任务并行编程模型下排列熵算法的并行实现

排列熵算法随着嵌入维数的增大,运算规模将会呈平方级数增大,计算时效性问题突出,亟待解决。为此,提出一种基于任务并行编程模型的线程级并行方法,通过任务并行运行系统(StarPU)将密集型计算划分为多个独立的任务,再由调度器将任务调度到不同的CPU上执行,实现排列熵算法的并行化。基于StarPU的排列熵并行算法与串行程序相比较,加速比为23.79倍,相较于OpenMP(一种用于共享内存并行系统的并行计算方案),在分配28个线程时,加速比为1.17倍,结果表明该方法能够有效实现排列熵算法的加速执行。

新一代神威处理器上高效任务流并行系统

我国自主研制的新一代神威超级计算机相比前一代的神威太湖之光,具有更强大的内存系统和更高的计算密度,其主力编程模型仍然是块同步(Bulk Synchronous Parallelism,BSP)模型。顺序任务流(Sequential Task Flow,STF)模型基于数据流信息实现对串行程序的自动任务并行,并通过任务间的细粒度同步实现异步并行,相比于BSP模型的全局同步,并行度更高,负载更均衡。STF模型为用户高效使用神威平台提供了一种新选择。但在众核系统上,STF模型的运行时开销会直接影响并行程序性能。首先,分析新一代神威处理器影响STF模型高效实现的两个特征;然后,利用处理器架构的独有特性,提出一种基于代理的数据流构图机制以实现模型的构图需求,以及一种无锁的集中式任务调度机制以优化调度开销。最后,基于以上技术,为AceMesh模型实现了高效的任务流并行系统。实验表明,实现的任务流并行系统相比传统运行时支持优势显著,在细粒度任务场景下最高加速2.37倍;AceMesh性能高于神威平台的OpenACC模型,对典型应用的加速最高达到2.07倍。

任务并行编程模型研究与进展

任务并行编程模型是近年来多核平台上广泛研究和使用的并行编程模型,旨在简化并行编程和提高多核利用率.首先,介绍了任务并行编程模型的基本编程接口和支持机制;然后,从3个角度,即并行性表达、数据管理和任务调度介绍任务并行编程模型的研究问题、困难和最新研究成果;最后展望了任务并行未来的研究方向.

并行分布计算中的任务调度模型

In this paper,we first describe the concept of task scheduing in Parallel and Distributed Computing(PDC) ,then illustrate the task scheduling model in PDC and the way of calculating the execution cost and communication cost ,and lastly discuss an approach to estimate the communication contention overhead.

遥感影像并行处理中基于优先级的任务分配策略

对集群环境下大规模遥感影像并行计算中任务分配效率低、负载不均衡的问题进行分析讨论,在此基础上建立多机任务分配模型,提出一种基于计算节点优先级的任务分配算法。该算法综合考虑计算节点的负载和性能,在任务分配时实时地收集各个节点的信息,计算出各个计算节点的优先级,按照优先级的高低分配任务,保证在满足集群间负载均衡的前提下能合理地将任务分配到计算节点。实验结果表明,该算法能快速实时地进行任务分配,任务的分布更加合理和均匀,并且当任务个数增多时,算法的执行效率要比轮转调度算法高出约2倍。

并行分布计算中随机任务负载的分配

为了提高并行分布计算的执行效率,必须尽量减少处理结点间的通讯和平衡处理结点间的计算成本,这两个目标看上去是冲突的。从减少通讯量角度出发,应把所有任务放在同一处理结点上,但很明显,这样会造成系统资源的极大浪费而且各处理结点计算成本极不平衡;从求得处理结点间的计算成本平衡及提高资源利用率出发,应把任务均匀分配到各处理结点上,但这样有可能大大增加处理结点间的通讯。因此,并行分布系统中仟务分配的目标就是寻找一个任务分配方案,使得整个任务负载的执行时间最短。

基于模糊理论的任务分配与调度算法

基于模糊可靠性分配中的综合评判方法,提出一种用于数据并行交换的任务分配与调度算法。综合考虑影响任务优先级的各个因素及各影响因素自身的模糊特性,从而确定任务优先级,并解决任务分配过程中优先级的模糊决策问题。实验结果表明,该算法能提高任务的执行成功率,缩短任务的平均等待时间。

通用ATS并行测试的任务调度模型研究

为了保证测试任务正确高效地完成,介绍了通用自动测试系统体系结构,构建了并行测试软件模型;在测试资源模型和测试任务模型的基础上,研究了任务调度的一般性问题,建立了任务调度的数学模型;总结了影响任务调度的主要因素,针对3种并行测试硬件模型下不同的资源方式,分析了其具体任务调度问题;为后续研究任务调度算法及其实现奠定了理论基础。

基于共享模型的通用ATS并行测试任务调度算法研究

为了完成通用ATS并行测试,寻找任务调度的最优解,介绍了基于遗传算法的共享模型的任务调度算法,利用所提出的遗传操作,对调度问题进行了求解,最后对算法进行了实验验证;结果表明,该算法能够有效解决资源分配和任务调度问题,能快速给出最优调度方案,且对于相同的调度问题,任务完成时间优于其它算法。

基于Petri网的并行测试系统任务过程建模

针对并行测试系统中的测试过程复杂的问题,提出测试任务分解的原则和方法。对分解后的子任务构造任务相关图,并在任务相关图和资源占用情况的基础上,通过任务过程模型算法建立基于Petri网的并行测试任务过程模型,清晰描述测试任务执行过程中的顺序、并发等特性以及测试资源的使用情况。利用模型可分析子任务间的并行性,可为测试系统并行任务调度提供依据。

