面向E级计算的可扩展性能模拟器设计与实现

发布时间：2022-08-02 16:32

　　随着高性能计算机系统的运算速度从P级向E级迈进,在大规模并行计算机系统的开发研制中通过模拟技术进行性能评测显得尤为重要。巨大的系统规模和庞大的应用复杂度同时给面向E级系统的性能模拟技术带来了新的挑战。一方面,现有模拟技术的可扩展性受限,需要研究可扩展到E级系统规模的性能模拟器的设计及实现方法;另一方面,大规模系统的性能模拟对模拟器的模拟精度和执行效率提出了更高的要求,需要研究提高模拟精度和执行效率的相关优化技术。基于性能模拟技术的研究现状,本文主要从可扩展性能模拟器的设计、优化以及实现三个方面展开研究。首先针对可扩展模拟器的设计问题,提出了一种新的可扩展性能模拟器设计方案:EDPVC-SIM,该模拟器是一种基于进程虚时钟的执行驱动模拟器,其基本思想包括通过进程模拟进程、采用基于进程虚时钟的执行驱动模拟。EDPVC-SIM通过程序的实际运行获取串行执行时间,通信开销则通过模拟计算得到。模拟过程中每个进程维护一个虚时钟变量,通过消息传递来进行虚时钟的同步。针对模拟器的优化问题,本文主要从模拟精度和模拟效率两个方面进行了深入研究。首先对EDPVC-SIM中串行时间获取的精度进行了分析,提出了... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 性能模拟器
        1.2.2 通信模型
        1.2.3 任务映射算法
    1.3 课题研究内容和创新点
    1.4 论文结构
第二章 可扩展性能模拟器EDPVC-SIM 的设计
    2.1 可扩展性能模拟器EDPVC-SIM 的基本思想
    2.2 EDPVC-SIM 模拟器整体框架设计
    2.3 EDPVC-SIM 模拟器关键功能
        2.3.1 任务映射
        2.3.2 串行执行时间与通信时间计算
        2.3.3 事件驱动模拟
    2.4 本章小结
第三章 可扩展性能模拟器EDPVC-SIM 的优化
    3.1 串行时间计算精度分析与优化
        3.1.1 串行时间计算精度分析
        3.1.2 串行时间计算精度优化
    3.2 通信模型优化
        3.2.1 通信开销与通信模型
        3.2.2 基于通信协议特征的通信模型
        3.2.3 模型分析
    3.3 任务映射优化
        3.3.1 模拟器中的任务映射问题和基本的任务映射策略
        3.3.2 通信最小化的任务映射策略
        3.3.3 基于模拟退火的任务映射算法
    3.4 本章小结
第四章 基于MPICH2 的EDPVC-SIM 模拟器实现
    4.1 MPI 库结构分析
        4.1.1 MPICH2 基本通信接口
        4.1.2 MPICH2 的层次结构
        4.1.3 通信协议分析
    4.2 基于MPICH2 的EDPVT-SIM 实现框架
    4.3 EDPVC-SIM 的关键功能实现
        4.3.1 虚时钟同步策略
        4.3.2 事件处理
        4.3.3 通信接口修改
    4.4 本章小结
第五章 实验结果与分析
    5.1 模拟精度测试与执行效率分析
        5.1.1 实验环境与测试集
        5.1.2 模拟精度测试与分析
        5.1.3 模拟效率测试与分析
    5.2 任务映射算法测试与分析
        5.2.1 算法收敛性分析与性能测试
        5.2.2 任务映射算法对执行效率的影响
    5.3 模拟器可扩展性分析
    5.4 本章小结
第六章 结束语
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果



本文编号：3668862