LOW-COST HIGH PERFORMANCE CLUSTER OF WORK-STATIONS BASED ON DYNAMIC LOAD BALANCING FOR PARALLEL DEPTH-FIRST SEARCH(DFS)

IntroductionTraditionally,supercomputers have been builtwith high performance processors,which use tech-niques to execute as many computations concur-rently as possible.This machine employs a numberof arithmetic units,and sufficient hardware to al-low them to be fed with data and instructions attheir peak rate. Supercomputers built as parallelprocessors have also contained special shared mem-ory or message passing hardware as an integralpart of the machines design. This special hard-ware,in co…     

An Improved Model for Computing-Intensive Tasks on Heterogeneous Workstations

IntroductionIt is well known that many concurrent- com-puting tasks,which consume time badly,can besolved on a massive parallel system using parallelcomputing in order to acquire less execution time.Generally a massive parallel system is very expen-sive a…     

AR-Dedupe: An Efficient Deduplication Approach for Cluster Deduplication System

As data are growing rapidly in data centers,inline cluster deduplication technique has been widely used to improve storage efficiency and data reliability.However,there are some challenges faced by the cluster deduplication system:the decreasing data deduplication rate with the increasing deduplication server nodes,high communication overhead for data routing,and load balance to improve the throughput of the system.In this paper,we propose a well-performed cluster deduplication system called AR-Dedupe.The experimental results of two real datasets demonstrate that AR-Dedupe can achieve a high data deduplication rate with a low communication overhead and keep the system load balancing well at the same time through a new data routing algorithm.In addition,we utilize application-aware mechanism to speed up the index of handprints in the routing server which has a 30%performance improvement.     

一种分布式环境中海量XML数据的有效查询机制

针对海量XML数据的查询问题,提出了一种有效的分布式查询处理机制,该机制通过划分和分配XML数据到多个计算节点的方式来进行查询。为平衡CPU负载,每个划分的XML数据被分配到各计算节点。在分布式环境中的每个计算节点处,考虑与查询进程开销密切相关的查询工作量,如果各计算节点负荷不均衡,划分的XML数据应重新分配以实现CPU负载均衡。从实验结果中可以看到,该算法对于海量XML数据的分布式查询性能有明显提升。     

U型不完全多目标拆卸线平衡问题建模与优化

针对U型布局所具有的生产柔性强、效率高等优点,结合仅需考虑需求零部件和危害性零部件的实际拆卸过程,提出U型不完全拆卸线平衡问题(U-shaped partial disassembly line balance problem,UPDLBP),以最小化工作站数量、空闲时间均衡指标、拆卸深度和拆卸成本为优化目标建立数学模...     

求解拆卸线平衡问题的改进人工蜂群算法

大规模拆卸线平衡问题（disassembly line balancing problem,DLBP）是NP完全问题。为克服传统算法求解DLBP搜索过于随机、易于早熟,且求解难度随任务规模的增加呈指数级增长等不足,构建了基于最小化工作站、均衡负荷、尽早拆卸有危害和高需求零部件的DLBP多目标优化模型,在此基础上,提出了改进人工蜂群算法。该算法包括以下4个阶段:在初始解生成阶段,引入危害指标和需求指标,提升算法收敛性能;在雇佣蜂搜索阶段,采取可变步长搜索策略,增加对较优解的搜索深度,加速淘汰劣解;在观察蜂搜索阶段,采用常规搜索与蠕动搜索相结合的混合搜索策略;在侦察蜂搜索阶段,构造了基于分布估计的搜索策略,引导搜索过程。应用本文算法对70个测试问题进行求解,其中65个求得了最优解,寻优率为92.86%;对10个任务实例求得最优解的需求指标为9730个,比蚁群算法减少了360个;52个任务实例的开启工作站数目、平滑率和拆卸成本3项指标均取得了更优的结果,求解较大规模问题的性能显著提升。      

基于非线性规划的空域扇区结构优化设计

在统计、分析管制员工作负荷和使用管制员工作负荷模型的基础上,提出一个受不同扇区规划数目约束的扇区结构划分的数学模型。作者采取多变量有约束非线性整数规划法简化了算法流程,并给出了算法解法步骤;在MATLAB平台上,通过编辑算法程序,实现了非线性算法运算功能,完成了扇区结构优化的计算机实现。通过对广州终端区空域进行扇区结构优化设计,根据数据对比得出扇区结构优化后各扇区工作负荷与工作负荷平均值的相对误差由原来的1104s／h降低到134．4s／h,验证了扇区结构优化数学模型的可行性和非线性算法的有效性。     

近断层地震作用下大跨CFST拱桥的动力稳定性

为研究大跨度CFST(钢管混凝土)拱桥在近断层地震作用下的动力稳定性能,以主跨132 m的下承式钢管混凝土拱桥为工程背景,以台湾集集地震记录作为横向输入,采用动态增量分析(IDA)方法,对动力失稳临界荷载的确定进行了探讨.为提高IDA的分析效率,采用了高性能数值计算并行处理方法.此外,还讨论了加强IDA曲线簇收敛的问题.结果表明:脉冲型近震可导致非线性极值动力失稳,失稳临界荷载明显降低;采用加权平均加速度峰值作为地震强度指标,能显著改善IDA曲线簇的离散性,有利于揭示近断层地震对钢管混凝土拱桥造成动力失稳的特点.     

