隨著芯片技術(shù)的不斷進(jìn)步,計算系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)異構(gòu)、大規(guī)模、高性能等特點(diǎn)。異構(gòu)的高性能計算系統(tǒng)為科學(xué)計算、工程應(yīng)用等眾多領(lǐng)域提供了一個很好的大規(guī)模計算解決方案,同時也在不斷地為人們的日常生活帶來便利。然而高性能計算伴隨著更多的能源消耗,其中的低功耗問題和可靠性問題一直研究中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文將圍繞綠色計算這一主題,重點(diǎn)展開異構(gòu)系統(tǒng)計算過程中的能耗管理、可靠性管理、成本預(yù)算下性能最大化等問題的研究。具體來說,本文的主要工作和貢獻(xiàn)概括為以下四個方面:1.在有能量預(yù)算前提下,開展基于異構(gòu)系統(tǒng)中有優(yōu)先約束關(guān)系的任務(wù)集（記為DAG）的可靠性感知的任務(wù)調(diào)度算法研究。傳統(tǒng)的COMS功耗模型的不足在于其不能準(zhǔn)確反映處理器的功率消耗與處理器執(zhí)行頻率之間的關(guān)系。為此,本文中采用更具說服力的能耗模型及可靠性模型,以量化采用動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)（DVFS）技術(shù)后對處理器在執(zhí)行任務(wù)過程中瞬態(tài)故障的影響。在有能量預(yù)算的前提下,使得有優(yōu)先約束關(guān)系的任務(wù)在異構(gòu)計算系統(tǒng)中執(zhí)行的過程中系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性最大化。本文提出了三個低時間復(fù)雜度、有可靠性意識的啟發(fā)式算法（分別記為RHEFT、RCPOP和RMEC）。并通過組合11種不同的通... 

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 并行分布式系統(tǒng)概述
    1.2 課題研究背景及意義
        1.2.1 低功耗
        1.2.2 可靠性
    1.3 本文的主要工作
    1.4 論文組織框架
第2章 異構(gòu)計算系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度研究
    2.1 引言
    2.2 經(jīng)典的研究方法
        2.2.1 調(diào)度系統(tǒng)模型
        2.2.2 任務(wù)模型
        2.2.3 高級調(diào)度算法
    2.3 算法評估
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于能量約束的可靠性加強(qiáng)研究
    3.1 引言
    3.2 相關(guān)工作
    3.3 準(zhǔn)備工作
        3.3.1 系統(tǒng)模型
        3.3.2 功耗模型
        3.3.3 應(yīng)用程序模型
        3.3.4 容錯模型
        3.3.5 問題的描述
    3.4 實(shí)例分析
    3.5 算法設(shè)計
        3.5.1 可靠性與能量節(jié)約的關(guān)系
        3.5.2 關(guān)鍵階段
        3.5.3 RHEFT算法
        3.5.4 RCPOP算法
        3.5.5 RMEC算法
    3.6 實(shí)驗(yàn)和算法評價
        3.6.1 實(shí)驗(yàn)配置
        3.6.2 性能評價參數(shù)
        3.6.3 隨機(jī)DAG圖
        3.6.4 隨機(jī)圖性能評價
        3.6.5 真實(shí)應(yīng)用DAG性能評價
    3.7 本章小結(jié)
第4章 基于Recovery技術(shù)的可靠性加強(qiáng)研究
    4.1 引言
    4.2 相關(guān)工作
    4.3 系統(tǒng)模型
        4.3.1 應(yīng)用程序模型
        4.3.2 容錯模型
        4.3.3 問題描述
    4.4 實(shí)例分析
    4.5 算法設(shè)計
        4.5.1 可靠性與能量的關(guān)系
        4.5.2 關(guān)鍵步驟
        4.5.3 失效任務(wù)恢復(fù)執(zhí)行
        4.5.4 SHRHEFT算法
        4.5.5 SHRCPOP算法
        4.5.6 SHREFRM算法
    4.6 實(shí)驗(yàn)和算法評價
        4.6.1 性能參數(shù)評價
        4.6.2 隨機(jī)DAG圖
        4.6.3 隨機(jī)圖實(shí)驗(yàn)分析
        4.6.4 真實(shí)應(yīng)用DAG性能評價
    4.7 本章小結(jié)
第5章 考慮可靠性與能耗的雙目標(biāo)調(diào)度算法
    5.1 引言
    5.2 相關(guān)研究
    5.3 準(zhǔn)備工作
        5.3.1 系統(tǒng)模型
        5.3.2 多目標(biāo)優(yōu)化問題
        5.3.3 NSGA-II的思想
    5.4 問題描述
    5.5 算法設(shè)計
        5.5.1 選擇算子
        5.5.2 交叉算子
        5.5.3 變異算子
        5.5.4 BOGA算法
    5.6 實(shí)驗(yàn)和算法評價
        5.6.1 評價參數(shù)
        5.6.2 實(shí)驗(yàn)分析
    5.7 本章小結(jié)
第6章 考慮切換開銷的節(jié)能調(diào)度
    6.1 引言
    6.2 相關(guān)研究
    6.3 系統(tǒng)模型
        6.3.1 能耗模型
        6.3.2 系統(tǒng)模型
    6.4 實(shí)例分析
    6.5 算法設(shè)計
        6.5.1 單核系統(tǒng)調(diào)度
        6.5.2 多核系統(tǒng)調(diào)度
    6.6 實(shí)驗(yàn)分析
    6.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄 A 攻讀博士學(xué)位期間已發(fā)表與待發(fā)表的論文
附錄 B 攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]綠色評價模型的互模擬等價及邏輯保持[J]. 鈕俊,曾國蓀,王偉.  計算機(jī)學(xué)報. 2013(05)
[2]綠色網(wǎng)絡(luò)和綠色評價:節(jié)能機(jī)制、模型和評價[J]. 林闖,田源,姚敏.  計算機(jī)學(xué)報. 2011(04)
[3]信息科學(xué)技術(shù)的長期發(fā)展趨勢和我國的戰(zhàn)略取向[J]. 李國杰.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2010(01)
[4]綠色計算的重定義與若干探討[J]. 郭兵,沈艷,邵子立.  計算機(jī)學(xué)報. 2009(12)



本文編號：3734200