Распараллеливание - вычисление
Cтраница 3
Для интегрирования полученной системы обыкновенных дифференциальных уравнений снова можно использовать двухслойные и трехслойную схемы, однако даже неявная двухслойная схема (2.54) может в данном случае привести к осцилляции значений температуры в отдельных узловых точках, что является следствием локальной неконсервативности метода конечных элементов. Чтобы избежать осцилляции, матрицу С следует диагонализировать. При соответствующем расположении конечных элементов возможно распараллеливание вычислений, что дает существенный выигрыш во времени, особенно при необходимости проведения итераций на каждом временном интервале. [31]
Помимо этих новых течений, в области исследования генетических алгоритмов ведутся работы и в традиционных направлениях. Создаются все новые разновидности операторов отбора, скрещивания и мутации. Конструируются адаптивные алгоритмы, совершенствуются методы распараллеливания вычислений и структурирования популяций. Одновременно разрабатываются методики оценки эффективности и тестирования генетических алгоритмов. [32]
Их быстродействие доведено до 107 - 108 операций в секунду. Такая высокая скорость работы достигнута в первую очередь за счет распараллеливания вычислений: центральный процессор этих ЭВМ состоит из нескольких независимых блоков, которые могут одновременно выполнять большое число операций. Еще более высокую производительность имеют специализированные процессоры, приспособленные для выполнения векторных и матричных операций над массивами чисел. В задачах, содержащих много операций подобного типа, быстродействие специализированных процессоров может доходить до 10е операций в секунду. [33]
Результатом этих исследований являются значения характеристик генетических алгоритмов. Кроме создания новых алгоритмов, идет работа по усовершенствованию уже созданных. Также ведутся исследования по сокращению времени работы генетических алгоритмов за счет распараллеливания вычислений и применения ряда новых подходов. [34]
Машинная графика относится к области очень емких по вычислительным затратам задач. Основное время отводится па арифметические операции, поэтому даже самые изощренные алгоритмические и программистские приемы не позволяют добиваться потребительски приемлемых результатов при использовании однопроцессорных машин. Значительно более плодотворным, хотя и более дорогим по затратам на аппаратуру, оказался подход, основанный па распараллеливании вычислений. [35]
Преодоление данного противоречия видится в использовании геометрической тенденции развития технических систем: от точки - к линии, затем - к плоскости, далее - к объему, далее - к совмещению объемов. Увеличение числа компонентов в таких системах, которое может достигать многих тысяч на GSi-уровне, позволит снять проблему загруженности заводов выпуском многих однотипных ИС и послужит средством для увеличения производительности и надежности, так как сложные системные компоненты могут использоваться и для распараллеливания вычислений, и для резервирования. Распараллеливание вычислений, в свою очередь, позволяет ускорять вычисления или, как ни странно, экономить общую потребляемую мощность, потому что потребляемая мощность имеет квадратичную зависимость от частоты переключения. [36]
Преодоление данного противоречия видится в использовании геометрической тенденции развития технических систем: от точки - к линии, затем - к плоскости, далее - к объему, далее - к совмещению объемов. Увеличение числа компонентов в таких системах, которое может достигать многих тысяч на GSi-уровне, позволит снять проблему загруженности заводов выпуском многих однотипных ИС и послужит средством для увеличения производительности и надежности, так как сложные системные компоненты могут использоваться и для распараллеливания вычислений, и для резервирования. Распараллеливание вычислений, в свою очередь, позволяет ускорять вычисления или, как ни странно, экономить общую потребляемую мощность, потому что потребляемая мощность имеет квадратичную зависимость от частоты переключения. [37]
 |
Эффективность параллельной реализации алгоритма расчета аэродинамических характеристик Л А. Результаты для системы МВС-1000М. [38] |
Представленные выше результаты были получены в рамках модели уравнений Эйлера и на этих примерах была продемонстрирована достаточная эффективность распараллеливания. Однако существует множество задач, где необходимо использовать модель Навье-Стокса, дискретизация которой требует большей адаптации к параллельным вычислениям. В работах ИММ УРО РАН [17, 18] построен один из таких алгоритмов моделирования пространственной динамики неоднородной вязкой жидкости в поле силы тяжести, который реализован на многопроцессорных системах МВС-100, МВС-1000. Результаты свидетельствуют также о достаточной эффективности распараллеливания вычислений. [39]