Load Balancing in WDM Optical Networks with and without Wavelength—Continuity Constraints

In practical optical networks, there is often the same number of wavelengths in a fiber. But if it is not carefully designed, there will be much difference in link load among different fibers, and unnecessary wavelengths will be needed. This paper investigated this load balancing issues to minimize the wavelength requirements. Both Integer Linear Programming (ILP) and heuristic algorithms were presented to solve such a problem in WDM optical networks with or without wavelength-continuity constraints.     

集装箱码头作业系统层次化、并行、异构与可重构计算模型

基于计算思维和计算透镜, 分析了集装箱码头的装卸作业与调度决策, 基于“并行计算”、“异构计算”和“可重构计算”提出了计算物流视角下的集装箱码头作业层次化、并行、异构与可重构计算模型; 将计算机科学领域中多种典型计算体系结构的设计思想和运作机制, 泛化、迁移、修正、融合和定制到集装箱码头作业系统中, 设计了面向此计算模型的混合调度策略, 提出了集装箱码头调度新的抽象计算模型与工程解决路径; 以某大型集装箱码头为实例, 基于集装箱码头作业层次化、并行、异构与可重构计算模型, 进行了物流广义计算自动化的设计与性能评估。研究结果表明: 采用计算模型能确定码头的集装箱吞吐量上限, 实例中约为码头年设计能力的2.75倍; 在满负荷情况下, 基于等待作业集装箱队列的负载均衡调度策略和基于等待作业船型的负载均衡调度策略均能将大型集装箱干线船舶物流广义计算任务延迟缩短约17 h; 在明显作业过载时, 前者能将物流广义计算任务延迟减少100~110 h, 后者能减少约120 h; 在满负荷和作业过载情况下, 2种策略均能缩短大型集装箱干线船舶物流广义计算访问存储时间1~2 h, 后者在作业过载情况下表现更佳; 2种策略都能很好地优先服务重点班轮集合, 且有各自对应的适用状况和调度重点, 码头管理者可根据具体情况选择适用。      

码头堆场龙门起重机动态配置优化模型

为了优化轮胎式龙门起重机的动态配置,建立一个多目标非线性数学规划模型,以各箱区总的未按计划完成工作箱量所需的龙门起重机时间和龙门起重机闲置时间的最小化为目标函数,采用基于启发式方法的Lagrangian松弛算法,求取轮胎式龙门起重机的动态配置近似最优解。算例测试表明,算法的平均相对对偶间隙为1％,平均计算时间为4min,这种方法对于港口堆场内轮胎式龙门起重机的动态优化配置是有效的。     

水泥混凝土路面路基永久变形预估

结合修正后的路基永久变形预估模型和应变分层总和法,在考虑粘土、粉土和砂土3种不同土质状态下,分别预估了荷载作用于板边、板中及板角时路基产生的永久变形．计算表明,对于一定的路面结构和交通轴载,粘土路基的永久变形量最大,粉土次之,砂土最小;对于同一种土质,板角受荷时路基的永久变形最大,板边受荷次之,板中受荷最小;当荷载作用在板边时,板的尺寸越小,路基的永久变形越大;板角受荷造成的路基永久变形对水泥路面的受力状况是最为不利的．     

多人共站第一类混流装配线平衡问题的优化

针对使用传统模型和算法求解第一类多人共站混流装配线的平衡问题，兼顾工作站数、工人数和工作站负荷均衡，引入了新变量和不对称约束来构建新的数学模型. 提出了一种改进的鸡群算法，使用基于优先权值的编码方式在解码过程中优先选择能最早开始作业的工人来减少序列相关空闲时间，设定工位分配接受准则来分配工人数量以减少工位平均空闲时间；根据适应值大小将种群分为3个不同的群体来实现系统的有效搜索，其中，公鸡群个体基于其适应值差异在不同大小的邻域范围内搜索，母鸡群个体基于适应值相关的参数分别向所归属的公鸡或者其他公鸡/母鸡方向搜索，小鸡群个体则向其归属的母鸡方向搜索；最后将新模型和改进的鸡群算法用于求解标杆算例. 研究结果表明:在算例验证中，对比传统的模型，新模型多找出8个算例的最优解，且寻优速度更快；在算法平均收敛运算时间相似的情况下，本文所提算法求得的平均工人数、工位数以及平滑指标系数等评价指标分别提高了10.74%、16.05%和44.89%，验证了所提模型和算法的有效性和优越性.      

