隨著芯片技術的不斷進步,計算系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)異構、大規(guī)模、高性能等特點。異構的高性能計算系統(tǒng)為科學計算、工程應用等眾多領域提供了一個很好的大規(guī)模計算解決方案,同時也在不斷地為人們的日常生活帶來便利。然而高性能計算伴隨著更多的能源消耗,其中的低功耗問題和可靠性問題一直研究中的重點和難點。本文將圍繞綠色計算這一主題,重點展開異構系統(tǒng)計算過程中的能耗管理、可靠性管理、成本預算下性能最大化等問題的研究。具體來說,本文的主要工作和貢獻概括為以下四個方面:1.在有能量預算前提下,開展基于異構系統(tǒng)中有優(yōu)先約束關系的任務集（記為DAG）的可靠性感知的任務調度算法研究。傳統(tǒng)的COMS功耗模型的不足在于其不能準確反映處理器的功率消耗與處理器執(zhí)行頻率之間的關系。為此,本文中采用更具說服力的能耗模型及可靠性模型,以量化采用動態(tài)電壓頻率調節(jié)（DVFS）技術后對處理器在執(zhí)行任務過程中瞬態(tài)故障的影響。在有能量預算的前提下,使得有優(yōu)先約束關系的任務在異構計算系統(tǒng)中執(zhí)行的過程中系統(tǒng)運行的可靠性最大化。本文提出了三個低時間復雜度、有可靠性意識的啟發(fā)式算法（分別記為RHEFT、RCPOP和RMEC）。并通過組合11種不同的通... 

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 并行分布式系統(tǒng)概述
    1.2 課題研究背景及意義
        1.2.1 低功耗
        1.2.2 可靠性
    1.3 本文的主要工作
    1.4 論文組織框架
第2章 異構計算系統(tǒng)任務調度研究
    2.1 引言
    2.2 經(jīng)典的研究方法
        2.2.1 調度系統(tǒng)模型
        2.2.2 任務模型
        2.2.3 高級調度算法
    2.3 算法評估
    2.4 本章小結
第3章 基于能量約束的可靠性加強研究
    3.1 引言
    3.2 相關工作
    3.3 準備工作
        3.3.1 系統(tǒng)模型
        3.3.2 功耗模型
        3.3.3 應用程序模型
        3.3.4 容錯模型
        3.3.5 問題的描述
    3.4 實例分析
    3.5 算法設計
        3.5.1 可靠性與能量節(jié)約的關系
        3.5.2 關鍵階段
        3.5.3 RHEFT算法
        3.5.4 RCPOP算法
        3.5.5 RMEC算法
    3.6 實驗和算法評價
        3.6.1 實驗配置
        3.6.2 性能評價參數(shù)
        3.6.3 隨機DAG圖
        3.6.4 隨機圖性能評價
        3.6.5 真實應用DAG性能評價
    3.7 本章小結
第4章 基于Recovery技術的可靠性加強研究
    4.1 引言
    4.2 相關工作
    4.3 系統(tǒng)模型
        4.3.1 應用程序模型
        4.3.2 容錯模型
        4.3.3 問題描述
    4.4 實例分析
    4.5 算法設計
        4.5.1 可靠性與能量的關系
        4.5.2 關鍵步驟
        4.5.3 失效任務恢復執(zhí)行
        4.5.4 SHRHEFT算法
        4.5.5 SHRCPOP算法
        4.5.6 SHREFRM算法
    4.6 實驗和算法評價
        4.6.1 性能參數(shù)評價
        4.6.2 隨機DAG圖
        4.6.3 隨機圖實驗分析
        4.6.4 真實應用DAG性能評價
    4.7 本章小結
第5章 考慮可靠性與能耗的雙目標調度算法
    5.1 引言
    5.2 相關研究
    5.3 準備工作
        5.3.1 系統(tǒng)模型
        5.3.2 多目標優(yōu)化問題
        5.3.3 NSGA-II的思想
    5.4 問題描述
    5.5 算法設計
        5.5.1 選擇算子
        5.5.2 交叉算子
        5.5.3 變異算子
        5.5.4 BOGA算法
    5.6 實驗和算法評價
        5.6.1 評價參數(shù)
        5.6.2 實驗分析
    5.7 本章小結
第6章 考慮切換開銷的節(jié)能調度
    6.1 引言
    6.2 相關研究
    6.3 系統(tǒng)模型
        6.3.1 能耗模型
        6.3.2 系統(tǒng)模型
    6.4 實例分析
    6.5 算法設計
        6.5.1 單核系統(tǒng)調度
        6.5.2 多核系統(tǒng)調度
    6.6 實驗分析
    6.7 本章小結
結論
參考文獻
附錄 A 攻讀博士學位期間已發(fā)表與待發(fā)表的論文
附錄 B 攻讀博士學位期間參與的科研項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]綠色評價模型的互模擬等價及邏輯保持[J]. 鈕俊,曾國蓀,王偉.  計算機學報. 2013(05)
[2]綠色網(wǎng)絡和綠色評價:節(jié)能機制、模型和評價[J]. 林闖,田源,姚敏.  計算機學報. 2011(04)
[3]信息科學技術的長期發(fā)展趨勢和我國的戰(zhàn)略取向[J]. 李國杰.  中國科學:信息科學. 2010(01)
[4]綠色計算的重定義與若干探討[J]. 郭兵,沈艷,邵子立.  計算機學報. 2009(12)



本文編號：3734200