检索结果-内蒙古大学图书馆

全系统模拟器可以用于指定模拟某个硬件平台,因此其被广泛用于软件开发、错误判定、内存访问情况的查看和分析等用途。多核技术的发展为全系统模拟器技术带来了众多机遇同时也带来了很多挑战。一方面,多核平台拥有丰富的物理计算资源可供全系统模拟使用并提高自身模拟的性能。另一方面,随着多核平台上处理器数目快速增长,要求全系统模拟器可以高效的模拟大量核的多核平台并可以模拟运行处理大数据量的并行程序。与此同时,全系统模拟器必须有能力真实的模拟并行程序在多核平台上的并行运行的行为从而才有可能暴露并行程序自身存在的问题,如并行错误中的数据竞争问题。然而,由于当今主流的全系统模拟器都在利用一个物理处理器,以轮训的方式模拟多核计算平台,因此,他不但不能够利用多核平台上丰富的物理计算资源与此同时还将在性能上非常差的可伸缩性。与此同时,在可靠性方面,由于虚拟核之间经常以较粗粒度进行调度,因此非常容易隐藏并行程序本身由于运行由于数据竞争而产生的随机错误,进而严重约束了对模拟软件运行时行为的分析。然而我们知道开发一个全系统模拟器,由于要考虑到系统相关的所有层面,因此需要大量地人力并花费大量地时间。而全系统模拟器较普通的用户态程序模拟器更为复杂,其原因在于要考虑全系统的所有层面,如系统指令集、地址翻译、运行的特权级、中断以及外设的模拟。而不同体系结构指令集的不同也给构建一个可移植的全系统模拟器带来了更大的困难。本文提出了一个全新构建并行全系统模拟器的方法。我们发现对于现有的多核平台,核于核之间关系以及核与外设之间相互独立,他们之间通过有着标准规范的总线接口进行通讯。例如,每个处理器都拥有自己的控制单元、寄存器以及缓存,处理器之间通过核间中断进行通讯。这样的组织结构允许我们基于现有的并行模拟器构建一个有效地并行模拟框架,而不是简单的将其并行化,从而降低构建并行模拟器的复杂性。我们通过集成多个主流的串行模拟器来构建一个并行模拟器,每一个串行模拟器都用来模拟一个虚拟处理器并以一个线程的形式运行。我们还提供了一个简单有效的协议层负责线程的调度、通讯和同步模拟。我们认为这种简单的构建方法可以使得并行模拟器具有很好的可伸缩性、可靠性、可移植性以及动态负载均衡的能力。通过引进轻量级事务技术、非阻塞队列技术以及针对多核模拟的调度算法,基于已有的主流串行模拟器,我们构建了高可伸缩性和可移植性的并行模拟器。我们基于QEMU实现了一个并行模拟器原型COREMU,该原型系统中QEMU的代码修改行数仅仅在2500行左右。该原型系统支持对x64和ARM两不同的体系结构的并行模拟。对于x64,最多可以并行模拟255个虚拟核。对于ARM,最多可以对4个虚拟核进行模拟。与此同时,为了帮助程序员更加有效的对程序进行开发和分析,COREMU还集成了观察点和内存访问序列收集的机制。对于性能评测,我们使用SPECINT-2000基准评测程序进行评测,其结果显示对于单核模拟COREMU仅仅有1%不到的性能开销。而对于多和模拟,COREMU较QEMU具有更好的可伸缩性。我们使用了多个基准评测程序对其模拟多核时性能的多个方面进行评测,结果显示,当COREMU模拟的虚拟核数目不大于物理核数目时,其具有非常好的可伸缩性。当其模拟的虚拟核数目大于物理核数目时,其性能的下降仍然在可接受的范围内。与此同时,对于所有测试程序,COREMU都可以模拟到255个虚拟处理器而当QEMU模拟超过16个处理器时,测试程序模拟运行时间便会超时。当COREMU在4*4的多核计算平台上模拟16个虚拟处理器时,和QEMU相比,它达到了20-67倍的提速。

关键词：全系统模拟器并行模拟器多核

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POSE中乐观同步策略研究

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计算机工程与应用 2009年第21期45卷 142-146页

