可视域分析算法的并行化与容错研究

发布时间：2017-05-25 07:22

  本文关键词：可视域分析算法的并行化与容错研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地形数据规模的增加,数据分辨率的提高和数据复杂度的上升对数字地形分析算法形成了越来越严峻的挑战。可视域分析作为数字地形分析算法集的重要组成部分,其对计算系统的性能要求也越来越高。传统的以单位时间内处理指令数为衡量标准的串行计算系统已经不能完全满足目前的分析计算需求了,必须要使用并行计算的手段对其进行改造和处理。但是传统的并行计算方法在提高地形分析的效率多集中在通用的粗粒度级别上,而细粒度级别上针对数字地形分析算法特点的将并行体系架构与具体地学意义相结合的并行方法的研究还需要进一步发展和完善。 首先,本文基于数字地形分析和并行计算技术,对可视域分析算法进行并行特征和数据依赖特征分析,提出可视域分析算法中数据的全局和局部数据依赖关系的概念,并对数据并行的一般策略进行探讨,进而为数据划分提供理论依据。 其次,在等角划分和等面积划分的基础上,本文提出一种基于计算窗口边界的数据划分的方法。该方法针对等角划分中可能出现的视点随机性影响并行效率的问题,采用使用栅格扩展、填充的方法以及任务调度负载平衡的方法予以处理。 再次,针对并行数字地形分析的数据密集型特点,本文提出一种面向并行可视域分析的检错方法,利用集群的计算加速能力对可视域分析计算过程进行冗余,并通过对计算结果的错误率统计实现了对错误的检测,从而实现对由于诸如进程失效等原因所导致的计算结果错误的检测。在此基础之上,本文以并行检错为基础,使用多副本技术实现了一种在并行结构体系下的地形分析容错方法,为并行数字地形分析下常见的容错问题提供了一种易于实现的解决方法。 最后,本文在并行可视域分析算法的基础之上,将地形分析中的数据依赖处理方法推广到地形分析算法集中的其他算法之中,同时也为地形分析中的具有全局数据依赖问题的分析算法提供一种比较通用的解决思路。
【关键词】：并行计算 数字地形分析 可视域分析 容错计算
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP338.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-13
• 1.4 本文的工作13-14
• 第2章 可视域分析14-22
• 2.1 数字高程模型14-15
• 2.2 地形可视性分析15-21
• 2.2.1 可视域分析15-16
• 2.2.2 基于格网DEM的通视性计算算法16-18
• 2.2.3 基于格网DEM的可视域计算算法18-21
• 2.3 小结21-22
• 第3章 可视域分析并行算法的研究22-54
• 3.1 可视域分析算法的任务并行特征22-28
• 3.1.1 串行算法并行化的一般策略22-24
• 3.1.2 可视域分析算法中的任务并行24-28
• 3.2 可视域分析算法的数据依赖特征28-42
• 3.2.1 分布式并行计算中的数据处理方法28-37
• 3.2.2 地形分析中的数据依赖特征37-41
• 3.2.3 可视域分析的数据依赖41-42
• 3.3 面向数据依赖的并行可视域分析算法42-50
• 3.3.1 粗粒度下基于计算窗口边界点的并行数据划分方式43-47
• 3.3.2 细粒度下可视域分析中数据依赖的处理方法47-50
• 3.4 可视域分析并行算法在集群环境下的优化50-52
• 3.5 小结52-54
• 第4章 并行可视域分析算法的容错方法54-65
• 4.1 并行计算中的检错方法54-55
• 4.2 并行容错技术55-60
• 4.2.1 Checkpoint(检查点)技术55-58
• 4.2.2 并行复算技术58-59
• 4.2.3 并行容错技术效果的对比59-60
• 4.3 并行可视域分析算法下的容错设计60-63
• 4.3.1 可视域分析算法的容错特征60-61
• 4.3.2 面向可视域分析算法的容错设计61-63
• 4.4 小结63-65
• 第5章 并行可视域分析算法实验65-72
• 5.1 集群环境下采用异步处理的可视域并行算法65-67
• 5.1.1 实验设计65-66
• 5.1.2 实验结果分析66-67
• 5.2 参考边界数据划分法67-69
• 5.2.1 实验设计67-68
• 5.2.2 实验结果68-69
• 5.3 采用并行复算的容错实验69-72
• 5.3.1 实验设计69-70
• 5.3.2 实验结果70-72
• 第6章 总结72-74
• 6.1 论文总结72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 在校期间发表的学术论文和参加的项目78-79
• 致谢79

【参考文献】

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1 叶蔚;陶e，

本文编号：393059