CN103778001A

CN103778001A - 一种基于dag图的仿真任务并行度分析方法

Info

Publication number: CN103778001A
Application number: CN201410037760.XA
Authority: CN
Inventors: 李潭
Original assignee: Beijing Simulation Center
Current assignee: Beijing Simulation Center
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明公开了一种基于DAG图的仿真任务并行度方法。实现该方法的原型系统主要包括基于DAG图的仿真任务描述模块、DAG图归一化模块和仿真任务并行度分析模块。具体实现步骤包括：构建仿真任务描述与并行度分析系统；基于DAG图的仿真任务描述模块对仿真任务的计算复杂度、通信耦合度以及任务因果序进行属性描述；DAG图归一化模块对仿真任务DAG图进行归一化处理；仿真任务并行度分析模块根据归一化后的DAG图自动化进行任务间并行度分析并得出定量化的并行度数值。该方法实现了面向复杂系统高效能仿真的仿真任务并行度分析方法，能够快速有效地根据仿真任务的DAG图描述自动化分析出任务间的可并行性，保证了高效能仿真系统并行化的性能与效率。

Description

一种基于DAG图的仿真任务并行度分析方法

技术领域

本发明涉及一种仿真任务并行度分析方法，特别是涉及一种基于DAG图的仿真任务并行度分析方法。

背景技术

复杂系统的研究与实施对促进国民社会经济发展、巩固加强国防建设、提高人民生活质量有着十分重大的意义。建模仿真与优化技术已成为研究复杂系统的重要手段。系统规模和复杂程度的不断提高对仿真系统的运行效率提出了新的挑战，充分利用并行化的高性能计算能力来加速仿真问题的求解运行已经成为实现复杂系统高效建模仿真的迫切需求。由于目前的高性能并行计算环境通常要求用户熟练掌握并行计算、并行编程等大量背景知识，严重制约了高性能计算在复杂仿真问题研究中的应用。因此，如何根据研究人员对于复杂仿真问题的描述自动化挖掘问题的并行性，并自动编译生成可运行于高性能并行计算环境中的仿真组件，已经成为复杂系统建模仿真技术中亟待解决的关键技术。国内外针对复杂计算问题的自动化并行已经开展了相关研究，然而针对复杂仿真问题尚没有相应的描述方法与并行度分析手段，迫切需要通过抽象化的图形语义来解构仿真任务间的耦合关系并分析任务并行度，实现任务的部分自动化并行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于DAG图的仿真任务并行度分析方法，解决复杂系统高效能仿真工程应用中多个仿真任务间并行度分析方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于DAG图的仿真任务并行度分析方法包括如下步骤：

1）构建仿真任务描述与并行度分析系统；

2）基于DAG图的仿真任务描述模块1对仿真任务的计算复杂度、通信耦合度以及任务因果序进行属性描述；

3）DAG图归一化模块2对仿真任务DAG图进行归一化处理；

4）仿真任务并行度分析模块3根据归一化后的DAG图自动化进行任务间并行度分析并得出定量化的并行度数值。

本发明的优点在于：

本方法实现了面向复杂系统高效能仿真的仿真任务并行度分析方法，能够快速有效地根据仿真任务的DAG图描述自动化分析出任务间的可并行性，使得领域专家和仿真工程师无需关注仿真任务的并行性能，保证了高效能仿真系统并行化的性能与效率。适用于系统规模庞大、计算开销大，且具有任务并行潜力的高效能仿真应用中仿真任务间的并行度自动化分析，适用于国防科技领域各军工行业，并可以很容易转化为民用技术，预计此项技术成果有良好的产业化前景。

附图说明

图1：一种基于DAG图的仿真任务并行度方法所述仿真任务描述与并行度分析系统示意图。

1.基于DAG图的仿真任务描述模块2.DAG图归一化模块3.仿真任务并行度分析模块

具体实施方式

以下结合附图1对本发明一种基于DAG图的仿真任务并行度方法进行详细的说明，该分析方法的具体步骤为：

第一步构建仿真任务描述与并行度分析系统

仿真任务描述与并行度分析系统，包括：基于DAG图的仿真任务描述模块1、DAG图归一化模块2和仿真任务并行度分析模块3。基于DAG图的仿真任务描述模块1对高效能仿真任务的计算与通信等属性进行描述，主要包括：计算复杂度、通信耦合度以及任务因果序等属性信息；DAG图归一化模块2则对仿真任务描述模块生成的DAG图进行归一化处理，保证DAG图中层内任务之间相互不关联，可以直接并行运算，层间任务组总体是串行计算，但相互独立的任务间仍可并行；仿真任务并行度分析模块3根据归一化后的DAG图自动化进行任务间并行度分析，得出定量化的并行度数值，从而指导仿真任务的并行调度。

第二步基于DAG图的仿真任务描述模块1对仿真任务的计算复杂度、通信耦合度以及任务因果序进行属性描述

基于DAG图的仿真任务描述模块1根据用户对仿真任务的定义，对仿真任务的计算复杂度、通信耦合度以及任务因果序进行属性描述。其中，仿真任务描述为DAG图中的节点；计算复杂度来源于用户对该仿真任务模型计算规模与解算时间的半定量化评估，描述为DAG图中节点的权值；通信耦合度主要指仿真任务间的通信关系。当某两个仿真任务间存在通信时，通信耦合度描述为DAG图中相应节点间的连接，且根据用户对任务间通信量的半定量化评估来确定节点间连接的权值；任务因果序指仿真任务间的因果顺序，描述为DAG图中连接的指向。

第三步DAG图归一化模块2对仿真任务DAG图进行归一化处理

仿真任务DAG图归一化处理2的基本规则是层内任务之间相互不关联，可以直接并行运算，层间任务组总体是串行计算，但相互独立的任务间仍可并行。归一化处理的基本算法是：1）穷举DAG图中每一个任务节点；2）若任务节点存在因节点，则将当前节点追溯为上游的因节点；3）如不存在因节点，则将此节点设置为第一层，后续果节点按因果关系逐层递加；4）若任务节点存在多个果节点，则将此多个果节点设置为同一层中不同列。

第四步仿真任务并行度分析模块3根据归一化后的DAG图自动化进行任务间并行度分析并得出定量化的并行度数值

针对DAG图的并行度计算主要包括：1）仿真任务建模与分类：根据任务节点的不同学科、不同应用分类对并行度进行定性调整；2）任务分解及复杂度分析：根据计算和通信开销的权值属性对并行度进行定量解算；3）任务间耦合分析方法：根据通信耦合关系的权值属性对并行度进行定量校正。

当完成DAG图的并行度计算后，对各任务的并行度进行[0，1]值域间的归一化处理，以便后期的并行调度。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于DAG图的仿真任务并行度分析方法，其特征在于，该分析方法包括如下步骤：

1）构建仿真任务描述与并行度分析系统；

3）DAG图归一化模块2对仿真任务DAG图进行归一化处理；

2.根据权利要求1所述的一种基于DAG图的仿真任务并行度分析方法，其特征在于，所述分析系统包括：

基于DAG图的仿真任务描述模块：用于对高效能仿真任务的计算与通信等属性进行描述；

DAG图归一化模块：用于对仿真任务描述模块生成的DAG图进行归一化处理，保证DAG图中层内任务之间相互不关联，可以直接并行运算；

仿真任务并行度分析模块，用于根据归一化后的DAG图自动化进行任务间并行度分析，得出定量化的并行度数值，从而指导仿真任务的并行调度。