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大区域地下水模拟的预优并行GMRES(m)算法研究 总被引：1，自引：1，他引：0
大区域研究区由于涉及范围大、水文地质参数复杂多变,一直是进行地下水数值模拟的热点和难点。针对大区域地下水模拟的特点,在MPI环境中对Krylov子空间GMRES(m)算法的并行性进行分析,提出基于区域分解法的并行实现策略,并对不同的预条件子的加速效果进行比较。数值实验结果表明:并行GMRES(m)算法在求解大区域三维地下水模型时可以显著的加快求解速度,且具有较好的可扩展性。另外,Jacobi预条件子与GMRES算法的组合具有更优的加速比和执行效率,是一种求解大型化、复杂化地下水水流问题的可行方案。 相似文献
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The distinct lattice spring model (DLSM) is a newly developed numerical tool for modeling rock dynamics problems, i.e. dynamic failure and wave propagation. In this paper, parallelization of DLSM is presented. With the development of parallel computing technologies in both hardware and software, parallelization of a code is becoming easier than before. There are many available choices now. In this paper, Open Multi‐Processing (OpenMP) with multicore personal computer (PC) and message passing interface (MPI) with cluster are selected as the environments to parallelize DLSM. Performances of these parallel DLSM codes are tested on different computers. It is found that the parallel DLSM code with OpenMP can reach a maximum speed‐up of 4.68× on a quad‐core PC. The parallel DLSM code with MPI can achieve a speed‐up of 40.886× when 256 CPUs are used on a cluster. At the end of this paper, a high‐resolution model with four million particles, which is too big to handle by the serial code, is simulated by using the parallel DLSM code on a cluster. It is concluded that the parallelization of DLSM is successful. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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多重网格区域分裂分布式计算 总被引：2，自引：0，他引：2
对分布式多重网格计算进行了研究.其顺序算法描述的是非递归形式, 算法并行化是基于区域分裂实现的.网状拓扑结构组织在多处理机上, 并行算法映射到多进程上, 在一定程度上显著提高并行化速度和并行化效率 相似文献
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为提高重力及重力梯度数据的正演效率,笔者引入基于MPI (Message Passing Interface)和OpenMP (Open Multi-Processing)的并行计算,通过对比分析不同数据规模的网格数和模型体个数对并行效率和加速比的影响,得出随着正演数据规模的增加,并行效率和加速比均得到提高。同时对比了基于MPI和基于OpenMP的两种并行方式的性能,结果表明,重力及重力梯度数据正演的并行计算中MPI的提速能力优于OpenMP,且在较大规模数据的正演计算中基于MPI的并行效率优于基于OpenMP的并行效率。 相似文献
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Andrés García García Carolina Perpiñá Carlos de Alfonso Vicente Hernández 《Earth Science Informatics》2013,6(4):199-207
This paper presents the integration of desktop grid infrastructure with GIS technologies, by proposing a parallel resolution method in a generic distributed environment. A case study focused on a discrete facility location problem, in the biomass area, exemplifies the high amount of computing resources (CPU, memory, HDD) required to solve the spatial problem. A comprehensive analysis is undertaken in order to analyse the behaviour of the grid-enabled GIS system. This analysis, consisting of a set of the experiments on the case study, concludes that the desktop grid infrastructure is able to use a commercial GIS system to solve the spatial problem achieving high speedup and computational resource utilization. Particularly, the results of the experiments showed an increase in speedup of fourteen times using sixteen computers and a computational efficiency greater than 87 % compared with the sequential procedure. 相似文献
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基于粗细网格的有限元并行分析方法 总被引：2，自引：0，他引：2
