基于列表算法的异构计算系统节能调度研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liwei20062
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近年来,随着异构计算系统计算能力的大幅提升,其能量消耗越来越多,已直接影响到了系统的发展及应用推广,节能成为异构计算系统必须考虑的重要因素之一。而节能技术越靠近顶层,对能耗影响越大,因此,在异构计算系统中,高效能的任务调度算法的研究是学术界的热点课题之一。基于异构计算系统的任务调度已被证明是一个典型的NP完全问题,而在考虑能耗以后,使原本就很复杂的问题变得更加复杂,因此,目前常用于解决该问题的算法是拥有较低时间复杂度的列表算法。然而,当前算法在任务优先级计算阶段直接使用b-level值作为任务优先级级别,没有考虑其它的优先级计算方法;在任务分配阶段中仅从单个任务的角度对应用的调度长度与系统的能耗进行权衡,存在较强的局限性;且不能根据应用对调度长度需求的不同自动调节。针对上述不足,本文在已有工作的基础上,对基于列表算法节能调度的任务优先级计算与任务分配阶段,及节能调度的自适应控制算法进行相应研究。具体工作如下:针对已有基于列表算法的节能调度在任务优先级计算阶段研究的不足,及其任务分配阶段的局限性,本文首先通过对目前常用于异构计算系统的几种任务优先级计算方法进行分析对比,从中探寻最优的方法运用于任务优先级计算阶段;在任务分配阶段,则通过分析单个任务的执行对整个系统的影响,设计一种新的目标函数对其进行优化。在此基础上,本文提出了一种基于列表算法节能调度的改进算法。改进后的算法可以对调度长度与能耗进行更有效的权衡。针对应用对调度长度需求的不同,本文利用列表调度算法调度结果主要由目标函数控制的特点,对目标函数中任务执行时间和执行能耗考虑比重对调度结果的影响进行分析,提出了一种带有可变权值的目标函数,进而设计了一种基于可变权值的异构计算系统节能调度自适应控制算法。基于可变权值的节能调度自适应控制算法可以使调度在满足应用需求的前提下,尽可能的降低系统的能量消耗。为验证算法的效果,本文根据当前异构平台下的节能调度模型设计实现了一个模拟系统,在相同的任务、功耗及计算节点参数下仿真实现本文的解决方案及现有的算法思想,从调度长度和能量消耗两方面对文中设计的算法进行评估。实验结果表明,本文针对异构计算系统提出的基于列表算法节能调度的改进算法可以更有效的平衡调度长度与能量消耗;对于目前常用的几种优先级计算方法,没有哪种优先级计算方法的性能明显地优于其它方法;基于可变权值的节能调度自适应控制算法可以有效地在满足应用需求的前提下显著地降低系统能耗。
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