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并行算法及其应用

作　者: 戴波
导　师: 陈世新
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 并行算法 并行体系结构 二维到达角和极化参数的联合估计 复数矩阵 视频压缩
分类号: TP391.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 543次
引　用: 8次
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内容摘要


自从第一台冯·诺依曼机产生，到现在短短几十年间，单处理器的处理速度已经增长了成千上万倍，在社会生活的方方面面都展现了其广泛的应用。然而在高尖端科技领域内，单处理器的处理速度还远远不能满足需求，这就刺激和促进了在近二三十年内并行处理技术的蓬勃发展。 并行处理技术领域博大精深，包括硬件技术、并行体系结构、并行操作系统、并行语言、并行编译系统、并行软件和并行算法等。然而目前国内外现状是并行算法的应用研究明显地滞后于其体系结构的发展，许多方面尚处于探索阶段，技术上还很不成熟，其中最主要的表现就是配套软件的欠缺、任务的合理分配，通信与同步问题。 本文将以并行算法及其应用为研究对象，重点研究了并行算法在数字信号处理中的某些应用。 在概述了并行处理技术与并行算法的基本概念之后，研究了电子工程中的二维到达角和极化参数的联合估计算法，对联合估计算法的数学模型进行了详细分析，针对涉及的算法，对串行化及其并行化方法都较全面的进行了分析，研究和实现。随后，在算法并行化的基础上实现了二维到达角和极化参数的联合估计算法的并行程序设计。 接着，研究了视频压缩算法的一些理论基础，并在此基础上具体研究了视频压缩算法应用最广泛，在同等压缩率下，压缩质量最好的MPEG标准的某些算法和应用，参与研究了DCT，小波变换等与MPEG压缩标准密切相关的一些算法的并行化研究，并独立研究了移动目标检测的两种实现方法和其并行化实现，及对MPEG压缩算法编码时间影响最大的搜索算法的并行化方法进行了分析和实现。 通过上述在数字信号处理中的这些应用，较全面、形象地展示了并行算法的开发方法及其应用。

全文目录


引言  9-10
第一章 并行处理技术概述  10-19
  1．1． 并行处理技术的需求与发展历程  10-11
    1．1．1． 并行处理技术的需求  10
    1．1．2． 并行处理技术的发展历程  10-11
  1．2． 并行处理技术的现状与发展动态  11-16
    1．2．1． 并行处理技术的现状  11-12
    1．2．2． 并行处理技术的发展动态  12-15
    1．2．3． 并行处理技术的未来研究重点  15-16
  1．3． 并行机的体系结构与分类  16-19
    1．3．1． 单指令流单数据流（SISD）计算机  16
    1．3．2． 单指令流多数据流（SIMD）计算机  16-17
    1．3．3． 多指令流单数据流（MISD）计算机  17
    1．3．4． 多指令流多数据流（MIMD）计算机  17-19
第二章 并行算法概述  19-34
  2．1． 并行算法的目标和分类  19-20
    2．1．1． 并行算法的目标  19
    2．1．2． 并行算法的分类  19-20
  2．2． 并行计算模型  20-24
    2．2．1． PRAM并行计算模型  20-23
    2．2．2． C~3并行计算模型  23
    2．2．3． LOGP并行计算模型  23-24
  2．3． 并行算法的设计与实现  24-34
    2．3．1． 并行算法的基本设计技术  24-25
    2．3．2． 并行算法的基本实现方法  25-27
    2．3．3． 并行算法的性能度量  27-30
    2．3．4． 并行开发环境  30-34
第三章 并行算法在二维到达角和极化参数的联合估计算法中的应用  34-68
  3．1． 引言  34
  3．2． 联合估计算法的数学模型及算法简介  34-37
    3．2．1． 数学模型  34-35
    3．2．2． 算法简介  35-36
    3．2．3． 算法分析  36-37
  3．3． 联合估计算法数学模型中的并行算法结构研究  37-50
    3．3．1． 适合矩阵乘法的结构分析  37-42
    3．3．2． 适合矩阵求逆的结构分析  42-47
    3．3．3． 适合矩阵求特征值和特征向量的结构分析  47-48
    3．3．4． 适合求最值的结构分析  48-50
    3．3．5． 结论  50
  3．4． 联合估计算法的数学模型中并行算法的设计与分析  50-64
    3．4．1． 矩阵乘法（复数）的分析与设计  50-54
    3．4．2． 矩阵求逆（复数）的并行化分析与设计  54-60
    3．4．3． 共轭对称矩阵（复数）的特征值与特征向量求解的并行化方法的分析与设计  60-64
  3．5． 联合估计算法的程序设计与实现  64-68
    3．5．1． 程序设计  64-67
    3．5．2． 程序实现结果  67-68
第四章 视频压缩理论基础  68-91
  4．1． 引言  68-69
  4．2． 视频压缩理论基础概述  69-71
  4．3． 压缩编码技术  71-79
    4．3．1． HUFFMAN编码  72
    4．3．2． 行程编码（RLE）  72-73
    4．3．3． 算术编码  73-74
    4．3．4． 信息熵编码  74
    4．3．5． 预测编码（DPCM）  74-76
    4．3．6． 离散余弦变换（DCT）编码  76-77
    4．3．7． 小波变换（WT）编码  77
    4．3．8． 帧间预测与运动补偿（MC）编码  77-79
    4．3．9． 其他编码  79
  4．4． 视频压缩标准  79-91
    4．4．1． JPEG  79-82
    4．4．2． H．261系列标准  82-84
    4．4．3． MPEG标准系列  84-91
第五章 视频压缩MPEG标准的某些算法应用及并行化  91-122
  5．1． 视频信号的并行处理结构  91-99
    5．1．1． 视频压缩算法的并行性  92-93
    5．1．2． 视频处理器并行结构  93-99
  5．2． MPEG算法应用研究—移动目标检测及其并行化研究  99-105
    5．2．1． 数据未压缩的移动目标检测  100-105
    5．2．2． 数据压缩后的移动目标检测  105
  5．3． MPEG的某些算法的并行性研究  105-122
    5．3．1． 参与并已经实现并行化的某些MPEG算法的并行化方法  108-113
    5．3．2． 搜索算法并行化研究及实现  113-122
参考文献  122-125
致谢  125-126
作者在研究生期间的科研、论文、教学及获奖情况  126
个人简历  126

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置
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