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一种改进的BMH模式匹配算法 被引量:16
1
作者 刘胜飞 张云泉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2008年第11期164-165,173,共3页
分析了目前网络上最流行的BM算法及其改进算法BMH,在此基础上提出了BMH算法的改进算法BMH2。考虑了模式串自身的特征,在原有移动距离数组的基础上增加一个新的移动数组,从而充分利用模式串特征进行更大距离的移动,使算法获得更高的效率... 分析了目前网络上最流行的BM算法及其改进算法BMH,在此基础上提出了BMH算法的改进算法BMH2。考虑了模式串自身的特征,在原有移动距离数组的基础上增加一个新的移动数组,从而充分利用模式串特征进行更大距离的移动,使算法获得更高的效率。实验证明,改进后的算法能够增加"坏字符"方法的右移量,有效地提高匹配速率。 展开更多
关键词 模式匹配 BM算法 BMH算法 时间复杂度
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面向高性能数值计算的并行计算模型DRAM(h) 被引量:16
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作者 张云泉 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第12期1660-1670,共11页
提出了一个基于存储层次的新并行计算模型DRAM (h) ,并在该模型下对两个经典并行数值计算算法的不同实现形式 :四种形式并行下三角方程求解 (PTRS)和六种形式无列选主元并行LU分解 (PLU) ,进行了分析 .模型分析表明 ,具有近乎相同时间... 提出了一个基于存储层次的新并行计算模型DRAM (h) ,并在该模型下对两个经典并行数值计算算法的不同实现形式 :四种形式并行下三角方程求解 (PTRS)和六种形式无列选主元并行LU分解 (PLU) ,进行了分析 .模型分析表明 ,具有近乎相同时间和空间复杂性的同一算法不同实现形式 ,在该模型下会有完全不同的存储复杂度 .作者在日立公司SR2 2 0 1MPP并行机、曙光 3 0 0 0超级服务器和中国科学院科学与工程计算国家重点实验室(LSEC)的 12 8节点LinuxCluster等三种并行计算平台上对模型分析结果进行了实验验证 .结果表明 ,该模型分析在绝大多数情况下都能较好地与不同实验平台上的实验结果吻合 .个别出现偏差的分析结果 ,在根据计算平台的存储层次特点修改模型分析的假定后 ,也能够进行解释 .这说明了该模型对不同形式的算法实现进行存储访问模式区分的有效性 .对在计算模型中加入指令 /线程级并行的可行性和方法的研究是下一步的工作 . 展开更多
关键词 存储器 并行计算模型 高性能数值计算 DRAM(h) 计算模型 存储复杂性
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一种改进的OpenMP指导调度策略研究 被引量:15
3
作者 刘胜飞 张云泉 孙相征 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期687-694,共8页
在科学计算中,循环结构是最重要的并行对象之一.考虑到负载平衡、调度开销等多方面因素,OpenMP标准提供静态调度、动态调度、指导调度和运行时调度等不同策略.针对指导调度策略不适合递减型循环结构的问题,提出一种改进的new_guided指... 在科学计算中,循环结构是最重要的并行对象之一.考虑到负载平衡、调度开销等多方面因素,OpenMP标准提供静态调度、动态调度、指导调度和运行时调度等不同策略.针对指导调度策略不适合递减型循环结构的问题,提出一种改进的new_guided指导调度策略,并在OMPi编译器上加以实现.New_guided调度策略的主要思想是对前半部分的循环采用静态调度,后半部分的循环采用指导调度.针对不同循环结构,在多核处理器上对不同调度策略进行评测.结果表明,在一般情况下,OpenMP默认的静态策略的调度性能最差;对于规则的循环结构和递增的循环结构,动态调度、指导调度和new_guided策略的性能差别不大;对于递减型的循环结构,动态调度和new_guided策略的性能相当,要优于指导调度策略;对于某些极不规则的随机循环结构,动态调度明显优于其他策略,new_guided策略的性能介于动态调度和指导调度之间. 展开更多
