并行小波高速計算研究及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜,使得大規(guī)模電力系統(tǒng)中的各種研究計算都可能需要更超大規(guī)模的計算量。而電力系統(tǒng)重要分析工具一一小波變換因其計算復(fù)雜程度高,速度慢、耗時嚴(yán)重等原因,而不能在電力系統(tǒng)實際工程領(lǐng)域發(fā)揮其主要優(yōu)勢。因此利用并行技術(shù)解決小波變換計算慢的問題具有重要的意義。
　　 目前并行技術(shù)的研究已有很多方面,其中多核技術(shù)不僅可以實現(xiàn)并行計算同時還能規(guī)避以往多機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通信、維護(hù)等等所帶來的冗余開銷,多核平臺的普及

2、也為多核技術(shù)的開發(fā)與研究提供了優(yōu)越條件。本文通過利用多核并行技術(shù)對小波變換和小波包變換實現(xiàn)并行化,提高它們在應(yīng)用領(lǐng)域的計算速度,節(jié)約時間成本。本文主要進(jìn)行了以下工作:
　　 1.介紹多核并行技術(shù)理論及多核編程環(huán)境Pthreads和OpenMP的編程方法,基于Visualstudio2008編寫小波與小波包變換串行程序。
　　 2.利用IntelParallelAmplifier找出小波與小波包串行應(yīng)用程序的熱點部分,即耗

3、時最為嚴(yán)重的代碼段。通過分析這些關(guān)鍵點的潛在并行性,對卷積計算與數(shù)據(jù)回存的過程分別提出任務(wù)級與數(shù)據(jù)級并行策略。
　　 3.基于Pthreads與OpenMP編程環(huán)境分別實現(xiàn)小波與小波包并行化。以DB4小波為例,采用周期延拓方式,在5種數(shù)據(jù)量下,于單機(jī)雙核計算平臺上進(jìn)行實驗。在Pthreads環(huán)境下,對分解過程運用數(shù)據(jù)級并行,對重構(gòu)過程運用任務(wù)級并行,分別比較單層分解、多層分解并行及串行計算結(jié)果,并行效果滿足要求；在OpenMP環(huán)

4、境下,利用OpenMP編譯指導(dǎo)語句,對小波與小波包循環(huán)體實現(xiàn)并行分解。另外在對小波包并行化中提出嵌套與非嵌套并行方式,并比較并行計算與串行計算的結(jié)果。實驗加速比隨著數(shù)據(jù)量的增加而逐漸接近2,并行效果明顯,甚至出現(xiàn)超線性加速比的情況,能夠顯著提高變換速度。
　　 4.將并行小波與小波包變換分別應(yīng)用于電力系統(tǒng)諧波分析與數(shù)據(jù)壓縮仿真實驗中。其中,通過分析位圖壓縮過程,對位圖壓縮算法提出一種并行策略,并結(jié)合并行小波與小波包變換實現(xiàn)數(shù)據(jù)并