跳到主要内容

算法897:VTDIRECT95:全局优化算法直接的串行和并行代码

出版:2009年7月23日出版历史
跳过抽象节

摘要

VTDIRECT95是D.R.Jones确定性全局优化算法的Fortran 95实现,称为直接广泛应用于多学科工程设计、生物科学和物理科学应用。该软件包包括一个串行代码和一个数据分布的大规模并行代码,用于不同的问题规模和优化(探索与开发)目标。动态数据结构用于组织本地数据,处理不可预测的内存需求,减少内存使用,以及跨多个处理器共享数据。并行代码采用多级功能和数据并行来提高并发性并减轻数据依赖性,从而提高负载平衡和可伸缩性。此外,两个版本中都集成了检查点功能,以提供容错和热重启。讨论了有关数据结构、并行方案、错误处理和可移植性的重要算法修改和设计考虑。使用几个基准函数和实际应用程序,在不同的系统上评估软件的优化效果、数据结构效率、并行性能和检查点开销。还详细描述了包的组织和使用。

跳过补充材料部分

补充材料

工具书类

  1. Baker,C.A.、Watson,L.T.、Grossman,B.、Haftka,R.T.和Mason,W.H.2000。并行全球飞机构型设计空间探索。高性能计算研讨会论文集,A.Tentner,Ed.国际计算机模拟学会,圣地亚哥,101-106。谷歌学者谷歌学者
  2. Bartholomew-Biggs,M.C.、Parkhurst,S.C.和Wilson,S.P.,2003年。飞机路径问题的全局优化方法。《欧洲歌剧杂志》。第146、21417-431.号决议。谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  3. Batchu,R.、Dandass,Y.S.、Skjellum,A.和Beddhu,M.,2004年。MPI/FT:一种基于模型的低开销容错消息传递中间件方法。俱乐部。计算。7, 4, 303--315.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  4. Bouteiller,A.、Herault,T.、Krawezik,G.、Lemarinier,P.和Cappello,F.,2006年。MPICH-V项目:多协议自动容错MPI。国际高性能计算杂志。申请。20, 3, 319--333.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  5. Carter,R.G.、Gablonsky,J.M.、Patrick,A.、Kelly,C.T.和Eslinger,O.J.,2001年。输气管道优化中噪声问题的算法。Optimiz公司。工程2、2、139--157。谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  6. Fagg,G.E.,Bukovsky,A.和Dongarra,J.J.,2001年。线束和容错MPI。帕拉尔。计算。27, 11, 1479--1495.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  7. Finkel,D.E.和Kelly,C.T.,2004年。DIRECT的自适应重启实现。技术代表CRCS-TR04-30。北卡罗来纳州立大学科学计算研究中心,罗利。谷歌学者谷歌学者
  8. Gablonsky,J.M.,2001年。DIRECT算法的修改。罗利北卡罗来纳州立大学数学系博士论文。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  9. Gropp,W.和Lusk,E.,2004年。消息传递接口程序中的容错。国际高性能计算杂志。申请。18, 3, 363--272.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  10. He,J.、Verstak,A.、Sosonkina,M.和Watson,L.T.2007a。大规模并行DIRECT的性能建模和分析:第2部分。技术代表TR-07-02。弗吉尼亚理工学院计算机科学系;布莱克斯堡州立大学。谷歌学者谷歌学者
  11. He,J.、Verstak,A.、Watson,L.T.和Sosonkina,M.2007b。大规模并行DIRECT的性能建模和分析:第1部分。技术代表TR-07-01。弗吉尼亚理工学院计算机科学系;布莱克斯堡州立大学。谷歌学者谷歌学者
  12. He,J.、Verstak,A.、Watson,L.T.和Sosonkina,M.,2008年。DIRECT的大规模并行版本的设计和实现。计算。Optimiz公司。申请。40, 2, 217--245.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  13. He,J.,Verstak,A.,Watson,L.T.,Stinson,C.A.,Ramakrishnan,N.,Shaffer,C.A.,Rappaport,T.S.,Anderson,C.R.,Bae,K.,Jiang,J..,and Tranter,W.H.2004年。室内无线通信系统的全球最佳发射机布局。IEEE传输。无线通信。3, 6, 1906--1911.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  14. He,J.,Watson,L.T.,Ramakrishnan,N.,Shaffer,C.A.,Verstak,A.,Jiang,J..,Bae,K.,and Tranter,W.H.,2002年。直接搜索算法的动态数据结构。计算。Optimiz公司。申请。23, 1, 5--25.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  15. Horst,R.、Pardalos,P.M.和Thoai,N.V.,2000年。全局优化简介。Kluwer学术出版社,波士顿。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  16. Horst,R.和Tuy,H.,1996年。全局优化:确定性方法。施普林格-弗拉格,德国柏林。谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  17. Jones,D.R.、Pertenne,C.D.和Stuckman,B.E.,1993年。无Lipschitz常数的Lipschitsian优化。J.Optimiz。西奥。申请。79, 1, 157--181.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  18. Ljungberg,K.、Holmgren,S.和Carlborg。2004.使用全局优化算法DIRECT同时搜索多个QTL。生物信息学20,121887--1895。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  19. Louca,S.、Neophytou,N.、Lachanas,A.和Evripidou,P.2000。MPI-FT:MPI的可移植容错方案。帕拉尔。程序。莱特。10, 4, 371--382.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  20. Meza,J.C.、Judson,R.S.、Faulkner,T.R.和Treasurywala,A.M.,1996年。比较了用于构象搜索的直接搜索方法和遗传算法。J.计算。化学。17, 9, 1142--1151.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  21. Panning,T.D.、Watson,L.T.、Allen,N.A.、Chen,K.C.、Shaffer,C.A.和Tyson,J.J.2008。出芽酵母细胞周期模型的确定性并行全局参数估计。J.全球优化。40, 4, 719--738.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  22. Pinter,J.D.,1996年。正在进行全局优化。Kluwer学术出版社,波士顿。谷歌学者谷歌学者
  23. 普朗克,J.S.,1997年。单处理器和分布式系统中检查点的概述,重点介绍实现和性能。技术代表UT-CS-97-372。诺克斯维尔大学计算机科学系。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  24. Quinn,M.J.,2003年。使用MPI和OpenMP在C中进行并行编程。McGraw-Hill教育(ISE版),纽约。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  25. Watson,L.T.和Baker,C.A.,2001年。一种全分布式并行全局搜索算法。工程计算。18, 1/2, 155--169.谷歌学者谷歌学者
  26. Watson,L.T.、Sosonkina,M.、Melville,R.C.、Morgan,A.P.和Walker,H.F.,1997年。算法777:HOMPACK90:用于全局收敛同伦算法的一组FORTRAN 90代码。ACM事务处理。数学。柔和。第23页,第4514-549页。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  27. Zhu,H.和Bogy,D.B.2002。DIRECT算法及其在滑块气浮表面优化中的应用。IEEE传输。磁铁。38, 5, 2168--2170.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  28. Zwolak,J.W.、Tyson,J.J.和Watson,L.T.,2005年。青蛙卵提取物中有丝分裂控制模型的全局优化参数。IEE系统。生物.152,2,81-92。谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用