关键词 OPENMP 负载平衡 静态调度 动态调度 指导调度 OMPi
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SpMV的自动性能优化实现技术及其应用研究 被引量:15
4
作者 袁娥 张云泉 +1 位作者 刘芳芳 孙相征 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期1117-1126,共10页
在科学计算中,稀疏矩阵向量乘(SpMV)是一个十分重要且经常被大量调用的计算内核.由于SpMV一般实现算法的浮点计算和存储访问次数比率非常低,且其存储访问模式极为不规则,其实际运行性能往往很低.通过采用寄存器分块算法和启发式分块大... 在科学计算中,稀疏矩阵向量乘(SpMV)是一个十分重要且经常被大量调用的计算内核.由于SpMV一般实现算法的浮点计算和存储访问次数比率非常低,且其存储访问模式极为不规则,其实际运行性能往往很低.通过采用寄存器分块算法和启发式分块大小选择算法,将稀疏矩阵分成小的稠密分块,重用保存在寄存器中向量x元素,可以提高该计算内核的性能.剖析和总结了OSKI软件包所采用的若干关键优化技术,并进行了实际应用性能测试.测试表明,在实际应用这些优化技术的过程中,应用程序对SpMV的调用次数要达到上百次的量级,才能抵消由于应用这些性能优化技术所带来的额外时间开销,取得性能加速效果.在Pentium4和AMD Athlon平台上,测试了10个矩阵,其平均加速比分别达到了1.69和1.48. 展开更多
关键词 稀疏矩阵向量乘 启发式算法 自适应性能优化 存储访问模式 寄存器分块
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国产万亿次机群系统NPB性能测试分析 被引量:13
5
作者 袁伟 张云泉 +1 位作者 孙家昶 李玉成 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期1079-1084,共6页
对3个国产万亿次机群系统进行了NPB性能测试分析,重点研究大规模并行处理时(处理器数目达到上千个)的性能特点和趋势.分析了不同的处理器、互连网络等系统配置对NPB性能的影响,发现NPB的8个程序在3个万亿次机器上的性能特点和表现并不一... 对3个国产万亿次机群系统进行了NPB性能测试分析,重点研究大规模并行处理时(处理器数目达到上千个)的性能特点和趋势.分析了不同的处理器、互连网络等系统配置对NPB性能的影响,发现NPB的8个程序在3个万亿次机器上的性能特点和表现并不一致,表明国产高性能机群在设计上正在逐渐走出同质化的趋势,向多样化发展.进一步分析表明,目前NPB程序的可扩展性可以达到几百个处理器,但尚不能达到上千个处理器,NPB程序能发挥出的系统峰值的百分比仍然徘徊在10%左右,机群系统的并行可扩展性和应用程序对机器运算潜能的利用还需要进一步提高.对于处理器数目达到上千个的万亿次机群系统来说,对集合通信和细粒度通信能力的支持亟需提高. 展开更多
关键词 万亿次机群 性能评测 NPB
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CPU-GPU并行矩阵乘法的实现与性能分析 被引量:11
6
作者 程豪 张云泉 +1 位作者 张先轶 李玉成 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第13期24-26,29,共4页
实现ATI平台上的CPU-GPU混合并行DGEMM,采用在GPU和CPU上同时进行计算的方法来提高运算性能。实验结果证明,当矩阵规模较大时,在AMD Phenom II X4 940和ATI FireStream 9270平台上,混合DGEMM性能相对于单独使用GPU平均提升了16%。通过... 实现ATI平台上的CPU-GPU混合并行DGEMM,采用在GPU和CPU上同时进行计算的方法来提高运算性能。实验结果证明,当矩阵规模较大时,在AMD Phenom II X4 940和ATI FireStream 9270平台上,混合DGEMM性能相对于单独使用GPU平均提升了16%。通过实验验证了混合DGEMM性能、加速比、任务分配比例的估算方法,并探讨了影响混合DGEMM性能的各种因素。 展开更多
关键词 混合并行 GPU技术 DGEMM程序 加速比
