波方法,局域轨道法更适合处理大规模多体问题。随着问题规模的不断增大和计算机计算能力的提升,软件的并行加速成为一个重要课题,MPI(message passing interface)结合GP... 第一性原理计算软件在密度泛函理论的发展中起着重要作用。相比平面波方法,局域轨道法更适合处理大规模多体问题。随着问题规模的不断增大和计算机计算能力的提升,软件的并行加速成为一个重要课题,MPI(message passing interface)结合GPU(graphic processing unit)实现的异构并行是一个新的解决方案。基于局域轨道法的第一性原理计算软件MESIA(massive electronic simulation based on systematically improvable atomic bases)经过MPI+OpenMP+CUDA三级并行,单GPU取得了约15倍的加速比,同时表现出了良好的可扩展性。测试结果同时验证了使用GPU计算可以保证计算精度。 展开更多
关键词 统一计算架构(CUDA) 格点积分 第一性原理 局域轨道法
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超级计算中心客户细分及差异化服务策略研究
11
作者 赵芸卿 《科研信息化技术与应用》 2013年第5期97-103,共7页
本文以中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心(以下简称超级计算中心)客户服务工作为研究对象,运用K-means算法对客户进行细分,进而对每类客户群提出相应的差异化服务策略。实施差异化服务策略可以更好地分配资源、提供更有效的客... 本文以中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心(以下简称超级计算中心)客户服务工作为研究对象,运用K-means算法对客户进行细分,进而对每类客户群提出相应的差异化服务策略。实施差异化服务策略可以更好地分配资源、提供更有效的客户服务。 展开更多
关键词 K-MEANS算法 客户细分 差异化服务 客户关系管理
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中药方剂药物配伍网络构建程序的并行化实现及其应用 被引量:4
12
作者 刘红 涂强 +2 位作者 周雪忠 赵东升 亢力 《中国数字医学》 2010年第5期39-41,共3页
介绍了中药方剂药物配伍网络构建程序使用MPI实现并行化的方法,以及该并行程序在曙光TC2600系统下运行和测试的情况。测试结果显示,使用并行计算的方法在高性能计算环境下可以有效地处理在普通机器上无法处理的较大数量的数据和较为复... 介绍了中药方剂药物配伍网络构建程序使用MPI实现并行化的方法,以及该并行程序在曙光TC2600系统下运行和测试的情况。测试结果显示,使用并行计算的方法在高性能计算环境下可以有效地处理在普通机器上无法处理的较大数量的数据和较为复杂的计算问题。当数据量较大时,采用数据分割的方法进行MPI并行编程是一种行之有效的并行方法,在数据量较大的情况下使用较多数量的CPU参与并行可以明显地提高计算速度。测试结果显示,并行计算的方法和高性能计算技术可以应用于中医药数据挖掘领域,并且可以显著地提高该领域的研究水平。 展开更多
关键词 中药方剂配伍 数据挖掘 并行化 高性能计算
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一种基于特征信息种子点选取的多层次流线可视化 被引量:8
13
作者 巴振宇 单桂华 +1 位作者 刘俊 夏爽 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期32-40,共9页
流线是流场可视化的一种重要的方法,而种子点的选取是生成流线一个关键问题.为此,提出一种新的流线种子点放置算法,将信息熵和临界点有机地结合起来,用信息熵找出流场变化剧烈的区域,然后利用临界点的拓扑结构信息对局部区域的种子点放... 流线是流场可视化的一种重要的方法,而种子点的选取是生成流线一个关键问题.为此,提出一种新的流线种子点放置算法,将信息熵和临界点有机地结合起来,用信息熵找出流场变化剧烈的区域,然后利用临界点的拓扑结构信息对局部区域的种子点放置做精细控制,从而不仅能够覆盖流场中变化剧烈的区域,而且考虑了流场的拓扑结构特征,可以更加有效地可视化流场中的信息.为了使全局和局部区域的流场都高精度显示,设计了基于图像空间的交互操作,对于流场的全局展示,利用改进的算法放置种子点,在流场的宏观显示上能够尽可能多地绘制出流场信息,对于局部细节根据文中设计的交互形式,只针对用户放大的局部进行高清晰绘制,这样既可以对全局采用适度的流线高清晰显示流场整体情况而无视觉混乱,而放大到局部时又有足够多的流线刻画局部流场的细节特征.实验结果证明了算法的有效性. 展开更多
