二维多群辐射输运程序LARED-R-1的并行化

利用有向图描述数据依赖关系,应用已有的并行流水线通量扫描算法,实现基于非协调网格的二维辐射输运程序LARED-R-1的并行化.同时,采用消息缓冲技术提高并行程序的性能.经测试,对于典型的问题规模(100群、3800个网格单元、40个方向),在某并行机的64个和128个处理器上,并行程序分别获得80%和53%的并行效率.     

MC程序并行设计及提高加速比措施

MC程序的并行设计涉及算法及模块划分,它直接关系到并行加速效率的高低,中子－γ耦合输运蒙特卡罗程序MCNP经过行改造,实现了PVM和MPI两种系统下的并行化,由于作了模块化设计,并行加速效率极佳,PVM版和MPI版并行程序在多个处理器下的加速比均呈线性增长,相比PVM,MPI的适应性列强,多数情况下其效率高于OPVM,并行MCNP程序的计算结果可靠,MPI并行程序在16、32和64个处理器上的并行效率分别达到99％、97％和89％。     

一种可同时实现振幅谱与相位谱测量的光声光谱系统

设计了一套可同时测量光声振幅谱与相位谱的光声光谱系统。该系统优化了传统的气体微音器光声光谱系统,增加了相位测量功能,实现了从紫外到近红外区(350~1000nm)的连续波长扫描,测量的最小步进波长为0.1nm,频率调制范围为10~2000Hz。采用虚拟仪器软件LabVIEW,可通过计算机实现仪器控制、实验参数设置、数据自动采集和处理。LabVIEW程序的前面板能动态监控实验过程并实时显示光声振幅谱和相位谱。利用Ho2O3对系统进行鉴定,测得的归一化光声振幅谱与文献结果一致。用该系统研究了喜树碱与羟丙基β环糊精的包合物,实验结果显示将光声相位谱与振幅谱相结合,可以获得样品更丰富的信息。     

基于JASMIN框架的FFT并行解法器及其应用

为解决并行应用程序使用FFTW(Fastest Fourier Transform in the West)并行软件包所面临的计算规模难以扩展、数据结构变动大、实现不同数据结构间通信难度大、接口不确定等问题,在JASMIN框架内设计实现FFT并行解法器.该解法器封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,通过重新分布存储数据,调用一维FFT变换实现高维FFT的并行计算,并提供规范接口,支撑用户简便地实现FFT的并行计算.数值测试表明,该解法器具有很好的并行性能.该解法器已应用于激光等离子体成丝不稳定性的数值模拟并行程序,它在2048个处理器上的并行效率可达80%以上.     

基于MPI的分子对接并行算法

基于消息传递接口(Message Passing Interface,MPI),用两种不同的并行程序设计方法对Autodock程序进行修改.将修改后的程序应用于HIV-1蛋白酶(Protease)和小分子抑制剂XK263的对接体系,测试了并行程序的加速比和并行效率.结果表明,两种改进的并行Autodock程序都可以很好地完成计算,尤其是方案Ⅱ并行程序的加速比和并行效率更高.     

三维光滑粒子流体动力学并行计算程序

介绍了基于消息传递并行程序设计平台研制的三维光滑粒子流体动力学并行程序CSPH3D.包括计算格式、并行方案、并行程序逻辑,以及加快邻域粒子搜索的处理方法.对三维微喷射和斜侵彻的计算表明:CSPH3D程序可以较好地计算这类问题.并且程序具有较高的并行效率.对于粒子总数为1527402的微喷射算例和粒子总数为1454225的斜侵彻算例,使用100个处理器时,并行效率可以达到80%.     

