面向動態規劃計算的並行編程模型和運行時系統研究

《面向動態規劃計算的並行編程模型和運行時系統研究》是依託天津大學，由於策擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向動態規劃計算的並行編程模型和運行時系統研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：於策
• 依託單位：天津大學

項目摘要

動態規劃廣泛套用於科學和工程計算，問題規模增加以及並行計算硬體技術發展使動態規劃計算並行程式研發的難度隨之增高，本課題通過面向動態規劃的可復用並行編程模型和高效運行時系統來簡化此類套用並行編程的難度和複雜度。基於DAG數據驅動編程模型，研究自適應多層次任務調度方法，通過任務粒度二次劃分以及多層次任務調度的方法解決負載不平衡問題；研究適用於不同硬體平台以及套用類型的大規模中間結果數據的處理方法，以高效已分享檔案的方式解決中間結果數據的存儲和訪問問題，以按需數據傳輸的方式減少不必要的通信；研發外掛程式式DAG模式庫管理方法，支持模式的復用和系統擴展。研發過程結合計算生物信息學和計算實驗金融領域的具體算法和套用進行，以實際套用反饋研究方案，並針對集群、MPP體系結構以及具體檔案系統進行最佳化。課題預期成果可為基於動態規劃計算的套用研發提供編程模型和運行時系統的支持，縮短科學及套用研發周期。

結題摘要

我國的超級計算機研製已經實現了全國產化，且總體性能已經多年居於世界領先，而並行程式設計方面的研發遠落後於超級計算硬體的發展以及套用問題規模的增加，面向具體類型問題的並行編程模型以及運行時環境將是連線套用與超級計算資源的一種有效途徑，本項目的方法與成果有借鑑意義和實用價值。 並行編程模型以及運行時系統的關鍵方法與技術是本項目的研究重點。以動態規劃類型的並行計算問題為主要研究對象，在本項目預研期間提出的DAG數據驅動並行編程模型基礎上，本項目提出並實現了新的編程框架，在天河一號超級計算機環境中實現了運行時系統，基因序列分析等可抽象為動態規劃類型並行計算的套用問題可以基於此系統方便地完成並行套用的開發；在任務調度、通信最佳化方面的研究工作，與分散式並行計算環境中多主體仿真計算相結合，在股票主場等金融模型仿真問題中得以實際套用；基於本項目所研究的任務調度、數據存儲方法等技術所研發的南極AST3望遠鏡實時數據處理系統在中國南極崑崙站部署成功套用，在無人值守且能源受限的條件下，完成了觀測數據在現場的自動實時分析處理；在高效率數據存取方面的研究，結合了天文數據處理、音頻數據檢索等領域；天文數據處理方面對天文圖像子集的高效檢索可套用於虛擬天文台環境中大規模多波段天文數據的存儲與檢索；音頻數據檢索的成果在音樂檢索等領域可直接套用。 在本項目的支持下，共發表學術論文16篇（SCI期刊論文5篇，國際學術會議論文11篇），培養碩士研究生9人，博士研究生2人。