作者：方建滨车永刚翁玉芬王正华国防科技大学计算机学院并行与分布处理国家重点实验室长沙410073

同步策略是并行离散事件模拟的关键技术之一。POSE是一种面向对象的可扩展的计算机体系结构并行模拟框架,可进行大规模系统的并行模拟。剖析了POSE框架中的乐观同步策略,按照时间窗口调整状况将其自适应策略分为半自适应策略和完全自适... 详细信息

同步策略是并行离散事件模拟的关键技术之一。POSE是一种面向对象的可扩展的计算机体系结构并行模拟框架,可进行大规模系统的并行模拟。剖析了POSE框架中的乐观同步策略,按照时间窗口调整状况将其自适应策略分为半自适应策略和完全自适应策略;对自适应乐观同步策略的模拟速度与精度进行了深入的测试比较,发现经过调整半自适应乐观策略能够取得更好的性能;也发现现有完全自适应算法中存在窗口调节反馈滞后和GVT计算开销过大等问题,是其乐观策略优化的方向之一。

关键词：并行模拟器面向对象的并行模拟环境(POSE) 同步策略性能评测

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多计算机系统数据并行计算的性能评价与预测技术研究

多计算机系统数据并行计算的性能评价与预测技术研究

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作者：吕纪竹清华大学

学位级别：博士

该文从一个独特的角度--程序员的视角出发,试图提供一套简单而准确的由程序员自己评价和改进并行应用程序计算性能的预测方法,以便在并行代码实现以前估算性能并确定并行化方案的取舍,从而减少开发并行程序的代价.该文对该项研究涉及的... 详细信息

该文从一个独特的角度--程序员的视角出发,试图提供一套简单而准确的由程序员自己评价和改进并行应用程序计算性能的预测方法,以便在并行代码实现以前估算性能并确定并行化方案的取舍,从而减少开发并行程序的代价.该文对该项研究涉及的并行计算模型、最佳适应结点数判别准则、性能预测算法、模拟器、测试技术等领域进行了研究,取得了一定的成果.

关键词：加速比并行性能评价并行模拟器 SPMD计算模式总线结构多机系统

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基于SMP的线程轻化相关研究

基于SMP的线程轻化相关研究

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作者：张文力中国科学院研究生院（计算技术研究所）

学位级别：硕士

约50年的并行计算历程中,从处理机内部指令集并行到集群尺度上的并行,都在现有计算能力的基础上,极大的开发了计算的潜能。随着线程应用日益广泛,体系结构、编译技术、编程模型、线程库等层面都在朝向更高并行度、更细并行粒度方向发展... 详细信息

约50年的并行计算历程中,从处理机内部指令集并行到集群尺度上的并行,都在现有计算能力的基础上,极大的开发了计算的潜能。随着线程应用日益广泛,体系结构、编译技术、编程模型、线程库等层面都在朝向更高并行度、更细并行粒度方向发展。同时,对网络信息服务类海量并发细粒度应用而言,利用传统线程不能如期获得SMP上的加速,而随着CMP和SMT的进展,线程开销的优化更是提上了日程。为此,本文围绕优于传统Posix线程的合适的调度粒度和相应高效低开销的调度切换技术展开讨论,以提高细粒度并行下资源的有效利用率。主要工作如下: 基于pthread线程全面分析与开销测试,实验定量分析出pthread线程微秒级开销下同步粒度与多处理机上性能加速的关系:在相当于线程切换开销十倍量级的同步粒度下,执行流在多处理机上很难获得有效的性能提高,进而指出细粒度并行性能一定程度上受制于线程自身开销的问题。针对细粒度并行线程开销敏感问题,提出了资源自封闭体和主动调度机制,设计并开发了独立于操作系统的高效低开销调度模块。该调度模块兼顾核心级线程真正并行、用户级线程开销小的优点,可根据应用特征进行用户级调度,有效地减少了调度和切换开销,可高效实现每秒十万次级别的切换频度。初步达成线程粒度和切换开销的轻化,克服了细粒度并行应用在多处理机上利用标准线程无法有效获得加速的弊端。此外,该调度模块实现不改变操作系统核心的情况下有效利用多处理机,可广泛适用于此类相关度不大的细粒度并行应用。进一步,利用资源自封闭体的构造和该调度模块成功改善了并行模拟器SandFox的实际性能,获得了较标准线程库pthread实现而言几倍的提高。对于建立的高密度访问Web服务器模型,由于在微秒级同步粒度情况下,有至少30%以上的开销浪费于调度切换,应用轻化手段后如期获得CPU有效利用率的大幅提高。从而为网络信息服务类海量并发细粒度应用的性能提高研究提供了新的解决思路。另外,本文还分析了Linpack、NPB等常用并行应用,试图为线程轻化作应用特征准备。作为辅助分析,编写了误差精度在5%以内的Linpack仿真模型。利用该模型获得的详细开销数据表明,Linpack等常用高性能应用不适于轻化,文末给出总结以备后续轻化工作参考。