用于共孔径相干合成的衍射光学元件设计

分析了衍射光学元件实现共孔径相干合成的物理过程,建立了基于衍射光学元件的共孔径相干合成数学模型,推导了合成光束复振幅与入射光束和衍射光学元件相位分布之间的关系。提出用合成光束强度分布的均匀性作为评价函数的优化方法,获得了一维衍射合束器的相位分布。与文献报道的衍射光学元件分束器相比,可获得更高的合成效率。采用模拟退火算法结合随机并行梯度下降算法优化合束器设计,提高了计算效率,获得了多束衍射合束器的相位分布和合成效率。分析了单子束失效及合束器像差对合成效率的影响,结果表明:随着合束数量的增加,单子束失效对合成效率的影响逐渐减小;若使合成效率退化小于5%,衍射光学元件的波像差均方根值应控制在λ/28以内。     

测控数据实时监测软件设计方法研究

测控数据实时监测软件是测控系统中的关键分系统之一,承担着大量测控信息的实时监视任务,由于其监测的数据具有信息量大、发送频率高、种类多样等特点,如何提升软件的性能和效率,成为了测控软件领域的一项重要课题。为实现该软件信息监测功能实时、全面、可靠,从软硬件平台、软件架构和算法设计等方面开展研究。采用多线程设计实现大量并行数据的接收,利用面向对象程序设计方法使数据处理层和展现层分离,对有曲线显示需求的数据存储方法进行了算法优化,从而实现软件的全面效能提升设计。设计的软件经实际环境测试,设计方法能够有效提升软件的效能,保证了测控数据监测功能的实时性和可靠性,增强了测控数据实时监测软件的数据承载能力。同时该方法设计的软件具有较好的可扩展性和可维护性。     

嵌入式三维数字成像系统

提出一种基于数字信号处理器(DSP)的嵌入式三维数字成像系统设计方案。该方案的硬件平台由条纹投影模块、数据采集模块、条纹自动分析模块及储存器等其他辅助电路组成。条纹投影模块将DSP输出的正弦光栅条纹, 经视频编码后用DLP投射到物体表面; 数据采集模块通过CCD相机采集被物体表面三维信息调制后的变形条纹图, 并进行视频解码; 条纹自动分析模块中利用相移算法计算折叠相位, 再结合相位展开算法求绝对相位分布。系统软件采用多线程技术并行控制三个模块。在相位解调过程中以软件流水线为主综合运用了循环展开、数据预取和内联函数等多种方法优化解调程序。实验结果表明, 该系统可以高速、准确地实现三维轮廓测量,优化后相位展开程序速度是优化前的7倍。     

闪光X射线照相蒙特卡罗程序的并行化

研究了闪光X射线辐射照像蒙特卡罗程序(FXRMC)在MPI平台下的并行计算实现,给出了实现过程中并行随机数的产生方法。对并行程序的测试结果表明:并行程序与串行程序结果一致,加速比比较理想,呈线性增长,并行效率在16个处理器上可达80%以上。算例的结果说明了并行化可有效地解决程序计算散射技术性能时的耗时问题,从而有效化解FXRMC耗时和大规模计算的困难,提高了FXRMC程序的计算规模和计算速度,达到了研究要求。 (Institute of Fluid Physics, CAEP, P. O. Box 919-105, Mianyang 621900, China)     

与LPC214x处理器USB方式通信的编程技术

USB通信具有更方便、灵活、高效等特点,逐渐代替传统的RS-232、RS-485等通信方式,可用来解决测井过程数据传输量大的难题。主控芯片为LPC214x处理器的地面面板系统可与电脑以USB通信方式通信,在上位机中用C#、C++等语言进行编程,分别调用动态库EasyUSB214x,实现了计算机与LPC214x处理器USB方式通信,并阐述了编程过程的实现方法及其关键技术。通过测试后发现,利用C++调用动态库进行USB通信的程序运行时较为稳定。测井软件主体功能程序利用C#开发,C++开发USB通信程序,C#与C++组合开发的编程方法解决了测井数据高速传输的需求。     

