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一种具有动态基更新的自适应步长共轭梯度算法。 (英语) Zbl 07217102号

摘要:自适应步长CG算法是稀疏对称正定线性系统的解算器,旨在降低每次迭代的同步成本,同时仍能满足用户特定的精度要求。在这项工作中,我们通过使用最大和最小Ritz值的迭代更新估计来改进自适应步长共轭梯度算法,该估计给出了最大和最小特征值的近似值G.Meurant公司P.蒂奇【数值算法82,No.3,937-968(2019;Zbl 1436.65033号)]. Ritz值估计用于动态更新构造牛顿或切比雪夫多项式的参数,以便在整个迭代过程中不断改进步长基的条件。这些估计值还用于自动设置与误差和残差大小之比相关的变量,该变量以前被视为输入参数。我们通过数值实验表明,在许多情况下,新算法在数值行为和减少同步次数方面都比以前的自适应步骤方法有所改进。

MSC公司:

65层10 线性系统的迭代数值方法
65层50 稀疏矩阵的计算方法
2005年5月 并行数值计算
65年20月 数值算法的复杂性和性能
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参考文献:

[1] Bai,Z。;胡,D。;Reichel,L.,基于牛顿的GMRES实现,IMA J.Numer。分析。14 (1994), 563-581 ·Zbl 0818.65022号 ·doi:10.1093/imanum/14.4563
[2] Bouras,A。;Frayssé,V.,Krylov方法中不精确矩阵向量积的松弛策略,CERFACS技术报告TR/PA/00/15,CERFAC,图卢兹(2000)
[3] Bouras,A。;Frayssé,V.,解线性系统的Krylov方法中的不精确矩阵向量积:松弛策略,SIAM J.矩阵分析。申请。26 (2005), 660-678 ·Zbl 1075.65041号 ·doi:10.1137/S0895479801384743
[4] Calvetti,D。;Golub,G.H。;Reichel,L.,基于修正矩的非对称线性系统自适应Chebyshev迭代方法,Numer。数学。67 (1994), 21-40 ·Zbl 0796.65033号 ·doi:10.1007/s002110050016
[5] Calvetti,D。;Reichel,L.,关于多项式系数的计算,Numer。算法33(2003),153-161·Zbl 1035.65156号 ·doi:10.1023/A:102555803588
[6] Carson,E.C.,《理论与实践中避免Krylov子空间方法的沟通》,博士论文,加州大学伯克利分校(2015)
[7] Carson,E.C.,自适应步长共轭梯度法,SIAM J.矩阵分析。申请。39 (2018), 1318-1338 ·Zbl 1398.65044号 ·doi:10.1137/16M1107942
[8] Carson,E。;Demmel,J.,《提高步长Krylov子空间方法最大可达精度的残差替换策略》,SIAM J.Matrix Ana。申请。35 (2014), 22-43 ·Zbl 1302.65075号 ·doi:10.1137/120893057
[9] Carson,E。;Demmel,J.W.,有限精度对称特征值问题的步长Lanczos方法的精度,SIAM J.矩阵分析。申请。36 (2015), 793-819 ·Zbl 1319.65024号 ·数字对象标识代码:10.1137/140990735
[10] Chronopoulos,A.T。;Gear,C.W.,对称线性系统的分步迭代方法,J.Comput。申请。数学。25 (1989), 153-168 ·Zbl 0669.65021号 ·doi:10.1016/0377-0427(89)90045-9
[11] Davis,T.A。;Hu,Y.,佛罗里达大学稀疏矩阵收集,ACM Trans。数学。柔和。38(2011),第1条,25页·Zbl 1365.65123号 ·doi:10.1145/2049662.2049663
[12] Sturler,E.de,《GMRES的平行变体》,《IMACS’91:第13届IMACS计算与应用数学标准世界大会论文集》,都柏林(1991),602-683
[13] 斯特勒,E.de;Vorst,H.A.van der,减少GMRES和CG中全局通信对并行分布式存储计算机的影响,应用。数字。数学。18 (1995), 441-459 ·兹伯利0842.65019 ·doi:10.1016/0168-9274(95)00079-A
[14] 德梅尔,J。;霍姆曼,M。;莫希尤丁,M。;Yelick,K.,《避免稀疏矩阵计算中的通信》,IEEE并行和分布式处理国际研讨会IEEE,迈阿密(2008),1-12·doi:10.1109/IPDPS.2008.4536305
[15] Dongarra,J。;贝克曼,P。;Moore,T.,《国际exascale软件项目路线图》,《国际高性能计算》。申请。25 (2011), 3-60 ·doi:10.1177/1094342010391989
[16] Dongarra,J。;Heroux,医学硕士。;Luszczek,P.,《高性能共轭梯度基准:高性能计算系统排名的新指标》,《国际高性能计算杂志》。申请。30 (2016), 3-10 ·doi:10.1177/1094342015593158
[17] Erhel,J.,通用稀疏矩阵的并行GMRES版本,ETNA,Electron。事务处理。数字。分析。3 (1995), 160-176 ·Zbl 0860.65021号
[18] Gautschi,W.,幂形式多项式的条件,数学。计算。33 (1979), 343-352 ·Zbl 0399.41002号 ·doi:10.2307/2006047
[19] 盖泽尔,P。;阿什比·T·J。;Meerbergen,K。;Vanroose,W.,《在大规模并行机器上隐藏GMRES算法中的全局通信延迟》,SIAM J.Sci。计算。35(2013),C48-C71·Zbl 1273.65050号 ·数字对象标识码:10.1137/12086563X
