基于多核平台的乐观并行离散事件仿真

计算机处理器的发展已进入多核时代,为并行离散事件仿真的推广提供了良好的契机。分析了离散事件仿真多核并行化的并行编程模型及时间同步问题,采用乐观同步协议设计实现了一个基于多核平台的并行离散事件仿真引擎。在具有8个执行核的惠普多核服务器上,使用Phold模型系统地测试了并行仿真引擎的各项开销以及事件粒度、进程数目、前瞻量、事件的本地性对仿真性能的影响。实验结果表明,对于事件粒度较大的仿真应用,基于多核平台的乐观并行离散事件仿真能获得良好的加速比。

一种层次的、混合并行离散事件仿真算法

并行仿真算法是并行离散事件仿真中的核心问题 ,对于具体的应用系统 ,采用不同的并行仿真算法将导致其仿真性能大的差异 .提出了一种针对于分布环境中特定应用系统仿真的层次的、混合并行离散事件仿真算法 .测试和应用表明 :和通常的保守机制或者乐观机制相比 ,能够较大地提高仿真效率 ,并且具有良好的可扩展性 .首先给出了在通信开销不可忽略的环境下 ,保守机制和乐观机制的性能测试结果和两者适用情况的分析 ,然后根据测试结果和具体应用系统的特点 ,提出了层次的、混合并行离散事件仿真算法 ,给出了 L P级和组级算法等 。

并行离散事件仿真中的事件及事件队列建模

并行离散事件仿真软件系统中的事件对象及事件队列的结构、功能、及行为模型要能够支持并行环境中的包括保守、乐观及混合的各种事件处理模式。首先分析并行离散事件仿真系统的运行特点及其特殊技术要求,然后结合已研制开发的并行离散事件仿真系统软件KD-PARSE(KD-Parallel Simulation Environment),给出一种支持事件回退操作的SXO(State Exchange Object)回退框架及双队列事件队列数据结构设计,并通过在多机、乐观事件处理模式下实际运行仿真试验验证了设计的正确性。

并行离散事件仿真中的回退和持续机制研究

介绍了并行仿真驱动及支持软件KD-PARSE基于状态交换对象(SXO),采用增量式状态保存法,实现透明、可扩展自动回退机制以支持并行离散事件仿真中的乐观时间管理算法的方法,并给出了该回退框架的整体结构设计。介绍了该软件实现的一种持续机制以支持仿真运行中的检查点功能。该持续机制利用持续数据库不仅实现了持续化内存管理,支持程序运行中的可回退动态内存分配和删除操作。

基于事件图的离散事件仿真模型并行检验方法

非形式化仿真模型验证方法易受主观因素的影响且具有不完备性,而传统的形式化模型检验方法由于受到状态空间爆炸问题的影响,很难处理大规模的仿真模型.并行模型检验方法以其完备性、高效性已经在工业界中得到了成功的应用,但是由于涉及到形式化规约、逻辑学以及并行计算等多项技术,应用难度较大.针对上述问题,提出了基于事件图的离散事件仿真模型并行检验方法.该方法首先对事件图在模型同步方面进行了扩展,给出了扩展事件图的形式化定义、语法及语义;然后将扩展事件图模型转换到分布并行验证环境的DVE模型,成功地将并行模型检验方法应用于仿真模型验证领域.该方法使得仿真人员无须学习新的形式化验证语言就能采用并行模型检验方法对仿真模型进行形式化验证,可降低模型并行验证的难度,从而有效提高模型验证的效率和完备性.实验结果表明了该方法的有效性,有利于扩展并行模型检验方法在仿真领域中的应用.

