基于智能网卡支持的并行通信协议

网络通信系统是机群的一个重要组成部分,也是影响机群整机处理效率的关键因素．随着单个结点计算能力的增强,网络通信能力也需要相应地提高．一种提高网络通信能力的方法是引入多个网卡同时进行消息发送,即并行通信．通常,并行通信是基于RMA机制实现的,对于小于17KB的消息,由于RMA机制的握手过程使得并行通信性能的提高很有限．提出了基于智能网卡支持的并行通信协议．该协议将消息重组所需的握手过程下移到网卡上实现,从而减少了握手开销,扩展了并行通信的范围．实验数据表明,与基于RMA机制的并行协议相比,该协议提高了3KB-17KB消息段的通信性能;对应用程序,如FT程序,该协议将其执行时间减少了9．4％,而基于RMA机制的并行协议只减少了7．8％．最后分析了限制并行通信性能提高的主要因素．     

一个基于通信系统支持的并行检查点系统

在大规模机群环境下，检查点和恢复机制是一种必不可少的容错技术。该文提出一种基于机群通信系统的可靠性机制，在不作全局同步的情况下获取通信系统全局状态的方法，并利用该方法实现了一个对应用程序透明的并行检查点系统。该系统通过底层通信系统的支持降低了并行检查点的实现复杂度和执行开销，适用于大规模机群应用。     

基于MPI的并行计算集群通信及应用

对能有效解大型稀疏矩阵方程的LSQR串行算法进行了并行化分析，并应用可移植消息传递标准MPI的集群通信机制在分布式存储并行系统上设计和实现了LSQR并行算法，该并行算法和程序在地震表层模型层析反演中得到了有效的应用。     

基于对象的可靠群组通信机制研究

近年来,网格计算技术日益成为用来解决数据和计算密集型应用的可行方案,网格运行平台本身和在网格环境中的并行应用都需要大量的点对多点的群组通信.提出一种灵活、可容错的群组通信机制.该机制基于远程方法调用(RMI),可为分布式并行应用提供高效、可容错的群组通信.通信方法可以在本地对象、远程对象,或一组对象中激活.这种通信采用异步方式,通信发起者可以选择全等待或必要性等待两种机制来获取通信结果.从而最大程度地保证通信的可靠性或高效性.     

基于Myrinet/GM的多通道通信

通信子系统对并行系统的计算效率有重要影响,大规模应用对并行平台的通信性能和可用性提出了挑战性的要求.多通道通信技术通过并行采用多路网络链路互连来提高并行系统通信性能和可用性.首先分析了多进程复用网络对通信性能的影响,然后以Myrinet/GM网络平台为基础,提出了基于网络接口层的通信链路动态选择与分配策略,设计和实现了支持多路Myrinet网络并行通信的协议层MNC.MNC支持通信进程平等,充分地利用多路Myrinet网络链路资源.在使用2路Myrinet互连的PC机群平台上,MNC进程间通信带宽相对于单链路提高了约34%,有效地提高了应用层通信性能.     

高性能计算机系统接口通信机制的研究

高性能并行计算机技术是当今关键技术之一,由清华大学计算机系设计的高性能网络并行超级计算系统THNPSC－1在设计接口时,通过一个表对通信缓冲区进行维护,这样可以直接将数据从应用空间输入／输出到网络,从而支持真正意义上的0拷贝通信协议。通过提供用户层网络访问接口,通信与计算重叠等手段,该接口取得了很高的通信性能。其中实际测量的应用程序之间16字节信息的传递延迟不到7us,最大持续通信带宽可达30MBytes/s。     

航天光学遥感器多单元并行实时通信仿真测试

设计了航天光学遥感器多单元并行实时通信仿真测试系统的体系结构及组成,阐述应用了航天光学遥感器内部多单元的通信机制与控制原理;提出了利用计算机检测与仿真技术结合,在通信控制电路基础上实现对相机内部单元并行的、实时的通信的新方法.通过对航天光学遥感器内部多单元实时通信原理分析和测试实验,以数理逻辑、信息技术和系统技术为基础,构造了航天光学遥感器内部多单元并行实时通信的半实物模型.应用高性能工业计算机与串行通信控制电路.以智能控制技术为指导搭建起仿真测试系统,经过测试实验证明,系统准确达到对航天光学遥感器内部多单元并行实时通信过程的仿真和检测要求,满足了对航天光学遥感器内部多单元运行状态长时间、高精度、高频率的实时监控.     

