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面向异构架构的传递闭包并行算法

计算机工程 2021年第8期47卷 131-139页

作者：肖汉郭宝云李彩林周清雷郑州师范学院信息科学与技术学院郑州450044 山东理工大学建筑工程学院山东淄博255000 郑州大学信息工程学院郑州450001

传统求图传递闭包的方法存在计算量大与计算时间长的问题。为加快处理大数据量的传递闭包算法的计算速度,结合算法密集计算和开放式计算语言(OpenCL)框架的特征,采用本地存储器优化的并行子矩阵乘和分块的矩阵乘并行计算,提出一种基于Op... 详细信息

传统求图传递闭包的方法存在计算量大与计算时间长的问题。为加快处理大数据量的传递闭包算法的计算速度,结合算法密集计算和开放式计算语言(OpenCL)框架的特征,采用本地存储器优化的并行子矩阵乘和分块的矩阵乘并行计算,提出一种基于OpenCL的传递闭包并行算法。利用本地存储器优化的并行子矩阵乘算法来优化计算步骤,提高图形处理器(GPU)的存储器利用率,降低数据获取延迟。通过分块矩阵乘并行计算算法实现大数据量的矩阵乘,提高GPU计算核心的利用率。数据结果表明,与CPU串行算法、基于开放多处理的并行算法和基于统一设备计算架构的并行算法相比,传递闭包并行算法在OpenCL架构下NVIDIA GeForce GTX 1070计算平台上分别获得了593.14倍、208.62倍和1.05倍的加速比。

关键词：矩阵乘传递闭包图形处理器开放式计算语言并行算法

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基于GPU加速的全源对最短路径并行算法

云南大学学报（自然科学版） 2023年第5期45卷 1022-1032页

作者：肖汉肖诗洋李焕勤周清雷郑州师范学院信息科学与技术学院河南郑州450044 东南大学土木工程学院江苏南京211189 郑州大学计算机与人工智能学院河南郑州450001

针对最短路径算法处理大规模数据集低效的问题,提出了基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)加速的全源对最短路径并行算法.首先通过优化矩阵乘法算法实现了在工作组内和组间进行并行运算数据,然后减少了非规则行造成的工作项分... 详细信息

针对最短路径算法处理大规模数据集低效的问题,提出了基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)加速的全源对最短路径并行算法.首先通过优化矩阵乘法算法实现了在工作组内和组间进行并行运算数据,然后减少了非规则行造成的工作项分支,最后降低了工作项对邻接矩阵计算条带存储资源的访问延时.实验结果表明,与基于AMD Ryzen5 1600X CPU的串行算法、基于开放多处理(Open Multi-Processing, OpenMP)并行算法和基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture, CUDA)并行算法相比,最短路径并行算法在开放式计算语言(Open Computing Language, OpenCL)架构下NVIDIA GeForce GTX 1 070计算平台上分别获得了196.35、36.76和2.25倍的加速比,验证了提出的并行优化方法的有效性和性能可移植性.

关键词：最短路径重复平方法图形处理器开放式计算语言并行算法

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面向OpenCL架构的Harris角点检测算法

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计算机科学 2014年第7期41卷 306-309,321页

作者：肖汉马歌周清雷郑州大学信息工程学院郑州450001 郑州师范学院信息科学与技术学院郑州450044

Harris角点检测算法是计算机视觉领域中使用非常广泛的点特征提取算法,它计算简单,稳定性强,但运算速度慢。当前已有算法优化研究一般只针对单一硬件平台,它们很难实现在不同平台上的高效运行。为此提出一种基于开放式计算语言(OpenCL)... 详细信息

Harris角点检测算法是计算机视觉领域中使用非常广泛的点特征提取算法,它计算简单,稳定性强,但运算速度慢。当前已有算法优化研究一般只针对单一硬件平台,它们很难实现在不同平台上的高效运行。为此提出一种基于开放式计算语言(OpenCL)设计思想的Harris角点检测并行算法,其采用图形处理器(GPU)中共享存储器、常量存储器和锁页内存机制在OpenCL框架下完成影像角点检测的全过程。实验结果表明,基于OpenCL的Harris角点检测并行算法相比CPU上的串行算法可获得的加速比高达77倍,执行效率明显提高,对于大规模数据处理表现出良好的实时处理能力。

关键词：图形处理器开放式计算语言影像角点检测 Harris算子

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基于OpenCL的图像灰度化并行算法研究

江西师范大学学报（自然科学版） 2020年第5期44卷 462-471页

作者：肖汉郭宝云李彩林肖诗洋郑州师范学院信息科学与技术学院河南郑州450044 郑州大学信息工程学院河南郑州450001 山东理工大学建筑工程学院山东淄博255000 东北林业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150040

