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集成众核平台下CombLec88的并行化

计算机工程与设计 2016年第2期37卷 433-437页

作者：宋博文张保东周晓辉西安邮电大学计算机学院陕西西安710121 高效能服务器和存储技术国家重点实验室山东济南250101 陕西省高性能计算研究中心陕西西安710121

针对随机数产生器CombLec88相对于传统的线性同余产生器LCG(linear congruential generator)运行速度较慢的情况,在研究CombLec88串行算法的基础上,利用"Simple skip ahead"算法并行化理论,提出一种基于Intel MIC(many integrated core)众核平台的CombLec88并行化方案。割分一个周期内的原始随机数序列,汇总各个线程产生的随机数,产生所需随机序列。实验结果表明,该方案能够通过TestU01的454项测试,与串行程序相同,移植到Intel MIC平台后性能良好,相对CPU单线程的最优加速比为16.004。

关键词：随机数产生器并行化 CombLec88 集成众核 TestU01

基于集成众核的3D蒙特卡罗半导体器件模拟器

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计算机工程与科学 2015年第4期37卷 621-627页

作者：方民权张卫民张理论曾琅刘晓彦尹龙祥国防科学技术大学计算机学院湖南长沙410073 国家超级计算广州中心广东广州510006 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100091 北京航空航天大学自旋电子交叉研究中心北京100091 北京大学微纳电子学研究院北京100871

3D蒙特卡罗器件模拟计算量大,计算量随网格与粒子数增加而急剧增加。通过分析3D蒙卡模拟加速热点和进一步可并行性,研究有效电势方法的集成众核并行方案;研究粒子自由飞行、统计模拟信息、计算表面粗糙散射等热点并行方案,最终实现基于C... 详细信息

3D蒙特卡罗器件模拟计算量大,计算量随网格与粒子数增加而急剧增加。通过分析3D蒙卡模拟加速热点和进一步可并行性,研究有效电势方法的集成众核并行方案;研究粒子自由飞行、统计模拟信息、计算表面粗糙散射等热点并行方案,最终实现基于CPU/MIC的三级并行3D蒙特卡罗器件模拟软件。实验结果显示,三级并行比单级并行获得更好的性能;当提高模拟精度时,相比单级并行,三级并行蒙特卡罗模拟加速比增加。

关键词：蒙特卡罗半导体器件模拟集成众核有效电势方法粒子自由飞行

Intel多核与集成众核上CFD程序的OpenMP性能分析

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计算机科学与探索 2015年第10期9卷 1153-1162页

作者：车永刚张理论王勇献徐传福程兴华国防科技大学并行与分布处理重点实验室长沙410073 国防科技大学计算机学院长沙410073

多核与众核已成为当前主流的高性能计算体系结构,Open MP编程是开发其并行计算能力的主要手段之一。针对一个实际高阶精度结构网格CFD(computational fluids dynamics)应用程序,采用基于硬件计数器的性能测试和模型分析的方法,系统地研... 详细信息

多核与众核已成为当前主流的高性能计算体系结构,Open MP编程是开发其并行计算能力的主要手段之一。针对一个实际高阶精度结构网格CFD(computational fluids dynamics)应用程序,采用基于硬件计数器的性能测试和模型分析的方法,系统地研究了其在Intel Xeon E5 Sandy Bridge多核处理器和Intel Knights Corner集成众核协处理器上的Open MP性能。重点分析了Open MP库开销、线程负载均衡性、主存访问带宽对性能的影响,发现因Open MP并行引入的冗余计算对并行效率影响很小,但串行计算部分和负载不均衡性对并行效率影响大,主存访问带宽对浮点性能的影响大。还比较了该程序两种体系结构上的性能差异,讨论了性能进一步优化的方向。

关键词：多核集成众核 CFD应用程序 Open MP 性能分析

基于JNI和C++的Intel集成众核并行方法

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计算机与现代化 2018年第4期 32-36,55页

作者：桑喆邓川苟聪刘开兴白明泽重庆邮电大学生物信息学院重庆400065 重庆邮电大学软件工程学院重庆400065

针对当前Intel集成众核协处理器(MIC)只能使用C/C++/Fortran编程语言进行并行计算,不能对已有的Java程序提供高性能计算支持的问题,提出基于Java Native Interface(JNI)技术和C++的MIC混合并行计算方法。该方法基于JNI设计Java代码与C+... 详细信息

针对当前Intel集成众核协处理器(MIC)只能使用C/C++/Fortran编程语言进行并行计算,不能对已有的Java程序提供高性能计算支持的问题,提出基于Java Native Interface(JNI)技术和C++的MIC混合并行计算方法。该方法基于JNI设计Java代码与C++代码的数据交换机制,使MIC协处理器强大的浮点计算能力加速Java应用程序成为可能。通过实验测试分析基于MIC多线程并行的Java程序计算性能效果,结果表明该方法能有效利用MIC协处理器,对Java程序的计算性能提升显著。

关键词：集成众核并行计算 Java native interface

有限元网格积分算法在MIC众核平台上的并行实现

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计算机科学 2015年第11期42卷 56-58,62页

作者：寇大治孔大力上海超级计算中心上海201203 埃克塞特大学数学系

基于英特尔集成众核(Many Integrated Core,MIC)架构,将有限元网格积分算法在至强融核(Xeon Phi)协处理器做了移植和性能分析。该应用全面测试了有限元分析的核心计算过程在MIC上的加速效果,实现了卸载模式(offload)[1]下利用OpenMP在MI... 详细信息