Такие процессоры в качестве операндов используют массивы, причем операция выполняется одновременно над всеми либо над частью чисел, входящих в состав этих операндов. Арифметическое устройство параллельного процессора состоит из нескольких процессорных элементов, каждый из которых может выполнять операции над отдельными элементами ( числами или словами) массивов. В зависимости от вида процессорных элементов и от способа их возможного соединения различают два основных типа параллельных процессоров: матричные, или векторные, и ассоциативные. Параллельные процессоры осуществляют распараллеливание вычислений не на уровне команд ( как многопроцессорные вычислительные машины), а на уровне данных. Поэтому ЭВМ, содержащие такие процессоры, называют машинами с одним потоком команд и несколькими потоками данных. [40]
Диакоптические методы анализа подразумевают разделение математической модели на фрагменты с организацией раздельных по фрагментам вычислительных процессов и с периодическим согласовыванием результатов раздельных вычислений. Во-вторых, поочередное решение малых задач снижает требования к емкости оперативной памяти ЭВМ. В-четвертых, диакоптика оказывается естественной основой для распараллеливания вычислений, что требуется для эффективного использования многопроцессорных вычислительных систем. [41]
При переборе всех возможных вариантов формирования переопределенных систем меньшей размерности в рамках принципа согласованности была достигнута на порядок более высокая точность, чем при использовании обычных МНК-оценок. Однако достигается это за счет существенного возрастания вычислительных затрат. Практически, добиться приемлемого времени счета в данном случае удается при использовании высокопроизводительного кластера. К счастью, алгоритмы вычисления оценок указанным способом, несмотря на сложность, хорошо распараллеливаются. Конечно, значительные вычислительные затраты и усилия по распараллеливанию вычислений могут быть оправданы необходимостью достижения сравнимой со статистическими ( при больших объемах данных) методами точности и достоверности. Уменьшение этих затрат ( при сохранении требований по точности) возможно лишь за счет увеличения расходов на проведение измерений. [42]
В работе представлены результаты исследований влияния информационного запаздывания на дискретные системы управления. Анализируется зависимость информационного запаздывания от быстродействия, объема памяти и разрядности цифровых средств управления. Проводится анализ способов учета информационного запаздывания. Описывается программный комплекс для моделирования дискретных систем управления с информационным запаздыванием. Приводятся результаты некоторых вычислительных экспериментов, показывающие зависимость качества управления от характеристик цифровых устройств управления, область эффективности алгоритмов и возможность повышения качества управления за счет распараллеливания вычислений. [43]
В программах систем управления и обработки информации трудно выделять исполняемые параллельно сегменты на уровне операторов. Такие участки оказываются небольшими, и велик удельный вес частей программы, не допускающих параллельности. При этом эффективность распараллеливания вычислений оказывается низкой. Более эффективным является распараллеливание на уровне программных модулей некоторой функциональной задачи. При этом снижается удельный вес операций, связанных с началом и завершением параллельности, уменьшается коэффициент вариации длительностей реализации параллельных сегментов, а также их информационные связи. Наибольшее применение находит крупноблочное распараллеливание КП на уровне функциональных групп программ, решающих автономные задачи обработки информации и управления. В этом случае уменьшаются потери, обусловленные ожиданием завершения параллельных сегментов, и относительные затраты на распараллеливание вычислений. [44]
В трехмерной машинной графике реалистичных изображений ведущую роль занимает метод трассирования лучей, в основе которого лежит воспроизведение в математической форме хода лучей в реальных устройствах формирования изображений. Этот метод преимущественно рассматривается и в данной книге. Другим методам уделяется сравнительно небольшое внимание. Метод трассирования лучей иногда в литературе называют силовым. Это справедливо лишь в том, что при использовании этого метода можно не искать какие-либо специфические пути синтеза изображений, приспосабливаться к специфике конкретного сюжета. Задача синтеза будет решена, но, возможно, некоторый объем вычислений будет избыточным. Отметим, однако, что если синтезируется реалистичное изображение, то избыточные затраты бывают весьма небольшими. Они велики лишь тогда, когда синтезируется условно-объемное, стилизованное изображение. Наряду с этим метод обратного трассирования лучей имеет несомненные достоинства: универсальность, простота его физической трактовки и, что весьма важно, - возможность распараллеливания вычислений. Это практически позволяет проводить синтез для каждой точки изображения независимо от других. [45]
Страницы: 1 2 3