众核软件映射工具的设计与实现

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对于集成了众多处理器核心的众核处理器平台来说,无论是充分发挥其并行计算能力,亦或是有效提升其生命期可靠性,都需要合适的众核基础软件工具加以支撑。基于这种需求,本文在研究并设计出相关众核软件映射算法的基础上,实现了一款众核软件映射工具。本论文的具体工作如下:(1)基于动态规划思想,设计出了一个吞吐率单目标优化的映射算法。本算法在任务分配过程中通过动态调整任务子图负载的期望值,有效地改善了由于结点的颗粒性导致的子图负载的不均衡性,达到提升系统吞吐率的目的。实验表明,本算法相较于已有算法,能有效提升系统的吞吐率。(2)基于均值灰狼算法思想,设计出了软件映射的吞吐率单目标优化近似算法。动态规划算法目的是求确切最优解,若状态空间很大,实际耗时很大。本文基于均值灰狼算法思想的软件映射算法,可以在有限的迭代次数下获得满足需要的近似最优解。(3)基于EM效应,利用对数正态分布的故障分布函数,建立了众核处理器生命期的可靠性模型。通过对众核软件在处理器平台上不同映射方式的仿真实验,展示了不同软件映射方式对处理器生命期可靠性的影响,为后面的算法设计提供了依据。(4)建立了众核软件映射的可靠性与吞吐率双优化问题模型,并基于模拟退火算法思想,设计并实现了双优化映射的线性加权法和两阶段法。实验表明,两种算法都能兼顾既提高系统吞吐率,又确保系统可靠性。(5)在前面设计出多个软件映射算法的基础上,实现了一款用户友好的众核软件映射工具软件。该工具能为众核软件映射提供多种备选方案,确保系统既能发挥出强大的并行计算能力,又能保障系统的生命期可靠性。论文对于后期开发出功能更强大的众核软件综合工具做了一些探索性工作;有利于我国众核领域内的高端工业软件突破国外的技术封锁。
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