基于时间偏差协议的动态负载平衡技术*

对并行VHDL模拟的特殊性进行分析后,建立了一个并行VHDL模拟的动态负载平衡模型。在此模型中,提出动态调节最佳并行规模的动态负载平衡方法来解决系统资源紧张的问题,采用一种新的模拟中负载的度量方法——模拟推进度。此模型还包括基于标准偏差和最小通信变化量的动态负载平衡算法和一个运行中的负载迁移机制。最后对该模型进行可行性分析。     

分子动力学模拟中负载平衡方法的应用

文章针对三维分子动力学并行数值模拟中出现的负载不平衡现象,在静态负载平衡基础上,提出了一种简单有效的动态负载平衡算法。通过对三维分子动力学的并行数值模拟试验,此算法可以使得负载基本达到动态平衡,并进一步提高了并行效率。     

负载平衡技术在油藏数值模拟模型并行化中的应用

对胜利油区广泛采用的多层二维二相油藏模拟模型开展了并行化研究，提出并采用按层粗粒度并行方法实现软件的并行化。在此基础上，为解决各处理器负载不平衡的缺陷，结合软件的特点设计了多种负载平衡方案进行对比研究，优化后的负载平衡方案有效地提高了软件的并行效率，半进行了多种实用性影响因素分析。     

基于最大负载偏移率的并行负载平衡性能分析

大规模并行应用的负载平衡能力对性能的影响很大,但难以度量.针对基于局部离散格式的(有限差分、有限元等)并行应用,通过分析并行计算通信比、并行规模、问题规模、格式复杂度与并行效率之间的数量关系,提出一个"最大负载偏移率"概念,即并行任务的最大负载相对平均负载的偏移量与平均负载之比,作为衡量负载平衡能力的性能指标,并导出了一个负载平衡性能量化模型.将POP全球海洋模式Benchmark程序作为计算实例,验证了负载平衡性能模型的有效性.该模型揭示出整体并行计算性能对负载平衡的依赖程度,特别是对大规模并行计算的情形,负载平衡程度对整体性能的影响随着并行规模的增大而愈加敏感.     

基于前验负载差异的负载平衡性能模型

基于有限差分离散的并行应用非常普遍,针对此类问题的负载平衡性能评估,引入了一个刻画应用问题负载平衡能力的关键参数:最大负载变化率,推导了一个以并行效率为目标函数的负载平衡性能模型,涉及问题规模、并行通信计算比、离散格式复杂度和并行规模等.以POP全球海洋模式并行程序为测试实例,验证了该模型的性能.结果显示最大负载变化率作为衡量负载平衡程度的指标是有效的,基于模型的预测性能与实测性能在总体趋势上基本吻合.该性能模型对基于有限元、有限体积等其他局部离散格式的大型并行计算应用的负载平衡能力评估也具有参考价值.     

逻辑模拟智能教学写作环境的研究

基于智能教学系统(ITS)模型,本文将数字系统自动化设计逻辑模拟的抽象级概念、描述工具及模拟算法等问题引入到计算机辅助教学研究领域,在对逻辑模拟教学环境进行分析的基础上,提出了一个由辅助教学系统写作环境支持下设计ITS教学策略、实现领城知识表示的方法,并将逻辑模拟ITS写作环境定义为二元组AE=(T,R),进而讨论了逻辑描述、逻辑图构造、指令负载描述、操纵逻辑模型运行的模拟机制以及为获取模型相关组织说明的学习机制的设计等问题。     

并行遗传算法在非均衡负载节点并行机上的实现

基于平衡负载、减小通信开销的考虑,对于非均衡负载节点并行机提出了两种并行遗传算法一动态负载平衡的孤岛模型和主从模型,并与基本的孤岛模型做了比较。两种算法在实际使用中均取得了较好的效果。     

一种改进的并行保存划分算法

在计算需求量很大的电路模拟中，经常使用并行模拟技术来减少模拟时间。并行模拟中的划分被认为是提高模拟性能的有效途径。本文研究了针对并行逻辑模拟的一种优秀的启发式多层次划分算法——并行保存划分算法，针对其缺点做出了一些改进，得到一种新的划分算法。并将这种算法放到并行逻辑模拟框架SAVANT／TYVIS／WARPED中进行了验证，得到了较好的结果。     

虚拟盘阵系统中的自适应负载平衡

集群环境中经常采用虚拟盘阵方式来构建其存储系统。虚拟盘阵系统是一种并行系统,负载平衡对其性能影响非常大;同时虚拟盘阵系统一般都是异构的。本文研究了异构盘阵的负载平衡标准,并提出了基于请求的负载重构策略,在负载重构时机上对传统磁盘冷却算法进行了改进。模拟试验表明,该算法对虚拟异构盘阵是有效的。     

"NOW"环境下电路并行仿真算法的研究和实现

针对电路并行仿真,基于求解对角分块结构非线性系统的并行方法,提出并实现了"NOW"(Network Of Workstations) 环境下的一个并行计算模型.主要分析了该算法的并行特性、同步条件及"NOW"环境并行性能关键影响因素.文中提出了一种启发式的静态、动态负载平衡算法,并在Linux平台下采用MPI消息库实现该并行模型.仿真结果表明该算法在"NOW"环境下能获得比串行算法较为可观的加速比.同时文中提出的负载平衡算法也比一些经典算法能更有效得平衡系统负载.     