试验器材库房管理系统的设计与实现

为解决单位试验器材库房人工管理效率低下、与项目和人员没有建立有效关联、存在一定的安全隐患等问题,根据国家及单位相关的质量和安全规定,结合单位试验器材库房管理的实际需求,采用C#和SQL Server开发了Windows平台下基于C/S架构的试验器材库房管理系统,该系统建立了项目信息、用户信息和实验器材的有效关联,实现了库房试验器材的快速查询、自动申请领用、归还和状态管理等功能,有效地控制了项目的知悉范围和试验器材的使用范围。该系统的顺利研制和使用不仅给科研生产提供了便利,也提高了试验器材库房管理的效率,进一步提升了质量和安全管理水平。     

VB语言环境下基于串口通信的光纤光栅传感网络分析软件的设计

 为了更方便地编写基于串口通信的光纤光栅传感网络的分析软件,实现对光纤光栅传感网络的远程控制,设计了一种VB语言环境下编写光纤光栅传感网络的分析软件的方法。利用VB语言环境实现了PC机和单片机之间串口通信、PC机对单片机的控制、数据处理以及图形绘制功能。并利用已标定的光纤光栅对可调谐激光器解调法的光纤光栅传感网络及其解调软件的精确性和实用性进行测定。实验结果表明该软件具有设计简单、工作稳定的特点。本文也为光纤光栅传感网络的远程控制和联网控制提出了思路。     

C语言在落球法测液体粘度实验中的应用

在大数据时代,为了提高物理实验数据的处理效率,减少数据处理过程中的人为误差,本文以落球法测液体的粘滞阻力系数实验为载体,运用高效率、结构化、模块化的编程语言,采取面向过程的编程技术,编写了适用于落球法测液体粘度实验的C语言程序,并根据相关理论计算了了粘滞阻力系数的相对不确定度,从而进一步地阐述了C语言程序设计在物理实验数据处理中的可行性、优越性、可推广性以及适用性,提出了Excel与C语言结合、高效率处理物理实验数据的方法。     

飞秒泵浦-探测实验中量子拍频现象的数据处理

应用飞秒时间分辨的泵浦 探测技术结合飞行时间质谱的方法研究1,3 二氯苯分子光解离动力学过 程.对于泵浦 探测数据中的指数衰减过程及量子拍频现象选择合适的模型进行拟合,得到正确的光解动力学信 息.采用图形化编程语言LabVIEW编写程序,其中调用了LabVIEW数学分析程序包中的卷积、去卷积及Leven bergMarquardt最小二乘法拟合子程序等模块,对实验数据进行了处理,得到1,3 二氯苯的第一激发态S1的寿命. 同时也对反映量子相干现象的数据进行拟合,得到量子拍频的频率.     

Optimum design of cam curve of zoom system based on Zemax

Cam curve design is an indispensable step for a zoom system design. A novel method of designing cam curve based on Zemax is presented in this article. By utilizing Zemax programming language (ZPL) to create a program, which can accurately produce the data and shape of a cam curve, and obtain the curve fitting equation of the cam curve by using least squares method. Meanwhile, the program can figure out the continuous change of MTF during the whole zooming process, which helps us to evaluate the optical performance and imaging characters at any focal length for a zoom system. It can improve the efficiency and accuracy of a zoom system design, which has significant value for engineering application.     

基于ARM Cortex-M4的构件化汇编框架的研究

规范易用的汇编框架与样例是微处理器深层次应用开发的基础,但汇编编程复杂,并且目前针对32位ARM Cortex-M4的汇编程序资料和样例程序非常匮乏,学习难度大,开发工作困难重重。在深入分析ARM Cortex-M4汇编指令系统和寻址方式的基础上,以NXP半导体公司发布的Kinetis K(KK)系列MCU为蓝本,根据软件工程思想和构件设计理论,提出层次架构的工程框架建模思想,并构建基于ARM Cortex-M4内核的构件化汇编框架,据此制作GPlO驱动构件。指示灯闪烁样例工程的设计及测试结果表明了汇编框架规范、实用、易用,能降低嵌入式汇编语言的学习难度。框架能为业界基于ARM Cortex-M4的汇编开发提供参考。