大规模并行系统模拟器节点建模与模拟模块的研究与实现

admin · 发表于 2023-10-20 10:29:11

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高性能计算机已进入千万亿次(PetaFlops)时代，系统规模庞大、能耗高，例如在2010年11月公布的TOP500中排名第一位的天河一号就包含186368个处理器核。计算机系统模拟是伴随着高性能计算技术发展的重要基础技术。系统结构研发人员可以通过对目标系统的模拟来完成全面、深入的性能评估，从而在有限的成本及资源约束下设计满足各类需求的系统结构方案。虽然目前出现了一些针对大规模并行系统模拟的模拟器，但由于运行环境限制、不支持全系统模拟、可获取模拟数据有限等题目，并没有通用的并行模拟系统。本文提出的模拟器为执行驱动的全系统并行模拟器，可以实现对大规模目标系统的高效模拟，给出性能评价报告，为系统结构设计人员提供有价值的参考。本文的研究内容属于联想公司和北京航空航天大学联合承担的国家“十一五”863计划信息技术领域重大项目 “高效能计算机系统研制及关键技术研究”中的子课题“模拟与性能评价”。本文分析了模拟器相关技术和研究工作，包括高性能计算机的性能评价、模拟器实现相关技术、性能数据获取方法等。根据课题的总体需求，提出了系统的总体设计方案和体系结构，特别对节点建模方法进行了分析。详细介绍了基于硬件性能计数器的节点建模，包括CPU指令执行时间模型和存储等待时间模型，介绍了节点模拟模块的设计与实现。最后对整个模拟系统进行了验证和测试，并对多种目标系统进行了性能分析和评价。结果表明该系统具有良好的性能，达到了预定的设计目标和要求。论文的研究成果不仅对大规模并行系统的设计和研制具有实际的指导意义，也为并行算法和应用程序的设计开发人员在硬件条件尚不具备的情况下提供了开发和调试的平台。

大规模并行系统模拟器节点建模与模拟模块的研究与实现

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