实时集群计算机体系结构的研究

发布时间：2020-11-02 07:45

　　 在现代社会，随着科学技术的进步和网络技术的飞速发展，以网络为基础的集群并行计算环境以其较高的性价比引起了人们的广泛重视。集群并行计算机系统是利用高速通信网络将一组高档工作站、服务器或PC计算机按某种结构连接起来，在并行系统软件支持下实现高效并行处理的系统。集群并行计算技术在实时方面的应用比较少，主要集中在实时仿真和实时图象处理方面，在并行信号处理和控制方面的研究才刚刚起步。所以，进行高性能实时集群计算机系统的关键技术及其应用的研究将为多源信息处理和控制系统开拓一个新的有发展前景的方向，对学科发展具有重要意义。 本文以已经投入运行的国内首套实时集群系统为研究背景，从体系结构的角度对实时集群计算机进行了系统的研究。论文首先分析了集群计算机的体系结构，该结构无论是硬件还是软件方面都不能满足对实时性要求比较高的控制系统的需求，然后给出了实时集群计算机体系结构的构建方案。构建方案中分别介绍了实时集群计算机硬件平台和软件平台的构建。实时集群计算机硬件平台的设计中各节点机通过千兆网络交换机互连，确保多传感器数据的实时接收和传递。软件平台的设计是实时集群计算机的核心内容。应用于军事指挥控制、舰艇指挥控制等系统的实时集群计算机对集群节点消息传递的实时性、任务负载调度的实时性以及任务数据处理的实时性有着严格的要求。在软件部分详细分析和讨论了单一系统映像、基于动态任务分配表的负载平衡机制和实时消息传递系统的设计中关键技术的处理策略。性能测试部分验证了该体系结构的可行性。最后对实时集群计算机系统的研究做了进一步展望。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TP338
【部分图文】：

统容错和数据一致等可靠性问题。.共享存储器体系结构图2.1()c共享存储器体系结构(具有较强的551能力)从实现的难度上讲，不论是硬件制造的复杂性还是软件的实现难度，这种体系结构都大大超过其他几类体系结构的实现。实现这类体系结构的集群系统有DSM(分布式共享存储集群)、NUMA、cNcUMA等技术。在这类体系结构中，可以将多个节点的计算资源集合在一起，形成一个内存空间一致的单一系统，这样的系统具有最好的551(单一系统映像)能力。

惴ㄔ?00处理器和1000处理器情况下的加速比变化曲线如图4.7所示。图4.7三种算法在不同问题规模下的加速曲线需要注意的是，Amdhal提出的公式适用于固定计算规模的加速比性能描述。4.5.2并行效率并行效率:处理器做有用计算工作的那一部分时间段。并行效率是一个相对化的算法性能标尺，它反映一个算法使用并行计算机的计算资源的有效性，与问题规模无关。相对并行效率的定义为:E(尸)=单处理时执行时间尸个处理器时执行时间x处理器数量尸S(P)尸(4.3)等式4.3所定义的并行效率是相对算法在单处理器上的执行时间，被称之为相对并行效率。并行效率和并行加速比之间的关系也反映在等式4.3中，这两个性能标尺在现实中的意义在于:.在同一个并行计算机中，比较两个算法的性能;.使用同一个算法，比较两个并行计算机的性能;.根据影响着两个指标的因素，有针对性地改善算法或并行计算机的性能。4.5.3可伸缩性分析对于部分问题
【引证文献】

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本文编号：2866767