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1、南京航空航天大學(xué)畢設(shè)有不過的嗎
2、畢業(yè)設(shè)計 我想闡述一下并行計算
本篇文章給大家談?wù)劇赌暇┖娇蘸教齑髮W(xué)畢設(shè)管理》對應(yīng)的知識點,希望對各位有所幫助。
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南京航空航天大學(xué)畢設(shè)有不過的嗎
有啊,去年我們班本來是4個,后來教務(wù)處說太多了,讓老師壓縮改成1個了,兄弟保重!
畢業(yè)設(shè)計 我想闡述一下并行計算的發(fā)展
從20世紀(jì)40年代開始的現(xiàn)代計算機(jī)發(fā)展歷程可以分為兩個明顯的發(fā)展時代:串行計算時代、并行計算時代。每一個計算時代都從體系結(jié)構(gòu)發(fā)展開始,接著是系統(tǒng)軟件(特別是編譯器與操作系統(tǒng))、應(yīng)用軟件,最后隨著問題求解環(huán)境的發(fā)展而達(dá)到頂峰。
并行計算機(jī)是由一組處理單元組成的。這組處理單元通過相互之間的通信與協(xié)作,以更快的速度共同完成一項大規(guī)模的計算任務(wù)。因此,并行計算機(jī)的兩個最主要的組成部分是計算節(jié)點和節(jié)點間的通信與協(xié)作機(jī)制。并行計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展也主要體現(xiàn)在計算節(jié)點性能的提高以及節(jié)點間通信技術(shù)的改進(jìn)兩方面。
節(jié)點性能不斷進(jìn)步
20世紀(jì)60年代初期,由于晶體管以及磁芯存儲器的出現(xiàn),處理單元變得越來越小,存儲器也更加小巧和廉價。這些技術(shù)發(fā)展的結(jié)果導(dǎo)致了并行計算機(jī)的出現(xiàn)。這一時期的并行計算機(jī)多是規(guī)模不大的共享存儲多處理器系統(tǒng),即所謂大型主機(jī)。IBM 360是這一時期的典型代表。
到了20世紀(jì)60年代末期,同一個處理器開始設(shè)置多個功能相同的功能單元,流水線技術(shù)也出現(xiàn)了。與單純提高時鐘頻率相比,這些并行特性在處理器內(nèi)部的應(yīng)用大大提高了并行計算機(jī)系統(tǒng)的性能。伊利諾依大學(xué)和Burroughs公司此時開始實施Illiac Ⅳ計劃,研制一臺64顆CPU的SIMD主機(jī)系統(tǒng),它涉及到硬件技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)、I/O設(shè)備、操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言直至應(yīng)用程序在內(nèi)的眾多研究課題。不過,當(dāng)一臺規(guī)模大大縮小的原型系統(tǒng)(僅使用了16顆CPU)終于在1975年面世時,整個計算機(jī)界已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。
首先是存儲系統(tǒng)概念的革新,提出虛擬存儲和緩存的思想。以IBM 360/85和IBM 360/91為例,兩者是屬于同一系列的兩個機(jī)型,IBM 360/91的主頻高于IBM 360/85,所選用的內(nèi)存速度也較快,并且采用了動態(tài)調(diào)度的指令流水線。但是,IBM 360/85的整體性能卻高于IBM 360/91,惟一的原因就是前者采用了緩存技術(shù),而后者則沒有。
其次是半導(dǎo)體存儲器開始代替磁芯存儲器。最初,半導(dǎo)體存儲器只是在某些機(jī)器中被用作緩存,而CDC7600則率先全面采用這種體積更小、速度更快、可以直接尋址的半導(dǎo)體存儲器,磁芯存儲器從此退出了歷史舞臺。與此同時,集成電路也出現(xiàn)了,并迅速應(yīng)用到計算機(jī)中。元器件技術(shù)的這兩大革命性突破,使得Illiac Ⅳ的設(shè)計者們在底層硬件以及并行體系結(jié)構(gòu)方面提出的種種改進(jìn)都大為遜色。