索引术语

  1. 算法897:VTDIRECT95:全局优化算法直接的串行和并行代码

            建议

            评论

            查尔斯·雷蒙德·克劳福德

            随着更快的处理器和更多的软件包来实现并行算法,研究人员正在解决更大的优化问题,涉及许多参数和非常复杂的价值函数。此外,像这里介绍的软件包通常可以找到无约束问题的全局最优解决方案。此软件包是对D.R.Jones设计的DIRECT算法进行修改的实现。DIRECT算法从搜索域的中心开始,搜索域必须是区间的乘积。然后,沿部分坐标轴对价值函数进行采样,并基于这些采样对域进行细分。虽然DIRECT的其他Fortran实现已经发布,但这一个使用了Fortran 95的功能,例如抽象数据类型和动态存储分配。包中包括串行和并行实现。后者使用对标准消息传递接口(MPI)库的调用。实现DIRECT等算法的一个挑战是设计存储样本和子域的数据结构,以及维护数据的过程。面对复杂的价值函数、大量参数和内存限制,结构和程序也必须是健壮的。他、Watson和Sosonkina讨论了他们的数据结构的设计,并报告了这些结构的效率测试结果。任何为优化而开发Fortran代码的人都应该对本讨论以及实际的Fortran 95代码感兴趣。在线计算评论服务

            访问计算机文献的关键评论在这里

            成为评审员计算评论。

            评论

            登录选项

            检查您是否可以通过登录凭据或您的机构访问本文。

            登录

            完全访问权限

            • 发布于

              数学软件上的封面图像ACM事务
              ACM数学软件汇刊 第36卷第3期
              2009年7月
              122页
              国际标准编号:0098-3500
              EISSN公司:1557-7295
              内政部:10.1145/1527286
              期刊目录

              版权所有©2009 ACM

              如果复制品不是为了盈利或商业利益而制作或分发的,并且复制品的第一页载有本通知和完整引文,则允许免费制作本作品的全部或部分数字或硬拷贝以供个人或课堂使用。必须尊重ACM以外的其他人拥有的本作品组件的版权。允许用信用证进行摘要。要以其他方式复制或重新发布,在服务器上发布或重新发布到列表,需要事先获得特定许可和/或付费。从请求权限[电子邮件保护]

              出版商

              计算机协会

              美国纽约州纽约市

              出版历史

              • 出版:2009年7月23日
              • 认可的:2008年10月1日
              • 修订过的:2008年6月1日
              • 收到:2007年10月1日
              发布于汤姆斯第36卷第3期

              权限

              请求有关此文章的权限。

              请求权限

              检查更新

              限定符

              • 研究文章
              • 研究
              • 推荐

            PDF格式

            以PDF文件查看或下载。

            PDF格式

            电子阅读器

            使用eReader联机查看。

            电子阅读器