异构计算中的时间和能耗优化执行方法 (1)

第38卷第10期

计算机科学

V01.38No.10

2011年10月

Computer

Science

Oct2011

异构计算中的时间和能耗优化执行方法

俞莉花1

曾国荪2

(同济大学计算机科学及技术系

上海201804)1

(国家高性能计算机工程技术中心同济分中心

上海201804)2

摘要计算环境的异构性以及应用任务的复杂多样性导致异构计算的必要性。异构计算的目的是重视并行处理系统和计算任务的差异,寻求系统和任务的有效匹配,从而获得并行任务在系统上执行的最佳效果。当前,异构计算中的时间优化执行方法较成熟,但同时将时间和能耗联合起来作为异构计算优化执行目标方面的研究很少。以高性能计算和绿色计算为总目标,针对异构计算环境中并行任务分配调度执行问题,提出了异构任务模型、异构计算速率矩阵、异构计算功率矩阵。利用能耗时间归一思想,给出并行任务在异构处理机上时间与能耗启发式优化执行算法,并通过实例分析证实算法的可行性和有效性。

关键词异构计算,任务执行,时间优化,能耗优化中图法分类号TP338

文献标识码A

Executing

Method

ofTimeandEnergyOptimizationinHeterogeneousComputing

YULi-hual

ZENGGun-sun2

(DepartmentofComputerScienceandTechnology。TongjiUniversity,Shanghai201804,China)1

(Ton@Branch,NationalEngineering&Technology

Center

ofHighPedormanceComputer,Shanghai201804,China)2

Abstract

Boththeheterogeneityofthecomputingenvironmentandthecomplexityofvariousapplicationtasksleadto

heterogeneous

computing.The

purpose

ofheterogeneouscomputingis

to

obtainthebestexecutingeffectoftheparallel

taskrunningintheprocessingsystembyputtingemphasis

on

thedifference

between

theparallelsystemandthetask

and

exploring

theoptimal

match

between

the

system

andthetask.Currently,inheterogeneous

computing,the

schedu—

lingmethodonlyfortimeoptimizationisquitemature,buttheresearch

on

theexecutingmethodbothfortimeand

ener-

gY

optt‘rm‘zatl’on

I‘S

very

few.Thispaperaimedatthehighperformancecomputingandgreencomputing,andpayedmore

attentiontothe

scheduling

problem

ofparalleltaskinheterogeneouscomputing

environment.We

proposedthehetero—

geneous

taskmodel,theheterogeneouscomputingvelocity

matrix

andtheheterogeneouscomputingpowermatrix.And

making

use

oftheideathatenergy

carl

beunifiedtime,this

paper

presentedheuristicexecutingalgorithm_stoachieve

bothtimeand

energy

optimizationforparalleltaskon

heterogeneoussystem.Finally,a

case

studyshowsthefeasibility

andefficiencyofproposedalgorithms.

Keywotds

Heterogeneouscomputing,Taskexecuting,Timeoptimization,Energyoptimization

引言

右,而一台千万亿次超级计算机系统的功耗已达到数兆瓦,每年的电费开销高达数千万元。除了消耗大量的电力能源外,高性能并行计算一直是计算机科学技术领域的研究热

还带来了严重的环境影响,包括大气质量恶化等。全球权威点。由于并行计算系统中存在硬件和软件的差异,以及应用技术调查机构Gartner指出,全球二氧化碳排放萤2%来自于任务的多样性,因此,异构计算正在成为高性能计算的重要发IT业。可见,绿色计算作为一种可持续发展的低成本、低能展方向。在异构处理器系统中,一方面,可以根据不同任务的耗的新型计算系统、模型和应用的研究,已成为未来信息技术不同特征。选择合适的处理器.实现不同处理器的优势互补,领域面临的重大挑战。信息技术领域的研究必须综合考虑性从而能够以非常短的时间完成任务的执行。另一方面,在不能与能耗问题,以响应全球“节能减排”的伟大倡议。

断追求计算高性能以获得强大计算能力的过程中,大量的能在异构计算中,异构任务的执行采用不同的任务分配与量消耗已成为计算机发展中亟待解决的问题。以超级计算机调度算法,会产生不同效果。寻找最优的调度方案已被证明为例,一台百万亿次级超级计算机的系统功耗在1000kW左

是NP完全问题【1],国内外学者对此展开了大量的研究,以便

到藕日期:2010-11—16返修日期:2011—02—25

本文受863项目(2009AA012201),973计划课题(2007CB316502) 国家自然基金项目(90718

015),NSFE一微软哑洲研究院联合资助项目(60970155),教育部博士点基金项目(20090072110035),上海市优秀学科带头人计划项目(10XD1404400),高效能服务器和存储技术国家重点实验室开放基金项目(2009HSSA06)资助。

俞莉花(1987--),女,硕士生,主要研究领域为异构重构计算;曾国荪(1964--),博士,教授,博士生导师。主要研究领域为异构计算、信息安全。

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万方数据

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