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有限元单元计算子程序的OpenMP并行化 被引量:11
7
作者 宋刚 蒋孟奇 +1 位作者 张云泉 李玉成 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期80-81,84,共3页
Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行... Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行了并行化实现。在机群的一个双CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该单元子程序的性能提高了一倍。 展开更多
关键词 并行编程 多线程 多核 有限元
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一种新的MPI Allgather算法及其在万亿次机群系统上的实现与性能分析 被引量:8
8
作者 陈靖 张云泉 +1 位作者 张林波 袁伟 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期808-814,共7页
给出一个新的MPIAllgather算法———邻居交换算法(neighborexchange).提出的平均逻辑通信距离的概念和计算公式,可以有效地衡量通信的局部性.通过分析,发现在4种MPIAllgather算法中,邻居交换和环算法均具有最优的通信局部性.在万亿次... 给出一个新的MPIAllgather算法———邻居交换算法(neighborexchange).提出的平均逻辑通信距离的概念和计算公式,可以有效地衡量通信的局部性.通过分析,发现在4种MPIAllgather算法中,邻居交换和环算法均具有最优的通信局部性.在万亿次机群深腾6800和曙光4000A上对4个MPIAllgather算法进行的性能测试和分析结果表明,邻居交换算法的长消息通信性能最优,中长消息通信性能不稳定,短消息通信性能次于递归倍增和Bruck算法. 展开更多
关键词 MPI Allgather算法 集合通信 性能评测 机群
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GOTOBLAS一般矩阵乘法高效实现机制的研究 被引量:8
9
作者 蒋孟奇 张云泉 +1 位作者 宋刚 李玉成 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期84-86,103,共4页
对GOTOBLAS库(GOTO)的实现机制,尤其是其中的一般矩阵乘法部分的实现进行了分析。结合近年来的一些研究成果,讨论了如何高效地实现矩阵相乘操作,把存储层次对程序性能的影响提高到计算模型的高度。对比实验表明,GOTO库的性能远远高于没... 对GOTOBLAS库(GOTO)的实现机制,尤其是其中的一般矩阵乘法部分的实现进行了分析。结合近年来的一些研究成果,讨论了如何高效地实现矩阵相乘操作,把存储层次对程序性能的影响提高到计算模型的高度。对比实验表明,GOTO库的性能远远高于没有考虑存储层次的一般BLAS库。证明了GOTO库性能上的优越性和将存储层次引入计算模型的必要性。 展开更多
关键词 GOTOBLAS库 一般矩阵乘法 存储层次 分块算法 计算模型
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适用于GRAPES数值天气预报软件的ILU预条件子 被引量:9
10
作者 刘宇 曹建文 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2008年第3期731-734,共4页
探讨了一种适用于我国自主研发的数值天气预报模式软件GRAPES的不完全LU(ILU)分解预条件子。针对GRAPES模式所特有的具有对角优势结构的赫姆霍兹方程系数矩阵,提出了一种有效的ILU分解方案,并将分解得到的预条件子应用到模式核心的动力... 探讨了一种适用于我国自主研发的数值天气预报模式软件GRAPES的不完全LU(ILU)分解预条件子。针对GRAPES模式所特有的具有对角优势结构的赫姆霍兹方程系数矩阵,提出了一种有效的ILU分解方案,并将分解得到的预条件子应用到模式核心的动力积分计算迭代算法中,从而达到加速算法收敛,提高模式软件整体性能的目的。 展开更多