并行计算己成为求解大规模岩土工程问题的一种强大趋势。探讨了粗细网格与预处理共轭梯度法结合的并行有限元算法。从多重网格刚度矩阵推得有效的预处理子。该算法在工作站机群上实现。用地基处理时土体强夯的数值模拟分析进行了数值测试,对其并行性能进行了详细分析。计算结果表明：该算法具有良好的并行加速比和效率,是一种有效的并行算法。 相似文献
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随着岩土工程规模的不断扩大、复杂性的增加以及计算参数的多样化和计算精度的提高, 人们对于计算机计算能力的要求越来越高, 然而单处理器无法满足这类大规模计算.从数据输入、区域分解、线性方程组的迭代求解、后处理等方面详细阐述高性能计算平台上并行有限元求解大规模岩土工程的关键问题.提出了利用MPI2的新特性进行海量数据的分段并行读入, 采用ParMetis软件并行地进行区域分解, 实现了前处理过程的完全并行化; 采用基于Jacobi预处理技术的预处理共轭梯度法(PCG)进行线性方程组的并行迭代求解; 采用Paraview软件实现了后处理的并行可视化.在深腾7000系统上对某隧道工程的三维开挖过程进行了数值模拟, 对其并行性能进行了分析和评价, 验证了采用的区域分解算法和系统方程组的求解方法的可行性, 并且具有较高的加速比和并行效率. 相似文献
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近年来,瑞利波波形反演技术因其避开了常规频散曲线计算,直接进行波场计算和反演不再受水平层状介质理论假设的限制,得到广大学者的高度重视。但瑞利波波形反演过程中需要不断进行波场正演和逆推计算。另外,由于浅地表速度较小,模拟计算时需要较小的网格间距才能避免数值频散,这无疑大大增加了正演模拟的计算量。对于这一问题,通常采用并行化设计来提高正演模拟的计算效率。本文基于消息传递接口（MPI）并行有限差分算法,以区域分解思路将模型区间分解成若干子区域,各区域互相通信,共同完成对模型的正演计算。并详细给出了区域分解、坐标转换、区域通信、波场合并等并行方案中的具体实现方法和实现步骤。通过对弹性模型、Kelvin黏弹性模型和标准线弹性固体（SLS）黏弹性模型不同并行方案的计算结果进行分析,验证了本文并行方案的可行性和有效性。并行计算结果表明,与单处理器计算时间相比,增加处理器数目可以明显减少计算时间,但随着处理器数目的增加,不同处理器之间的通信时间也增大;因此,并行时需要选择合适的处理器数目。对于黏弹性介质模型,SLS黏弹性模型的并行计算效率优于Kelvin黏弹性模型。 相似文献
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讨论了亿万单元有限元模型的可扩展并行计算方法。从软件和硬件两个方面提出了前处理、并行计算方法、程序算法、后处理实现等核心问题的解决方案。采用网格加密方法生成一亿单元的有限元模型,利用对偶原始有限元撕裂内联法（FETI-DP）求解系统方程。基于图论理论建立了子区域间的通讯拓扑关系,实现了子区域间点对点通讯,避免速度慢、通信量大的全局通讯。在自主开发程序基础上,增加相应模块,采用面向对象编程技术和MPI消息传递库开发程序。对一个一亿多单元的工程实例运用5 000核并行计算,得到了超线性加速比。计算结果在专用图形工作站上进行后处理,显示和交互操作速度良好。研究在两方面实现了突破：一是将模型规模提高到了一亿多单元;二是同时调用了5 000个计算核来并行运算,并得到了很高效率。高分辨率有限元并行模拟研究成果可为岩土工程中结构特别复杂、计算区域特别大、地质情况复杂等模拟提供很好的技术方法和实现手段。 相似文献
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Emil M. Constantinescu Adrian Sandu Gregory R. Carmichael 《Computational Geosciences》2008,12(2):133-151
We discuss an adaptive resolution system for modeling regional air pollution based on the chemical transport model STEM. The
grid adaptivity is implemented using the generic adaptive mesh refinement tool Paramesh, which enables the grid management
operations while harnessing the power of parallel computers. The computational algorithm is based on a decomposition of the
domain, with the solution in different subdomains being computed with different spatial resolutions. Various refinement criteria
that adaptively control the fine grid placement are analyzed to maximize the solution accuracy while maintaining an acceptable
computational cost. Numerical experiments in a large-scale parallel setting (~0.5 billion variables) confirm that adaptive
resolution, based on a well-chosen refinement criterion, leads to the decrease in spatial error with an acceptable increase
in computational time. Fully dynamic grid adaptivity for air quality models is relatively new. We extend previous work on
chemical and transport modeling by using dynamically adaptive grid resolution. Advantages and shortcomings of the present
approach are also discussed. 相似文献
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在瞬变电磁测深反演中运用并行技术可以减少计算时间,提高反演的运算效率。MPI（Message Passing Interface）是目前最重要的并行编程工具,它具有移植性好、功能强大、效率高等多种优点。这里基于在Windows系统下使用FORTRAN和MPICH2相结合的开发工具,编写瞬变电磁并行算法程序,对瞬变电磁一维采用直接反演法,通过理论模型对该算法进行试算,计算结果证明了该算法的正确性、高效性和稳定性。 相似文献