[20] 盖泽尔,P。;Vanroose,W.,在预处理共轭梯度算法中隐藏全局同步延迟,并行计算。40 (2014), 224-238 ·doi:10.1016/j.parco.2013.06.001
[21] Greenbaum,A.,微扰Lanczos和共轭梯度递归的行为,线性代数应用。113 (1989), 7-63 ·Zbl 0662.65032号 ·doi:10.1016/0024-3795(89)90285-1
[22] Greenbaum,A.,《估算递归计算残差法的可达到精度》,SIAM J.矩阵分析。申请。18(1997),535-551·Zbl 0873.65027号 ·doi:10.1137/S0895479895284944
[23] Gutknecht,M.H。;斯特拉科什,Z.,Krylov空间解算器的两个三项和三个二项递归的准确性,SIAM J.矩阵分析。申请。22 (2000), 213-229 ·Zbl 0976.65030号 ·doi:10.1137/S0895479897331862
[24] M.Heroux、R.Bartlett、V.H.R.Hoekstra、J.Hu、T.Kolda、R.Lehoucq、K.Long;R.Pawlowski;E.菲普斯;A.塞林格;H.桑奎斯特;R.Tuminaro;J.Willenbring;A.Williams,《Trilinos概述》,技术报告SAND2003-2927,Sandia National Laboratories,Albuquerque(2003),1-42,网址:网址:http://www.sandia.gov/{tgkolda/pubs/pubfiles/SAND2003-2927.pdf}
[25] Hestenes,M.R。;Stiefel,E.,求解线性系统的共轭梯度方法,J.Res.Natl。伯尔。站立。49 (1952), 409-436 ·Zbl 0048.09901号 ·doi:10.6028/jres.049.044
[26] 北卡罗来纳州辛德马什。;Walker,H.,《关于住户实施GMRES方法的说明》,技术报告UCID-20899,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室,Logan(1986),网址:https://www.osi.gov/biblio网站/7008035票据持有人-实施-gmres-方法
[27] Hoemmen,M.,通信避免Krylov子空间方法,加州大学伯克利分校博士论文(2010)
[28] Imberti,D。;Erhel,J.,改变你的步骤GMRES,ETNA,Electron。事务处理。数字。分析。47 (2017), 206-230 ·Zbl 1386.65108号 ·doi:10.1553/etnavol47s206
[29] Joubert,W.D。;Carey,G.F.,非对称线性系统的可并行重启迭代方法。一: 理论,国际计算杂志。数学。44(1992),243-267·Zbl 0759.65008号 ·doi:10.1080/00207169208804107
[30] 利森,J。;斯特拉科什,Z.,Krylov子空间方法。《原理与分析》,《数值数学与科学计算》,牛津大学出版社,牛津(2013)·Zbl 1263.65034号
[31] Manteuffel,T.A.,非对称切比雪夫迭代估计参数的自适应程序,数值。数学。31 (1978), 183-208 ·Zbl 0413.65032号 ·doi:10.1007/BF01397475
[32] Meurant,G。;斯特拉科什,Z.,《有限精度算术中的Lanczos和共轭梯度算法》,《数值学报》15(2006),471-542·兹比尔1113.65032 ·文件编号:10.1017/S096249290626001X
[33] Meurant,G。;Tichí,P.,近似CG,Numer中误差的(A)范数的极值Ritz值和上界。算法82(2019),937-968·Zbl 1436.65033号 ·doi:10.1007/s11075-018-0634-8
[34] 菲利普,B。;Reichel,L.,关于Krylov子空间基的生成,Appl。数字。数学。62(2012),1171-1186·Zbl 1253.65049号 ·doi:10.1016/j.apnum.2010.12.009
[35] Reichel,L.,Leja点的牛顿插值,BIT 30(1990),332-346·Zbl 0702.65012号 ·doi:10.1007/BF02017352
[36] Saad,Y.,《稀疏线性系统的迭代方法》,SIAM工业和应用数学学会,费城(2003)·Zbl 1031.65046号 ·数字对象标识代码:10.1137/1.9780898718003
[37] 西蒙西尼,V。;Szyld,D.B.,《不精确Krylov子空间方法理论及其在科学计算中的应用》,SIAM J.Sci。计算。25 (2003), 454-477 ·Zbl 1048.65032号 ·doi:10.1137/S1064827502406415
[38] Sleijpen,G.L.G。;Vorst,H.A.Van Der,混合Bi-CG方法中的可靠更新残差,计算56(1996),141-163·Zbl 0842.65018号 ·doi:10.1007/BF02309342
[39] Vorst,H.A.Van Der;Ye,Q.,用于真残差收敛的Krylov子空间迭代方法的残差替换策略,SIAM J.Sci。计算。22 (2000), 835-852 ·Zbl 0983.65039号 ·doi:10.1137/S1064827599353865
[40] Rosendale,J.Van,在共轭梯度迭代中最小化内积数据相关性,并行处理国际会议,ICPP’83 IEEE计算机学会,洛斯阿拉米托斯(1983),44-46
[41] 威廉姆斯。;Lijewski,M。;阿尔姆格伦,A。;B.Van斯特拉伦;Carson,E。;奈特,N。;Demmel,J.,作为几何多重网格底部解算器的步长Krylov子空间方法,第28届IEEE国际并行和分布式处理研讨会IEEE计算机学会,洛斯阿拉米托斯(2014),1149-1158·doi:10.1109/ipdps.2014.119
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