若干线性解法器多核和众核性能优化关键技术研究的开题报告

若干线性解法器多核和众核性能优化关键技术研究的开题报告一、研究背景随着计算机硬件的不断升级，单核处理器的性能已经达到瓶颈，因此多核和众核处理器已成为提高计算机性能的重要途径。针对多线性解法器这类多核和众核密集型计算应用，优化其并行效率，充分发挥硬件性能，已成为当前研究的热点课题。二、研究目的和意义本课题旨在针对多核和众核处理器上的线性解法器，研究关键的性能优化技术，以提高计算效率和精度，并充分发挥多核和众核处理器的硬件性能。具体实现的目的如下：1.实现线性解法器在多核和众核处理器上的高效并行计算；2.提高计算效率和计算精度；3.优化算法过程中的内存使用效率，减少数据传输和访问饱和的性能瓶颈；4.深入探索多核和众核硬件结构，提高计算效率。三、研究内容本课题将重点研究以下内容：1.多级并行算法：设计和实现高效的多级并行算法，利用多核和众核的处理能力，提高计算效率和精度。2.内存管理优化：优化内存访问模式和数据传输方式，提高内存使用效率，减少数据传输的性能瓶颈。3.数据结构优化：设计优化的数据结构，减少内存使用，提高计算效率。4.众核计算负载均衡：研究众核计算中的负载均衡问题，提高多核和众核处理器的利用率。四、研究方案本课题的研究方案如下：1.多级并行算法设计与实现：设计并实现高效的多级并行算法，充分利用多核和众核处理器的硬件并行处理能力，提高计算效率和精度。2.内存管理优化：优化内存管理，减少数据传输和访问饱和的性能瓶颈，提高内存使用效率。3.数据结构优化：设计和优化高效的数据结构，减少内存使用，提高计算效率。4.众核计算负载均衡：研究众核计算中的负载均衡问题，提高多核和众核处理器的利用率。五、预期成果本课题预期达到以下研究成果：1.实现基于多核和众核处理器的高效线性解法器性能优化，提高计算效率和精度。2.优化算法过程中的内存管理，提高内存使用效率，减少数据传输和访问饱和的性能瓶颈。3.设计和优化高效的数据结构，减少内存使用，提高计算效率。4.研究众核计算中的负载均衡问题，提高多核和众核处理器的利用率。六、研究进度安排1.第一阶段:调研与论文写作，包括线性解法器的背景知识和相关研究现状的调研，论文撰写，时间为3周。2.第二阶段:算法设计及实现优化，涉及多级并行算法设计，内存管理优化和数据结构优化，以及众核计算负载均衡等研究内容，时间为4周。3.第三阶段:性能测试及优化，测量算法性能表现，进一步优化算法设计提高计算效率和精度，时间为3周。4.第四阶段:整理文献，总结研究成果，撰写论文，时间为4周。七、参考文献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