基于CUDA技术的矿产储量计算

插值计算是矿产储量计算中的重要环节,但由于计算量大,经常需要在插值密度和计算时间之间进行权衡。本项研究通过最新的CUDA技术,将插值运算转换到显卡上进行并行化计算,极大地提高了计算速度。以紫金山铜矿数据为研究对象,进行了方法技术的实验,与基于CPU的计算相比,基于GPU下CUDA的计算速度提高了67倍。     

基于C++AMP并行加速的三维弹性波波动方程数值模拟

在地震勘探方面,地震数值模拟技术在地球物理反演及观测系统设计领域有着广泛地应用。这里主要提出并实现了利用C++AMP并行加速内存/计算密集型的三维弹性波的正演模拟,使用C++AMP编写的代码可以有效地在图形处理器(GPU)等支持数据并行的硬件上运行。在重点研究C++AMP三维弹性波数值模拟的并行算法实现的基础上,结合CPU串行及CPU多核并行进行加速对比,三维盐丘实验的结果说明,利用GPU的强大并行计算能力的C++AMP,可以极大地提高数值模拟的效率。此外,C++AMP在Windows平台具有良好的可移植性,同时兼容NVIDA和AMD的设备,极大地提升了开发效率。     

基于GPU的任意三维复杂形体重磁异常快速计算

提出了基于图形处理单元的任意三维复杂形体的重磁异常快速正演计算方法。将地下半空间剖分为大小相等规则排列的一组长方体单元,任意三维复杂形体可以表示成很多不同体积和密度(磁性)的长方体的近似组合。用解析方法计算出所有这些长方体在计算点的重力(磁力)异常,并累加求和,就可以得到整个模型体在计算点引起的重(磁)异常值。为了提高近似程度,需将地下半空间剖分得很细,用传统的CPU串行程序计算相当耗时。GPU在处理能力和存储器带宽上相对CPU有明显优势,采用GPU并行算法,可大大提高计算速度。相关试验结果表明,用GPU实现的正演快速算法计算结果正确,效率明显提高,为重磁异常三维物性反演提供了基础。     

基于CUDA技术的矿产储量计算

插值计算是矿产储量计算中的重要环节,但由于计算量大,经常需要在插值密度和计算时间之间进行权衡.本项研究通过最新的CUDA技术,将插值运算转换到显卡上进行并行化计算,极大地提高了计算速度.以紫金山铜矿数据为研究对象,进行了方法技术的实验,与基于CPU的计算相比,基于GPU下CUDA的计算速度提高了67倍.     

基于GPU集群的大规模三维有限差分正演模拟并行策略

三维弹性波动方程有限差分正演模拟的低效率问题是导致该算法无法在大规模实际生产中应用的最重要的原因,使用GPU平台进行加速又面临GPU显存的限制。针对这一问题,提出了一种基于CPU/GPU的异构集群环境的并行加速解决方案。通过使用CPU/GPU协同并行模式和区域分解方法,实现了该算法的多级并行策略,并提出了非阻塞通讯、存储优化和基于MPI-IO的并行读写等方法,对程序的执行效率和存储使用进行了优化,为大规模实际生产应用提供了有效支撑。     

适于大规模数据的逆时偏移实现方案

针对海量地震数据逆时偏移所面临的问题和挑战,解决逆时偏移海量计算和海量存储需求在CPU/GPU异构集群平台上实现时的技术瓶颈,重点介绍了基于GPU-RDMA直接通信技术和GPU-Stream流技术的并行算法,形成适合于GPU集群的大规模分布式并行计算,即高密度采集地震数据的三维叠前逆时偏移计算技术;应用高密度实际地震数据测试,计算效率可提升15~40倍。     

第八届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会 征文通知

第八届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会由中国力学学会岩土力学专业委员会主办 ,由上海交通大学建筑工程与力学学院承办。拟于 2 0 0 4年 10月在上海召开。会议内容与会议主题1关于学科发展的动态的特邀报告2围绕下列主题进行学术交流与研讨 :(1)岩土特性与本构模型及工程参数 ;(2 )岩土力学数值分析方法及其应用 ;(3)土动力学与岩土地震工程 ;(4)岩土渗流分析与计算 ;(5 )岩土工程实录分析 ;(6 )岩土力学测试技术及应用 ;(7)计算岩土力学中的新技术应用 ;3召开中国力学学会岩土力学专业委员会会议会议征文要求1、应征论文要求内容具…     

