基于集群系统的计算机体系结构方案并行模拟优选方法

摘要

本发明公开了一种基于集群系统的计算机体系结构方案并行模拟优选方法，目的是提供一种计算机体系结构设计方案并行模拟优选的方法。技术方案是先构建具备远程命令执行环境的由主控节点和模拟节点组成的集群并行计算机系统，主控节点上安装有全局配置程序、模拟配置文件生成程序、任务调度程序和结果分析程序。全局配置程序进行全局性的配置设置；模拟配置文件生成程序生成所有的模拟配置文件；任务调度程序将模拟评估任务分配给各个节点，控制各个模拟节点并行地进行模拟评估；结果分析程序搜索模拟节点发来的模拟结果文件，进行统计，筛选出最优配置参数值，输出报告。采用本发明既能减少评价优选的时间，又能提高选择的准确度。

主权项

1. 一种基于集群系统的计算机体系结构方案并行模拟优选方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，构建具备远程命令执行环境的集群系统，该集群系统由多个节点构成，每个节点都是一台可独立运行的计算机，各个节点间通过网络设备相互连接，指定一个节点为主控节点，它负责与用户交互，完成输入输出及模拟配置文件的分发、任务调度和结果分析，其它节点称为模拟节点，它们负责对具体的体系结构配置进行模拟，并将模拟结果发送给主控节点，P个可用的模拟节点编号为1—P；主控节点上安装有全局配置程序、模拟配置文件生成程序、任务调度程序和结果分析程序；全局配置程序负责将全局性的配置设置记录在全局配置文件中；模拟配置文件生成程序根据全局配置文件生成覆盖整个设计空间的模拟配置文件，每个模拟配置文件记录体系结构的一种配置，包含设计空间中每个参数的一个具体的取值，代表设计空间的一个点；任务调度程序根据全局配置文件将模拟配置文件分发到各个模拟节点，并调度各个模拟节点针对各自分配的模拟配置文件进行模拟评估；结果分析程序接收各个模拟节点上的模拟结果，进行统计分析，筛选出最优配置；模拟节点上安装有目标体系结构模拟器和Benchmark程序，模拟节点收到主控节点向它分配的模拟配置文件后，根据从模拟配置文件中获得各个体系结构参数的取值，在模拟器上模拟运行Benchmark程序，得到目标体系结构采用当前配置情况下的性能数据；第二步，主控节点执行全局配置程序，进行全局性的配置设置，将设置结果记录在全局配置文件中，全局配置文件包含模拟节点列表域、模拟器软件域、体系结构参数域和目标性能参数域，全局配置程序进行配置设置的方法是：2. 1全局配置程序指定当前可用做模拟节点的节点，并将指定结果记录在全局配置文件的模拟节点列表域中；2. 2全局配置程序将模拟器软件的文件名、完整路径、Benchmark程序的文件名、完整路径以及运行Benchmark程序时的命令行参数记录在全局配置文件的模拟器软件域中；2. 3全局配置程序将体系结构设计空间所包含的配置参数的名称及其取值范围记录在全局配置文件的体系结构参数域，体系结构参数域包含三个子域：枚举型参数子域、整数型参数子域和浮点型参数子域；设体系结构设计空间中包含K个枚举型参数e1，e2，...，eK，第α个枚举型参数eα取nα个枚举值eα(1)，eα(2)，…，eα(nα)，1≤α≤K，则在枚举型参数子域中记录每个枚举参数eα的名称及其全部枚举值的集合{eα(1)，eα(2)，…，eα(nα)}；设模拟器需要L个整数型参数i1，i2，...，iL，第β个整数参数iβ的下界为ILowβ，上界为IUpβ，递增步长为IStepβ，ILowβ、IUpβ和IStepβ均为整数，且IStepβ>0，1≤β≤L，则在整数型参数子域中记录每个整数参数的名称、上下界及步长；设模拟器需要M个浮点型参数f1，f2，...