在現(xiàn)代社會(huì)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的集群并行計(jì)算環(huán)境以其較高的性價(jià)比引起了人們的廣泛重視。集群并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是利用高速通信網(wǎng)絡(luò)將一組高檔工作站、服務(wù)器或PC計(jì)算機(jī)按某種結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，在并行系統(tǒng)軟件支持下實(shí)現(xiàn)高效并行處理的系統(tǒng)。集群并行計(jì)算技術(shù)在實(shí)時(shí)方面的應(yīng)用比較少，主要集中在實(shí)時(shí)仿真和實(shí)時(shí)圖象處理方面，在并行信號(hào)處理和控制方面的研究才剛剛起步。所以，進(jìn)行高性能實(shí)時(shí)集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用的研究將為多源信息處理和控制系統(tǒng)開拓一個(gè)新的有發(fā)展前景的方向，對(duì)學(xué)科發(fā)展具有重要意義。 本文以已經(jīng)投入運(yùn)行的國(guó)內(nèi)首套實(shí)時(shí)集群系統(tǒng)為研究背景，從體系結(jié)構(gòu)的角度對(duì)實(shí)時(shí)集群計(jì)算機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文首先分析了集群計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)無(wú)論是硬件還是軟件方面都不能滿足對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的控制系統(tǒng)的需求，然后給出了實(shí)時(shí)集群計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方案。構(gòu)建方案中分別介紹了實(shí)時(shí)集群計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的構(gòu)建。實(shí)時(shí)集群計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)中各節(jié)點(diǎn)機(jī)通過千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)互連，確保多傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收和傳遞。軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)是實(shí)時(shí)集群計(jì)算機(jī)的核心內(nèi)容。應(yīng)用于軍事指揮控制、艦艇指揮控制等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)集群計(jì)算機(jī)對(duì)集群節(jié)點(diǎn)消息傳遞的實(shí)時(shí)性、任務(wù)負(fù)載調(diào)度的實(shí)時(shí)性以及任務(wù)數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性有著嚴(yán)格的要求。在軟件部分詳細(xì)分析和討論了單一系統(tǒng)映像、基于動(dòng)態(tài)任務(wù)分配表的負(fù)載平衡機(jī)制和實(shí)時(shí)消息傳遞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中關(guān)鍵技術(shù)的處理策略。性能測(cè)試部分驗(yàn)證了該體系結(jié)構(gòu)的可行性。最后對(duì)實(shí)時(shí)集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研究做了進(jìn)一步展望。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TP338
【部分圖文】：

統(tǒng)容錯(cuò)和數(shù)據(jù)一致等可靠性問題。.共享存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)圖2.1()c共享存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)(具有較強(qiáng)的551能力)從實(shí)現(xiàn)的難度上講，不論是硬件制造的復(fù)雜性還是軟件的實(shí)現(xiàn)難度，這種體系結(jié)構(gòu)都大大超過其他幾類體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)這類體系結(jié)構(gòu)的集群系統(tǒng)有DSM(分布式共享存儲(chǔ)集群)、NUMA、cNcUMA等技術(shù)。在這類體系結(jié)構(gòu)中，可以將多個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源集合在一起，形成一個(gè)內(nèi)存空間一致的單一系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)具有最好的551(單一系統(tǒng)映像)能力。

惴ㄔ?00處理器和1000處理器情況下的加速比變化曲線如圖4.7所示。圖4.7三種算法在不同問題規(guī)模下的加速曲線需要注意的是，Amdhal提出的公式適用于固定計(jì)算規(guī)模的加速比性能描述。4.5.2并行效率并行效率:處理器做有用計(jì)算工作的那一部分時(shí)間段。并行效率是一個(gè)相對(duì)化的算法性能標(biāo)尺，它反映一個(gè)算法使用并行計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源的有效性，與問題規(guī)模無(wú)關(guān)。相對(duì)并行效率的定義為:E(尸)=單處理時(shí)執(zhí)行時(shí)間尸個(gè)處理器時(shí)執(zhí)行時(shí)間x處理器數(shù)量尸S(P)尸(4.3)等式4.3所定義的并行效率是相對(duì)算法在單處理器上的執(zhí)行時(shí)間，被稱之為相對(duì)并行效率。并行效率和并行加速比之間的關(guān)系也反映在等式4.3中，這兩個(gè)性能標(biāo)尺在現(xiàn)實(shí)中的意義在于:.在同一個(gè)并行計(jì)算機(jī)中，比較兩個(gè)算法的性能;.使用同一個(gè)算法，比較兩個(gè)并行計(jì)算機(jī)的性能;.根據(jù)影響著兩個(gè)指標(biāo)的因素，有針對(duì)性地改善算法或并行計(jì)算機(jī)的性能。4.5.3可伸縮性分析對(duì)于部分問題
【引證文獻(xiàn)】

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1 趙曉雷;;BSP模型下最大互信息醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)研究[J];電子設(shè)計(jì)工程;2012年16期

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1 王東;拖曳線列陣平臺(tái)背景信號(hào)仿真模塊設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

2 史鳳麗;基于集群計(jì)算機(jī)的圖像并行處理[D];西安科技大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2866767