关键词： SMP 线程轻化调度并行模拟器 Web服务器 Linpack

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包含隐性层次的互连网络研究

包含隐性层次的互连网络研究

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作者：郇志轩中国科学院大学

学位级别：硕士

根据美国能源部的报告，预计E级超级计算机系统规模将达到十万节点，如何将如此众多的节点有效互连起来，以充分发挥整个系统蕴含的计算性能，成为互连网络亟待解决的问题。面对严峻的扩展性挑战，无论在直接网络还是间接网络中，网络... 详细信息

根据美国能源部的报告，预计E级超级计算机系统规模将达到十万节点，如何将如此众多的节点有效互连起来，以充分发挥整个系统蕴含的计算性能，成为互连网络亟待解决的问题。面对严峻的扩展性挑战，无论在直接网络还是间接网络中，网络设备都从单一交叉开关逐渐发展为多层级联结构，在局部形成对全系统透明的隐性网络层次。随着系统规模的不断增大，包含隐性层次的网络结构将是未来不可避免的发展趋势。\n 隐性网络层次的出现导致了实际拓扑与目标逻辑拓扑不一致的情况，这可能使得网络中出现拥塞、死锁等问题。目前的互连网络设计方法仍然遵循以往的传统，将网络视作单一拓扑，忽视了局部隐性网络的存在。因此，本文提出局部隐性网络与系统网络协同设计的方法，解决隐性层次导致的问题。\n 在直接网络中，为了增强多核处理器的众多核心与片外网络的通信能力，可以为片上增加多个网络接口，将片上网络直接接入系统网络，并省略原有的路由和交换模块，改用片上网络进行全局流量的路由。这种做法在增强处理器核的网络访问能力的同时，也使得网络的隐性层次增加，进而导致路由复杂和死锁问题。本文提出了一种片上Mesh网络与系统域Torus网络的协同设计方法，通过协同的拓扑和路由算法设计，将避免死锁所需虚通道数量从O(n)降低到O(1)，并提出了片上与系统域网络边界连接的优化方法。\n 在间接网络中，由于高阶网络成为未来的主流趋势，交换芯片和交换机也朝着高阶方向发展。然而原有的体系结构无法满足高阶网络对端口数量的需求，提升端口数量的设计方案使得交换芯片和交换机内都出现了层次化结构和局部拓扑。多端口交换机的内部多级网络成为系统域网络中的隐性层次，导致逻辑拓扑与实际物理拓扑失配的问题。本文基于流行的dual-clos结构，通过协同设计的方法，在拓扑结构本身性能已经接近理想情况的基础上，将其性能进一步提升7％。\n 为了开展面向隐性层次网络研究，本文还开发了大规模并行模拟器，支持复杂层次拓扑的灵活构建，并实现了线性并行模拟加速，为未来进行更复杂结构的包含隐性层次网络研究提供了平台。

关键词：互连网络隐性层次协同设计并行模拟器

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POSE中乐观同步策略研究

POSE中乐观同步策略研究

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2009年全国理论计算机科学学术年会

作者：方建滨车永刚翁玉芬王正华国防科技大学计算机学院并行与分布处理国家重点实验室长沙410073

同步策略是并行离散事件模拟的关键技术之一.POSE是一种面向对象的可扩展的计算机体系结构并行模拟框架,可进行大规模系统的并行模拟.剖析了POSE框架中的乐观同步策略,按照时间窗口调整状况将其自适应策略分为半自适应策略和完全自适应... 详细信息

同步策略是并行离散事件模拟的关键技术之一.POSE是一种面向对象的可扩展的计算机体系结构并行模拟框架,可进行大规模系统的并行模拟.剖析了POSE框架中的乐观同步策略,按照时间窗口调整状况将其自适应策略分为半自适应策略和完全自适应策略;对自适应乐观同步策略的模拟速度与精度进行了深入的测试比较,发现经过调整半自适应乐观策略能够取得更好的性能;也发现现有完全自适应算法中存在窗口调节反馈滞后和GVT计算开销过大等问题,是其乐观策略优化的方向之一.