关键词 信息熵 临界点 流线 多层次流场可视化
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基于云计算的高效科学计算应用软件框架 被引量:6
14
作者 王磊 陈刚 陆忠华 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期166-169,183,共5页
提出了一个新的高效科学计算软件框架,介绍了该软件框架中减少资源使用量的方案.该方案指出了云计算环境中科学仿真实验存在的有效浪费和无效浪费,可以通过采用动态资源管理和资源监控技术减少这2种资源浪费,从而实现资源的最小化.为该... 提出了一个新的高效科学计算软件框架,介绍了该软件框架中减少资源使用量的方案.该方案指出了云计算环境中科学仿真实验存在的有效浪费和无效浪费,可以通过采用动态资源管理和资源监控技术减少这2种资源浪费,从而实现资源的最小化.为该方案设计了一个原型系统,结合科学仿真实验用户使用资源的统计数据对该方案进行了探讨,使用方案后最大可以将资源的使用量降低50%. 展开更多
关键词 云计算 科学计算 资源最小化 资源监控 软件框架
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国家网格主节点超级计算环境应用特征分析 被引量:4
15
作者 迟学斌 王普勇 +1 位作者 常红旭 王涛 《科研信息化技术与应用》 2011年第5期3-13,共11页
中国国家网格作为重要的计算基础设施,已经应用于科学研究、气象预报、油气勘探、生物制药、交通运输和航空制造等领域。国家网格主节点(中国科学院超级计算中心和上海超级计算中心)超级计算环境在网格应用发展中发挥着重要的作用。本... 中国国家网格作为重要的计算基础设施,已经应用于科学研究、气象预报、油气勘探、生物制药、交通运输和航空制造等领域。国家网格主节点(中国科学院超级计算中心和上海超级计算中心)超级计算环境在网格应用发展中发挥着重要的作用。本文从计算能力、作业计算规模、科研成果、用户群体、服务支撑体系、用户服务模式和经费来源结构七个维度,以实际业务数据为支撑,分析了国家网格主节点超级计算环境应用特征。分析结果表明,南北主节点超级计算环境的应用特点鲜明,较好地体现了国家网格环境建设布局与应用需求的对接;国家网格有力彰显了其对科学研究和技术创新的计算服务支撑能力。该分析对于国家网格环境的可持续发展决策、高性能计算发展规划、其他超级计算中心建设与应用发展等具有参考价值。 展开更多
关键词 中国国家网格 主节点 超级计算环境应用
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超级计算集群的安全防护 被引量:1
16
作者 牛铁 朱鹏 +1 位作者 曹宗雁 刘飞 《科研信息化技术与应用》 2011年第6期45-51,共7页
由于具有很高的计算能力和存储空间,超级计算集群是攻击者眼中具有吸引力的目标,安全形势不容乐观。本文从超级计算集群的特点出发,分析了它可能面临的安全风险,结合运行经验和其追求性能最大化的实际,有针对性的给出内外兼顾的综合防... 由于具有很高的计算能力和存储空间,超级计算集群是攻击者眼中具有吸引力的目标,安全形势不容乐观。本文从超级计算集群的特点出发,分析了它可能面临的安全风险,结合运行经验和其追求性能最大化的实际,有针对性的给出内外兼顾的综合防护措施。 展开更多
关键词 超级计算集群 安全防护 计算性能
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科学计算网格软件SCE的持续交付方法研究 被引量:2
17
作者 卢莎莎 肖海力 《科研信息化技术与应用》 2012年第5期13-19,共7页
为缩短SCE(Super Computing Environment)软件的交付周期,尽快满足用户的需求,在SCE整个开发周期中引入自动化测试及自动化部署。自动化测试能够完成对SCE软件的功能测试、性能测试;自动化部署能够将整个部署环节简化,快速完成软件的部... 为缩短SCE(Super Computing Environment)软件的交付周期,尽快满足用户的需求,在SCE整个开发周期中引入自动化测试及自动化部署。自动化测试能够完成对SCE软件的功能测试、性能测试;自动化部署能够将整个部署环节简化,快速完成软件的部署及升级。很大程度上缩短了软件的交付周期,初步实现适合SCE软件的持续交付,很好的推动了SCE的后续开发。 展开更多
关键词 网格软件 软件测试 持续交付
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《Science》杂志发表关于计算社会科学的文章:Computational Social Science 被引量:6
18
