● 摘要
高性能微处理器、高速网络和标准化中间件工具的发展使得现代集群和并行计算技术的结合显示出巨大的计算能力和使用便携性,从而使得高性能分布式计算被广泛的用于解决工业和科学领域的各种问题和挑战,国家高性能计算能力已经成为衡量一个国家综合实力的重要标志之一。虽然高性能计算的用户最关心的是所能获得的最高性能,但是随着高性能计算的发展,大型集群的能量消耗越来越大,节能成为高性能计算必须考虑的重要问题,使得低功耗成为高性能计算机和异构集群系统研究领域的热点。论文通过研究和分析低功耗技术的发展现状和相关领域的研究成果,针对高性能异构集群系统,设计了一套从系统级别上降低能量消耗的原型系统,并从理论设计,原型实现和效果测试等方面对系统进行了全面描述。本文通过将单机操作系统的一种在线控制策略引入到异构集群系统,提出了一种新的考虑节能因素的异构集群系统调度算法,并通过仿真实验的方式,将我们的调度算法与经典的Min-Min调度算法进行了全面的性能对比测试,证明了调度算法在综合性能方面的卓越,提供了课题研究的理论基础。基于理论研究的思路和成果,本文根据课题需要,提出了对高性能计算机异构集群系统进行系统级低功耗管控的方法和机制,设计了低功耗管控的原型系统,给出了系统的软件结构,模块划分,各模块的功能和关键技术,并详细介绍了低功耗管控系统的实现。本文还根据课题需要,基于能耗测试领域内通用的测试方法,设计了详细全面的测试方案和计划,并使用真实通用的任务负载集合,对原型系统进行了性能测试和功能验证,给出了详细的测试结果和数据分析,证明了低功耗管控系统在降低能耗方面的实用性和有效性。
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