关键词：并行模拟器面向对象并行模拟环境同步策略性能评测

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支持网格化的动态自组织系统结构的操作系统研究

支持网格化的动态自组织系统结构的操作系统研究

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研究成果包括三个部分:并行模拟器,基于并行模拟器的操作系统原型和采用本项目思想的基于Linux可扩展内存服务系统。SandFox是一个并行、可伸缩、全系统模拟器。可以模拟从硬件、操作系统直到应用软件所有的功能,可增加功能、去掉细节... 详细信息

标准号: hg06019186

研究成果包括三个部分:并行模拟器,基于并行模拟器的操作系统原型和采用本项目思想的基于Linux可扩展内存服务系统。SandFox是一个并行、可伸缩、全系统模拟器。可以模拟从硬件、操作系统直到应用软件所有的功能,可增加功能、去掉细节、动态改变粒度,在速度和精度之间进行权衡,并增加多机系统支持,提高模拟速度。DSAG操作系统可以支持新型的网格化的动态自组织体系结构,管理系统中的网格化的动态资源,并为应用程序提供运行时的环境。可扩展动态网络内存服务系统是基于Linux操作系统的一个网络化内存服务软件。

关键词： DSAG操作系统并行模拟器内存服务软件

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基于分子动力学测试电场作用下离子扩散系数的方法

基于分子动力学测试电场作用下离子扩散系数的方法

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作者：侯东帅张庆恩李萌萌王攀王鑫鹏 266033 山东省青岛市市北区抚顺路11号

本发明属于微观纳米材料技术领域，尤其涉及基于分子动力学测试电场作用下离子扩散系数的方法，包括以下步骤：基于分子动力学仿真软件Materials Studio构建水化硅酸钙(C‑S‑H)模型，导出car，cor文件；基于大规模原子分子并行模拟器(lam... 详细信息

标准号: CN110097927B

本发明属于微观纳米材料技术领域，尤其涉及基于分子动力学测试电场作用下离子扩散系数的方法，包括以下步骤：基于分子动力学仿真软件Materials Studio构建水化硅酸钙(C‑S‑H)模型，导出car，cor文件；基于大规模原子分子并行模拟器(lammps)导出data文件；LJ势函数用于估计分子的大小及非键结作用势能的最低值，求出不同原子之间的LJ势作用函数；撰写in文件，运行in文件；给模型在X方向施加电场强度大小分别为计算不同电场大小下的均方位移值；输出***文件；根据爱因斯坦的扩散定律通过Matlab分析以及Origin做图，得到离子的扩散系数。本发明能快速、准确、无污染地预测混凝土的氯离子扩散系数。

关键词：分子动力学扩散系数导出离子扩散系数纳米材料技术并行模拟器水化硅酸钙电场测试电场仿真软件键结作用原子分子作用函数势能氯离子势函数构建离子混凝土微观施加扩散输出撰写预测分析

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用于模拟原子动态的方法和装置

用于模拟原子动态的方法和装置

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作者：汪留安孙俊日本神奈川县

公开了用于模拟原子动态的方法和装置。该方法包括：设置特定场景下多个特定原子的初始位置；基于初始位置，利用针对特定场景配置的大规模原子分子并行模拟器(LAMMPS)计算多个特定原子在第一时间序列中的每个时刻的位置，作为真实位置... 详细信息

标准号: CN111243680B

公开了用于模拟原子动态的方法和装置。该方法包括：设置特定场景下多个特定原子的初始位置；基于初始位置，利用针对特定场景配置的大规模原子分子并行模拟器(LAMMPS)计算多个特定原子在第一时间序列中的每个时刻的位置，作为真实位置；基于初始位置，利用生成式对抗网络计算多个特定原子在第一时间序列中的每个时刻的位置，作为预测位置；基于相同时刻的真实位置和预测位置来改进生成式对抗网络的配置；设置多个待模拟原子的初始位置；以及利用经改进的生成式对抗网络，计算多个待模拟原子在第二时间序列中的每个时刻的位置。

关键词：模拟原子生成式预测位置真实位置对抗并行模拟器方法和装置场景配置时间序列网络计算原子分子动态的改进网络场景配置

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