基于英特尔集成众核(Many Integrated Core,MIC)架构,将有限元网格积分算法在至强融核(Xeon Phi)协处理器做了移植和性能分析。该应用全面测试了有限元分析的核心计算过程在MIC上的加速效果,实现了卸载模式(offload)[1]下利用OpenMP在MIC上的线程并行化。计算性能测试结果显示集成众核平台可以有效地加速有限元网格积分算法:1)一块被充分利用的MIC设备卡(3115A)的计算能力超过两路16核Intel XeonTM E5-2670CPU;2)MIC并发的物理线程可能由于公共缓存访问存在竞争而降低程序的扩展性。测试结果还显示了在多CPU多MIC平台上进一步移植完整的MPI并行有限元模拟软件的可行性。这项工作有助于推动与有限元网格相关的科学和工程高性能计算的研究。

关键词：集成众核卸载模式并行多线程有限元

MIC异构直线加速器束流动力学模拟并行软件开发

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计算机系统应用 2016年第9期25卷 124-130页

作者：董晓彤杜克伟赵瑞峰徐进中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190

现代高能物理研究需要使用高能量的粒子加速器,加速器束流动力学模拟软件具有重要的实用意义.介绍了一个3维基于MIC的异构直线加速器并行束流动力学模拟软件NEWBEAM-MIC的开发进展.目的是使用最新的超级异构计算机提高束流动力学模拟软... 详细信息

现代高能物理研究需要使用高能量的粒子加速器,加速器束流动力学模拟软件具有重要的实用意义.介绍了一个3维基于MIC的异构直线加速器并行束流动力学模拟软件NEWBEAM-MIC的开发进展.目的是使用最新的超级异构计算机提高束流动力学模拟软件的性能,更好地完成加速器的设计和优化工作.这个软件模拟了DTL和SOLENOID加速器装置中粒子的运动过程.NEWBEAM-MIC是在NEWBEAM-CPU软件基础上,将粒子推进部分分配到MIC卡上运行,从而利用MIC多线程的优势使计算加速的.通过实际测试,这个软件在天河二号上使用100 CPUs和100 MICs可以模拟109个粒子,其中DTL场力计算、SOLENOID场力计算和粒子推进三个部分均可以比仅使用100 CPUs的NEWBEAM软件有100倍以上的加速效果.再考虑MIC卡上的多线程,对同样规模的粒子,使用100 CPUs和100 MICs,当MIC线程数开到最大(224)时,NEWBEAM-MIC可以比单线程串行计算方式加速10000倍以上.这表明本文开发的基于MIC的异构软件可以很好地加速原有的CPU软件,发挥现有MIC异构超级计算机的潜在性能.

关键词：粒子追踪异构并行计算直线加速器集成众核 FFTW

CPU-MIC异构并行架构下基于大规模频繁子图挖掘的药物发现算法

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大数据 2019年第2期5卷 89-103页

作者：彭绍亮牛琦李肯立邹权湖南大学信息科学与工程学院电子科技大学基础与前沿研究院

频繁子图挖掘是许多实际应用领域中需要解决的重要问题,由于计算密集性、挖掘的图集及其结果容量大,现有的频繁子图挖掘方案无法满足时间需求,其处理效率是目前面临的主要挑战。原创性地提出了并行加速的频繁子图挖掘工具cmFSM。cmFSM... 详细信息

频繁子图挖掘是许多实际应用领域中需要解决的重要问题,由于计算密集性、挖掘的图集及其结果容量大,现有的频繁子图挖掘方案无法满足时间需求,其处理效率是目前面临的主要挑战。原创性地提出了并行加速的频繁子图挖掘工具cmFSM。cmFSM主要在3个层次上进行并行优化:单节点上的细粒度OpenMP并行化、多节点多进程并行化和CPU-MIC协作并行化。在单节点上cmFSM的处理速度比基于CPU的最佳算法快一倍,在多节点方案中cmFSM提供可扩展性。结果表明,即使只使用一些并行计算资源,cmFSM也明显优于现有的最先进的算法。这充分表明提出的工具在生物信息学领域的有效性。

关键词：频繁子图挖掘生物信息学并行算法内存约束同构集成众核

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基于众核平台的CLCG并行化设计与实现

西安邮电大学学报 2015年第4期20卷 66-69,73页

作者：杨杰宋博文张保东周晓辉西安邮电大学国有资产管理处陕西西安710121 西安邮电大学计算机学院陕西西安710121 高效能服务器和存储技术国家重点实验室山东济南251621

针对组合式线性同余产生器,在众核平台上给出一种并行化设计。该设计依据组合式线性同余产生器串行算法原理,将组合式线性同余产生器周期内的随机数序列进行分块产生,每个线程独立产生一段周期内的随机数子序列,从而进行并行化处理。实... 详细信息

针对组合式线性同余产生器,在众核平台上给出一种并行化设计。该设计依据组合式线性同余产生器串行算法原理,将组合式线性同余产生器周期内的随机数序列进行分块产生,每个线程独立产生一段周期内的随机数子序列,从而进行并行化处理。实验结果表明,该设计能够通过TestU01的452项测试,移植到Intel MIC平台后性能良好,产生10 000 000 000个随机数的时间相对CPU单线程的最优加速比为14.61。

关键词：随机数产生器并行化组合式线性同余产生器集成众核 TestU01