随着图像数据量的增加,传统单核处理器或多处理器结构的计算方式已无法满足图像灰度化实时处理需求.该文利用图像处理器(GPU)在异构并行计算的优势,提出了基于开放式计算语言(OpenCL)的图像灰度化并行算法.通过分析加权平均图像灰度化... 详细信息

随着图像数据量的增加,传统单核处理器或多处理器结构的计算方式已无法满足图像灰度化实时处理需求.该文利用图像处理器(GPU)在异构并行计算的优势,提出了基于开放式计算语言(OpenCL)的图像灰度化并行算法.通过分析加权平均图像灰度化数据处理的并行性,对任务进行了层次化分解,设计了2级并行的并行算法并映射到“CPU+GPU”异构计算平台上.实验结果显示:图像灰度化并行算法在OpenCL架构下NVIDIA GPU计算平台上相比串行算法、多核CPU并行算法和CUDA并行算法的性能分别获得了27.04倍、4.96倍和1.21倍的加速比.该文提出的并行优化方法的有效性和性能可移植性得到了验证.

关键词：图像灰度化加权平均图形处理器开放式计算语言并行算法

基于异构平台的图像中值滤波的OpenCL加速算法

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河北大学学报（自然科学版） 2024年第1期44卷 92-103页

作者：肖诗洋王镭杜莹肖汉东南大学土木工程学院江苏南京211189 郑州师范学院信息科学与技术学院河南郑州450044 郑州师范学院地理与旅游学院河南郑州450044

图像噪声降低了图像信噪比和质量,去噪是图像处理工作的重要环节之一.本文提出了一种基于开放式计算语言(OpenCL)架构的图像中值滤波快速降噪并行算法.介绍了OpenCL体系结构特点和中值滤波处理流程.根据图形处理器(GPU)的并发结构特点,... 详细信息

图像噪声降低了图像信噪比和质量,去噪是图像处理工作的重要环节之一.本文提出了一种基于开放式计算语言(OpenCL)架构的图像中值滤波快速降噪并行算法.介绍了OpenCL体系结构特点和中值滤波处理流程.根据图形处理器(GPU)的并发结构特点,对图像中值滤波功能模块进行了并行优化,降低了算法复杂度.通过充分激活NDRange索引空间中的工作组和工作项来提高数据访问效率,优化内核工作组配置参数,实现了中值滤波器的并行处理.实验结果表明,在图像质量保持不变的情况下,与基于CPU的串行算法、基于开放多处理(OpenMP)并行算法和基于统一计算设备架构(CUDA)并行算法性能相比,图像中值滤波并行算法在OpenCL架构下NVIDIA GPU计算平台上分别获得了29.74、17.29、1.15倍的加速比.验证了算法的有效性和平台的可移植性,基本满足应用的实时性处理要求.

关键词：中值滤波椒盐噪声图形处理器开放式计算语言并行算法

异构平台上基于OpenCL的矩阵乘并行算法

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西南大学学报（自然科学版） 2020年第11期42卷 147-153页

作者：肖汉肖诗洋李彩林周清雷郑州师范学院信息科学与技术学院郑州450044 东北林业大学土木工程学院哈尔滨150040 山东理工大学建筑工程学院山东淄博255000 郑州大学信息工程学院郑州450001

在分析开放式计算语言(OpenCL)平台底层硬件构架的基础上,从数据本地化、计算资源利用率和访存带宽利用率等多个不同角度优化了矩阵乘算法,并实现了矩阵乘算法在OpenCL架构下的加速.实验数据显示,与基于CPU的单线程算法、基于OpenMP多... 详细信息

在分析开放式计算语言(OpenCL)平台底层硬件构架的基础上,从数据本地化、计算资源利用率和访存带宽利用率等多个不同角度优化了矩阵乘算法,并实现了矩阵乘算法在OpenCL架构下的加速.实验数据显示,与基于CPU的单线程算法、基于OpenMP多线程算法和基于统一计算设备架构(CUDA)并行算法相比,基于OpenCL架构的矩阵乘并行算法效率更高.

