《軟體指導的高性能計算機系統功耗和熱量管理》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由易會戰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：軟體指導的高性能計算機系統功耗和熱量管理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：易會戰
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
功耗問題和熱量問題是研製新一代高性能計算機面臨的嚴峻挑戰，功耗管理和熱量管理技術將是高性能計算領域研究的熱點。本課題研究軟體指導的高性能計算機系統功耗和熱量管理技術，預期研究成果包括（1）高性能計算機系統功耗和熱量測試平台及高性能計算機系統部件功耗和熱量特性分析技術。（2）系統軟體指導的高性能計算機系統功耗管理和熱量管理技術。（3）基於程式剖視（Profile）的編譯指導的高性能計算機系統功耗管理和熱量管理技術。本項目的研究成果包括實際的測試環境和高水平論文，取得的研究成果將直接套用於高性能計算機系統的研製任務中。
結題摘要
功耗和熱量問題是研製新一代高性能計算機面臨的嚴峻挑戰，功耗和熱量管理是高性能計算領域研究的熱點。本項目圍繞大規模計算機系統級能耗和熱量管理、異構系統的功耗最佳化和剖視指導的功耗最佳化三個方面展開了深入研究，主要工作和創新包括： 1、提出了基於結點分類的機群峰值功耗管理模型PCNC及相應的功耗控制算法，以可接受的管理開銷和系統性能損失，有效地控制系統的運行峰值功耗。實驗表明，該功耗控制系統具有較好的可擴展性，適用於大規模計算系統，兩類目標結點選擇策略在系統性能損失分別為1.4%和1.1%的代價下，超標功耗累積效應各自降低73%和66%，最佳化效果明顯。 2、提出了大規模系統空閒結點的功耗管理模型ASDMIN以及對空閒結點休眠深度的自適應管理算法，以較小的回響速率損失，有效降低系統空閒能耗。實驗表明，ASDMIN方法在作業平均回響延遲率僅增加8.85%的代價下，系統空閒結點功耗降低84.12%，系統空閒功效提高了82.71%，最佳化效果顯著。 3、提出了異構系統功耗感知的並行循環調度方法。並行循環是科學與工程計算程式中的主要最佳化對象，項目以類OpenMP 並行程式為研究對象，研究在滿足性能約束的條件下結合異構系統並行循環調度和處理器動態電壓頻率調節技術最佳化系統功耗。將異構系統並行循環調度問題歸納為一般整數規劃問題，給出了該問題的求解方法。 4、提出了異構系統功耗感知的多計算段頻率調節與任務劃分方法。項目將異構並行程式劃分為同構計算段程式和異構計算段程式。在給定執行時間的約束下，將多計算段程式能耗問題描述為一般多元極值問題，並給出了基於最優下降的啟發式求解算法。 5、提出了一種面向高性能業務套用剖視指導的能耗最佳化技術，該技術利用系統支持的多個頻率層次，建立性能約束下的能耗最佳化模型，最佳化業務套用的能耗。根據程式信息獲取方式的差別，項目提出了SEOM和CEOM兩種能耗最佳化模型。使用典型平台對能耗最佳化效果進行了驗證，串列程式最大獲得12.2%的能耗節省，OpenMP程式最大獲得16%的能耗節省。
