层次存储系统与矩阵特征值高性能计算的研究

发布时间：2021-09-30 11:45

　　由于高速的处理器与低速的存储器之间一直存在着速度差距，因此，存储器速度一直是计算机系统严重的一大瓶颈问题。层次存储结构被广泛用于计算机系统中来解决上述瓶颈问题。高速缓冲存储器（Cache）的出现平衡了处理器与存储器之间的速度差距，因此，Cache成了提高问题计算速度的关键。 矩阵特征值问题是矩阵计算及数值计算的基本问题之一。求解矩阵特征值问题的算法有很多，其中典型算法有Jacobi方法、QR方法、子空间迭代法等。在实际的计算当中，研究者们又运用各种方法和技巧对这些算法作了许多改进，这些方法都有效地提高了矩阵特征值问题的计算性能。另外，寻求求解矩阵特征值问题的新方法，会给我们实现矩阵特征值高性能计算带来全新的思路。矩阵特征值问题是一个在实际计算中应用广泛的问题，因此，矩阵特征值问题在实际计算机系统中的高性能计算也是一个具有重要实际意义的研究课题。 实际问题在层次存储系统中的计算性能主要在于Cache-主存层次的性能，而Cache-主存层次存储系统性能的提高则主要在于Cache对程序局部性的有效利用，即Cache利用率的提高。影响Cache利用率的因素有三个，即程序对数据的访问... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院计算技术研究所)北京市

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
第1章 引言
    §1.1 层次存储系统的出现
    §1.2 矩阵特征值问题的广泛应用
    §1.3 问题研究的意义与动机
    §1.4 本文的贡献
第2章 层次存储系统的性能分析
    §2.1 Cache的出现
    §2.2 Cache简介
    §2.3 层次存储系统的性能分析
第3章 矩阵特征值的计算
    §3.1 一般计算方法
        §3.1.1 向量迭代法
        §3.1.2 矩阵变换法
    §3.2 典型算法
        §3.2.1 Jacobi方法
        §3.2.2 QR方法
        §3.2.3 子空间迭代法
第4章 提高层次存储系统性能的方法
    §4.1 影响Cache利用率的因素
    §4.2 提高Cache利用率的方法
        §4.2.1 改变数据访问方式
        §4.2.2 变动数据分配方式
        §4.2.3 改进Cache组织方式
第5章 软Cache技术及矩阵特征值的高性能计算
    §5.1 软Cache技术
    §5.2 Jacobi方法的软Cache技术高效实现
        §5.2.1 Jacobi方法的数据访问方式
        §5.2.2 具体实现
        §5.2.3 理论分析
    §5.3 子空间迭代法的软Cache技术高效实现
        §5.3.1 矩阵乘
        §5.2.2 Gram-Schmidt正交化过程
        §5.2.3 投影计算
第6章 实验与分析
    §6.1 Jacobi方法运用软Cache技术的实验
        §6.1.1 实验环境
        §6.1.2 测试数据的选取
        §6.1.3 测试结果
        §6.1.4 实验结果分析
    §6.2 子空间迭代法运用软Cache技术的实验
        §6.2.1 实验环境
        §6.2.2 测试数据的选取
        §6.2.3 测试结果
        §6.2.4 实验结果分析
第7章 总结
    §7.1 软Cache技术的特点
    §7.2 结论
    §7.3 进一步的工作
参考文献
附录
    附录一 Jacobi方法的软Cache技术高效实现测试结果
    附录二 子空间迭代法的软Cache技术高效实现测试结果
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]Cache性能与程序优化[J]. 乔香珍.  计算机学报. 1996(11)



本文编号：3415796