并行离散事件仿真框架研究

在综合分析并行离散事件仿真的研究现状的基础上，归纳了并行离散事件仿真难以应用推广的原因：对并行离散事件仿真性能的影响因素及关系的研究不够深入全面、缺乏性能预测工具；针对这种现象总结了理想的并行离散事件仿真系统应具备的特征，并提出了一个并行离散事件仿真系统的实施框架，探讨了基于Agent技术的实现方法。

乐观策略下并行离散事件仿真动态负载划分优化算法

动态负载划分是提高并行离散事件仿真运行性能的有效途径之一.现有研究往往孤立地考虑计算负载平衡和通信负载优化,使得复杂应用背景下整体性能低下.论文综合考虑仿真模型计算负载和交互模式,提出了一个基于带权重无向图有限容量k划分问题的并行离散事件仿真负载划分模型,并配合一套通用的仿真运行性能度量方法,提出了一个基于顶点交换的启发式局部搜索近似划分算法,实现了在计算负载平衡的前提下系统通信负载最优化,其近似解与全局最优解比值不小于(1-1/|N|)(1-ε).实验证明了该动态负载划分算法的有效性和实用性.

基于模板的并行离散事件仿真持久框架

在仿真中持久框架不但用于系统的负载平衡而且用于检查点及恢复操作,是并行离散事件仿真(PDES)引擎中至关重要的一层支撑结构。首先提出PDES引擎的层次结构并分析各层的功能,在此基础上提出持久框架的结构,重点研究持久框架的支撑模块——持久库对持久框架性能的影响。通过对基于数据库的持久框架和基于C++模板的持久框架的性能差异进行分析,得出后者更具优越性的结论。

并行离散事件仿真中增量状态保存技术研究

并行仿真技术广泛应用于复杂系统仿真以及实时仿真中,回退是影响乐观并行仿真性能的关键因素.首先阐明回退与乐观同步算法的关系,然后讨论了回退中的增量状态保存技术,最后对其进行了建模和理论分析,并通过实验测试了增量状态保存策略的性能.

基于CMP+GPU的并行离散事件仿真技术初探

随着应用的不断深入,仿真对计算机综合性能的要求越来越高。异构计算系统的出现为并行离散事件仿真带来了重要的机遇和挑战,如何高效充分利用系统资源,提高仿真运行效率成为当前亟待解决的关键问题。从技术角度介绍了利用CMP和GPU进行并行仿真加速的研究进展,分析了传统高性能仿真技术难以充分利用异构计算系统资源的问题,在此基础上就如何利用异构计算系统进行并行离散事件仿真提出了具体建议和展望。

并行离散事件仿真中的DDM机制实现

在并行离散事件仿真系统中实现仿真模型间的互操作机制需要引入类似HLA中定义的声明管理(DM)和数据分发管理(DDM)服务。我们开发的KD-PADSE高性能并行离散事件仿真环境采用谓词断言和对象代理方法在面向对象的并行离散事件仿真系统中实现了基于平行结构和事件调度机制的声明管理(DM)和数据分发管理(DDM)服务。在以千兆以太网互联的10节点Linux集群计算机上,采用DDM机制后仿真模型每秒(物理时间)可以进行1万次属性更新,是没有采用DDM机制时的20倍,在功能性和性能上验证了该DDM机制在并行离散事件仿真系统中的适用性。

并行离散事件仿真系统时钟管理及推进机制研究

并行离散事件仿真技术为复杂大系统的设计与研究提供了便利,该技术要求仿真程序在事件的因果约束条件下,正确、合理地推进仿真。仿真时钟管理及推进是影响并行仿真系统仿真效率的重要因素之一。通过对保守和乐观两种基本同步机制的对比性分析,研究和总结了仿真时钟的管理及推进的关键要素,研究结论对并行离散事件仿真系统具体的同步机制算法的实现具有一定的参考意义。

基于事件图的并行离散事件仿真方法

为解决并行离散事件仿真技术开发难度大的问题,提出一种基于事件图的并行离散事件仿真方法。采用模型驱动体系结构,利用转换器将事件图模型自动转换为基于逻辑进程的并行离散事件仿真可执行代码。并行离散事件仿真的建模方式由以代码为中心的模式发展为以模型为中心的模式。实验结果表明,该方法能提高并行离散事件的仿真效率。

离散事件系统分布式仿真的集中并行控制

详细介绍了离散事件系统异步仿真中的一种保守的事件／时间管理策略。包括集中式并行控制机制的基本框架、一些概念、定律以及相应的并行算法，最后举例说明了集中式并行算法的控制流程。