，fM，第γ个浮点参数fγ的下界为FLowγ，上界为FUpγ，递增步长为FStepγ，其中FLowγ、FUpγ和FStepγ均为整数，且FStepγ>0，1≤γ≤M，则在浮点型参数子域中记录每个浮点参数的名称、上下界及步长；2. 4全局配置程序将目标性能参数及其正负向属性设置在全局配置文件的目标性能参数域，设共有R个目标性能参数PU1，PU2，...，PUR，全局配置程序在全局配置文件的目标性能参数域中记录各个目标性能参数的名称与正负向属性PV1，PV2，...，PVR，各个目标性能参数的名称与模拟器输出文件中对应参数的名称要保持一致；第三步，模拟配置文件生成程序从全局配置文件的体系结构参数域中获得体系结构设计空间包含的各个参数的名称及其取值范围，生成所有的模拟配置文件，每个模拟配置文件对应目标体系结构设计空间的一个具体配置，它包含K+L+M行，K是枚举型参数的数目，L整数型参数的数目，M是浮点型参数的数目，每一行记录一个体系结构参数的名称及其当前取值；模拟配置文件生成过程是：3. 1根据全局配置文件产生一个模拟配置文件生成脚本；3. 2执行模拟配置文件生成脚本，生成配置文件，存储在主控节点上，每个模拟配置文件按其生成的顺序编号；第四步，任务调度程序将模拟评估任务分配给各个节点，并控制各个模拟节点并行地进行模拟评估，包括以下步骤：4. 1任务调度程序将模拟配置文件从主控节点分发到各个模拟节点；4. 2控制各个模拟节点并行地进行模拟评估，即任务调度程序调度各个模拟节点启动体系结构模拟器，以各自分配的模拟配置文件为目标计算机体系结构配置，模拟运行Benchmark程序，得到该配置情况下Benchmark程序运行的性能数据，记录在结果文件中，并将结果文件发送给主控节点；具体步骤是：4. 2.1任务调度程序在主控节点上生成模拟控制脚本；4. 2.2任务调度程序将模拟控制脚本从主控节点上复制到各个模拟节点上；4. 2.3任务调度程序启动各个模拟节点上的模拟控制脚本；各个模拟节点执行模拟控制脚本，对各个模拟配置文件进行模拟评估，将每个模拟配置文件的评估结果记录在一个结果文件中，结果文件的编号与模拟配置文件的编号相同，每评估完一个模拟配置文件就将其结果文件发送给主控节点；第五步，主控节点上的结果分析程序不断地搜索模拟节点发来的模拟结果文件，进行统计分析，筛选出针对各个性能参数的最优配置参数值，输出报告，步骤是：5. 1进行初始化工作，具体是：(i)解析全局配置文件，初始化目标性能参数列表PU1，PU2，...，PUR，并为每个目标性能参数PUλ创建一个数组结构PSCλ，用于存储该性能参数值最优时对应的模拟配置参数值，1≤λ≤R，该数组包含K+L+M个元素，其中第h个元素PSCλ[h]对应第h个模拟配置参数；(ii)从记录文件中获得总模拟配置数SCount，初始化计数器RCounter的值为1；(iii)任意选取一个模拟结果文件，采用其中的性能参数值来初始化目标性能参数列表PU1，PU2，...，PUR，采用与该模拟结果文件编号相同的模拟配置文件中的配置参数值来初始化每个数组PSCλ；5. 2搜索一个尚未统计过的的模拟结果文件CrtRFile，从中获得全部性能参数的值CrtPU1，CrtPU2，...，CrtPUR；5. 3分别将CrtPU1，CrtPU2，...，CrtPUR与已记录的对应最优性能参数进行比较，如果CrtPU1，CrtPU2，...，CrtPUR中的一个或多个优于已记录的对应最优性能参数，则转5.4；否则，转5.5；5. 4更新最优性能参数和对应的模拟配置参数的记录，过程如下：(A)找到与结果文件CrtRFile编号相同的模拟配置文件CrtSCFile；(B)解析CrtSCFile中模拟配置参数的值，记录在临时数组tempSC中；(C)初始化，置迭代索引变量λ的值为1；(D)若PVλ＝1且CrtPUλ>PUλ，或者PVλ＝-1且CrtPUλ