统一缓存:基于用户层通信的合作缓存技术

合作缓存机制是集群系统提高整体性能的一种有效方法，其利用高速网络将各个结点的缓存进行合作管理与访问，大幅度提高了缓存的命中率．但传统的合作缓存技术没有考虑到广为应用的高效用户层通信机制的特点．提出一种新的用户层通信与合作缓存技术相融合的缓存机制——集群统一缓存．这一机制充分利用了用户层通信的特点，包括协议精简、零拷贝、虚拟内存映射通信(VMMC)技术等，将缓存与结点通信相融合，减少了集群系统应用程序IO模块的层次与复杂度，提高了系统性能．同时这一机制也顺应了IO子系统日益独立化的发展趋势．该技术已经应用于自行开发的面向对象的Internet服务存储平台——TODS上，具有高效、扩展性好与软件设计简单等特点．     

机群系统LogP通信模型的测试与分析

本文形式化描述并发展了通信Microbenchmark技术，并在这种技术的基础上，比较系统地测试了机群系统上四种并行通信系统－－GM－API、基于100M以太网的MPICH，基于Myrinet网络的MPICH和GM－MPI－－的表征通信性能的LogP参数，并通过比较，得出四种并行通信系统特点优劣关系，最后，给出了各个通信系统对不同的并行应用的适用情况。     

并行推理机及其基本软件综述

本文简要介绍FGCS计划的总体框架、PIM机及其基本软件。FGCS原型系统的核心是并行推理系统,包括并行推理机PIM和它的操作系统PIMOS。知识库管理系统(KBMS)建立在并行推理系统上,并与PIMOS共同构成FGCS原型系统的基本软件。在此基础上,开发出约束逻辑程序设计语言的LP(Language Processor)、并行定理证明器、自然语言处理系统等高级知识程序设计软件,以支持有力的推理和知识处理。为评估PIM和探索知识处理的新领域,研制了几个实验性应用系统。总之,有关PIM的成果和基本软件远远超过了FGCS计划的初始研究目标。     

数据并行计算机体系结构研究

通过对国内外并行计算机体系结构的分析与研究,提出一种面向多媒体应用的嵌入式数据并行计算机体系结构模型,将可重构总线与PIM技术相结合,弥补传统PIM体系结构下处理元之间通信复杂度高、结构可适应性弱等不足.描述其主要部件的功能和结构,定义该体系结构计算机的指令集,通过一个典型的算法样例介绍其汇编语言程序组成和并行计算过程...     

基于身份的非交互可否认认证协议

提出了一种新的可否认认证协议。该协议具有密钥管理方便、通信复杂度最优、计算效率高等特点,可抵抗中间人攻击,适用于电子选举、网上谈判等场合。     

SAGE: an automatic analyzing system for a new high-performance SoC architecture––processor-in-memory

Continuous improvements in semiconductor fabrication density are supporting new classes of System-on-a-Chip (SoC) architectures that combine extensive processing logic/processor with high-density memory. Such architectures are generally called Processor-in-Memory (PIM) or Intelligent Memory (I-RAM) and can support high-performance computing by reducing the performance gap between the processor and the memory. The PIM architecture combines various processors in a single system. These processors are characterized by their computation and memory-access capabilities. Therefore, a novel strategy must be developed to identify their capabilities and dispatch the most appropriate jobs to them in order to exploit them fully. Accordingly, this study presents an automatic source-to-source parallelizing system, called statement-analysis-grouping-evaluation (SAGE), to exploit the advantages of PIM architectures. Unlike conventional iteration-based parallelizing systems, SAGE adopts statement-based analyzing approaches. This study addresses the configuration of a PIM architecture with one host processor (i.e., the main processor in state-of-the-art computer systems) and one memory processor (i.e., the computing logic integrated with the memory). The strategy of the SAGE system, in which the original program is decomposed into blocks and a feasible execution schedule is produced for the host and memory processors, is investigated as well. The experimental results for real benchmarks are also discussed.     

