內容簡介
《並行與分布仿真系統》的重點是並行與分散式離散事件仿真技術,《並行與分布仿真系統》作者把該領域最近20年的研究成果進行了彙編和梳理,討論了並行與分散式計算機在系統行為的建模與分析以及分散式虛擬環境的建立方面的套用。
《並行與分布仿真系統》清晰地描述了如何實現並行與分散式仿真技術。《並行與分布仿真系統》詳細地解釋了正確實現仿真所必需的同步算法,包括對時間彎曲算法和先進樂觀技術的透徹討論。最後,《並行與分布仿真系統》提供了十分豐富的參考文獻、圖例、表格以及當前的系統實例,如美國國防部的高層體系結構HLA,HLA已經成為美國國防項目的標準體系結構。
圖書目錄
第一部 分總論
第1章 背景與套用/3
1.1 為什麼要用分布/並行仿真/5
1.2 分析仿真與虛擬環境/6
1.3 歷史回顧/8
1.3.1 高性能計算團體/8
1.3.2 國防團體/9
1.3.3 互動式遊戲和網際網路團體/9
1.4 套用/10
1.4.1 軍事套用/11
1.4.2 娛樂/11
1.4.3 社會交往和商業合作/12
1.4.4 教育和訓練/12
1.4.5 遠程通信網路/12
1.4.6 數字邏輯電路和計算機系統/13
1.4.7 交通/14
1.5 基礎技術/14
1.6 硬體平台/14
1.6.1 並行計算機與分散式計算機/14
1.6.2 共享存儲多處理器/16
1.6.3 分散式存儲多計算機/17
1.6.4 單指令流、多數據流計算機/18
1.6.5 分散式計算機/18
1.7 總結/19
1.8 補充閱讀材料/19
第2章 離散事件仿真基本原理/23
2.1 時間/25
2.2 實時、比例實時與儘可能快執行/26
2.3 狀態改變和時間流機制/27
2.3.1 時間步進執行/27
2.3.2 事件驅動執行/29
2.4 離散事件仿真程式/29
2.5 一個套用例子/31
2.6 仿真的啟動與停止/34
2.7 並行/分散式仿真例子/34
2.8 世界觀和面向對象仿真/35
2.8.1 仿真過程/36
2.8.2 基於對象仿真和面向對象仿真/38
2.8.3 查詢事件和推拉處理/39
2.8.4 事件取消/40
2.9 開發並發執行的其他途徑/40
2.10 補充閱讀材料/41
第二部分 並行與分散式離散事件仿真
第3章 保守同步算法/45
3.1 同步問題/47
3.2 使用空訊息避免死鎖/49
3.3 前瞻量和仿真模型/52
3.4 死鎖的檢測和恢復/53
3.4.1 死鎖檢測/53
3.4.2 死鎖恢復/55
3.5 同步執行/57
3.5.1 集中式柵障/58
3.5.2 樹柵障/58
3.5.3 蝴蝶柵障/59
3.5.4 暫態訊息/60
3.5.5 一個簡單的同步協定/63
3.5.6 邏輯進程間的距離/64
3.6 受限滯後/67
3.7 條件信息與無條件信息/69
3.8 動態進程及互連/69
3.9 可重複性和並發事件/71
3.9.1 使用時戳的隱藏域排序並發事件/71
3.9.2 優先數/72
3.9.3 接收方指定排序/72
3.10 保守機制的性能/72
3.11 保守機制的總結和評論/77
3.12 補充閱讀材料/78
第4章 時間彎曲算法/81
4.1 預備知識/83
4.2 本地控制機制/84
4.2.1 回退狀態變數/85
4.2.2 取消訊息傳送/86
4.2.3 零前瞻量、並發事件及可重複性/91
4.3 全局控制機制/92
4.3.1 化石回收/93
4.3.2 錯誤處理/94
4.4 計算全局虛擬時間/95
4.4.1 暫態訊息問題/95
4.4.2 同步報告問題/97
4.4.3 Samadi的GVT算法/98
4.4.4 Mattern的GVT算法/98
4.5 其他機制/102
4.5.1 動態記憶體分配/102
4.5.2 周期性狀態保存/104
4.5.3 指定保存內容/105
4.5.4 事件取消/107
4.5.5 懶惰撤銷/108
4.5.6 懶惰再評估/110
4.6 調度邏輯進程/111
4.7 總結/112
