地理计算并行处理技术及性能评价模型研究

发布时间：2021-08-07 06:10

　　随着以“天河1-A”为代表的高性能计算系统的不断涌现,更大规模、更高响应速度的地理计算技术获得了更有力的硬件支撑。然而,为了有效的应用这些高性能资源,需要设计合适而高效的并行算法。本文通过对地理计算典型问题在典型并行计算模型下并行算法的设计和实现,对如何利用高性能计算资源支撑地理计算技术进行了深入的探索。本文围绕“地理计算并行处理技术”这一主题,进行了以下内容的研究。首先,通过分析传统并行处理性能评价模型在面向地理计算时的局限性,在传统模型的基础上,引入了负载均衡因子和并行开销因子,提出了面向地理计算的性能评价模型。通过这一模型,可以指导具体地理计算问题的并行算法设计和实现,为进一步的工作开展奠定了理论基础。其次,分析了共享内存模型、消息传递模型和流处理器模型等三种典型并行计算模型各自的特点和不足,探索了将栅格数据和矢量数据并行处理的一般规律。这些规律可以指导对具体问题的研究和算法设计,为后续地理计算并行算法的设计和实现提供了设计思路。再次,在不同的并行计算模型下,基于本文提出的性能评价模型,研究和实现了坡度分析并行算法,无索引空间连接并行算法。最后,通过大量实验,验证了性能评价模型的... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地理计算技术发展
        1.2.2 高性能计算资源发展
        1.2.3 并行计算技术发展
        1.2.4 国内发展现状
    1.3 研究内容和意义
    1.4 论文的组织
第二章 并行处理性能评价模型研究
    2.1 并行计算基本概念
    2.2 传统并行处理性能评价模型分析
        2.2.1 Amdahl 模型
        2.2.2 Gustafson 模型
        2.2.3 Sun-Ni 模型
    2.3 面向地理计算的并行处理性能评价模型
        2.3.1 传统性能评价模型针对地理计算的局限性
        2.3.2 模型设计
    2.4 本章小结
第三章 基于共享内存模型的地理计算并行处理技术研究
    3.1 共享内存模型及其工具
        3.1.1 共享内存模型
        3.1.2 OpenMP 介绍及应用
    3.2 基于共享内存模型的栅格并行计算技术研究
        3.2.1 栅格数据并行处理的共享内存模型分析
        3.2.2 坡度分析问题
        3.2.3 基于共享内存模型的坡度分析并行算法
    3.3 基于共享内存模型的矢量并行计算技术研究
        3.3.1 矢量数据并行处理的共享内存模型分析
        3.3.2 无索引空间连接问题
        3.3.3 基于共享内存模型的无索引空间连接并行算法
    3.4 实验分析
        3.4.1 实验环境
        3.4.2 基于OpenMP 实现坡度分析并行算法
        3.4.3 基于OpenMP 实现无索引空间连接并行算法
    3.5 本章小结
第四章 基于消息传递模型的地理计算并行处理技术研究
    4.1 消息传递模型及其工具
        4.1.1 消息传递模型
        4.1.2 MPI 介绍及应用
    4.2 地理计算并行处理的消息传递模型性能分析
    4.3 基于消息传递模型的地理计算并行处理算法实现
        4.3.1 坡度分析并行算法
        4.3.2 无索引空间连接并行算法
    4.4 实验分析
        4.4.1 实验环境
        4.4.2 基于MPI 实现坡度分析并行算法
        4.4.3 基于MPI 实现无索引空间连接并行算法
    4.5 本章小结
第五章 基于流处理器模型的地理计算并行处理技术研究
    5.1 流处理器模型及其工具
        5.1.1 流处理器模型
        5.1.2 CUDA 模型介绍及应用
    5.2 地理计算并行处理的流处理模型性能分析
    5.3 基于流处理器模型的地理计算并行处理算法实现
        5.3.1 坡度分析并行算法
        5.3.2 无索引空间连接并行算法
    5.4 实验分析
        5.4.1 实验环境
        5.4.2 基于CUDA 实现坡度分析并行算法
        5.4.3 基于CUDA 实现无索引空间连接并行算法
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 进一步的研究方向
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
在学期间参加的与本课题相关的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]地学计算的研究进展与问题分析[J]. 陈彦光,罗静.  地理科学进展. 2009(04)
[2]图形处理器用于通用计算的技术、现状及其挑战[J]. 吴恩华.  软件学报. 2004(10)



本文编号：3327237