本发明专利技术涉及对高性能计算机系统中包含优先约束并行任务的应用进行调度。所述计算机系统具有多个处理器，每个处理器能够在不同的供电电压水平下运行。首先，基于任务的计算成本和通信成本确定任务的优先级顺序。接着，基于任务的优先级顺序，为每个任务指定处理器和电压水平，与以处理器和电压水平的不同组合执行该任务的能耗及完成时间相比，所指定的该处理器和该电压水平最大程度地减少了执行该任务的能耗及完成时间。本发明专利技术的优势在于调度中不仅考虑了完成时间（完工时间），而且也考虑了能耗。本发明专利技术的各方面包括方法、软件、计算机调度模块和一种调度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对异构计算系统中执行的应用的调度。本专利技术尤其涉及对多处理器计算机系统中包含有若干优先约束(precedence constrained)的并行任务的应用进行调度，该多处理器计算机系统具有多个处理器，每个处理器能够在不同的供电电压水平下运行，但本专利技术并不局限于此。本专利技术的各方面包括方法、软件、计算机调度模块和调度。
技术介绍
在过去的几十年里，计算量和数据量急剧增加，这促使计算机系统结构的研究人员和设计人员将其注意力集中于高性能的研究上；这使得诸如多核微处理器、大容量存储装置、和超高速通信设备等资源密集型技术得以发展。高效地利用这些效力强大的资源一直是个至关重要的问题，尤其对于诸如网格技术(grids)和云技术(clouds)等多处理器计算机系统(MCS，Multiprocessor Computer System)而言，MCS中有大量的处理器，常常多达数十万个。因为科学及工程领域中优先约束的并行应用是最典型的应用模型，所以在过去的几十年里已经对在同构和异构计算系统中调度这些应用(任务调度)的问题进行了广泛研究。然而，任务调度研究中的大部分成就集中于两个问题，最小化应用完成时间(完工时间 (makespan)/调度长度)和时间复杂度；换句话说，任务调度算法的主要目的是用最小量的调度时间对给定的应用进行最佳调度。直到最近人们才将大量的注意力放在调度中的能耗上，特别是在高性能计算系统 (HPCS,High-performance Computing system)中。HPCS 中的能耗问题引起了各种对财政、 环境和系统性能方面的关注。近来对服务器功率消耗的一项研究表明，全世界用于服务器的电力费用(包括其相关的冷却设备和辅助设备)在2005年为72亿美元。该项研究还指出该年度的用电量是2000年用电量的2倍。显然，在发电方面存在着环境问题。集成在现今的英特尔安腾2 (Intel Itanium幻处理器中的晶体管数量达到了将近10亿。如果照这个速率继续下去，那么未来的Intel处理器每平方厘米所产生的热量将会超过太阳表面每平方厘米所产生的热量；这意味着有可能使系统可靠性下降，最终导致系统性能变差。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种对应用于异构计算系统性能的应用进行调度的方法，其中该应用包含两个或两个以上优先约束的并行任务，并且该异构计算系统包含多个处理器，每个该处理器能够在不同的供电电压水平(VSL，voltage supply level)下运行； 所述方法包括以下步骤基于该任务的计算成本和通信成本确定该任务的优先级顺序；以及按照该任务的优先级顺序，为每个该任务指定处理器和电压水平，与以处理器和电压水平的不同组合执行该任务的能耗及完成时间相比，所指定的该处理器和该电压水平最大程度减少了执行该任务的能耗及完成时间。本专利技术的优势是所述调度不仅考虑了完成时间(完工时间(makespan))，而且也考虑了能耗。本专利技术能够考虑作为异构网络一部分的处理器的不同容量，在特定的电压水平下，采用使完成时间和能耗均平衡的方式按优先级顺序给处理器指定任务。最大程度减少可以包括为任务、处理器和电压水平的不同组合，确定同时代表能耗和完成时间的因子。该因子可以包含多个因子。这可能会涉及选择用于指定的组合，该组合具有代表最小化能耗与最小化完成时间之间的最佳权衡因子。所述能耗因子的确定，可以基于在所组合的电压水平下该任务的计算成本。所述完成时间因子的确定，可以基于在所组合的处理器与电压水平下该任务的计算成本。所述完成时间因子的确定，可以基于在所组合的处理器与电压水平下该任务的估计开始时间与计算成本的结合。