异构环境下MPI通信技术研究

异构环境下的高性能计算技术是当前获取高性价比计算平台的重要方法,在MPI系统中提供用户透明、高性能的异构支持是实现异构环境下进程间通信的自然选择,相关技术研究已成为高性能计算领域急待解决的问题.本文对网络异构和处理器异构进行了详细阐述,分析它们对MPI通信的影响;然后基于Open MPI系统.对这两类异构问题的具体实现进行介绍,测试并分析它们对通信性能的影响;最后展望了这一研究方向的技术难点与发展趋势.     

多核机群下MPI程序优化技术的研究

多核处理器的新特性使多核机群的存储层次更加复杂,同时也给MPI程序带来了新的优化空间.国内外学者提出了许多多核机群下MPI程序的优化方法和技术.测试了3个不同多核机群的通信性能,并分别在Intel与AMD多核机群下实验评估了几种具有普遍意义的优化技术:混合MPI/Op)MP、优化MPI运行时参数以及优化MPI进程摆放,同时对实验结果和优化性能进行了分析.     

多核机群下MPI程序优化技术的研究

多核处理器的新特性使多核机群的存储层次更加复杂,同时也给MPI程序带来了新的优化空间。国内外学 者提出了许多多核机群下MPI程序的优化方法和技术。测试了3个不同多核机群的通信性能,并分别在Intel与 AMD多核机群下实验评估了几种具有普遍意义的优化技术:混合MPI/OpcnMP、优化MPI运行时参数以及优化 MPI进程摆放,同时对实验结果和优化性能进行了分析。     

异构多处理器系统Cache一致性解决方案

SoC技术的发展使多个异构的处理器集成到一个芯片成为可能,这种结构已成为提高微处理器性能的重要途径.与传统的多处理器系统一样,Cache一致性问题也是片内异构多处理器系统必须首先解决的问题.本文在分析Cache一致性问题的基础上,对采用不同监听协议的多处理器的集成,以牺牲简单的硬件为代价来完成一致性协议的转化.将此方法并入多处理器芯片封装内来管理,可保证在异构多处理器系统中数据的一致性.     

分布式并行计算环境：MPI

1 引言在过去几十年里,大规模和超大规模并行机的可用性取得长足进步。由于各种因素,这些机器大多采用分布主存或分布共享主存结构,为了对用户提供必要的支持,厂商开发了各自专有的消息传递包或消息传递库如Intel的NX、IBM的EUI、Parasoft的Exress、橡树岭的PVM等。它们提供了相似的功能,并且在特定平台上具有优越的性能,但是在应用程序     

MPI程序在网格环境下移植的研究

将现有MPI并行程序移植到网格环境下有着非常现实的意义，本文介绍了网格计算的概念和MPI并行计算模型。阐述了将现有的MPI并行程序移植到Globus网格环境下的重要性，并针对这类移植的一种折中方案——MPICH—G2进行了研究、实验，总结了这种方案的特点和相关技术。     

Windows环境下基于Eclipse的MPI编程环境配置

对当前并行程序开发工具存在的问题进行了分析。结合并行开发环境的迫切需求,给出了一种windows环境下,以开源项目Eclipse作为开发平台,以MinGW作为GUN的C/C＋＋编译器的MPI并行程序开发平台的搭建方法。并给出了该环境下的开发实例和测试。     

一种低开销的异构可变相联度二级Cache结构

V-Way Cache结构利用存储访问在组之间分布的不均匀性,根据需求动态调整组相联度,具有比传统Cache结构更有效的资源利用率。然而,V-Way Cache结构组相联度调整以增大Tag阵列容量为代价,增加了面积、功耗等开销,且Tag阵列利用率不高。对V-Way Cache结构进行优化,提出一种低开销的异构可变相联度Cache结构HV-Way Cache。HV-Way Cache采用异构Tag阵列组织,通过允许多个组共享Tag项资源以缩减Tag路容量;Tag项替换信息以组为单位组织,挑选最久没有被使用的项作为被替换项。使用Cacti和Simics模拟器进行模拟实验,结果表明HV-Way Cache结构能以很少的性能损失实现面积、功耗开销的极大降低。     

Windows环境下基于Eclipse的MPI编程环境配置

对当前并行程序开发工具存在的问题进行了分析.结合并行开发环境的迫切需求,给出了一种windows环境下,以开源项目Eclipse作为开发平台,以MinGW作为GUN的C/C 编译器的MPI并行程序开发平台的搭建方法.并给出了该环境下的开发实例和测试.     

分布访问环境中的数据缓存体系研究

本文讨论了一种分布信息访问环境下提高数据利用率和减少通信流量的分布缓存体系。通过引入缓存节点,该缓存体系能缓存集成多数据源的信息,并能使多个用户相互重用数据缓存,提高缓存的命中率。该缓存体系采用了多种方法,很好地解决了单数据源和集成多数据源的数据缓存一致性问题。     

面向大规模MPI程序的应用级checkpointing技术

应用级checkpointing是一种在大规模科学计算领域中备受关注的容错技术.但是应用级checkpointing技术要求用户决定哪些是需要保存的关键数据,这增加了用户的负担.介绍一个基于MPI并行程序活跃变量分析的源到源的预编译工具ALEC,它可用于辅助应用级checkpointing.在一个512处理器的Cluster系统上,对经过ALEC编译的5个Fortran/MPI应用进行了性能评测.结果表明,ALEC能够有效减小checkpoint的大小和应用级checkpointing保存和恢复的开销.     