處理器高速發(fā)展
1976年Cray-1問世以后,向量計算機(jī)從此牢牢地控制著整個高性能計算機(jī)市場15年。Cray-1對所使用的邏輯電路進(jìn)行了精心的設(shè)計,采用了我們?nèi)缃穹Q為RISC的精簡指令集,還引入了向量寄存器,以完成向量運(yùn)算。這一系列技術(shù)手段的使用,使Cray-1的主頻達(dá)到了80MHz。
微處理器隨著機(jī)器的字長從4位、8位、16位一直增加到32位,其性能也隨之顯著提高。正是因為看到了微處理器的這種潛力,卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)開始在當(dāng)時流行的DEC PDP-11小型計算機(jī)的基礎(chǔ)上研制一臺由16臺PDP-11/40處理機(jī)通過交叉開關(guān)與16個共享存儲器模塊相連接而成的共享存儲多處理器系統(tǒng)C.mmp。
從20世紀(jì)80年代開始,微處理器技術(shù)一直在高速前進(jìn)。稍后又出現(xiàn)了非常適合于SMP方式的總線協(xié)議。而伯克利加州大學(xué)則對總線協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展,提出了Cache一致性問題的處理方案。從此,C.mmp開創(chuàng)出的共享存儲多處理器之路越走越寬?,F(xiàn)在,這種體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本上統(tǒng)治了服務(wù)器和桌面工作站市場。
通信機(jī)制穩(wěn)步前進(jìn)
同一時期,基于消息傳遞機(jī)制的并行計算機(jī)也開始不斷涌現(xiàn)。20世紀(jì)80年代中期,加州理工學(xué)院成功地將64個i8086/i8087處理器通過超立方體互連結(jié)構(gòu)連結(jié)起來。此后,便先后出現(xiàn)了Intel iPSC系列、INMOS Transputer系列,Intel Paragon以及IBM SP的前身Vulcan等基于消息傳遞機(jī)制的并行計算機(jī)。
20世紀(jì)80年代末到90年代初,共享存儲器方式的大規(guī)模并行計算機(jī)又獲得了新的發(fā)展。IBM將大量早期RISC微處理器通過蝶形互連網(wǎng)絡(luò)連結(jié)起來。人們開始考慮如何才能在實現(xiàn)共享存儲器緩存一致的同時,使系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。20世紀(jì)90年代初期,斯坦福大學(xué)提出了DASH計劃,它通過維護(hù)一個保存有每一緩存塊位置信息的目錄結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)分布式共享存儲器的緩存一致性。后來,IEEE在此基礎(chǔ)上提出了緩存一致性協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。
20世紀(jì)90年代至今,主要的幾種體系結(jié)構(gòu)開始走向融合。
屬于數(shù)據(jù)并行類型的CM-5除大量采用商品化的微處理器以外,也允許用戶層的程序傳遞一些簡單的消息。
Cray T3D是一臺NUMA結(jié)構(gòu)的共享存儲型并行計算機(jī),但是它也提供了全局同步機(jī)制、消息隊列機(jī)制,并采取了一些減少消息傳遞延遲的技術(shù)。
隨著微處理器商品化、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)展以及MPI/PVM等并行編程標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,集群架構(gòu)的并行計算機(jī)出現(xiàn)開始。IBM SP2系列集群系統(tǒng)就是其中的典型代表。在這些系統(tǒng)中,各個節(jié)點采用的都是標(biāo)準(zhǔn)的商品化計算機(jī),它們之間通過高速網(wǎng)絡(luò)連接起來。
