高效能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

前言

在過去10年，高性能計(jì)算越來越得到產(chǎn)業(yè)界認(rèn)可，應(yīng)用領(lǐng)域正從科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域向商業(yè)計(jì)算、信息化建設(shè)領(lǐng)域拓展，應(yīng)用的種類不斷增多，普及程度逐漸深入，使用者也從專家型研究人員向普通用戶拓展。當(dāng)前，內(nèi)存墻、I／O墻、功耗墻、復(fù)雜性墻、編程墻、擴(kuò)展性墻是高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展及應(yīng)用的主要瓶頸。以高性能、可編程、可移植、穩(wěn)定性為特征的高效能技術(shù)是高性能計(jì)算機(jī)研究的新方向。在高效能、多核、虛擬化等諸多技術(shù)的推動下，由超級計(jì)算拓展到廣域計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施的科學(xué)研究正處于鼎盛階段，一場在全球范圍內(nèi)的高性能計(jì)算平民化運(yùn)動正在拉開惟幕，我們也稱之為“泛高性能計(jì)算時代”。本書對大規(guī)模高性能計(jì)算機(jī)如何降低能耗、提升效能以及減少管理的復(fù)雜度等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。第1章為引言。第2章介紹了一種基于遺傳算法的功耗管理方法，該方法采用作業(yè)隊(duì)列的能效比作為調(diào)度因素，與面向資源效率的傳統(tǒng)作業(yè)調(diào)度算法相比，在確保提升資源利用率、減少資源碎片、提升作業(yè)吞吐率、減少饑餓作業(yè)的前提下，大幅提升了系統(tǒng)的能效比。實(shí)際應(yīng)用測試表明，該方法能有效降低系統(tǒng)能耗。第3章設(shè)計(jì)了一種分布式層次化的自主管理機(jī)制，該機(jī)制中采用的觸發(fā)式Bully選舉算法具有較高的執(zhí)行效率，并能夠適應(yīng)節(jié)點(diǎn)故障、鏈路故障和節(jié)點(diǎn)變化等情況，具有一定的容錯能力和動態(tài)特性。該機(jī)制支持在不停機(jī)條件下新增設(shè)備、修改特征參數(shù)，支持引入新的規(guī)則和進(jìn)行啟發(fā)式推理，從而提高了管理效率和故障定位的準(zhǔn)確性。

內(nèi)容概要

本書對大規(guī)模高性能計(jì)算機(jī)如何降低能耗、提升效能并減少管理的復(fù)雜度等若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述，主要內(nèi)容包括：自適應(yīng)功耗管理技術(shù)、自主管理技術(shù)、應(yīng)用加速技術(shù)、高密度節(jié)點(diǎn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存技術(shù)、事件流應(yīng)用技術(shù)、并行模擬技術(shù)等，并介紹了并行模擬引擎SimK的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，最后給出了高效能計(jì)算機(jī)曙光5000A的相對效能評價結(jié)果。    本書可供從事高性能計(jì)算機(jī)研究及應(yīng)用的科研人員使用，也可作為高年級本科生及研究生學(xué)習(xí)高性能計(jì)算相關(guān)課程的參考書。

作者簡介

曾宇，博士，高級工程師，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究生導(dǎo)師，北京市計(jì)算中心主任，從事研究領(lǐng)域包括體系結(jié)構(gòu)、高性能計(jì)算機(jī)等。先后主持1O余項(xiàng)國家級高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域重大研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。作為曙光系列高性能計(jì)算機(jī)的主要研制者，先后主持或參與研制曙光4000、曙光5000、曙光刀片服務(wù)器、曙光個人HPC等系列國產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

書籍目錄

第1章　引言  1．1  高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用  1．2  高效能計(jì)算機(jī)的技術(shù)挑戰(zhàn)  1．3  高效能計(jì)算機(jī)  1．4　本書的組織第2章  自適應(yīng)功耗管理技術(shù)  2．1　概述  2．2　相關(guān)研究    2．2．1  CPU功耗控制    2．2．2　CPU工作頻率控制策略    2．2．3  冷卻技術(shù)    2．2．4  系統(tǒng)級節(jié)能技術(shù)  2．3  自適應(yīng)功耗管理    2．3．1  框架結(jié)構(gòu)    2．3．2  基于自適應(yīng)功耗管理的作業(yè)調(diào)度    2．3．3  性能評測  2．4　機(jī)群功耗管理軟件的實(shí)現(xiàn)    2．4．1　軟件流程    2．4．2　功耗限制    2．4．3  節(jié)點(diǎn)任務(wù)調(diào)度  2．5　應(yīng)用效果  2．6  小結(jié)第3章　自主管理技術(shù)  3．1  概述  3．2　相關(guān)研究    3．2．1  自主計(jì)算模型    3．2．2  自主計(jì)算體系結(jié)構(gòu)    3．2．3  自主元素    3．2．4  自主計(jì)算系統(tǒng)　……第4章　應(yīng)用加速技術(shù)第5章　高密度節(jié)點(diǎn)技術(shù)第6章　網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存技術(shù)第7章　事件流應(yīng)用技術(shù)第8章　并行模擬技術(shù)第9章　并行模擬引擎Simk第10章　曙光5000A的實(shí)現(xiàn)與評價參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：本書從高效能計(jì)算機(jī)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)出發(fā)，第1章概述了高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程及趨勢，闡述了當(dāng)前基于機(jī)群架構(gòu)實(shí)現(xiàn)千萬億次擴(kuò)展面臨的主要技術(shù)瓶頸，指出高效能是未來高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向。第2章描述了自適應(yīng)功耗管理技術(shù)，詳細(xì)闡述了基于遺傳算法的功耗調(diào)度策略。在第3章中，基于高效能計(jì)算機(jī)管理的復(fù)雜性問題，分析研究了層次化自主管理技術(shù)。在第4章中著重研究應(yīng)用加速器技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用，分別從CBF HASH算法、數(shù)據(jù)預(yù)處理、五元組過濾等幾個方面詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用加速器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，并同時介紹了BLAS加速的設(shè)計(jì)，對其Linpack加速效果做了分析。第5章介紹了基于刀片結(jié)構(gòu)的曙光5000A高效能計(jì)算節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。第6章通過對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存資源進(jìn)行虛擬化和網(wǎng)格化，實(shí)現(xiàn)了一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存系統(tǒng)，并通過多個應(yīng)用對其使用效果進(jìn)行了驗(yàn)證。第7章著重介紹了事件流相關(guān)技術(shù)研究及事件流應(yīng)用技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)對事件流的查詢特性及查詢調(diào)度進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個并行查詢引擎。第8章著重介紹了并行模擬及并行模擬器的相關(guān)技術(shù)，提出了基于阻塞／喚醒機(jī)制的同步策略、無鎖調(diào)度和通信機(jī)制，以及線程安全的緩沖區(qū)管理等方法。第9章著重介紹了并行模擬引擎SimK的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。第10章概述了曙光5000A系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及評價，包括總體架構(gòu)、硬件及軟件架構(gòu)，提出了高性能計(jì)算機(jī)相對效能評價指標(biāo)RPI（Relative Producfivity Indicator）。

編輯推薦

《高效能計(jì)算機(jī)系統(tǒng):若干關(guān)鍵技術(shù)分析》是由國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    高效能計(jì)算機(jī)系統(tǒng) PDF格式下載

---