再论岩土工程有限元方法的应用问题

岩土工程数值分析方法对于研究复杂的岩土介质与多变的施工措施是一种得力的方法,比传统的解析方法、室内试验方法、模拟试验方法、现场试验方法等具有无可替代的优越性。按岩土工程数值方法的历史发展、作用及发展方向,将其分为4个层次：作为一种高级计算器,直接为某个具体岩土工程的设计服务,对该岩土工程在各种极端设计工况下进行安全性、稳定性的计算分析;作为一种强大的、无与伦比的模拟分析器,对复杂工况条件下复杂岩土工程的各种不利因素的相互作用、相互影响、耦合效应等进行模拟分析;作为一种无成本、可重复的多功能试验机,探索具体岩土工程的稳定机制或某工程措施的加固机制;作为岩土工程数值方法的终极目标,对数值分析方法进行二次开发——研发智能化、快速化、简便化的新型数值分析工具。对这4个层次进行了讨论,并对每个层次进行举例说明。     

GPU提速叠前时间体偏移技术

为了进一步提高叠前时间体偏移的计算效率,实现了在GPU＼CPU协同并行计算模式下Kirchhoff叠前时间体偏移技术,并进行优化。经在Nvida Tesla C1060GPU上的测试表明,GPU（Graphic Processing Unit）的处理速度是CPU（单核）的四十倍左右。同时表明,CUDA（Cornpute Unified Device Architectarc）编程为CPU向GPU的转化提供了一个较为方便的语言环境。     

第8届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会将于2004年10月在上海召开(第一号通知)

全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会由中国力学学会岩土力学专业委员会主办,每3年召开一次。第8届研讨会由上海交通大学与力学学院承办。拟于2004年10月在充满活力的、国际化大都市上海召开。 会议内容与主题: 1. 关于学科发展的动态的特邀报告。 2. 围绕下列主题进行学术交流与研讨: (1)岩土特性与本构模型及工程参数; (2)岩土力学数值分析方法及其应用; (3)土动力学与岩土地震工程; (4)岩土渗流分析与计算; (5)岩土工程实录分析; (6)岩土力学测试技术及应用; (7)计算岩土力学中的新技术应用。 3. 召开中国力学学会岩土力学专业委员会会…     

GPU-accelerated iterative solutions for finite element analysis of soil–structure interaction problems

Soil–structure interaction problems are commonly encountered in engineering practice, and the resulting linear systems of equations are difficult to solve due to the significant material stiffness contrast. In this study, a novel partitioned block preconditioner in conjunction with the Krylov subspace iterative method symmetric quasiminimal residual is proposed to solve such linear equations. The performance of these investigated preconditioners is evaluated and compared on both the CPU architecture and the hybrid CPU–graphics processing units (GPU) computing environment. On the hybrid CPU–GPU computing platform, the capability of GPU in parallel implementation and high-intensity floating point operations is exploited to accelerate the iterative solutions, and particular attention is paid to the matrix–vector multiplications involved in the iterative process. Based on a pile-group foundation example and a tunneling example, numerical results show that the partitioned block preconditioners investigated are very efficient for the soil–structure interaction problems. However, their comparative performances may apparently depend on the computer architecture. When the CPU computer architecture is used, the novel partitioned block symmetric successive over-relaxation preconditioner appears to be the most efficient, but when the hybrid CPU–GPU computer architecture is adopted, it is shown that the inexact block diagonal preconditioners embedded with simple diagonal approximation to the soil block outperform the others.     

A GPU parallel computing strategy for the material point method

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.     