关键词：矩阵乘图形处理器开放式计算语言并行算法

基于OpenCL的尺度不变特征变换算法的并行设计与实现

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计算机应用 2016年第7期36卷 1801-1806页

作者：许川佩王光桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004 广西自动检测技术与仪器重点实验室(桂林电子科技大学) 广西桂林541004

针对尺度不变特征变换（SIFT）算法实时性差的问题,提出了利用开放式计算语言（Open CL）并行优化的SIFT算法。首先,通过对原算法各步骤进行组合拆分、重构特征点在内存中的数据索引等方式对原算法进行并行化重构,使得算法的中间计算结... 详细信息

针对尺度不变特征变换（SIFT）算法实时性差的问题,提出了利用开放式计算语言（Open CL）并行优化的SIFT算法。首先,通过对原算法各步骤进行组合拆分、重构特征点在内存中的数据索引等方式对原算法进行并行化重构,使得算法的中间计算结果能够完全在显存中完成交互;然后,采用复用全局内存对象、共享局部内存、优化内存读取等策略对原算法各步骤进行并行设计,提高数据读取效率,降低传输延时;最后,利用Open CL语言在图形处理单元（GPU）上实现了SIFT算法的细粒度并行加速,并在中央处理器（CPU）上完成了移植。与原SIFT算法配准效果相近时,并行化的算法在GPU和CPU平台上特征提取速度分别提升了10.51~19.33和2.34~4.74倍。实验结果表明,利用Open CL并行加速的SIFT算法能够有效提高图像配准的实时性,并能克服统一计算设备架构（CUDA）因移植困难而不能充分利用异构系统中多种计算核心的缺点。

关键词：尺度不变特征变换算法开放式计算语言复用内存对象细粒度并行异构系统

基于均匀尺度不变局部三元模式的背景建模及其在Intel HD显卡上的并行实现

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计算机应用 2015年第8期35卷 2274-2279页

作者：林泽诚朱建清廖胜才李子青中国科学院自动化研究所北京100080 中国科学院大学北京100080

针对尺度不变局部三元模式(SILTP)背景建模算法复杂度较高、计算速度较慢,不利于高速视频处理的问题,提出了一种新的均匀尺度不变局部三元模式(USILTP)背景建模并行算法。首先,通过规范SILTP编码的跳变次数得到USILTP纹理特征,实现了SI... 详细信息

针对尺度不变局部三元模式(SILTP)背景建模算法复杂度较高、计算速度较慢,不利于高速视频处理的问题,提出了一种新的均匀尺度不变局部三元模式(USILTP)背景建模并行算法。首先,通过规范SILTP编码的跳变次数得到USILTP纹理特征,实现了SILTP特征降维;其次,设计并实现基于英特尔核芯显卡(Intel HD)及开放式计算语言(Open CL)的USILTP背景建模并行算法,进一步加速了USILTP背景建模算法;最后,通过融合多颜色通道模型结果,优化了USILTP背景建模算法的前景效果。实验结果表明,在Intel HD 4600上处理320×240分辨率的视频,该算法将速度提升至98 frame/s,比SILTP背景建模算法快4倍;在前景检测方面,该算法在背景公开数据库上的性能比SILTP背景建模算法提升了2.1%。

关键词：尺度不变局部三元模式英特尔核芯显卡开放式计算语言背景建模

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轻量级卷积神经网络的硬件加速方法

计算机工程与设计 2024年第3期45卷 699-706页

作者：吕文浩支小莉童维勤上海大学计算机工程与科学学院上海200444 上海智能计算系统工程技术研究中心研发部上海200444

为提升轻量级卷积神经网络在硬件平台的资源利用效率和推理速度,基于软硬件协同优化的思想,提出一种面向FPGA平台的轻量级卷积神经网络加速器,并针对网络结构的特性设计专门的硬件架构。与多级并行策略结合,设计一种统一的卷积层计算单... 详细信息

为提升轻量级卷积神经网络在硬件平台的资源利用效率和推理速度,基于软硬件协同优化的思想,提出一种面向FPGA平台的轻量级卷积神经网络加速器,并针对网络结构的特性设计专门的硬件架构。与多级并行策略结合,设计一种统一的卷积层计算单元。为降低模型存储成本、提高加速器的吞吐量,提出一种基于可微阈值的选择性移位量化方案,使计算单元能够以硬件友好的形式执行计算。实验结果表明,在Arria 10 FPGA平台上部署的MobileNetV2加速器能够达到311 fps的推理速度,相比CPU版本实现了约9.3倍的加速比、GPU版本约3倍的加速比。在吞吐量方面,加速器能够实现98.62 GOPS。

关键词：软硬件协同优化现场可编程门阵列轻量级卷积神经网络移位量化并行计算硬件加速开放式计算语言