关键词 数值天气预报 赫姆霍兹方程 稀疏矩阵 不完全LU分解 预条件子
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基于共享存储和Gzip的并行压缩算法研究 被引量:8
11
作者 宋刚 蒋孟奇 +1 位作者 张云泉 刘胜飞 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第4期781-784,共4页
Gzip无损压缩算法。尽管gzip算法能够取得很好的压缩比,但它在分析和压缩编码的过程需要进行大量的计算。为了缩短压缩时间,提出了一种基于共享存储的并行压缩策略。采用OpenMP标准和"生产者/消费者"模型实现了gzip的并行压... Gzip无损压缩算法。尽管gzip算法能够取得很好的压缩比,但它在分析和压缩编码的过程需要进行大量的计算。为了缩短压缩时间,提出了一种基于共享存储的并行压缩策略。采用OpenMP标准和"生产者/消费者"模型实现了gzip的并行压缩版本。在Beowulf集群中的一个SMP节点(双CPU)和曙光天阔服务器(4路双核)上的测试表明,并行化的gzip程序取得了极大的性能提升,尤其是大文件的压缩。 展开更多
关键词 共享存储 并行编程 数据压缩 OPENMP GZIP
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集群网络评测模型的新探索 被引量:6
12
作者 唐渊 孙家昶 +1 位作者 张云泉 张林波 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期1131-1139,共9页
传统集群网络(clusterareanetwork,简称cLAN)的评测模型主要考虑了延迟、带宽、路由、拥塞、网络拓扑结构等因素.但这些因素是否足以描述实际应用程序在集群上的通信行为,或者对其在集群系统上的性能给出一个很好的预测呢?当对NASParall... 传统集群网络(clusterareanetwork,简称cLAN)的评测模型主要考虑了延迟、带宽、路由、拥塞、网络拓扑结构等因素.但这些因素是否足以描述实际应用程序在集群上的通信行为,或者对其在集群系统上的性能给出一个很好的预测呢?当对NASParallelBenchmark(2.4版本)在集群系统深腾1800(DeepComp1800)上进行大量测试时发现,集群网络的通信性能可以被一种特殊的通信模式(LU模式)所严重影响.更深入的研究表明,这个影响LU模式的因素是独立于前面所述的如延迟、带宽、路由、拥塞、网络拓扑结构等因素的.因此有必要对集群网络的评测模型重新进行审视,并增加一个新的性能评测因子以反映这个新发现的现象.从研究结果来看,这个重新审视也将对集群系统上的并行算法设计以及实际大规模科学计算的应用程序性能的优化提供一些新的思路. 展开更多
关键词 集群网络(CLAN)评测模型 NPB LINUX集群系统 通信性能评测 通信模式
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基于机群架构的并行数据库实现技术研究 被引量:6
13
作者 柳锴 唐雨新 +1 位作者 张云泉 李玉成 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2008年第3期526-529,646,共5页
在总结了现有并行数据库实现模型的基础上,基于"半重写变换"模型[1]实现了一个并行数据库系统的原型。通过对数据划分/重划分、并行选择、并行排序、并行连接等关键操作的实验分析,指出了"半重写变换"模型存在的缺... 在总结了现有并行数据库实现模型的基础上,基于"半重写变换"模型[1]实现了一个并行数据库系统的原型。通过对数据划分/重划分、并行选择、并行排序、并行连接等关键操作的实验分析,指出了"半重写变换"模型存在的缺陷,并提出了一种混合式的改进模型。从理论上说,在机群架构下实现并行数据库系统,这种混合模型较单一模型更有优势。 展开更多
关键词 并行数据库 实现模型 SMP机群 数据划分 并行算法
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特征值问题的预变换方法(I):杨辉三角阵变换与二阶PDE特征多项式 被引量:5
14
作者 孙家昶 《中国科学:数学》 CSCD 北大核心 2011年第8期701-724,共24页
