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大规模矩阵的MPI并行求逆算法设计与分析
  • ISSN号:1671-5942
  • 期刊名称:大地测量与地球动力学
  • 时间:2014.10.30
  • 页码:120-124
  • 分类:P209[天文地球—测绘科学与技术]
  • 作者机构:[1]武汉大学测绘学院,武汉430079, [2]地球空间环境与大地测量教育部重点实验室,武汉430079
  • 相关基金:国家973计划项目(2013CB733302); 国家自然科学基金项目(41131067,41174020,41104014); 地理信息工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGIE2013-M-1-3); 地球空间环境与大地测量教育部重点实验室开放基金项目(13-02-05)
  • 相关项目:青藏高原物质迁移的卫星重力探测与地球物理解释
中文摘要:

针对最小二乘解算中的大规模矩阵求逆问题,基于MPI实现了高阶稠密对称正定矩阵的Gauss-Jordan并行求逆算法,减少了计算耗时;通过优化矩阵读写、存储等方式降低了单个计算节点的内存耗用量,拓展了算法的可移植性。通过并行读写效率、单节点进程数、加速比和相对效率等因素评价算法的计算效率,计算结果表明:通过引入并行读写、减小单个计算节点的负荷等方式,并行求逆的相对效率峰值可达60%。以卫星重力场反演为例,采用曙光集群上的8个计算节点分别恢复截断阶次为120、240的地球重力场模型,求逆耗时为229 s、7 395 s,单个节点的内存耗用峰值为205 MB、1.57 GB,反演精度可达10-18量级,表明该算法能够快速稳定地获取最小二乘问题的最优估值。

英文摘要:

In order to solve the problem in large scale matrix inversion with least square solving, gorithm to inverse the high-order dense symmetrical positive define matrix with Gauss-Jordan method the parallel al- on the basis of MPI was proposed. Considering the high memoI7 demand on single processor for this algorithm,the MPI I/O inter- face was introduced, which can reduce communicational time between each node simultaneously. Introducing the parallel I/O efficiency,memory demand on single processor, acceleration ratio and relative efficiency,the efficiency of the parallel algorithm can be estimated comprehensively. The simulation result indicates that this parallel algo- rithm can improve the efficiency significantly, ant its relative efficiency can reach to 60%. Eventually, the earth gravity field complete to degree and order 120 and 240 are recovered on the Sugon Cluster,and the relative inver- sion time is only 229 s and 7 395 s respectively. In addition,the memory demand on the single node is only 205 MB and 1.57 GB,while its inversion accuracy can reach to 10 -18,which indicates that the parallel algorithm in |his study can be used to obtain optimal value in least square efficiently and stably.

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期刊信息
  • 《大地测量与地球动力学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国地震局
  • 主办单位:中国地震局地震研究所 地壳运动监测工程研究中心 中国地震局地壳应力研究所等
  • 主编:姚运生
  • 地址:湖北省武汉市武昌区洪山侧路40号
  • 邮编:430071
  • 邮箱:jgg09@public.wh.hb.cn
  • 电话:027-87864009 87667622
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-5942
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1655/P
  • 邮发代号:38-194
  • 获奖情况:
  • 92年、96年获中国地震局优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9069