矢量线可视化法以其能表示矢量场的连续性,绘制效果直观而广泛应用在工程实践中,已成为流场可视化的重要方法。随着科学模拟精度不断提高,矢量场的数据规模不断增大,传统的矢量线可视化方法无法实现大规模矢量场数据的高效可视化,核外技术和并行可视化成了矢量线可视化领域的研究热点。然而应用核外技术或并行可视化进行矢量线计算时,因数据传输造成的延时极大影响了可视化速度。如何缓解因数据传输带来的计算延时,已成为迫切需要研究解决的问题。已有方法不能很好地解决数据传输带来的延时,并行加速性能不高,难以满足大规模矢量数据可视化实时交互需求。本文研究了矢量线可视化中的数据预取方法及基于数据预取的混合并行加速算法,并初步设计和实现了矢量线并行可视化软件。本文主要工作和研究成果如下:1、提出了一种大规模数据矢量线可视化中的数据预取方法。该方法首先利用在预处理阶段数据块间粒子流向的统计结果,构造数据块间粒子流向概率图,然后在进行矢量线计算时,利用粒子流向概率图来预测下一步计算所需的数据块并将其提前预取。同时分析了数据块划分粒度、粒子流向及位置对预取命中率的影响,在数据块间粒子流向概率图基础上增加了粒子边界信息,构造了边界间粒子流向概率图。实验结果表明,相比于已有预取方法,基于粒子流向概率的数据预取方法显著提高了预取的命中率和数据满足率,有效缩短了数据预处理时间。2、提出了一种节点间与节点内混合并行加速算法。该方法利用基于OpenMP的多核并行及基于MPI的多节点并行技术,对矢量线计算进行加速。同时,分析了多节点并行中的网络瓶颈问题,设计了一种分布式的Key-Value存储方案,消除了单一数据中心单点瓶颈,提高了数据传输效率,同时利用数据预取降低了数据传输延时。实验结果表明,该方法可获得较高的并行加速比,有效提高了矢量线可视化的效率。3、在上述工作基础上,设计实现了一个基于数据预取的矢量线并行可视化软件原型。该软件由矢量场数据预处理模块、数据预取模块、线程调度与管理模块、矢量线生成模块、图形绘制模块组成。基于该软件,本文用多组数据验证了所提方法的正确性和有效性。