cpugpu混合编程模型上的并行谱聚类实现

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1、万方数据中图分类号：UDC：学校代码：10055密级：公开高媳失淫硕士学位论文CPU／GPU混合编程模型上的并行谱聚类实现AnHeterogeneousparallelizationofspectralclusteringalgorithmonCPU／GPUHybrid学科专业盐簋扭廑旦撞苤南开大学研究生院二O一四年五月万方数据南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集

2、体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：年月日非公开学位论文标注说明(本页表中填写内容须打印)根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。论文题目申请密级口限制(≤2年)口秘密(≤10年)口机密(≤20年)保密期限20年月日至20年月日审批表编号批准日期20年月日南开大学学位评定委员会办公室盖章(有效)注：限制★2年(可少于2年)：秘密★10年(可少于10年)：机密★20年(可少于20年)万方数据南开大学学位论文使用授权书根据《南开大学关

3、于研究生学位论文收藏和利用管理办法》，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在《著作权法》规定范围内的学位论文使用权，即：(1)学位获得者必须按规定提交学位论文(包括纸质印刷本及电子版)，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入《南开大学博硕士学位论文全文数据库》；(2)为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；(3)根据教育部有关规定，南开大学

4、向教育部指定单位提交公开的学位论文；(4)学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所及其万方数据电子出版社和中国学术期刊(光盘)电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。论文电子版提交至校图书馆网站。本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。

5、作者暨授权人签字：南开大学研究生学位论文作者信息20年月日论文题目CPU／GPU混合编程模型上的并行谱聚类实现姓名焦晓帆学号2120110376答辩日期2014年5月19日论文类别博士口学历硕士团硕士专业学位口同等学力硕士口院／系／所计算机与控制工程学院专业计算机应用技术联系电话18591058812Emailjxf0016@163．com通信地址(邮编)：天津市南开区卫津路94号南开大学伯苓楼东区510备注：是否批准为非公开论文注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写(一式两份)签字后交校图书馆，非公开学位论文须附《南开大学研究生申请非公开学位论文审批表》。万方

6、数据摘要谱聚类作为极具竞争力的聚类算法，目前已经取得了较广泛的应用。谱聚类算法本质是通过特征分解，将原始的高维数据空间映射到特征向量空间，即低维的线性测度空间，然后对特征向量空间中的数据点进行聚类，所以谱聚类方法相对简单，对复杂分布的数据也十分有效。但是作为一种新发展的聚类算法，谱聚类算法本身仍存在许多值得深入研究的问题，在如何构造相似矩阵W、如何处理特征向量、如何自动确定聚类数目、如何选取Laplacian矩阵、如何运用到大规模学习问题中几个方面尤为明显。在如今普遍的海量信息面前，谱聚类适用于大规模学习的问题亟待解决。随着当代科学与工程、制造业的需求驱动，高性能计算近些年来得到迅猛发

7、展。相对于CPU的发展放缓，图形处理单元(GPU，GraphProcessingUnit)在高性能计算方面的卓越表现受到越来越多人的瞩目。GPU优秀的计算性能以及高速的访存带宽为谱聚类在应用到大规模数据时，提高计算效率和节省内存空间提供了良好的平台支持。为了解决利用谱聚类进行大规模数据处理时计算和空间复杂度较大的问题，本文在CPU／GPU异构编程模型上实现了一个基于t近邻相似矩阵的谱聚类方法(HSC)。同时针对数据规模过大时设备内存受限导致HS