Investigation of highly efficient algorithms for solving linear equations in the discontinuous deformation analysis method

Large‐scale engineering computing using the discontinuous deformation analysis (DDA) method is time‐consuming, which hinders the application of the DDA method. The simulation result of a typical numerical example indicates that the linear equation solver is a key factor that affects the efficiency of the DDA method. In this paper, highly efficient algorithms for solving linear equations are investigated, and two modifications of the DDA programme are presented. The first modification is a linear equation solver with high efficiency. The block Jacobi (BJ) iterative method and the block conjugate gradient with Jacobi pre‐processing (Jacobi‐PCG) iterative method are introduced, and the key operations are detailed, including the matrix‐vector product and the diagonal matrix inversion. Another modification consists of a parallel linear equation solver, which is separately constructed based on the multi‐thread and CPU‐GPU heterogeneous platforms with OpenMP and CUDA, respectively. The simulation results from several numerical examples using the modified DDA programme demonstrate that the Jacobi‐PCG is a better iterative method for large‐scale engineering computing and that adoptive parallel strategies can greatly enhance computational efficiency. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

分布式水文模型的GPU并行化及快速模拟技术

分布式水文模型对流域水文过程的应用深度及广度不断加深,常与数值天气及气候预报相结合,面临巨大的计算量。近年来GPU技术的进步使普通电脑能够实现高效而又廉价的并行计算。提出了资料插值、单元产流以及单元汇流采用GPU并行计算,马斯京根法河道汇流采用一种非并行的递归方法。基于笔记本电脑和NVIDIA GPU/CUDA结合C#语言,由分布式新安江模型在沂河流域的模拟应用表明,降水量空间插值及新安江产流的并行执行效率为普通CPU上C#的8~9倍。使用直接递归法实现马斯京根汇流演算比以往采用汇流次序表的执行效率提升0.5~0.9倍。     

大型洞室群软岩置换方案优化的并行实现

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 。 以水布娅大型洞室群软岩置换方案优化为例 , 探讨了方案优化中的并行计算问题,分析了并行计算中的编程模式 、 任务划分 、负载平衡和编程方法等问题,在 W id n o w s 环境下的 PC 机群上成功实现了软岩置换方案优化的并行计算,并获得了近乎线性的加速比 , 从而大大提高了方案优化的计算速度和效率 , 为岩土工程计算并行化思路提供了重要参考 。     

微型抗滑桩的应用发展研究现状

微型抗滑桩作为一种新型支挡结构,具有自身独特的优势,已被广泛应用于岩土工程实践中。阐述了国内外微型抗滑桩的应用发展研究现状,包括微型抗滑桩的工程应用现状、试验研究和设计计算研究进展,并在此基础上指出了微型抗滑桩应用发展研究中存在的问题,并提出了相关的建议。     

GPU用于高光谱数据高性能计算的应用实践与分析

高光谱遥感数据具有波段多、数据量大、处理复杂等特点, 基于GPU的高性能计算在遥感领域得到了快速发展, 为高光谱数据的快速处理提供了硬件和技术条件。采用GPU对高光谱遥感数据常用的SAM、PPI等处理算法进行应用实验, 验证基于GPU的高光谱遥感数据快速处理技术。实验采用新疆东天山地区的一景星载Hyperion数据, 利用支持IDL开发语言的GPULib、CUDA运行时API库进行算法效率的验证, 结果表明, 基于GPU的高光谱数据处理效率比常规的多核CPU主机处理效率有较大提升, 具有一定的应用推广价值。      

极限分析有限元法讲座—— Ⅰ岩土工程极限分析有限元法

经典岩土工程极限分析方法一般采用解析方法，有些还要对滑动面作假设，且不适用于非均质材料，尤其是强度不均的岩石工程，从而使极限分析法的应用受到限制。随着计算技术的发展，极限分析有限元法应运而生，它能通过强度降低或者荷载增加直接算得岩土工程的安全系数和滑动面，十分贴近工程设计。为此，探讨了极限分析有限元法及其在边坡、地基、隧道稳定性计算中的应用，算例表明了此法的可行性，拓宽了该方法的应用范围。随着计算机技术与计算力学的发展，岩土工程极限分析有限元法正在成为一门新的学问，而且有着良好的发展前景。     

岩土工程数值计算中的无网格方法及其全自动布点技术

自然单元法采用无网格的思想全域构造插值函数,它的求解精度高,计算时间少,可准确地施加边界条件,兼具有无网格法和有限单元法的优点和特点,是一种理想的用于岩土及地下工程分析计算的数值方法。文中简要地介绍了自然单元法的基本理论,并针对岩土及地下工程问题特点,给出了一种无网格离散点的全自动布置方法。