作者 张鉴 孔丽华 +14 位作者 David Lazer Alex Pentland Lada Adamic Sinan Aral Albert-László Barabási Devon Brewer Nicholas Christakis Noshir Contractor James Fowler Myron Gutmann Tony Jebara Gary King Michael Macy Deb Roy Marshall Van Alstyne 《科研信息化技术与应用》 2010年第2期89-91,共3页
计算科学是一门正在兴起的综合性学科,它依赖于先进的计算机及计算技术对理论科学、大型实验、观测数据、应用科学、国防以及社会科学进行模型化、模拟与仿真、计算等。特别是对极复杂系统进行模型与程序化,然后利用计算机给出严格理论... 计算科学是一门正在兴起的综合性学科,它依赖于先进的计算机及计算技术对理论科学、大型实验、观测数据、应用科学、国防以及社会科学进行模型化、模拟与仿真、计算等。特别是对极复杂系统进行模型与程序化,然后利用计算机给出严格理论及实验无法达到的过程数据或者直接模拟出整个复杂过程的演变或者预测过程的发展趋势。对基础科学、应用科学、国防科学、社会科学以及工程技术等的发展有着不可估量的科学作用与经济效益。其中,随着信息化和网络化的不断普及与深入,社会动态变化的速度和规模已经提高到一个前所未有的水平,计算科学在社会科学中的深入应用,即计算社会科学也将成为科研信息化发展中一个新的热点。本刊对《Science》2009年2月发表的一篇关于计算社会科学的文章《Computational Social Science》进行了摘编,该文由美国多个大学及研究机构的共15名研究人员共同编写,文章从计算社会科学的数据获取、研究方法及其制约因素,以及人才的培养等几个方面,描述了计算社会科学的发展、讨论了社会科学研究的特点等。其主要目的是想借此文向广大读者介绍计算社会科学这一学科理念,推动这一对于提高社会科学研究水平和规范性的研究方法在国内的发展,并以此进一步繁荣我国社会科学研究工作。 展开更多
关键词 SCIENCE 大型实验 学科理念 研究机构 科研信息化 理论科学 工程技术 直接模拟 过程数据
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基于网络的新型虚拟研究组织——计算化学虚拟实验室
19
作者 陆忠华 金钟 +1 位作者 孙衍华 迟学斌 《科研信息化技术与应用》 2008年第3期46-54,共9页
2004年,一批来自国内外20多个单位的化学家和计算数学、信息技术科研工作者,在中国科学院计算机网络信息中心联合组建了一个新型的基于网络协同工作的虚拟研究组织——计算化学虚拟实验室。本文介绍了它的发展历程及长期发展目标,并总... 2004年,一批来自国内外20多个单位的化学家和计算数学、信息技术科研工作者,在中国科学院计算机网络信息中心联合组建了一个新型的基于网络协同工作的虚拟研究组织——计算化学虚拟实验室。本文介绍了它的发展历程及长期发展目标,并总结了自成立以来在科学研究、自主软件开发和国内外学术交流等方面取得的突出成果。文章最后展望了实验室在‘十一五'期间的工作和任务。 展开更多
关键词 计算化学虚拟实验室 基于网格的分子可视化建模软件Gridmol 高性能计算化学应用系统SCChem
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地震层析成像LSQR算法的并行化 被引量:22
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作者 刘劲松 刘福田 +1 位作者 刘俊 郝天珧 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期540-545,共6页
讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解).在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组.由于区内地震的正交分解处理和区... 讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解).在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组.由于区内地震的正交分解处理和区外远震的平滑处理,使得偏导数矩阵中的非零元素成倍增加,对于大型反演问题,这些非零元素常常达到几十GB到几百GB的数量级,巨量的内存占用成为LSQR算法的瓶颈.针对这一问题,本文研究了偏导数矩阵中非零元素的分布规律,设计出合理的存储结构,采用分布式存储进行矩阵计算,提出了LSQR算法的并行化方案,并在联想深腾6800超级计算机上实现.导出了LSQR算法的并行效率估算公式.对两个地区的实际地震层析成像数据进行了效率测试. 展开更多
关键词 地震层析成像 走时反演 LSQR算法 并行计算
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