若干線性解法器多核和眾核性能優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究的開題報(bào)告

若干線性解法器多核和眾核性能優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究的開題報(bào)告一、研究背景隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷升級(jí)，單核處理器的性能已經(jīng)達(dá)到瓶頸，因此多核和眾核處理器已成為提高計(jì)算機(jī)性能的重要途徑。針對(duì)多線性解法器這類多核和眾核密集型計(jì)算應(yīng)用，優(yōu)化其并行效率，充分發(fā)揮硬件性能，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)課題。二、研究目的和意義本課題旨在針對(duì)多核和眾核處理器上的線性解法器，研究關(guān)鍵的性能優(yōu)化技術(shù)，以提高計(jì)算效率和精度，并充分發(fā)揮多核和眾核處理器的硬件性能。具體實(shí)現(xiàn)的目的如下：1.實(shí)現(xiàn)線性解法器在多核和眾核處理器上的高效并行計(jì)算；2.提高計(jì)算效率和計(jì)算精度；3.優(yōu)化算法過程中的內(nèi)存使用效率，減少數(shù)據(jù)傳輸和訪問飽和的性能瓶頸；4.深入探索多核和眾核硬件結(jié)構(gòu)，提高計(jì)算效率。三、研究?jī)?nèi)容本課題將重點(diǎn)研究以下內(nèi)容：1.多級(jí)并行算法：設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)高效的多級(jí)并行算法，利用多核和眾核的處理能力，提高計(jì)算效率和精度。2.內(nèi)存管理優(yōu)化：優(yōu)化內(nèi)存訪問模式和數(shù)據(jù)傳輸方式，提高內(nèi)存使用效率，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅芷款i。3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化：設(shè)計(jì)優(yōu)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少內(nèi)存使用，提高計(jì)算效率。4.眾核計(jì)算負(fù)載均衡：研究眾核計(jì)算中的負(fù)載均衡問題，提高多核和眾核處理器的利用率。四、研究方案本課題的研究方案如下：1.多級(jí)并行算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)高效的多級(jí)并行算法，充分利用多核和眾核處理器的硬件并行處理能力，提高計(jì)算效率和精度。2.內(nèi)存管理優(yōu)化：優(yōu)化內(nèi)存管理，減少數(shù)據(jù)傳輸和訪問飽和的性能瓶頸，提高內(nèi)存使用效率。3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化：設(shè)計(jì)和優(yōu)化高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少內(nèi)存使用，提高計(jì)算效率。4.眾核計(jì)算負(fù)載均衡：研究眾核計(jì)算中的負(fù)載均衡問題，提高多核和眾核處理器的利用率。五、預(yù)期成果本課題預(yù)期達(dá)到以下研究成果：1.實(shí)現(xiàn)基于多核和眾核處理器的高效線性解法器性能優(yōu)化，提高計(jì)算效率和精度。2.優(yōu)化算法過程中的內(nèi)存管理，提高內(nèi)存使用效率，減少數(shù)據(jù)傳輸和訪問飽和的性能瓶頸。3.設(shè)計(jì)和優(yōu)化高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少內(nèi)存使用，提高計(jì)算效率。4.研究眾核計(jì)算中的負(fù)載均衡問題，提高多核和眾核處理器的利用率。六、研究進(jìn)度安排1.第一階段:調(diào)研與論文寫作，包括線性解法器的背景知識(shí)和相關(guān)研究現(xiàn)狀的調(diào)研，論文撰寫，時(shí)間為3周。2.第二階段:算法設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，涉及多級(jí)并行算法設(shè)計(jì)，內(nèi)存管理優(yōu)化和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以及眾核計(jì)算負(fù)載均衡等研究?jī)?nèi)容，時(shí)間為4周。3.第三階段:性能測(cè)試及優(yōu)化，測(cè)量算法性能表現(xiàn)，進(jìn)一步優(yōu)化算法設(shè)計(jì)提高計(jì)算效率和精度，時(shí)間為3周。4.第四階段:整理文獻(xiàn)，總結(jié)研究成果，撰寫論文，時(shí)間為4周。七、參考文獻(xiàn)1.Parallelperformanceofnumericalalgorithms.S.Dick,M.Korthaus.Parallelcomputing,2007.2.Highperformanceparallelcomputingofiterativesolvers.E.Chow,J.Demmel,etal.SIAMReview,2008.3.AParallelMultiwayMergeSortAlgorithmBasedontheBalancedQuicksort.X.Lu,X.Lu,etal.IEEETransactionsonParallelandDistributedSystems,2016.4.ParallelHardwareandSoftwareTechniquesforSparseMatrixComputations.N.Halko,P.-G.Martinsson,etal.SIAMReview,2011.5.Parallellinearsolversforlarge-scalelinearsyst