綠色計算是當前高性能計算領域最為關注的話題之一,降低系統(tǒng)功耗、提高系統(tǒng)效能是維持超級計算機向更大規(guī)模系統(tǒng)發(fā)展的重要途徑。異構并行系統(tǒng)已成為當前高性能計算機系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢之一,與傳統(tǒng)同構并行系統(tǒng)相比,集成有專用加速部件的異構并行系統(tǒng)具有更高的峰值計算速度和峰值效能。然而,由于異構處理器間計算速度和功耗開銷的不同,已有的面向同構系統(tǒng)的功耗優(yōu)化方法難以高效應用于異構并行系統(tǒng)。本文針對異構系統(tǒng)的功耗優(yōu)化問題展開研究,主要工作與創(chuàng)新包括:1.提出異構系統(tǒng)功耗感知的并行循環(huán)調度方法（第二章）并行循環(huán)是科學與工程計算程序中的主要優(yōu)化對象,文章以類OpenMP并行程序為研究對象,研究在滿足性能約束的條件下結合異構系統(tǒng)并行循環(huán)調度和處理器動態(tài)電壓頻率調節(jié)技術優(yōu)化系統(tǒng)功耗。首先建立了異構系統(tǒng)功耗感知的并行循環(huán)調度問題基本模型,然后通過分析方法給出異構系統(tǒng)并行循環(huán)調度的能耗下界,該下界可用于評估功耗優(yōu)化方法的執(zhí)行效率。進而,將異構系統(tǒng)并行循環(huán)調度問題歸納為一般整數(shù)規(guī)劃問題,給出了該問題的求解方法。2.提出異構系統(tǒng)功耗感知的多計算段頻率調節(jié)與任務劃分方法（第三章）并行程序一般由多個串行段和并行段程序組成,... 

【文章來源】：國防科技大學湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 異構并行系統(tǒng)是當前高性能計算機系統(tǒng)發(fā)展趨勢之一
    1.2 大規(guī)模異構并行系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)
    1.3 相關工作
        1.3.1 性能約束下的功耗優(yōu)化研究
        1.3.2 功耗約束下的性能優(yōu)化研究
        1.3.3 異構多核處理器功耗優(yōu)化研究
        1.3.4 基于加速部件的異構系統(tǒng)功耗優(yōu)化研究
    1.4 本文的研究內容
    1.5 本文的主要貢獻與創(chuàng)新
        1.5.1 異構系統(tǒng)功耗感知的并行循環(huán)調度方法
        1.5.2 異構系統(tǒng)功耗感知的多計算段頻率調節(jié)與任務劃分方法
        1.5.3 異構系統(tǒng)通信感知的全程序能耗優(yōu)化方法
        1.5.4 異構系統(tǒng)應用感知的最大功耗管理方法
    1.6 論文結構
第二章 異構系統(tǒng)功耗感知的并行循環(huán)調度方法
    2.1 模型與概念
    2.2 異構系統(tǒng)并行循環(huán)調度方法
        2.2.1 給定循環(huán)調度的處理器最優(yōu)頻率求解
        2.2.2 并行循環(huán)調度能耗下界分析
        2.2.3 并行循環(huán)調度問題優(yōu)化
    2.3 編譯實現(xiàn)
        2.3.1 算法實現(xiàn)
        2.3.2 代碼示例
    2.4 實驗評估
        2.4.1 測試平臺
        2.4.2 測試用例
        2.4.3 結果分析
    2.5 小結
第三章 異構系統(tǒng)功耗感知的多計算段頻率調節(jié)與任務劃分方法
    3.1 同構計算段程序能耗優(yōu)化方法
        3.1.1 建立同構計算段能耗模型
        3.1.2 能耗最優(yōu)的處理器頻率求解方法
    3.2 異構計算段程序能耗優(yōu)化方法
        3.2.1 建立并行段最優(yōu)能耗與執(zhí)行時間的關系
        3.2.2 臨界區(qū)操作對能耗優(yōu)化的影響
        3.2.3 基于最優(yōu)下降的啟發(fā)式求解算法
    3.3 實驗評估
        3.3.1 測試平臺
        3.3.2 測試用例
        3.3.3 實驗結果與分析
    3.4 小結
第四章 異構系統(tǒng)通信感知的全程序能耗優(yōu)化方法
    4.1 問題的提出
    4.2 基于整數(shù)線性規(guī)劃的靜態(tài)最優(yōu)能耗優(yōu)化方法
        4.2.1 應用模型
        4.2.2 系統(tǒng)模型
        4.2.3 性能模型
        4.2.4 基于ILP 的問題求解
    4.3 基于遺傳算法的動態(tài)自適應能耗優(yōu)化方法
        4.3.1 動態(tài)頻率調節(jié)算法
        4.3.2 通信感知的任務劃分算法
    4.4 實驗評估
        4.4.1 案例分析
        4.4.2 模擬實驗
    4.5 小結
第五章 異構系統(tǒng)應用感知的最大功耗管理方法
    5.1 問題的提出
    5.2 異構并行系統(tǒng)模型與功耗控制框架
    5.3 異構并行處理引擎功耗控制方法
    5.4 異構并行處理組功耗控制方法
    5.5 系統(tǒng)級功耗控制方法
    5.6 實驗評估與分析
        5.6.1 測試用例
        5.6.2 實驗評估
    5.7 小結
第六章 結束語
    6.1 工作總結
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果


【參考文獻】：
博士論文
[1]低功耗軟件優(yōu)化技術研究[D]. 陳娟.國防科學技術大學 2007
[2]低功耗技術研究—體系結構和編譯優(yōu)化[D]. 易會戰(zhàn).國防科學技術大學 2006
[3]多線程低功耗編譯優(yōu)化技術研究[D]. 趙榮彩.中國科學院研究生院（計算技術研究所） 2002



本文編號：3518675