一種基于dag圖的仿真任務(wù)并行度分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度方法。實(shí)現(xiàn)該方法的原型系統(tǒng)主要包括基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊、DAG圖歸一化模塊和仿真任務(wù)并行度分析模塊。具體實(shí)現(xiàn)步驟包括：構(gòu)建仿真任務(wù)描述與并行度分析系統(tǒng)；基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊對(duì)仿真任務(wù)的計(jì)算復(fù)雜度、通信耦合度以及任務(wù)因果序進(jìn)行屬性描述；DAG圖歸一化模塊對(duì)仿真任務(wù)DAG圖進(jìn)行歸一化處理；仿真任務(wù)并行度分析模塊根據(jù)歸一化后的DAG圖自動(dòng)化進(jìn)行任務(wù)間并行度分析并得出定量化的并行度數(shù)值。該方法實(shí)現(xiàn)了面向復(fù)雜系統(tǒng)高效能仿真的仿真任務(wù)并行度分析方法，能夠快速有效地根據(jù)仿真任務(wù)的DAG圖描述自動(dòng)化分析出任務(wù)間的可并行性，保證了高效能仿真系統(tǒng)并行化的性能與效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種仿真任務(wù)并行度分析方法，特別是涉及一種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)雜系統(tǒng)的研究與實(shí)施對(duì)促進(jìn)國(guó)民社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、鞏固加強(qiáng)國(guó)防建設(shè)、提高人民生活質(zhì)量有著十分重大的意義。建模仿真與優(yōu)化技術(shù)已成為研究復(fù)雜系統(tǒng)的重要手段。系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜程度的不斷提高對(duì)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行效率提出了新的挑戰(zhàn)，充分利用并行化的高性能計(jì)算能力來(lái)加速仿真問(wèn)題的求解運(yùn)行已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)高效建模仿真的迫切需求。由于目前的高性能并行計(jì)算環(huán)境通常要求用戶(hù)熟練掌握并行計(jì)算、并行編程等大量背景知識(shí)，嚴(yán)重制約了高性能計(jì)算在復(fù)雜仿真問(wèn)題研究中的應(yīng)用。因此，如何根據(jù)研究人員對(duì)于復(fù)雜仿真問(wèn)題的描述自動(dòng)化挖掘問(wèn)題的并行性，并自動(dòng)編譯生成可運(yùn)行于高性能并行計(jì)算環(huán)境中的仿真組件，已經(jīng)成為復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真技術(shù)中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。國(guó)內(nèi)外針對(duì)復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題的自動(dòng)化并行已經(jīng)開(kāi)展了相關(guān)研究，然而針對(duì)復(fù)雜仿真問(wèn)題尚沒(méi)有相應(yīng)的描述方法與并行度分析手段，迫切需要通過(guò)抽象化的圖形語(yǔ)義來(lái)解構(gòu)仿真任務(wù)間的耦合關(guān)系并分析任務(wù)并行度，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的部分自動(dòng)化并行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度分析方法，解決復(fù)雜系統(tǒng)高效能仿真工程應(yīng)用中多個(gè)仿真任務(wù)間并行度分析方法。
[0004]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]一種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度分析方法包括如下步驟:
[0006]I)構(gòu)建仿真任務(wù)描述與并行度分析系統(tǒng)；
[0007]2)基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊I對(duì)仿真任務(wù)的計(jì)算復(fù)雜度、通信耦合度以及任務(wù)因果序進(jìn)行屬性描述；
[0008]3 ) DAG圖歸一化模塊2對(duì)仿真任務(wù)DAG圖進(jìn)行歸一化處理；
[0009]4)仿真任務(wù)并行度分析模塊3根據(jù)歸一化后的DAG圖自動(dòng)化進(jìn)行任務(wù)間并行度分析并得出定量化的并行度數(shù)值。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011]本方法實(shí)現(xiàn)了面向復(fù)雜系統(tǒng)高效能仿真的仿真任務(wù)并行度分析方法，能夠快速有效地根據(jù)仿真任務(wù)的DAG圖描述自動(dòng)化分析出任務(wù)間的可并行性，使得領(lǐng)域?qū)＜液头抡婀こ處煙o(wú)需關(guān)注仿真任務(wù)的并行性能，保證了高效能仿真系統(tǒng)并行化的性能與效率。適用于系統(tǒng)規(guī)模龐大、計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)大，且具有任務(wù)并行潛力的高效能仿真應(yīng)用中仿真任務(wù)間的并行度自動(dòng)化分析，適用于國(guó)防科技領(lǐng)域各軍工行業(yè)，并可以很容易轉(zhuǎn)化為民用技術(shù)，預(yù)計(jì)此項(xiàng)技術(shù)成果有良好的產(chǎn)業(yè)化前景?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1:一種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度方法所述仿真任務(wù)描述與并行度分析系統(tǒng)示意圖。
[0013]1.基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊2.DAG圖歸一化模塊3.仿真任務(wù)并行度分析模塊
