对于具有多个调度中心的大规模多区域交直流互联电网,对最优潮流计算进行分布式求解更符合信息的保密性和安全性需求。通过将联络线复制同时放到相邻分区中和引入边界变量一致性约束的方法建立交直流互联电网分布式最优潮流模型,并提出...对于具有多个调度中心的大规模多区域交直流互联电网,对最优潮流计算进行分布式求解更符合信息的保密性和安全性需求。通过将联络线复制同时放到相邻分区中和引入边界变量一致性约束的方法建立交直流互联电网分布式最优潮流模型,并提出了一种完全分布式的不需要任何协调中心的同步交替方向乘子法(Synchronous Alternating Direction Method of Multipliers,SADMM)求解最优潮流模型。对于交直流系统直流部分的网络分区,提出将换流站保留在各自区域中只将中间直流线路复制的直流联络线处理方法。SADMM通过对高斯赛德尔型ADMM(GS-ADMM)进行改进,将当前迭代得到的相邻区域边界节点电压值的加权平均作为下一次迭代的固定参考值,实现不同区域间的并行同步计算。并根据优化问题的特点,确定算法中惩罚因子的合理取值,以加快算法的收敛性。以某一实际大规模交直流互联电网和两个修改的IEEE交直流系统为例,通过与集中式最优潮流计算比较,验证了所提算法的正确有效性。展开更多
天文学计算通常具有数据量大、计算量多的特点.平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array,SKA)等装置的建设和高性能计算平台的发展促进了天文学与高性能计算之间的联系.脉冲星搜索是SKA的主要科学方向之一.本文介绍了一种基于Ope...天文学计算通常具有数据量大、计算量多的特点.平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array,SKA)等装置的建设和高性能计算平台的发展促进了天文学与高性能计算之间的联系.脉冲星搜索是SKA的主要科学方向之一.本文介绍了一种基于OpenMP多线程和Multiprocessing多进程技术加速脉冲星搜索管线的方案,提出了一种解决负载不平衡问题的方法,并成功地将优化后的管线安装于中国SKA区域中心原型机的x86和ARM计算节点.在默奇森大视场阵列望远镜(Murchison Widefield Array,MWA)的3个脉冲星搜索样例上的测试显示,与原始单核心管线相比,优化后的管线在x86和ARM节点上分别获得10.4–12.2倍和24.5–25.8倍的加速,并行效率达到37.1%–43.6%和24.5%–26.9%.并且ARM节点比x86节点的计算快1.1–1.3倍,显示出国产计算设备在SKA数据处理方面的巨大潜力.这项应用优化成果,近期将用于加速MWA南天快速两米巡天(Southern-sky MWA Rapid Two-metre,SMART)项目的脉冲星搜寻工作.展开更多
平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)射电望远镜的数据处理是通过管线方式进行的,管线的执行效率是SKA区域中心考虑的重要因素.连续谱成像观测是SKA的主要观测模式之一,也是许多科学工作的基础.本文以SKA低频先导设备(Murchison W...平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)射电望远镜的数据处理是通过管线方式进行的,管线的执行效率是SKA区域中心考虑的重要因素.连续谱成像观测是SKA的主要观测模式之一,也是许多科学工作的基础.本文以SKA低频先导设备(Murchison Widefield Array,MWA)的成像管线为例,在中国SKA区域中心原型机(China SKA Regional Centre Prototype,CSRC-P)上进行并行处理管线优化.以往的优化方案都集中在少数性能热点,缺乏对整体管线的系统优化,导致整体加速比相对较低.针对这一问题,本文提出一种全局优化方案,针对管线使用多种编程语言和图像数据可独立处理的特点,综合使用C++多线程、Python多进程和Shell多任务并行等优化方法,并验证了优化结果的准确性.实验表明,优化后的代码在CSRC-P的x86节点和ARM(Advanced RISC Machine)节点上分别获得了2.7和2.4倍加速,运行时间分别从7479和9666 s,降低为2759和4061 s.ARM计算节点展现出对SKA应用良好的适应性.本文的优化策略和方法也适用于其他SKA科学应用,对SKA先导望远镜的科学运行和未来的运行也有帮助.展开更多
This paper researches on parellelization of multiphase space numerical simulation with the case of the gaskinetic algorithm for 3-D flows. It focuses on the techniques of domain decomposition methods, vector reduction...This paper researches on parellelization of multiphase space numerical simulation with the case of the gaskinetic algorithm for 3-D flows. It focuses on the techniques of domain decomposition methods, vector reduction andboundary processing parallel optimization. The HPF parallel program design has been developed by the Parallel Pro-gramming Concept Design (PPCDS). The preferable parallel efficiency has been found by the HPF program in highperformance computer with massive scale parallel computing.展开更多