Design and implementation of a software simulation engine

Gate-level logic simulation takes up more CPU time as system complexity increases. A special-purpose system which can cut verification time by several orders of magnitude is described. The Yorktown Simulation Engine (YSE) is a highly parallel programmable machine which can simulate up to 1 M gates at a speed of over 2000M gate simulations per second. It is estimated that the IBM 3081 processor could have been simulated at over 1 000 instructions per second on YSE. Gate-level logic simulation is reviewed and the architecture and hardware implementation of the YSE is described. The software architecture, including compiler, linker and register-level language translator, Ysetran, architecture, are detailed.     

一维高效动态负载平衡方法：多层均权法

提出了一个适合同构和异构并行计算环境的高效一维动态负载平衡方法;多层均权法,并成功地解决了多物质非定常流体力学Lagrange法并行数值模拟过程中的动态负载不平衡问题。文中给出了详细的理论分析以及两台并行机上结合某实际物理问题组织的并行数值实验。     

大规模并行粒子模拟中基于主从架构的负载平衡策略研究与实现

粒子方法作为一种直观而且普适的模拟方法,在化工、材料、生物等领域得到了广泛的应用。本文采用主从(Master／Slave)并行模型,基于正交递归对分法(recursive coordinate bisection,RCB)和规则网格,设计出一种适用于具有多种复杂粒子的粒子系统并行模拟的负载平衡方法。应用该方法,在集群系统上采用离散元方法模拟了某钢铁公司滚筒系统。模拟采用4个节点,根据是否利用负载平衡模块分别进行测试,计算结果分析表明采用本文的负载平衡策略,计算效率提高了约14％。本文的算法具有较好的通用性,可以方便地应用于其它粒子方法的大规模并行计算问题。     

并行仿真中全状态保存技术研究

乐观时间同步机制能够显著提高并行仿真的性能,但是在乐观时间推进过程中会出现因果错误,需要根据保存的状态对事件进行回退,因此事件状态保存机制是影响乐观时间推进效率的重要因素。本文首先简要介绍了并行仿真中逻辑进程的执行过程,讨论了乐观时间推进的状态保存与回退机制;然后对全状态保存技术进行了建模和理论分析,并通过实验测试了全状态保存算法的性能,测试结果验证了理论分析的正确性。     

并行燃烧数值模拟计算优化——面向自适应非结构网格的动态负载平衡方法

燃烧数值模拟计算通常采用非结构网格模拟计算区域。在非结构网格上进行并行模拟计算时,其自适应方式使得不同进程上的计算负载频繁变动,且差异巨大,导致并行计算效率低下。为了提高并行计算的效率,一个有效的方法是采用动态负载平衡技术。提出一种针对燃烧的化学反应状态的动态负载平衡方法,该方法采用不同策略对化学反应不同阶段各进程上的计算负载进行预测,根据预测结果平均进程间的计算任务,达到负载平衡。实验分析表明,该方法能有效地降低进程间的负载不平衡程度,使得模拟计算的总体运行时间降低了10％。     

基于模型设计的列车网络控制逻辑开发研究

现代轨道交通列车控制系统的结构日益复杂,针对目前列车网络控制逻辑开发中存在复杂度和开发难度大的问题,详细研究了基于模型设计高效率开发列车控制单元逻辑软件的方法。通过创建技术需求规范、生成定点模型、自动生成产品级软件代码和持续不断的测试及验证,实现了机车辅助变流器负载控制逻辑的开发。离线仿真试验和地面联调试验结果表明本方法可实现机车辅助变流器负载分配规则和逻辑需求,证明了基于模型设计方法在整车控制单元软件开发工程应用中的有效性和可行性,为轨道交通列车其他控制单元的软件高效率开发提供参考。     

飞行控制系统可视化仿真平台设计

提出一种通用的飞行控制系统可视化仿真平台,以并行化计算思想设计系统总体框架,通过OpenMP多线程并行多核编程技术和单程序多数据流技术实现飞行动力学系统和飞行控制系统的并行解算。该平台可以载入各种飞行控制器、飞行动力学模型和数字地图进行仿真,能以数字、曲线和三维动画的形式显示仿真结果。以Beaver多模态自动驾驶仪仿真设计为例进行验证,结果表明该平台具有执行效率高、易于扩展和通用性强的优点。     

基于VRML 的空间并联机器人运动仿真优化

虚拟现实技术(VRML)经常被运用于机器人仿真,针对传统的并联机器人 运动学反解运算量大所引发的仿真系统效率问题,采用VRML 的IndexedLineSet 节点,通 过负载平台的运动学参数动态更新IndexedLineSet 节点,并以该节点为基础解出导杆的位姿。 通过JavaScript 与VRML 交互编程实现了6 自由度机器人的运动仿真。结果证明,优化后的 系统仿真效率相比于传统的方法有很大的提升。