基于MDA的PIM到J2EE平台PSM的转换方法

MDA是解决基于不同中间件系统的集成问题。它将不同的系统都结构化成PIM和PSM并针对不同实现技术与平台制订多个映射规则,然后通过这些映射规则及辅助工具将PIM转换成PSM,再将PSM不断求精直至形成最后代码。MDA中的模型转换有4种：PIM到PIM,PIM到PSM,PSM到PSM以及PSM到PIM。其中的PIM到PSM转换是难点。本文提出了一种PIM到J2EE平台的PSM转换的方法：首先将一个用PIM配置图和类图描述的系统根据映射规则转换成J2EE平台下的PSM配置图、类图;然后根据精化规则对PSM模型进一步精化,生成不同的EJB以及构件图,为最后代码的自动生成打下基础。     

Passive intermodulation of printed dipole antennas: Modeling,evaluation, and experiment

A theoretical treatment of electro‐thermally induced passive intermodulation (PIM) is developed for printed dipole antennas, yielding an expression of third‐order intermodulation distortion based on the surface current distribution. The simulation procedure of third‐order PIM products with the full‐wave frequency‐domain method was given to evaluate the PIM level. In particular, the PIM dependencies on input power, two‐tone frequency separation, and substrate parameters are analyzed leading to design guidelines for low distortion antennas. It is shown in this paper that the thermal factors have a noticeable impact on the PIM power generated by printed dipole antennas. Finally, two antenna samples are fabricated on different substrates, Rogers 5880 and FR4, and a two‐tone test at 2‐GHz band using a reflective PIM test system is reported. The PIM evaluation method and the design guidelines to reduce the PIM on printed antennas proposed in this paper are of great significance for telecommunication systems.     

基于MPLS网络的PIM-Proxy的研究

本文提出了一种新的PIM-Proxy组播通信设计方案,通过对PIM的加入消息进行增加代理域的扩展,从而解决了基于MPLS网络的核心路由器无法参与到组播树建立的问题。并且详细分析了PIM-Proxy的几项关键技术。     

多核环境下高效集合通信关键技术研究

随着高性能计算需求的日益增长,多核处理器在高性能计算中间得到了广泛的普及.为了保证高性能计算机系统的效率,需要保持计算和通信的平衡性,多核的广泛使用对通信系统的效率提出了更高的要求.集合通信作为通信系统中的重要组成部分,研究多核环境下的高效集合通信具有十分重要的意义.文中首先研究了多核对集合通信性能的影响,并根据多核处理器共享Cache以及内存竞争的特点,提出了层次化算法、限制并发、NUMA感知的优化方法和Cache友好的优化算法,并分别在MPI_Barrier、MPI_Bcast和MPI_Alltoall中进行了验证.实验结果表明优化方法能够有效地利用多核结构特点,降低竞争带来的影响,提高了多核环境下集合通信的性能和可扩展性.     

EcoTRADE – A multi-player network game of a tradable permit market for biodiversity credits

EcoTRADE is a multi-player network game of a virtual biodiversity credit market. Each player controls the land use of a certain amount of parcels on a virtual landscape. The biodiversity credits of a particular parcel depend on neighboring parcels, which may be owned by other players. The game can be used to study the strategies of players in experiments or classroom games and as a communication tool for stakeholders participating in credit markets that include spatially interdependent credits.     

Close encounters of the virtual kind: a study on place-based presence

Use of presence and instant messaging (PIM) applications has grown very rapidly recently, not only at home, but also at work. Early studies on the use of PIM applications in the workplace, however, indicate that PIM applications need to be adapted towards the workplace context. In our research, we explore such adaptations, towards place-based presence systems, i.e., presence systems that are not only able to answer people-oriented presence queries such as “Who is online?” next to place-oriented presence queries, such as “Who is near?”. In this article, we describe a design space for place-based presence systems, in which we identify the most important aspects and options that designers of place-based presence systems need to consider. We also report on our exploratory research in this design space, comprising two cycles of designing, implementing and evaluating place-based presence prototypes. We conclude with lessons learned for future research in place-based presence systems.     

分布存储系统中优化通信的冗余计算分割

针对并行循环套序列，提出一种冗余计算分割的通信优化方法，根据数据流分析，文中给出用以确定每个循环套的冗余计算量的一般方法，并在此基础上提出冗余计算分割的实现和判定，针对规则依赖的程序，该文还提出了一个高效的冗余计算分割的实现方法，该技术已经在一个并行编译器中实现，试验结果表明，它比传统的通信优化技术有明显的优越性。