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MPI(Message Passing Interface)是消息传递并行程序设计的标准之一,概述了MPI的概念和组成,着重介绍了支持并行程序设计的消息传递接口(MPI)以及在MPI环境下的并行程序设计方法,并给出一个MPI并行程序设计实例,说明了MPI的程序设计流程和主从并行计算流程,由此提出了一个Master/Slave结构的设计模式。 相似文献
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非连续变形分析（DDA）方法严格满足平衡要求和能量守恒,具有完全的运动学及数值可靠性,但对大规模岩土工程问题的数值模拟耗时太长,尤其是线性方程组求解,并行计算可以很好地解决该问题。首先基于DDA方法的基本理论,阐述了适用于DDA方法中的基于块的行压缩法和基于“试验-误差”迭代格式的非零位置记录;其次,引入块雅可比迭代法并行求解DDA方法的线性方程组,并改进了相应的非零存储方法;最后,基于OpenMP实现了DDA线性方程组求解并行计算,并将其应用于地下洞室群的破坏过程分析,以加速比为并行效率的指标评价,结果表明,该并行计算策略可以极大提高DDA的计算效率,而且适合各种规模的问题。 相似文献
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将Monte-Carlo随机方法与并行有限元方法结合,设计了基于PC机群的并行随机有限元算法,每一次随机模拟产生一个随机场,作为一个样本,代入有限元进行稳定性计算,发挥并行有限元计算量大、计算速度快的特点,克服了Monte-Carlo方法计算时间长的缺点。用C++语言结合MPI消息传递接口开发了相应的计算软件,计算了1 000个随机样本的边坡可靠度问题,验证了程序的可靠性及高效性。 相似文献
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High-Performance Parallel Solver for Integral Equations of Electromagnetics Based on Galerkin Method
A new parallel solver for the volumetric integral equations (IE) of electrodynamics is presented. The solver is based on the Galerkin method, which ensures convergent numerical solution. The main features include: (i) memory usage eight times lower compared with analogous IE-based algorithms, without additional restrictions on the background media; (ii) accurate and stable method to compute matrix coefficients corresponding to the IE; and (iii) high degree of parallelism. The solver’s computational efficiency is demonstrated on a problem of magnetotelluric sounding of media with large conductivity contrast, revealing good agreement with results obtained using the second-order finite-element method. Due to the effective approach to parallelization and distributed data storage, the program exhibits perfect scalability on different hardware platforms. 相似文献
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The material point method (MPM), which is a combination of the finite element and meshfree methods, suffers from significant computational workload due to the fine mesh that is required in spite of its advantages in simulating large deformations. This paper presents a parallel computing strategy for the MPM on the graphics processing unit (GPU) to boost the method’s computational efficiency. The interaction between a structural element and soil is investigated to validate the applicability of the parallelisation strategy. Two techniques are developed to parallelise the interpolation from soil particles to nodes to avoid a data race; the technique that is based on workload parallelisation across threads over the nodes has a higher computational efficiency. Benchmark problems of surface footing penetration and a submarine landslide are analysed to quantify the speedup of GPU parallel computing over sequential simulations on the central processing unit. The maximum speedup with the GPU used is ∼30 for single-precision calculations and decreases to ∼20 for double-precision calculations. 相似文献
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为减少CO2地质储存数值模拟计算时间和增强计算规模,文章提出基于OpenMP和动态内存分配的方式,重构TOUGH2-ECO2N数值模拟器。通过耗时评估可知,模拟器的主要耗时部分为状态方程计算、组建矩阵方程和方程求解。基于此,在遵循OpenMP并行化原则下,采用动态内存分配、处理跳转语句和算法内部的相关性,以及函数内部参数优化等措施,完成了多相流模拟器的并行化。计算试验结果表明,并行化模拟器算法正确、执行效率高,且具有加速效果良好的特点。针对中小规模的模型对比试验,4核的加速比可以达到2.28倍。 相似文献