并行测试系统的任务分解和任务过程模型

针对并行测试系统中的提高测试任务并行性问题,通过对并行测试目标系统和被测对象问题域的特点分析,提出测试任务分解的原则和方法,对分解后的子任务构造任务相关图,并通过任务过程模型算法把任务相关图转化为基于Petri网的并行测试任务过程模型,挖掘子任务间的并行性,从而为测试系统并行任务调度提供依据。

6-3-3并联机构尺度的优化综合

提出了以满足6-3-3并联机构使用功能为准则的尺度综合优化建模方法,即以功能要求的任务轨迹为动平台运动规划路径,以尺度参数和任务轨迹在工作空间的定位参数为设计变量,以机构空间结构尽可能紧凑,而工作空间尽可能大为目标函数、工作空间涵盖任务轨迹、主动件移动范围和关节转角不超过设定极限值为约束,建立优化模型并通过软件编程实现该模型的求解。最后,给出了一个算例。

一个面向异构多核处理器Cell的资源分配模型

为了充分利用多核处理器提供的多级并行和解决多核资源分配问题,提出了一种将多任务并行程序映射到多核处理器平台上的模型驱动的方法。该方法首先创建一个三维优化空间来表示资源分配配置,而后通过搜索该空间为应用生成多种并行机制,最后对各种并行机制进行静态评估从而找出最优的机制。该方法同时考虑了任务并行、数据并行以及通讯开销。在异构多核处理器Cell上利用一个图像处理应用对此方法进行了测试。实验表明,这种模型驱动的方法能够很好地评估性能并为应用确定有效的并行机制。

逻辑-信念冲突与推理难度对逻辑和信念判断的影响

双加工理论框架下的平行竞争模型和默认干涉模型对推理过程中启发式和分析式加工的启动次序和相互作用的性质提出了不同假设。本研究通过考察被试在信念判断和逻辑判断两种指导语下解决不同难度和不同类型推理问题的正确率和反应时,对两个模型的预测进行了检验。实验结果表明,解决简单问题时,问题类型对信念判断有显著影响,对逻辑判断无显著影响;解决复杂问题时,问题类型对逻辑判断的影响显著大于对信念判断的影响。实验结果支持平行竞争模型的假设,即两类加工在推理过程中同时启动,共同竞争最终的推理反应。

基于内模原理的Stewart平台干扰抑制控制设计

针对应用于某型飞行模拟器的Stewart平台,首先利用Newton-Euler逆向力公式对平台动力学方程中形式复杂的连杆动态特性进行补偿,得到形式简单的误差动态系统。然后,为抑制其受到的未知谐波干扰,设计带有自适应内模的任务空间轨迹跟踪控制器,使闭环系统能够抑制未知的谐波扰动,同时能够渐近跟踪期望轨迹。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于STD的通用ATS并行测试的模型研究

现在,大多通用ATS测试任务是顺序执行的,造成测试耗时长,且资源利用率低;针对此问题,对通用ATS的并行测试进行了研究,建立其硬件模型;基于STD标准,通过分析测试资源,分解测试任务,构建了测试资源模型和测试任务模型;结果表明,所建模型具有通用性,能够准确描述资源的信号能力和任务的信号需求,为后续的任务调度研究、实现ATS的并行测试奠定了基础。

一种适合多用户并发访问的影像存储模型

针对传统的遥感影像金字塔一体化存储模型在多用户并发访问应用中的存在的问题,提出一种适合多用户并发访问的可分离式存储模型,通过数据的分布存储和访问处理任务的分解、转移,提高数据服务器的I/O性能和响应效率。实验结果证明了该模型的有效性,且模型系统具有较高的可扩展性和稳定性。

基于消息中心通信的雷达仿真系统研究与实现

结合相控阵预警雷达仿真系统的软件开发,首先运用UML建模方法对雷达仿真系统实体建模,然后给出基于流水线的分布式并行仿真系统设计方案和软件结构。该仿真系统采用基于消息驱动的离散事件仿真方法,以消息中心作为分布式环境中的消息中间件(Message Queue,MQ)实现消息通信与数据传递。最后详细设计并实现了一种能够为分布式仿真环境提供具有永久连接多通道的并发消息中心。软件开发实践验证了基于消息中心的系统设计方案的有效性和可行性。

基于多核处理器的K线程低能耗的任务调度优化算法

针对具有独立DVFS的多核处理器系统,提出了一种K线程低能耗模型的并行任务调度优化算法(Tasks Optimization based on Energy-Effectiveness Model,TO-EEM)。与传统的并行任务节能调度相比,该算法的主要目标是不仅通过降低处理器频率来减少处理器瞬时功耗,而且结合并行任务间的同步互斥所造成的线程阻塞情况,合理分配线程资源来减少线程同步时间,优化并行性能;保证任务在一定的并行加速比性能前提下,提高资源利用率,减少能耗,达到程序能耗和性能之间的折衷。文中进行了大量模拟实验,结果证明提出的任务优化模型算法节能效果明显,能有效降低处理器的功耗,并始终保持线性加速比。

维修工作仿真中的PetriNet—PaTNet方法

为了有效地应用维修工作(作业)仿真方法,从维修工作的表达、维修工作动画实现两个方面展开了研究工作。基于人体建模软件Jack,提出了一种Petri网与PaTNet相结合的方法来实现维修工作仿真,并研究了维修工作内容描述、场景对象模型以及相应的实现框架。最后通过一个实例证实了PetriNet-PaTNet方法的作用。