高性能計算機互連網(wǎng)絡低功耗設計模擬與實現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著高性能計算機系統(tǒng)的運算速度從P級向E級邁進，高功耗已成為影響系統(tǒng)可擴展性的一個重要因素。CMOS電路的功耗由動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗兩部分組成，靜態(tài)功耗隨著半導體工藝水平的提高而迅速上升。降低系統(tǒng)靜態(tài)能量的根本方法是關閉空閑部件，計算結點的關閉方法已經(jīng)有較為深入的研究。路由器是互連網(wǎng)絡的主要構件，但目前尚無有效的方法關閉互連網(wǎng)絡的空閑路由器。
　　基于HPC互連網(wǎng)絡低功耗設計的研究現(xiàn)狀，本文主要從HPC互連網(wǎng)絡硬件低功耗方法、軟件指

2、導的HPC互連網(wǎng)絡低功耗方法以及HPC互連網(wǎng)絡功耗模擬三個方面展開研究。
　　首先，本文給出了一種HPC互連網(wǎng)絡硬件低功耗設計方案。該方案采用多層網(wǎng)絡技術，計算結點根據(jù)子網(wǎng)的擁塞情況，自適應的選擇一個子網(wǎng)注入報文。報文經(jīng)由同一個子網(wǎng)進行傳輸，采用路由器power-gating技術，在傳輸過程中動態(tài)的打開/關閉路由器，實現(xiàn)互連網(wǎng)絡靜態(tài)功耗優(yōu)化。
　　其次，本文給出了軟件指導的互連網(wǎng)絡低功耗設計方案。基于路由規(guī)則指導下的拓撲圖劃

3、分方法，本文實現(xiàn)了三種拓撲感知的資源分配算法。同時，本文基于天河二號的軟件系統(tǒng)框架提出了軟件指導的HPC互連網(wǎng)絡低功耗設計方案，并且在天河二號實際系統(tǒng)以及模擬環(huán)境中對該方案的有效性進行了詳細的驗證與分析。天河二號實際系統(tǒng)上的測試表明，當計算結點利用率為92％時，該方案仍然能夠獲得高達79.7%的互連網(wǎng)絡能量節(jié)約。
　　最后，本文設計并初步實現(xiàn)了HPC互連網(wǎng)絡功耗模擬器HPC-NetSim。本文首先對HPC-NetSim模擬器的設計

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