文摘对于具有多个调度中心的大规模多区域交直流互联电网,对最优潮流计算进行分布式求解更符合信息的保密性和安全性需求。通过将联络线复制同时放到相邻分区中和引入边界变量一致性约束的方法建立交直流互联电网分布式最优潮流模型,并提出了一种完全分布式的不需要任何协调中心的同步交替方向乘子法(Synchronous Alternating Direction Method of Multipliers,SADMM)求解最优潮流模型。对于交直流系统直流部分的网络分区,提出将换流站保留在各自区域中只将中间直流线路复制的直流联络线处理方法。SADMM通过对高斯赛德尔型ADMM(GS-ADMM)进行改进,将当前迭代得到的相邻区域边界节点电压值的加权平均作为下一次迭代的固定参考值,实现不同区域间的并行同步计算。并根据优化问题的特点,确定算法中惩罚因子的合理取值,以加快算法的收敛性。以某一实际大规模交直流互联电网和两个修改的IEEE交直流系统为例,通过与集中式最优潮流计算比较,验证了所提算法的正确有效性。
文摘天文学计算通常具有数据量大、计算量多的特点.平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array,SKA)等装置的建设和高性能计算平台的发展促进了天文学与高性能计算之间的联系.脉冲星搜索是SKA的主要科学方向之一.本文介绍了一种基于OpenMP多线程和Multiprocessing多进程技术加速脉冲星搜索管线的方案,提出了一种解决负载不平衡问题的方法,并成功地将优化后的管线安装于中国SKA区域中心原型机的x86和ARM计算节点.在默奇森大视场阵列望远镜(Murchison Widefield Array,MWA)的3个脉冲星搜索样例上的测试显示,与原始单核心管线相比,优化后的管线在x86和ARM节点上分别获得10.4–12.2倍和24.5–25.8倍的加速,并行效率达到37.1%–43.6%和24.5%–26.9%.并且ARM节点比x86节点的计算快1.1–1.3倍,显示出国产计算设备在SKA数据处理方面的巨大潜力.这项应用优化成果,近期将用于加速MWA南天快速两米巡天(Southern-sky MWA Rapid Two-metre,SMART)项目的脉冲星搜寻工作.
文摘平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)射电望远镜的数据处理是通过管线方式进行的,管线的执行效率是SKA区域中心考虑的重要因素.连续谱成像观测是SKA的主要观测模式之一,也是许多科学工作的基础.本文以SKA低频先导设备(Murchison Widefield Array,MWA)的成像管线为例,在中国SKA区域中心原型机(China SKA Regional Centre Prototype,CSRC-P)上进行并行处理管线优化.以往的优化方案都集中在少数性能热点,缺乏对整体管线的系统优化,导致整体加速比相对较低.针对这一问题,本文提出一种全局优化方案,针对管线使用多种编程语言和图像数据可独立处理的特点,综合使用C++多线程、Python多进程和Shell多任务并行等优化方法,并验证了优化结果的准确性.实验表明,优化后的代码在CSRC-P的x86节点和ARM(Advanced RISC Machine)节点上分别获得了2.7和2.4倍加速,运行时间分别从7479和9666 s,降低为2759和4061 s.ARM计算节点展现出对SKA应用良好的适应性.本文的优化策略和方法也适用于其他SKA科学应用,对SKA先导望远镜的科学运行和未来的运行也有帮助.
文摘This paper researches on parellelization of multiphase space numerical simulation with the case of the gaskinetic algorithm for 3-D flows. It focuses on the techniques of domain decomposition methods, vector reduction andboundary processing parallel optimization. The HPF parallel program design has been developed by the Parallel Pro-gramming Concept Design (PPCDS). The preferable parallel efficiency has been found by the HPF program in highperformance computer with massive scale parallel computing.
