并行处理任务级仿真环境的研究及实现

并行处理仿真为并行系统的建模分析，并行算法的模拟执行以及并行环境的性能评价提供支持，本文利用任务相关仿真时钟和重叠时间片建立了一种支持完全并和用户并发方式的并行多任务模型，并结合对不同调度算法和互连结构的仿真实验，着重分析了任务调度对系统性能的影响以及互连网络技术与通信开销的关系。同时，仿真环境还提供模拟执行的并发度曲线和任务执行踪迹供和户分析调试并行程序。     

SonD系统中虚拟存储设备共享Cache方法的设计

蓝鲸服务点播系统(SonD系统)是一个基于网络存储的新型计算环境，为大规模计算环境中计算机的部署和管理提供了有效手段。SonD系统中虚拟存储设备共享cache方法，在文件一级实现了对SonD系统中虚拟存储设备间物理共享数据在内存中cache的共享，有效地避免了共享cache后带来的数据的一致性问题。实验数据表明，虚拟存储设备共享cache方法提高了SonD系统的整体性能。     

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.     

HDRA:一种基于历史寻径信息的分布式路由算法

直接互连网络已成为构建大规模并行系统的主流网络互连体系结构,路由算法对互连网络的通信性能和并行系统性能的发挥起着重要作用。针对静态互连网络,提出一种新的基于路由表查找技术的分布式路由算法HDRA,该算法有效地利用历史寻径信息,加快路由寻径速度,提高网络传输性能,而且算法设计简单,易于硬件实现。     

智能网络磁盘调度算法

针对当前网络存储系统中存在的问题，提出了基于智能算法的智能网络磁盘IND的存储方案，探讨了IND系统的结构，设计了相应的应用协议，实现了智能网络磁盘调度算法。通过应用协议实现了对外虚拟存储，并将文件服务器分放到智能磁盘，避免了单点故障和性能瓶颈。通过对多个磁盘的并行调度算法，实现了并行传输，提高了文件的传输速度。以此为基础，设计和实现了IND模拟程序。试验结果显示，智能网络磁盘有助于避免单点故障，提高数据文件的传输效率。     

一种并行内存缓冲系统及其实现技术

为支持数据挖掘应用,对NOW机群系统的分布式共享存储管理机制进行了适当的简化1～2,结合数据挖掘中数据处理的特点,设计了一个并行内存缓冲系统。该缓冲系统为应用程序提供上下两层应用接口,既可以保证内存操作的透明性,又为应用程序自主操作数据提供了极大的灵活性。缓冲系统可以充分利用网络结点的存储空间为应用程序实现网络虚拟存储环境,同时也可以很好地支持应用程序对数据文件的并行化处理。     

基于共享存储的高可伸缩嵌入式集群模型

利用对称多处理机(SMP)作结点可为嵌入式集群带来更高的计算性价比,但多个并行和存储层次也会带来存储一致性、可伸缩性、性能差异等问题.提出一种基于共享存储的嵌入式集群模型LESC.该模型通过高度综合实现"计算单元-互连一致性模块-系统"三级高可伸缩结构,获得功耗成本有效性.LESC完成分布式共享存储的基本功能,其目录缓存一致性和扩展的共享存储机制改善了传统存储层次,并利用"共享存储虚拟网络"提供模块级的高效通信,避免了网络硬件开销,同时支持MPI编程.经该模型的真实系统平台测试,模块内MPI通信性能是传统嵌入式集群的3倍以上,单元间通信性能可达单元内性能的86%以上,Linpack测试其扩展性能在最差情况下接近理想值的70%.     

基于Infiniband的大规模并行系统互连网络的建模与仿真

互连网络的数学建模在大规模并行系统的研究和设计中有重要的作用,而Infiniband网络是一种广泛运用于高性能计算机系统的互连网络标准。本文对基于Infiniband的互连网络进行了分析,建立了网络延时模型,并使用该模型分析了2D-mesh和m-portn-tree两种拓扑的互连网络特性。最后通过仿真对分析模型进行了测试和评价,仿真结果表明,该模型能够合理地反映互连网络的特性。     

硬件归约的延迟模型和调度策略

通过硬件对归约进行支持是高性能互连网络发展的一种趋势.建立了无冲突和冲突条件下的归约延迟模型,分析了串行轮询、剩余报文集中和先到先服务3种调度策略对归约延迟的影响,表明了剩余报文集中策略能够取得多个归约操作在路由器上平均延迟的最小值.为了准确评测各种调度策略的性能,基于OMNeT++开发了微片级互连网络模拟器.模拟结果表明,先到先服务策略能够取得最优的性能,而在低维度互连网络中,串行轮询策略能取得良好的性价比.     

一种高效全自适应路由算法的构造框架

路由算法在大规模并行处理机 (MPP)系统中对互连网络通信性能和系统性能的发挥起着关键作用 .深入分析消息在网络中寻径特性 ,提出“最佳寻径网 (BNR)”概念 ,根据 BNR构造全自适应路由算法设计框架 ,并给出一类 Mesh网络基于 BNR的全自适应路由算法 BBFAM的设计 .性能分析表明 ,BBFAM是一类高效全自适应路由算法 ,从而证明 BNR构造框架对网络设计人员确能提供有效的路由算法设计指导 .