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面向群机系统的核外计算技术研究

专 业: 计算机系统结构
关键词: 群机系统 SPMD 核外计算 核外数组 I/O性能优化
分类号: TP301
形 态: 共 100 页 约 65,500 个字 约 3.133 M内容
阅 读: 全文阅读说明

内容摘要


本文首先提出了核外技术的描述框架,将本文的研究定位于核外计算技术。

而后,根据群机系统的结构和访存模型,面向SPMD提出了两个核外数组访问模型:

局部访问模型和全局访问模型,用以指导群机系统上并行核外计算的设计与实现。

在访问模型的指导下,本文从两个方面研究了群机系统上的核外计算技术:

如何提高核外计算的性能,如何提供给用户简捷高效的高层应用编程界面。

核外计算过程中涉及大量的内外存数据交换,由于I/O速度慢,核外计算中的I/O的性能成为重要的限制因素。

本文从应用角度,建立了I/O性能优化的层次模型并系统地分析了各层次中提高I/O性能的技术和方法。

并且在这个模型中的I/O界面层和应用程序的I/O访问设计层提出了相应的运行库级I/O优化策略,测试结果表明,用户根据应用问题的特点采用相应的策略,程序性能均得到了有效优化。

在提高性能的同时,人们也发现编写传统的核外程序是一项复杂繁琐的工作,对大量底层I/O操作的调用还会导致代码的可移植性较差。

性能是至关重要,但它决不是全部的决定因素,核外计算的发展和推广要求合理有效的高层界面的出现。

本文针对数据并行问题,提出一种面向核外计算的高层界面,该界面将核外数组看作计算对象,将核外数组的属性和操作封装起来,使得I/O访问和结点间数据交换等底层操作对用户透明。

在分析核内计算数据划分和高速缓存一致性协议的基础上,提出了支持行列优先访问的核外数组分布方式和面向计算对象的一致性维护策略……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1课题背景
1.2核外应用问题
1.3核外技术研究综述
1.3.1编译器技术
1.3.2并行文件系统
1.3.3并行I/O库
1.3.4并行语言
1.4核外技术研究面临的问题
1.4.1系统的描述
1.4.2 I/O性能
1.4.3高层应用编程界面
1.5本文主要研究内容
第2章 群机系统上面向SPMD的核外计算模型
2.1引言
2.2核外技术的描述框架
2.3群机系统体系结构
2.4群机系统访存模型
2.5核外数组的存储和访问模型
2.5.1核外数组存储方式
2.5.2局部访问模型LAM
2.5.3全局访问模型GAM
2.5.4与访问模型相关的数据一致性问题
2.6本章小结
第3章 I/O优化层次模型及运行库级I/O优化策略
3.1引言
3.2磁盘结构
3.3 I/O性能优化的层次模型
3.3.1硬件系统层
3.3.2文件系统层
3.3.3编译系统层
3.3.4 I/O界面层
3.3.5应用程序的I/O设计层
3.4运行库级I/O优化策略
3.4.1规则区域筛选
3.4.2边缘重用
3.4.3数据预取
3.4.4 I/O优化策略的融合
3.5本章小结
第4章 面向核外计算的高层界面研究
4.1引言
4.2核外数组对象的封装
4.2.1面向对象技术
4.2.2核外数组对象的抽象数据型描述
4.3核外数组的分布
4.3.1核内数据划分的扩展
4.3.2支持行列优先访问的核外数组分布方式
4.4数据一致性问题
4.4.1存储层次间的数据一致性
4.4.2多机缓存的数据一致性
4.4.3面向计算对象的一致性维护策略
4.5本章小结
第5章 核外数组界面LOAI和GOAI的设计与实现
5.1引言
5.2软件层次结构
5.3局部核外数组界面LOAI
5.3.1局部核外数组模板类
5.3.2数组分发回收函数
5.3.3编译优化及与虚存系统的对比
5.4全局核外数组界面GOAI
5.4.1全局核外数组模板类
5.4.2结点间通信
5.4.3与并行文件系统PVFS的对比
5.5本章小结
结论
参考文献

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中图分类: > TP301 > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 理论、方法

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