本文提出一类求解特征值问题的下三角预变换方法,目标是通过相似变换后矩阵下三角元素平方和明显减少、且变换后的特征值及其特征向量较易求解,使变换后的对角线可作为全体特征值很好的一组初值,其作用如同对于解方程组找到好的预条件子... 本文提出一类求解特征值问题的下三角预变换方法,目标是通过相似变换后矩阵下三角元素平方和明显减少、且变换后的特征值及其特征向量较易求解,使变换后的对角线可作为全体特征值很好的一组初值,其作用如同对于解方程组找到好的预条件子,加速迭代收敛.以二阶PDE数值计算为例,对于以Laplace方程为代表的特征波向量组及正交多项式组有广泛的应用前景.杨辉三角是我国古代数学家的一项重要成就.本文引入杨辉三角矩阵作为预变换子,给出一般矩阵用杨辉三角矩阵作为左、右预变换子时变为上三角矩阵的充要条件,给出了元素为行指标二次多项式的两个矩阵类(三对角线阵与五对角线阵)中特征值何时保持二次多项式的充要条件,并应用于构造新的二元PDE正交多项式. 展开更多
关键词 特征问题预变换 二阶PDE特征多项式 杨辉三角矩阵
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大规模油藏数值模拟软件并行计算技术及在Beowulf系统上的应用进展 被引量:3
15
作者 曹建文 刘洋 +2 位作者 孙家昶 姚继锋 潘峰 《数值计算与计算机应用》 CSCD 2006年第2期86-95,共10页
本文主要介绍了大规模油藏数值模拟并行计算技术在国内的研究进展,提供了精细油藏模拟在国产Beowulf系统上的计算实例和应用效果,给出了百万网格点规模的油藏应用算例在不同处理器规模下的数值模拟计算结果与性能分析,并实现了一个针对... 本文主要介绍了大规模油藏数值模拟并行计算技术在国内的研究进展,提供了精细油藏模拟在国产Beowulf系统上的计算实例和应用效果,给出了百万网格点规模的油藏应用算例在不同处理器规模下的数值模拟计算结果与性能分析,并实现了一个针对海量数据可视化的三维图、二维图、表格显示的后处理显示系统. 展开更多
关键词 高性能计算 油藏数值模拟 并行计算 非线性方城求解器 预处理 Beowulf系统 可视化
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OSCAR集群技术 被引量:1
16
作者 王璟 张云泉 《计算机工程与设计》 CSCD 2004年第11期1872-1875,共4页
集群系统是目前最广泛被采用的高性能计算机系统解决方案。安装一个高性能计算集群需要多个节点协同安装和配置,这对于多达几百台计算机节点的集群系统常常是很麻烦的过程。目前最受欢迎的集群系统安装软件包"OS-CAR(Open Source C... 集群系统是目前最广泛被采用的高性能计算机系统解决方案。安装一个高性能计算集群需要多个节点协同安装和配置,这对于多达几百台计算机节点的集群系统常常是很麻烦的过程。目前最受欢迎的集群系统安装软件包"OS-CAR(Open Source Cluster Application Resource)"很好地解决了这个问题。详细介绍了OSCAR的各个功能部件的工作方式和使用方法,并概括了OSCAR集群的安装流程。 展开更多
关键词 集群系统 安装软件 高性能计算机系统 集群技术 高性能计算集群 解决方案 节点 协同 流程 工作方式
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特征值问题的预变换方法(Ⅱ):任意三角形域Laplace特征值的计算分析 被引量:4
17
作者 孙家昶 《计算数学》 CSCD 北大核心 2012年第1期1-24,共24页
本文基于三类特殊三角形(等边、等腰直角及(30°,60°,90°)三角形域)Laplace特征函数系的构造,提出任意三角形区域上Laplace特征值的近似公式与算法,给出任意三角形域上所有特征值的逼近公式:λm,n≈π~2/24S^2(h_1~2(7m^2... 本文基于三类特殊三角形(等边、等腰直角及(30°,60°,90°)三角形域)Laplace特征函数系的构造,提出任意三角形区域上Laplace特征值的近似公式与算法,给出任意三角形域上所有特征值的逼近公式:λm,n≈π~2/24S^2(h_1~2(7m^2-12mn+7n^2)+h_2~2(3m^2-4mn+3n^2)-2h_3~2(m^2-4mn+n^2)),(m>n≥1),特别,对于最小特征值λmin=λ_(2,1)≈π~2/S^2 11h_1~2+7h_2~2+6h_3~2/24,其中S是该三角形(h1≤h2≤h3)的面积,可作为数值PDE中三角剖分质量的一种新标准q(ζ):=3h_3~2/16S^2 11h_3~2+7h_2~2+6h_3~2/24.结合数值计算与符号计算,将这三类三角形的基底综合形成统一的新基底,以反映几何(三条边)对于特征问题的影响,从而提高任意三角形域的求解精度. 展开更多
