并行計算是提高計算機系統(tǒng)性能的主要手段,然而隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴大,系統(tǒng)結(jié)構日益復雜,編程、存儲、能耗和可靠性等問題大量涌現(xiàn),它們均在不同程度上制約了并行計算的可擴展性�？蓴U展性的概念得到了進一步的發(fā)展,其內(nèi)涵從單一的以提高計算性能為目標逐漸演變?yōu)闄嗪舛喾N要素關系的綜合性問題。因此,需對其重新審視和研究。 本文主要研究能耗與并行計算可擴展性以及可靠性與并行計算可擴展性的關系,即能耗可擴展性和可靠可擴展性問題,為此文中分能耗篇和可靠性篇分別針 對這兩種可擴展性問題進行研究。在能耗篇中,主要工作體現(xiàn)在: 1.提出了能耗可擴展性模型(第二章) 度量模型是研究可擴展性問題的基礎。文中基于加速比模型,考慮能耗與計算性能之間的關系,分別針對能量消耗有效性及能耗增長與性能增長之間的匹配程度建立度量模型,即能效加速比和能耗性能率模型。前者是能耗可擴展性的有效度量,后者關注能耗與性能的增長關系,將并行計算系統(tǒng)分類為紅色可擴展系統(tǒng)、黃色可擴展系統(tǒng)和綠色可擴展系統(tǒng)。 2.提出了能耗墻理論(第三章) 當前,國際上對于“能耗墻”還未有一個統(tǒng)一的認識,尤其是其內(nèi)涵及量化等均未有研究。本文提出的能耗墻是并行計算能耗可擴...

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 可擴展性
        1.1.1 傳統(tǒng)可擴展性定義
        1.1.2 并行計算的發(fā)展歷程
        1.1.3 面向高效能計算的可擴展性
    1.2 相關工作
        1.2.1 高性能計算度量指標
        1.2.2 高效能計算度量指標
    1.3 本文的研究內(nèi)容
        1.3.1 能耗可擴展性
        1.3.2 可靠可擴展性
    1.4 本文的主要貢獻與創(chuàng)新
    1.5 論文結(jié)構
第二章 能耗可擴展性模型
    2.1 面向能效的加速比模型
        2.1.1 系統(tǒng)能耗組成
        2.1.2 能效加速比
        2.1.3 能耗性能率
    2.2 基于能耗可擴展性的系統(tǒng)分類
    2.3 實驗
        2.3.1 實驗步驟
        2.3.2 實驗結(jié)果
    2.4 相關工作
    2.5 小結(jié)
第三章 能耗墻
    3.1 能耗墻理論
    3.2 系統(tǒng)分類與能耗墻
    3.3 模擬實驗
    3.4 案例分析
        3.4.1 3D-Torus
        3.4.2 胖樹
    3.5 相關工作
    3.6 小結(jié)
第四章 面向能耗可擴展的能耗優(yōu)化技術
    4.1 能耗優(yōu)化模型
        4.1.1 通信流能耗
        4.1.2 動態(tài)能耗優(yōu)化模型
    4.2 能耗優(yōu)化模型分析
        4.2.1 動態(tài)能耗累加性
        4.2.2 動態(tài)能耗等價優(yōu)化模型
    4.3 模型實現(xiàn)
        4.3.1 實現(xiàn)框架
        4.3.2 模擬退火算法
        4.3.3 任務布局在MPI 實現(xiàn)中的軟件層次
    4.4 實驗
        4.4.1 實驗步驟
        4.4.2 實驗結(jié)果
    4.5 相關工作
    4.6 小結(jié)
第五章 可靠可擴展性模型
    5.1 可靠加速比模型
        5.1.1 容錯開銷
        5.1.2 可靠加速比
    5.2 系統(tǒng)分類
    5.3 廣義可靠加速比模型
    5.4 實驗
        5.4.1 實驗步驟
        5.4.2 實驗結(jié)果
    5.5 相關工作
    5.6 小結(jié)
第六章 可靠墻
    6.1 可靠墻理論
    6.2 系統(tǒng)分類與可靠墻
    6.3 廣義可靠墻理論
    6.4 模擬實驗
    6.5 案例分析
        6.5.1 可靠加速比與可靠墻
        6.5.2 廣義可靠加速比與廣義可靠墻
        6.5.3 優(yōu)化C&R 間隔分析
    6.6 相關工作
    6.7 小結(jié)
第七章 面向可靠可擴展的容錯機制
    7.1 TMR 的可擴展性分析
        7.1.1 TMR 可擴展性分類
        7.1.2 傳統(tǒng)TMR 可擴展性分析
        7.1.3 TMR 可擴展制約因素分析
    7.2 STMR 設計
        7.2.1 數(shù)據(jù)比較的通信局部化
        7.2.2 數(shù)據(jù)比較點及數(shù)據(jù)選擇
        7.2.3 容錯處理技術
    7.3 STMR 容錯機制分析
    7.4 STMR 實現(xiàn)
        7.4.1 冗余進程簇結(jié)點劃分實現(xiàn)
        7.4.2 數(shù)據(jù)比較的MPI 實現(xiàn)
        7.4.3 標記處理實現(xiàn)
    7.5 模擬實驗
        7.5.1 實驗目的和方法
        7.5.2 實驗結(jié)果
    7.6 相關工作
    7.7 小結(jié)
第八章 結(jié)束語
    8.1 工作總結(jié)
    8.2 研究展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果



本文編號：3915227