4.8 補充閱讀材料/112
第5章 先進樂觀技術/115
5.1 時間彎曲算法中的記憶體使用/117
5.1.1 預備內容:狀態向量和訊息傳送時戳/118
5.1.2 記憶體管理機制和訊息返回/119
5.1.3 存儲最最佳化/120
5.1.4 回撤協定/122
5.1.5 人工回退協定/123
5.1.6 回剪協定/124
5.1.7 基於記憶體的流控制協定/125
5.1.8 性能和記憶體需求之間的權衡/126
5.2 時間彎曲算法中的性能風險/127
5.2.1 追逐錯誤計算/127
5.2.2 回退反射/129
5.3 其他樂觀同步算法/130
5.3.1 移動時間窗/131
5.3.2 基於前瞻量的阻塞機制/131
5.3.3 本地回退算法/132
5.3.4 周期時間桶算法/132
5.3.5 “狼來了”算法/133
5.3.6 機率回退算法/134
5.3.7 時空仿真/134
5.3.8 小結/135
5.4 綜合:GTW仿真環境/135
5.4.1 編程接口/135
5.4.2 I/O及動態記憶體分配操作/136
5.4.3 GTW的數據結構/137
5.4.4 直接撤銷/139
5.4.5 事件處理循環/139
5.4.6 緩衝區管理/140
5.4.7 流控制/141
5.4.8 GVT計算和化石回收/141
5.4.9 增量式狀態保存/142
5.4.10 本地訊息傳送/142
5.4.11 訊息複製/142
5.4.12 事件批處理/142
5.4.13 性能評測/143
5.5 小結/144
5.6 比較樂觀與保守同步協定/144
5.7 補充閱讀材料/146
第6章 時間並行仿真/149
6.1 使用修正計算方法進行時間並行快取仿真/152
6.2 使用再生點進行ATM多工器仿真/155
6.3 使用並行前綴的佇列仿真/159
6.4 小結/161
6.5 補充閱讀材料/161
第三部分 分散式虛擬環境
第7章 分散式虛擬環境介紹/165
7.1 目標/167
7.2 分散式虛擬環境與並行離散事件仿真系統對照/167
7.3 伺服器結構與無伺服器結構/168
7.4 分散式互動仿真/170
7.4.1 DIS設計原則/170
7.4.2 DISPDUs/171
7.4.3 時間約束/172
7.5 航位推測法/173
7.5.1 DR模型/175
7.5.2 時間補償/175
7.5.3 平滑/176
7.6 高層體系結構/177
7.6.1 歷史回顧/177
7.6.2 HLA述評/178
7.6.3 HLA規則/179
7.6.4 對象模型和對象模型模板/180
7.6.5 接口規範/183
7.6.6 典型的聯邦執行/184
7.7 總結/185
7.8 補充閱讀材料/185
……
第8章 聯網技術和數據分發/187
第9章 時間管理和事件排序/215
縮略語/231
參考文獻/235
圖書前言
前 言
並行與分布仿真領域目前正處於令人激動的時候。經過大學和工業實驗室多年的研究和開發,並行與分布仿真領域得到了蓬勃發展,目前已經在現實世界的許多系統中得到了套用。寫本書的目的是對離散事件仿真程式在由通過網路互聯的多個處理器組成的計算平台上執行所涉及的技術問題進行深入論述。這種平台可以是從位於房間內或單個機櫃內緊耦合的多處理器計算機系統,到地理上分布的個人計算機或分布於全球的專用模擬器(例如視頻遊戲系統)。該技術能夠用來加快大型仿真的執行速度,例如下一代網際網路的仿真,或用來建立用於訓練或娛樂的分散式綜合環境。
作者寫本書的目的是將散落於無數期刊和會議論文中的集中討論關於並行與分布仿真系統的基本原理匯集於一冊,適用的讀者包括參與分散式仿真系統研究或開發的管理者和從業者。本書可以作為高年級本科生或研究生計算機科學課程的教科書,儘管本書的重點是並行與分布計算問題,其他學科也可能對本書感興趣(例如工業工程或運籌學)。如果您具有離散事件仿真、並行或分散式計算的預備知識,這將有助於您對本書的學習,不過這並不重要,因為本書將對這些知識進行簡單介紹。