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明一種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，該分析方法的具體步驟為:
[0015]第一步構(gòu)建仿真任務(wù)描述與并行度分析系統(tǒng)
[0016]仿真任務(wù)描述與并行度分析系統(tǒng)，包括:基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊1、DAG圖歸一化模塊2和仿真任務(wù)并行度分析模塊3?；贒AG圖的仿真任務(wù)描述模塊I對(duì)高效能仿真任務(wù)的計(jì)算與通信等屬性進(jìn)行描述，主要包括:計(jì)算復(fù)雜度、通信耦合度以及任務(wù)因果序等屬性信息；DAG圖歸一化模塊2則對(duì)仿真任務(wù)描述模塊生成的DAG圖進(jìn)行歸一化處理，保證DAG圖中層內(nèi)任務(wù)之間相互不關(guān)聯(lián)，可以直接并行運(yùn)算，層間任務(wù)組總體是串行計(jì)算，但相互獨(dú)立的任務(wù)間仍可并行；仿真任務(wù)并行度分析模塊3根據(jù)歸一化后的DAG圖自動(dòng)化進(jìn)行任務(wù)間并行度分析，得出定量化的并行度數(shù)值，從而指導(dǎo)仿真任務(wù)的并行調(diào)度。
[0017]第二步基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊I對(duì)仿真任務(wù)的計(jì)算復(fù)雜度、通信耦合度以及任務(wù)因果序進(jìn)行屬性描述
[0018]基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊I根據(jù)用戶(hù)對(duì)仿真任務(wù)的定義，對(duì)仿真任務(wù)的計(jì)算復(fù)雜度、通信耦合度以及任務(wù)因果序進(jìn)行屬性描述。其中，仿真任務(wù)描述為DAG圖中的節(jié)點(diǎn)；計(jì)算復(fù)雜度來(lái)源于用戶(hù)對(duì)該仿真任務(wù)模型計(jì)算規(guī)模與解算時(shí)間的半定量化評(píng)估，描述為DAG圖中節(jié)點(diǎn)的權(quán)值；通信耦合度主要指仿真任務(wù)間的通信關(guān)系。當(dāng)某兩個(gè)仿真任務(wù)間存在通信時(shí)，通信耦合度描述為DAG圖中相應(yīng)節(jié)點(diǎn)間的連接，且根據(jù)用戶(hù)對(duì)任務(wù)間通信量的半定量化評(píng)估來(lái)確定節(jié)點(diǎn)間連接的權(quán)值；任務(wù)因果序指仿真任務(wù)間的因果順序，描述為DAG圖中連接的指向。
[0019]第三步DAG圖歸一化模塊2對(duì)仿真任務(wù)DAG圖進(jìn)行歸一化處理
[0020]仿真任務(wù)DAG圖歸一化處理2的基本規(guī)則是層內(nèi)任務(wù)之間相互不關(guān)聯(lián)，可以直接并行運(yùn)算，層間任務(wù)組總體是串行計(jì)算，但相互獨(dú)立的任務(wù)間仍可并行。歸一化處理的基本算法是:1)窮舉DAG圖中每一個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn)；2)若任務(wù)節(jié)點(diǎn)存在因節(jié)點(diǎn)，則將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)追溯為上游的因節(jié)點(diǎn)；3)如不存在因節(jié)點(diǎn)，則將此節(jié)點(diǎn)設(shè)置為第一層，后續(xù)果節(jié)點(diǎn)按因果關(guān)系逐層遞加；4)若任務(wù)節(jié)點(diǎn)存在多個(gè)果節(jié)點(diǎn)，則將此多個(gè)果節(jié)點(diǎn)設(shè)置為同一層中不同列。
[0021]第四步仿真任務(wù)并行度分析模塊3根據(jù)歸一化后的DAG圖自動(dòng)化進(jìn)行任務(wù)間并行度分析并得出定量化的并行度數(shù)值
[0022]針對(duì)DAG圖的并行度計(jì)算主要包括:1)仿真任務(wù)建模與分類(lèi):根據(jù)任務(wù)節(jié)點(diǎn)的不同學(xué)科、不同應(yīng)用分類(lèi)對(duì)并行度進(jìn)行定性調(diào)整；2)任務(wù)分解及復(fù)雜度分析:根據(jù)計(jì)算和通信開(kāi)銷(xiāo)的權(quán)值屬性對(duì)并行度進(jìn)行定量解算；3)任務(wù)間耦合分析方法:根據(jù)通信耦合關(guān)系的權(quán)值屬性對(duì)并行度進(jìn)行定量校正。
[0023]當(dāng)完成DAG圖的并行度計(jì)算后，對(duì)各任務(wù)的并行度進(jìn)行[0，1]值域間的歸一化處理，以便后期的并行調(diào)度。
[0024]應(yīng)當(dāng)理解，以上借助優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上可以對(duì)各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度分析方法，其特征在于，該分析方法包括如下步驟: 1)構(gòu)建仿真任務(wù)描述與并行度分析系統(tǒng)； 2)基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊I對(duì)仿真任務(wù)的計(jì)算復(fù)雜度、通信耦合度以及任務(wù)因果序進(jìn)行屬性描述； 3)DAG圖歸一化模塊2對(duì)仿真任務(wù)DAG圖進(jìn)行歸一化處理； 4)仿真任務(wù)并行度分析模塊3根據(jù)歸一化后的DAG圖自動(dòng)化進(jìn)行任務(wù)間并行度分析并得出定量化的并行度數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DAG圖的仿真任務(wù)并行度分析方法，其特征在于，所述分析系統(tǒng)包括: 基于DAG圖的仿真任務(wù)描述模塊:用于對(duì)高效能仿真任務(wù)的計(jì)算與通信等屬性進(jìn)行描述； DAG圖歸一化模塊:用于對(duì)仿真任務(wù)描述模塊生成的DAG圖進(jìn)行歸一化處理，保證DAG圖中層內(nèi)任務(wù)之間相互不關(guān)聯(lián)，可以直接并行運(yùn)算； 仿真任務(wù)并行度分析模塊，用于根據(jù)歸一化后的DAG圖自動(dòng)化進(jìn)行任務(wù)間并行度分析，得出定量化的并行度數(shù)值，從而指導(dǎo)仿真任務(wù)的并行調(diào)度。
【文檔編號(hào)】G06F9/455GK103778001SQ201410037760
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】李潭 申請(qǐng)人:北京仿真中心