[發(fā)明專利]矩陣求逆處理方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410816765.2
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN104572588B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏一雄;陳興玉;程五四;陳帝江;胡祥濤;張紅旗;蘇建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本發(fā)明公開了一種矩陣求逆處理方法和裝置。其中，矩陣求逆處理方法包括：獲取經(jīng)過中央處理器擴展后的擴展矩陣；根據(jù)擴展矩陣利用統(tǒng)一計算設(shè)備架構(gòu)平臺構(gòu)建全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中，全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)包括多個線程塊及線程；利用全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)對擴展矩陣的列向量進行并行處理，其中，對于擴展矩陣的每一列列向量上的數(shù)據(jù)采用串行計算的方式進行計算，得到計算結(jié)果，計算結(jié)果包括目標矩陣的逆矩陣和與逆矩陣具有相同大小的單位矩陣；以及將計算結(jié)果輸出至中央處理器，其中，中央處理器從計算結(jié)果中提取逆矩陣。通過本發(fā)明，解決了現(xiàn)有技術(shù)中矩陣求逆過程中計算效率低的問題，達到了提高矩陣求逆過程中計算效率的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種矩陣求逆處理方法和裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)在數(shù)字化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多其他領(lǐng)域的技術(shù)開始被囊括進來，也越來越多的依靠數(shù)字化技術(shù)帶來明顯的產(chǎn)業(yè)推動能力，特別是制造業(yè)領(lǐng)域，由于設(shè)計、仿真分析在產(chǎn)品開發(fā)過程中所占有的比重增加，以及計算機便利的快速計算分析能力，現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)流程幾乎完全是基于數(shù)字化技術(shù)之上。也正是這種依賴關(guān)系，促使計算機軟硬件不斷更新?lián)Q代以滿足日益提升的性能需求。

對于矩陣的計算通常包括限單元法和有限差分法以及邊界元法。相對于有限單元法和有限差分法，邊界元法因其高精度及降維優(yōu)勢，更適合于快速預處理、自適應(yīng)結(jié)構(gòu)分析的過程。但采用邊界元法得到的系數(shù)矩陣具有稠密且非對稱的劣勢，傳統(tǒng)邊界元法的求解效率以及求解問題規(guī)模都受到了限制。很多學者通過引入快速數(shù)值計算算法，如快速多極等，加速邊界元求解計算過程，提高求解問題規(guī)模。然而，對于時間相關(guān)的工程問題，在時域或頻域利用邊界元法求解時，由于基本解的復雜性以及時域離散或轉(zhuǎn)換需求，上述數(shù)值算法不能取得很好的計算效果。尤其是涉及O(N³)計算復雜度的矩陣求逆運算消耗了數(shù)值運算過程中的大量時間。

Hackbusch在1999年提出了基于遺傳樹結(jié)構(gòu)的數(shù)值求解算法加速算法。利用矩陣分塊，并將相容子塊利用外乘法近似表示，從而壓縮矩陣數(shù)據(jù)存儲，減少參與矩陣運算的數(shù)據(jù)量，同時利用遞歸思想，借助遺傳樹結(jié)構(gòu)，提出了近似求逆方法。但這種方法對于計算效率提升有限，同時由于是近似擬合，計算精度無法得到保證。此外，由于矩陣求逆運算中較強的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，難以利用中央處理器(CPU)多核并行計算提升降低計算時間耗費，這使得矩陣求逆的過程中計算效率較低。

針對現(xiàn)有技術(shù)中矩陣求逆過程中計算效率低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種矩陣求逆處理方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中矩陣求逆過程中計算效率低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種矩陣求逆處理方法。根據(jù)本發(fā)明的矩陣求逆處理方法包括：獲取經(jīng)過中央處理器擴展后的擴展矩陣，所述擴展矩陣包括目標矩陣和與所述目標矩陣具有相同大小的單位矩陣；根據(jù)所述擴展矩陣利用統(tǒng)一計算設(shè)備架構(gòu)平臺構(gòu)建全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中，所述全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)包括多個線程；利用所述全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)采用并行計算的方式依次對所述擴展矩陣的列向量進行計算，采用串行計算的方式對所述擴展矩陣的行向量的行間數(shù)據(jù)進行計算，得到計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括所述目標矩陣的逆矩陣和與所述逆矩陣具有相同大小的單位矩陣；以及將所述計算結(jié)果輸出至所述中央處理器，其中，所述中央處理器從所述計算結(jié)果中提取所述逆矩陣。

進一步地，根據(jù)所述擴展矩陣利用統(tǒng)一計算設(shè)備架構(gòu)平臺構(gòu)建全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)包括：根據(jù)所述擴展矩陣的大小確定分割基數(shù)；按照所述分割基數(shù)對所述擴展矩陣的行向量和列向量進行劃分，得到多個數(shù)據(jù)段；以及根據(jù)所述分割基數(shù)和所述多個數(shù)據(jù)段的數(shù)量構(gòu)建線程塊結(jié)構(gòu)，形成所述全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中，所述全局網(wǎng)格結(jié)構(gòu)包括與所述多個數(shù)據(jù)段一一對應(yīng)的線程塊，每個線程塊具有與所述分割基數(shù)相同數(shù)量的線程。