该估计开始时间，可以基于优先于该任务的最具影响力任务的估计结束时间，以及在适合的情况下，可以基于指定给该最具影响力任务的处理器与所述组合的处理器之间的通信成本。所述完成时间因子的确定，可以包括使在处理器与电压的那些组合下会产生较长任务完成时间的任务处于不利地位。对于每个任务，所述方法可以进一步包括以下步骤确定在处理器与电压水平的不同组合中，该任务的能耗及计算时间；当一个组合所确定的该计算时间并未导致该应用的完工时间增加，并且所确定的该能耗小于在已指定的处理器和已指定的电压下该任务的能耗时，将该任务重新指定给该组合中的处理器与电压水平。本专利技术的此实施例的优势在于，可以对该调度进行评估，以确定所述调度的任何变化是否会在不增加完工时间的情况下使能耗进一步降低。每个任务的优先级可以基于每个任务分别沿着其所属的优先约束任务的最长路径上的计算成本和通信成本。每个任务的优先级是基于该任务的b_级或t_级。所述方法还包括按照该调度来执行任务的步骤。所述异构计算系统是多处理器计算系统，如高性能计算系统，并且所述任务可以是异构的。本专利技术的另一个方面提供了一种软件，该软件包含记录于计算机可读介质中的计算机指令，从而运行计算机以执行上述方法。本专利技术的又一个方面提供了一种根据上述方法产生的、用于对在异构计算系统中执行的应用的调度。本专利技术的再一个方面提供了一种对在异构计算系统中执行的应用进行调度的调度系统，其中所述应用包含优先约束并行任务，并且异构计算系统包含多个处理器，每个该处理器能够在不同的供电电压水平下运行，所述调度模块可操作地用于基于所述任务各自的计算成本和通信成本来确定所述任务的优先级顺序；并且对于各任务来讲，按照所述任务的优先级顺序，为每个任务指定处理器和电压水平，与将所述任务指定给不同组合的处理器与电压水平相比，所指定该处理器和电压水平最大程度减少了执行该任务的能耗和完成时间。附图说明以下将参考附图来描述本专利技术的实施例，其中图1为显示此实施例中所使用的电压-相对速度对的表；图2示出了此实施例中所用应用的简单任务图；图3为显示图1中所示任务的t-级(t-level)和b_级任务优先级的表；图4为显示图1中所示任务的计算成本的表；图5示出了本实施例的能量模式；图6示出了本实施例的能量敏感调度(ECS，Energy Conscious Scheduling) 的方法，并且包括完工时间守恒的能量降低(MCER，Makespan-conservative Energy Reduction)；图7(a)和图7(b)示意性地示出了分别对由HEFT(异构环境最早结束时间)算法和DBUS(基于复制的倒置调度，Duplication Based Bottom-Up Scheduling)算法所产生的图1的任务图的调度(现有技术)；图8示意性地示出了对在此实施例中所产生的图1的任务图的调度，其中(a)使用不带有MCER的ECS，以及(b)使用带有MCER的ECS ；图9示意性地示出了对在此实施例中产生的用于图1的任务图的调度，其中(a) 使用不带有MCER的ECS+空闲，以及(b)使用带有MCER的ECS+空闲；图10为对由图7、图8和图9中的6种不同方法所生成的调度的能耗进行比较的表；图11为总结以下详述的实验中所采用参数的表；以及图12为显示以下详述的实验的比较结果的表。具体实施例方式在此实施例中，提供了 50个构成计算机集群的异构处理器。这些处理器能够在不同的供电电压水平下运行，并且以统一或随机的方式利用高带宽连接而互连，如堆栈式放置在本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种对在异构计算系统中执行的应用进行调度的方法，其特征在于，该应用包含两个或两个以上优先约束并行任务，并且该异构计算系统包含多个处理器，每个该处理器能够在不同的供电电压水平下运行，该方法包括以下步骤：基于该任务的计算成本和通信成本来确定该任务的优先级顺序；并且按照该任务的优先级顺序，为每个该任务指定处理器和电压水平，与以处理器和电压水平的不同组合执行该任务的能耗及完成时间相比，所指定的该处理器和电压水平最大程度减少执行该任务的能耗及完成时间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔贝特·佐马雅，
申请(专利权)人：悉尼大学，
类型：发明
国别省市：AU
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