并行离散事件仿真及其应用研究

并行离散事件仿真是一种非常有用的分析求解大规模复杂问题的工具 ,近年来成为仿真界研究热点之一。本文首先指出并行离散事件仿真研究和应用中的不足 ,在分析离散事件仿真机制和并行平台引入方式的基础上 ,结合实际应用现状阐述了并行离散事件仿真机制难以实现和应用的原因 ,然后针对这种不足提出了一种实现框架 。

并行离散事件网络仿真系统的研究与实现

互联网的不可控、易变和不可预测的特性给网络协议的开发、调试和性能测试带来极大的困难.网络仿真系统构造可控、可重现网络状况的虚拟网络环境,可以在新协议新算法部署之前预测其可用性和性能.文中所述的并行离散事件网络仿真系统具有以下特点:(1)基于并行计算模型BSP的实时事件调度引擎-BREEN;(2)网络应用透明的灵活的交互机制;(3)重用基于流行仿真工具开发的网络模型.最后以网络路径瓶颈带宽测量和分布协作w eb缓冲系统作为应用实例,分别进行可用性评估和性能预测.

一种支持并行离散事件仿真建模和并行模型检验的建模语言

并行离散事件仿真(Parallel Discrete Event Simulation,PDES)模型的正确性和可信度对PDES应用的发展起着决定性作用。然而,现有的并行离散事件仿真开发环境都没有提供仿真模型检验功能。并行模型检验(Parallel Model Checking,PMC)方法以其完备性、高效性已经在工业界中得到了成功的应用,但是PDES和PMC是基于不同的建模语言实现的,现阶段要对PDES模型进行验证需要专门设计基于PMC建模语言的模型,不仅耗费资源、时间,而且容易出错。为了实现PDES和PMC的有机结合,提出了一种支持PDES和PMC的统一的建模语言——扩展事件图(Extended Event Graph,EEG),它对事件图在模型同步方面进行了扩展,然后通过转换机制,该建模语言使得用户只需建立一个模型,就能够既进行PDES又利用并行模型检验方法对PDES模型进行形式化验证。最后通过实验验证了基于EEG建立的模型既可以进行PDES又能够进行PMC。

并行离散事件仿真中模型互操作技术及优化

模型互操作技术允许单独开发的仿真模型在一个集成的仿真环境中互操作,是基于HLA标准的分布式仿真系统中的一项关键技术。并行离散事件仿真(PDES)技术也使用对象模型来表示真实世界中的实体,这些实体模型也有互操作和重用的需要。我们在PDES环境KD-PADSE中开发了一种基于对象和事件的模型互操作机制,它使用对象代理技术为PDES系统提供了与HLA中类似的对象模型的"公布"和"定购"操作。并且,我们对该机制进行了优化以支持类集群环境的PDES运行。初步性能实验显示,在集群环境中,优化后的DDM性能比未优化前最高可以提高12倍。

并行离散事件仿真集成开发环境的设计与实现

大规模并行仿真往往包含大量的实体模型,如何对这些实体模型进行灵活重组、高效集成、初始化设置和任务分发是并行仿真应用需要解决的重要问题之一。针对目前并行仿真应用开发的实际需求,设计实现了一个可视化的并行仿真系统集成开发环境,该环境以树型结构可视化地显示数据库中可供选择的对象模型,支持用户以"拖拉"方式选择需集成的对象,支持仿真对象初始化参数和分发方式的可视化设置,并能根据用户设置自动生成程序运行框架、初始化参数文件及工程文件。

基于BOM的并行离散事件仿真概念建模研究

概念建模是仿真建模过程前期中的重要环节,良好的概念模型有利于明确模型需求,以及模型的重用和互操作。针对目前并行离散事件仿真缺乏有效概念建模方法的问题,提出了基于基本对象模型(BOM)的并行离散事件仿真概念建模方法。结合UML和本体工程思想,从静态和动态两方面刻画概念模型,生成XML格式的概念模型文件。在YH-SUPE并行仿真开发及运行支撑环境的应用表明该方法切实可行。