关键词 特征值问题的预变换方法 Laplace特征值问题 任意三角形域
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国产百万亿次机群系统Alltoall性能测试与分析 被引量:3
18
作者 饶立 张云泉 李玉成 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第8期186-188,207,共4页
随着高性能计算机的应用和发展,并行应用程序所使用的处理器数越来越多,进程间的通信量也不断增多,这对应用程序的性能有很大影响。在采用一种快速傅里叶变换HFFT对曙光5000A进行性能测试时发现,MPI集合通信函数MPI Alltoall的巨大通信... 随着高性能计算机的应用和发展,并行应用程序所使用的处理器数越来越多,进程间的通信量也不断增多,这对应用程序的性能有很大影响。在采用一种快速傅里叶变换HFFT对曙光5000A进行性能测试时发现,MPI集合通信函数MPI Alltoall的巨大通信开销是并行程序设计的瓶颈。为此,对现有主流Alltoall算法在曙光5000A和深腾7000上进行性能测试与分析,以期对未来的Alltoall算法的优化工作做出贡献。利用不同消息长度和不同进程数测试了Alltoall函数多种算法的性能,这些算法包括二维网格算法、三维网格算法、Bruck算法、原始算法、成对交换算法、递归倍增算法、环算法以及LAM/MPI中的简单算法等。实验结果表明:消息长度较小时,在曙光5000A上采用原始算法和Bruck算法的性能较好,而在深腾7000上用时较少的算法是简单算法和Bruck算法;对于长消息,曙光5000A上最优的算法是环算法,深腾7000上成对交换性能最优。 展开更多
关键词 集合通信 Alltoall 曙光5000A 性能测试与分析
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高速缓存优化的并行连接算法 被引量:1
19
作者 胡泽林 张云泉 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第20期4581-4584,共4页
由于嵌套循环连接操作过程中存在较大的高速缓存缺失,严重影响了连接查询的性能。提出了一种基于缓冲的高速缓存参数无关的嵌套循环并行连接算法。通过高速缓存参数无关和缓冲技术,提高了连接算法的空间局部性和时间局部性。理论分析和... 由于嵌套循环连接操作过程中存在较大的高速缓存缺失,严重影响了连接查询的性能。提出了一种基于缓冲的高速缓存参数无关的嵌套循环并行连接算法。通过高速缓存参数无关和缓冲技术,提高了连接算法的空间局部性和时间局部性。理论分析和实验结果表明,高速缓存优化后的串行连接算法的性能是原来的2倍,其并行算法效果近似线性加速比。 展开更多
关键词 存储层次 理想高速缓存模型 高速缓存参数无关 高度划分聚类 缓冲 并行化
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针对C语言的自动微分系统及其应用 被引量:2
20
作者 张春晖 程强 曹建文 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第1期155-158,171,共5页
采用切线性模式和代码转换策略,开发了C语言自动微分转换系统(DTC),用于牛顿法求解非线性方程中Jacobi矩阵—向量乘积计算。介绍系统计算模型、功能、特色,并讨论系统的设计与实现技术,包括编译技术、微分代码转换及输入/输出(I/O)相关... 采用切线性模式和代码转换策略,开发了C语言自动微分转换系统(DTC),用于牛顿法求解非线性方程中Jacobi矩阵—向量乘积计算。介绍系统计算模型、功能、特色,并讨论系统的设计与实现技术,包括编译技术、微分代码转换及输入/输出(I/O)相关分析。最后给出了几个具有说服力的测试与应用。 展开更多
关键词 自动微分 切线性模式 JACOBI矩阵
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