分布式异构计算环境下的洗钱侦测系统体系结构——基于数据挖掘技术

本文从我国反洗钱的现状出发,提出分布式异构计算环境下基于数据挖掘技术的洗钱侦测系统体系结构。并从逻辑层次结构、系统基本框架和系统基本流程三个方面对洗钱侦测系统的体系结构进行阐述。     

A Simulation Framework for Heterogeneous Agents

We introduce a generic simulation framework suitable for agent-based simulations featuring the support of heterogeneous agents, hierarchical scheduling, and flexible specification of design parameters. One key aspect of this framework is the design specification: we use a format based on the Extendible Markup Language (XML) that is simple-structured yet still enables the design of flexible models. Another issue in agent-based simulations, especially when ready-made components are used, is the heterogeneity arising from both the agents' implementations and the underlying platforms. To tackle such obstacles, we introduce a wrapper technique for mapping the functionality of agents living in an interpreter-based environment to a standardized JAVA interface, thus facilitating the task for any control mechanism (like a simulation manager) because it has to handle only one set of commands for all agents involved. Again, this mapping is made by an XML-based definition format. We demonstrate the technique by applying it to a simple sample simulation of two mass marketing firms operating in an artificial consumer environment.     

Simulation of MPI applications with time‐independent traces

Analyzing and understanding the performance behavior of parallel applications on parallel computing platforms is a long‐standing concern in the High Performance Computing community. When the targeted platforms are not available, simulation is a reasonable approach to obtain objective performance indicators and explore various hypothetical scenarios. In the context of applications implemented with the Message Passing Interface, two simulation methods have been proposed, on‐line simulation and off‐line simulation, both with their own drawbacks and advantages. In this work, we present an off‐line simulation framework, that is, one that simulates the execution of an application based on event traces obtained from an actual execution. The main novelty of this work, when compared to previously proposed off‐line simulators, is that traces that drive the simulation can be acquired on large, distributed, heterogeneous, and non‐dedicated platforms. As a result, the scalability of trace acquisition is increased, which is achieved by enforcing that traces contain no time‐related information. Moreover, our framework is based on a state‐of‐the‐art scalable, fast, and validated simulation kernel. We introduce the notion of performing off‐line simulation from time‐independent traces, propose and evaluate several trace acquisition strategies, describe our simulation framework, and assess its quality in terms of trace acquisition scalability, simulation accuracy, and simulation time. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种适用于异构存储系统的缓存管理算法

当前数据中心广泛采用虚拟化、混合存储等技术以满足不断增长的存储容量和性能需求,这使得存储系统异构性变得越来越普遍.异构存储系统的一个典型问题是由于设备负载和服务能力不匹配,使得存储系统中广泛使用的条带等并行访问技术难以充分发挥作用,导致性能降低.针对这一问题,提出了一种基于负载特征识别和访问性能预测的缓存分配算法(access-pattern aware and performance prediction-based cache allocation algorithm, Caper),通过缓存分配来调节不同存储设备之间的I/O负载分布,使得存储设备上的负载和其本身服务能力相匹配,从而减轻甚至消除异构存储系统中的性能瓶颈.实验结果表明,Caper算法能够有效提高异构存储系统的性能,在混合负载访问下,比Chakraborty算法平均提高了约26.1%,比Forney算法平均提高了约28.1%,比Clock算法平均提高了约30.3%,比添加预取功能的Chakraborty算法和Forney算法分别平均提高了约7.7%和17.4%.     

一种支持多种访存技术的CBEA片上多核MPI并行编程模型

现有的CBEA(Cell Broadband Engine Architecture)编程模型多侧重于支持类似于流处理的"批量访存"(Bulk Data Transfer)应用,传统非规则访存应用性能较低.文中基于Cell架构提出了一种同时支持"批量访存"与非规则访存应用的MPI并行编程模型,将通信分解在PPE(PowerPC Processing Element)上,拓宽模型的适用范围;在统一访存接口下,通过运行时访存剖分信息指导选择和优化访存以提高计算效率.实验结果表明,文中提出的编程模型支持多种访存模式并具有很好的并行加速比,可获得较同类相关技术30%~50%左右的性能提升.     

SMA: A Self-Monitored Adaptive Cache Warm-Up Scheme for Microprocessor Simulation

This paper presents an adaptive technique for warming up caches in sampled microprocessor simulation. The simulator monitors the warm-up process of the caches and decides when the caches are warmed up based on simple heuristics. This mechanism allows the warm up length to be adaptive to cache sizes and benchmark variability characteristics. With only half or one-third of the average warm-up length of previous methods, the proposed Self-Monitored Adaptive (SMA) warm-up technique achieves CPI results very similar to previous methods. On average SMA exhibits only 0.2% warm-up error in CPI. For simulating small caches, the SMA technique can reduce the warm-up overhead by an order of magnitude compared to previous techniques. Finally, SMA gives the user some indicator of warm-up error at the end of the cycle-accurate simulation that helps the user to gauge the accuracy of the warm-up.     

数字制造环境下的加工过程仿真验证技术研究

生产线数字制造环境是数字化工厂的核心,而加工过程的仿真与验证技术构成生产线数字系统的底层结构与制造过程数字化分析的主要内容。分析了目前加工过程在几何仿真与物理仿真方面的研究情况、研究方法与存在问题,就该项技术向生产线数字制造环境融合的关键技术,即综合设备数字样机的完整数字加工环境的建立及加工过程仿真与上层制造环境的信息集成等进行分析与研究。