1.2 有限元并行計算的發(fā)展和現(xiàn)狀
目前,在計算力學(xué)領(lǐng)域內(nèi),圍繞著基于變分原理的有限元法
和基于邊界積分方程的邊界元法,以及基于現(xiàn)在問世的各種并行
計算機(jī),逐漸形成了一個新的學(xué)科分支——有限元并行計算。它
是高效能的,使得許多現(xiàn)在應(yīng)用串行計算機(jī)和串行算法不能解決
或求解不好的大型的、復(fù)雜的力學(xué)問題能得到滿意的解答,故其
發(fā)展速度十分驚人。在國際上已經(jīng)掀起了利用并行機(jī)進(jìn)行工程分
析和研究的高潮。從1975到1995年的二十年間,有關(guān)有限元方法
和相應(yīng)的數(shù)值并行計算的文章已發(fā)表1000余篇。
有限元并行計算正在向兩個方向發(fā)展。一是對系統(tǒng)方程組實
施并行求解的各種算法。二是并行分析方法,包括有限元并行算
法和邊界元并行算法,前者趨向成熟,而后者的研究較少。對這
一方面的研究,是為了挖掘有限元計算自身潛在的并行性,是有
限元并行計算的根本問題。
1.2.1國內(nèi)
并行算法的設(shè)計和有效實現(xiàn)強(qiáng)烈地依賴于并行機(jī)的硬軟件環(huán)
境。國內(nèi)僅極少數(shù)單位擁有并行機(jī),且機(jī)型雜亂,因此研究人員
少,起步晚,而且局限于特定的硬件環(huán)境。從有限元分析方法的
內(nèi)容來看,發(fā)表的幾十篇研究論文(報告)還未顯示出較強(qiáng)的系
統(tǒng)性。
1)南京航空航天大學(xué)周樹荃教授等在YH-1向量機(jī)上實現(xiàn)了剛度
矩陣計算、對稱帶狀矩陣的Cholesky分解和線性方程組的求解等
并行處理。針對不規(guī)則結(jié)構(gòu)工程分析問題,他們還采用了變帶寬
存貯方法,并實現(xiàn)了剛度矩陣的并行計算以及求解變帶寬稀疏線
性方程組的并行直接解法【20】。
2)中國科學(xué)院計算中心王藎賢研究員等在基于Transputer芯片
的分布式MIMD系統(tǒng)上,提出了有限元分析中變帶寬線性方程組的
并行直接解法,初步完成了一個靜力分析程序【21】。
3)重慶大學(xué)張汝清教授等借助于ELXSI-6400共享存貯器型MIMD
系統(tǒng),先后開展了范圍比較廣泛的并行算法研究,主要成果有:
a)提出了靜力分析中子結(jié)構(gòu)解法的并行算法,以及動力分析中模
態(tài)綜合子結(jié)構(gòu)法的并行算法;
b)從波前法出發(fā),發(fā)展了多波前并行算法以求解大型結(jié)構(gòu)分析
問題;
c)從Jacobi塊迭代法和加權(quán)殘差法出發(fā),導(dǎo)出了基于異步控制的
有限元方程并行解法和有限元并行迭代的基本格式;
d)利用圖論中的著色理論,實現(xiàn)了剛度矩陣的并行計算;
e)實現(xiàn)了基于有色線剖分的SOR并行迭代解法;
f)實現(xiàn)了子空間迭代法、Lanczos法以及利用多項式割線迭代法
和矢量迭代法求解結(jié)構(gòu)固有頻率和模態(tài)的并行算法;
g)針對彈塑性分析,提出了一種多波前子結(jié)構(gòu)并行算法;
h)針對彈性接觸問題,提出了一種基于參數(shù)變分原理的并行解法;
i)實現(xiàn)了一步積分法的并行處理【22】。
4)南京航空航天大學(xué)喬新教授等借助于Transputer芯片的分布式
MIMD系統(tǒng)實現(xiàn)了有限元方程組的并行直接解法,并提出了基于子結(jié)
構(gòu)的預(yù)處理共軛梯度法的并行計算方法【23】。
此外,浙江大學(xué)姚堅【24】、中國科學(xué)院西南計算中心馬寅國、
東北工學(xué)院張鐵以及國防科技大學(xué)六系也曾對有限元分析的并行計
算開展了一些研究。
上述研究結(jié)果表明,國內(nèi)并行計算方法的研究,在硬件上基于
向量機(jī)、分布式并行機(jī)和共享存貯式并行機(jī);在內(nèi)容上,似乎面很
廣,但系統(tǒng)性和深度還很不夠,軟件開發(fā)距實際應(yīng)用和商品化還有
