當(dāng)前，高性能計(jì)算被廣泛應(yīng)用于高科技研究和諸多工業(yè)領(lǐng)域，以高性能計(jì)算為基礎(chǔ)的計(jì)算科學(xué)得到了顯著的發(fā)展。同時(shí)，需求的不斷增加和對性能的苛刻要求給新一代的高性能計(jì)算系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。特別是隨著處理器性能和系統(tǒng)規(guī)模的迅速提升，急劇增長的功耗嚴(yán)重限制了高性能計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用。為有效管理系統(tǒng)功耗，提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，最終降低高性能計(jì)算系統(tǒng)的擁有代價(jià)，低功耗技術(shù)已成為高性能計(jì)算領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。上世紀(jì)90年代以來，大規(guī)模并行處理系統(tǒng)（massively parallel processing，MPP）和集群（Cluster）系統(tǒng)已成為高性能計(jì)算機(jī)主要的體系結(jié)構(gòu)。在并行計(jì)算系統(tǒng)中，并行資源管理軟件根據(jù)調(diào)度算法從作業(yè)隊(duì)列中選擇合適的作業(yè)，并為其分配和釋放計(jì)算結(jié)點(diǎn)。傳統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度和資源管理主要關(guān)注兩點(diǎn)：降低作業(yè)的平均等待時(shí)間和提高整個(gè)系統(tǒng)的利用率。然而，由于沒有足夠的作業(yè)負(fù)載，以及作業(yè)調(diào)度和資源分配策略無法充分利用系統(tǒng)資源，常常會(huì)有空閑資源浪費(fèi)系統(tǒng)能耗的情況。針對以上問題，本課題分析了高性能并行計(jì)算系統(tǒng)負(fù)載與能耗的特點(diǎn)，并基于并行資源管理技術(shù)，設(shè)計(jì)了兩類針對高性能并行計(jì)算系統(tǒng)的自適... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 高性能計(jì)算面臨的功耗危機(jī)
        1.1.1 處理器性能和功耗的提升
        1.1.2 高性能計(jì)算系統(tǒng)規(guī)模和總體功耗的增長
        1.1.3 高功耗帶來的危機(jī)
    1.2 高性能計(jì)算領(lǐng)域中“綠色計(jì)算”的興起
        1.2.1 計(jì)算機(jī)節(jié)能法規(guī)和企業(yè)節(jié)能計(jì)劃
        1.2.2 綠色網(wǎng)格（Green Grid）和 GREEN500
        1.2.3 綠色高性能計(jì)算機(jī)——Green Destiny
    1.3 研究背景和意義
    1.4 研究目標(biāo)及內(nèi)容
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第二章 相關(guān)研究
    2.1 高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)
        2.1.1 高性能計(jì)算系統(tǒng)的特點(diǎn)
        2.1.2 典型高性能計(jì)算系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
    2.2 高性能計(jì)算系統(tǒng)的作業(yè)及資源管理
        2.2.1 作業(yè)管理和資源管理相關(guān)概念介紹
        2.2.2 作業(yè)調(diào)度策略
        2.2.3 開源并行系統(tǒng)資源及作業(yè)管理器 Slurm
    2.3 低功耗技術(shù)
        2.3.1 功耗與能耗的概念
        2.3.2 電路功耗原理
        2.3.3 低功耗技術(shù)接口
        2.3.4 性能及能耗評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
        2.3.5 低功耗技術(shù)在高性能計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用
第三章 高性能計(jì)算系統(tǒng)負(fù)載及能耗分析
    3.1 監(jiān)測與采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        3.1.1 并行計(jì)算實(shí)時(shí)模擬
        3.1.2 系統(tǒng)的監(jiān)測與采樣
        3.1.3 測試負(fù)載
    3.2 高性能計(jì)算系統(tǒng)負(fù)載特點(diǎn)
    3.3 高性能計(jì)算系統(tǒng)能耗模型
第四章 功耗管理算法的設(shè)計(jì)
    4.1 降低系統(tǒng)功耗對性能的影響
        4.1.1 系統(tǒng)能耗節(jié)省和性能影響分析
        4.1.2 系統(tǒng)能耗節(jié)省及性能影響測試
        4.1.3 減輕和控制節(jié)能對系統(tǒng)性能的影響
    4.2 關(guān)閉空閑結(jié)點(diǎn)的功耗管理算法
        4.2.1 限制關(guān)閉間隔周期的調(diào)整算法
        4.2.2 基于請求和服務(wù)速率的調(diào)整算法
        4.2.3 算法分析及比較
    4.3 限制可用結(jié)點(diǎn)的功耗管理算法
        4.2.1 基于系統(tǒng)利用率的調(diào)整算法
        4.2.2 基于slowdown 的調(diào)整算法
        4.2.3 算法分析及比較
第五章 模擬測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    5.1 模擬系統(tǒng)事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制
        5.1.1 事件類型及其概念
        5.1.2 系統(tǒng)事件和狀態(tài)
        5.1.3 事件驅(qū)動(dòng)過程
    5.2 模擬系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
        5.2.1 模塊功能劃分
        5.2.2 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)及關(guān)系
    5.3 模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        5.3.1 主要數(shù)據(jù)對象
        5.3.2 功能模塊及其主要接口
第六章 測試與結(jié)果分析
    6.1 測試環(huán)境與目標(biāo)
        6.1.1 測試目標(biāo)
        6.1.2 測試環(huán)境和負(fù)載
    6.2 模擬系統(tǒng)驗(yàn)證
        6.2.1 模擬系統(tǒng)性能測試
        6.2.2 模擬系統(tǒng)正確性驗(yàn)證
    6.3 功耗管理算法測試及結(jié)果分析
        6.3.1 限制可用結(jié)點(diǎn)功耗管理算法的測試
        6.3.2 關(guān)閉空閑結(jié)點(diǎn)功耗管理算法的測試
        6.3.3 算法比較及適用性分析
第七章 結(jié)束語
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3034071