预应力混凝土变截面连续箱梁桥偏载系数研究

结合一座预应力变截面连续梁桥的运营期安全监测和多座新建桥梁的荷载试验,详细介绍了通过有限元法和静载试验确定偏载系数的方法,分析了箱梁在偏载作用下的偏载增大系数,通过几种方法的比较指出较合理的方法,为同类工程提供参考。     

列车荷载下桥上CRTS Ⅲ型板式无砟轨道挠曲力与位移

针对中国自主研发的CRTSⅢ型板式无砟轨道在运营阶段的受力变形问题, 以梁-板-轨相互作用原理为基础, 考虑钢轨、轨道板、自密实混凝土层及底座板等细部结构的空间尺寸与力学属性, 运用有限元法建立了高速铁路桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路精细化空间耦合模型; 计算了列车荷载作用下轨道及桥梁结构的挠曲力与位移, 分析了不同列车荷载作用长度、桥上扣件纵向阻力及墩台顶固定支座纵向刚度对挠曲力与位移的影响。研究结果表明: 在全桥加载情况下, 多跨简支梁桥上钢轨挠曲力在支座处表现为拉力, 跨中表现为压力, 大跨连续梁主桥上钢轨挠曲力在两侧边跨表现为拉力, 中间跨表现为压力, 单线加载时2种桥上有载侧钢轨挠曲力分别达到了38、53 kN, 约为双线加载时的1/2;轨道、桥梁结构纵向力与位移最大值不同时出现在同一工况下, 需要根据不同的检算部件选取最不利的列车荷载作用长度, 并将ZK活载中的集中力设置在跨中位置; 采用小阻力扣件可以改善钢轨受力与变形, 简支梁桥和连续梁桥上钢轨最大挠曲力分别减小了35%和22%, 钢轨纵向位移分别减小了7%和5%, 但轨板相对位移分别增大了26%和30%, 需加强观测以控制钢轨的爬行; 从轨道及桥梁结构的安全性与耐久性角度考虑, 建议将墩台顶纵向刚度控制在设计值的1.0~1.5倍范围内。      

Fuzzy optimization of storage space allocation in a container terminal

A fuzzy optimization model of storage space allocation is proposed, and a rolling-planning method is derived. The model takes the uncertainty of departure time of import containers and arrival time of export containers into account. For each planning horizon, the problem is decomposed into two levels: the first level minimizes the unbalanced workloads among blocks using hybrid intelligence algorithm; based on block workloads allocated in the above level, the second level minimizes the number of blocks to which the same group of import containers are split. Numerical results show that the model reduces workload imbalance, and speeds up the vessel loading and discharging process.     

采用配重方式降低不均匀超限货物等级的研究

针对密度不均匀、形状不规则货物按常规方法装载产生的超限问题,采用配重方法来降低货物的超限等级.通过在货物外形轮廓关于中心线不对称的3种方式下,依据力矩平衡原理进行分析、推导,确定出配重物的重量和重心位置、货物装载中心的位移值及降低货物超限等级的程度.最后,对如何选择配重物进行了分析.     

集卡提箱预约配额与场桥配置的联合优化

在集卡提箱预约中,集装箱码头场桥配置和预约配额的联合优化是缩短集卡等待时间,提升资源利用率的关键. 针对提箱作业的实际特点,构建了双目标整数规划模型,设计了基于非支配排序遗传算法的求解方法. 当码头需求较少时,采取动态调整随机分配场桥最佳;当码头需求较高时,采取动态调整与按需配置相组合的方式最佳. 以国内某码头为原型,通过不同规模的算例实验,验证了模型和算法的有效性. 所提方法可快速生成高质量、多样化的前沿解,实现了场桥资源与集卡作业需求的匹配优化,为码头管理者在资源投入与集卡等待时间的权衡中,提供了决策支持.     

车辆能源补给诱发交通拥堵的元胞自动机模拟

车辆能源补给需求的产生存在空间和时间上的随机性,可能会在能源供应站点形成聚集,进而影响正常道路交通.为此,本文将能源供应站点抽象为多服务台单排队系统,通过需求车辆行驶特征、能源补给行为特点的分析和元胞矩阵的设计,构建了开放边界条件下的能源供应站点元胞自动机模型.模型实验结果表明:模型能够实现车辆能源补给行为的模拟;需求聚集和补给行为会诱发道路拥堵现象,并会在需求高度聚集时加剧道路拥堵状态;通过模型实验可以明确需求聚集诱发拥堵的边界条件,而不同聚集程度下的边界条件对比结果证明了实施需求车辆引导的必要性.     

并联离线再生式颗粒捕捉器的试验研究

介绍一种并联式颗粒捕捉器及其试验情况.这种颗粒捕捉器采用2个壁流式金属烧结毡过滤器芯,2个滤芯并联安装,交替工作和再生.再生策略采用工况背压作为再生开始的条件,电加热引燃,采用控制再生空气流量的办法控制再生速度和再生温度.试验和实车运行证明该颗粒捕捉器新鲜状态时过滤效率63%,使用后期过滤效率81%,对实际运行油耗的影响在3%以内,可进行自动再生,满足车载使用要求.该过滤器可用于车辆的黑烟治理和采用EGR技术的欧IV发动机.