很大距離,對不依賴并行機(jī)具體環(huán)境的通用并行算法研究還很少,
同樣對旨在進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析的并行計算的硬件研究也很少。
1.2.2國外
自從美國國家宇航局(NASA)的A.K.Noor于1975年發(fā)表第一篇
有限元并行計算的文章以來,有限元并行處理技術(shù)幾乎與并行計算
機(jī)同步發(fā)展。距不完全統(tǒng)計,到1992年,國外已發(fā)表了400余篇這方
面的論文,其中后5年的文章篇數(shù)是前12年的總和。在研究內(nèi)容上也
由過去的算法研究發(fā)展到了算法、軟件和硬件相結(jié)合的研究,并針對
一些機(jī)型開發(fā)了一些實用的大型結(jié)構(gòu)分析軟件。
1)有限元機(jī)器FEM【25】(Finite Element Machine)。早在70年
代末,就有人發(fā)表了有關(guān)FEM的論文,1982年美國國家宇航局Langley
研究中心的O.O.Storaasli等撰文詳細(xì)地介紹了該中心設(shè)計的供研究
用的FEM。該機(jī)器由1個處理器陣列、1臺作為控制器的微機(jī)和1個并行
操作系統(tǒng)及一些模塊化了的通用并行算法程序組成,用戶使用系統(tǒng)的
文本編輯器和控制器的其它特殊功能,能建立有限元計算模型并進(jìn)行
分析。10多年來,又有一些人在這一方面進(jìn)行了不懈的努力,但FEM
的發(fā)展前景仍然不太令人樂觀。
2)心動陣列并行機(jī)【26】。心動陣列并行機(jī)主要應(yīng)用于信號和圖象
的并行處理,但由于其高效的矩陣計算功能,近年來有人把它應(yīng)用于
有限元分析,并作了一些有益的嘗試。
3)巨型向量機(jī)【27】。在有限元分析中越來越顯示出巨大的威力,
處于領(lǐng)先的是美國思維公司的CM-2。許多結(jié)構(gòu)分析家把這個具有65536
個處理器的巨型向量機(jī)應(yīng)用于有限元計算,如T.Belyschko等人采用顯
式方法,完成了具有32768個單元的殼的非線性有限元計算,并行效率
極高,速度幾乎比CRAY X-MP/14并行機(jī)高出1個數(shù)量級。
4)并行機(jī)網(wǎng)絡(luò)和工作站網(wǎng)絡(luò)【28】。日本東京大學(xué)矢川等借助高速網(wǎng)
絡(luò)把3臺CRAY Y-MP機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有限元分析,有限元方程求解采用
的是基于區(qū)域分裂技術(shù)的共軛梯度法(CGM), 在求解三維彈性問題
時自由度個數(shù)超過了100萬,系統(tǒng)平均運(yùn)行速度高達(dá)1.74GFLOPS。另外,
他們還基于一個工程工作站網(wǎng)絡(luò),在并行環(huán)境下進(jìn)行了類似的研究,
求解問題的自由度數(shù)高達(dá)20萬個。
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我左看右看前看后看可還是看不過來
這個....那個....我越看越奇怪....
不是我不明白,這世界變化快
南京航空航天大學(xué)本科論文成績是打分嗎
是的。
南京航空航天大學(xué)本科論文成績是打分制的,論文指導(dǎo)教師會根據(jù)論文撰寫、答辯等環(huán)節(jié)對學(xué)生論文進(jìn)行打分。
南京航空航天大學(xué)學(xué)院基于指導(dǎo)教師評分、評閱教師評分和答辯小組評分,并結(jié)合學(xué)校規(guī)定的成績分布比例要求。最終評定畢設(shè)成績并向?qū)W生公示,公示結(jié)束后報教務(wù)處學(xué)籍科,具體成績評定要求見《南京航空航天大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)成績評定要求》。
關(guān)于《南京航空航天大學(xué)畢設(shè)管理》的介紹到此就結(jié)束了。