基于高性能计算环境的并行仿真建模框架

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1、第18卷第7期系统仿真学报©Vol.18No.7 2006年7月JournalofSystemSimulationJuly,2006基于高性能计算环境的并行仿真建模框架刘奥，姚益平(国防科学技术大学计算机学院，长沙410073)摘要：为提高大规模分析评估推演类仿真的运行速度，基于高性能计算环境（HPC）的并行分布仿真正成为当前仿真研究的一个重要方向。论文在深入分析研究SPEEDES仿真引擎的基础上，阐述了基于HPC的并行仿真建模框架的组成及功能，分析了其设计思想，并给出了建模框架相应的实现。关键词：建模框架；并行；仿真；高性能计算（HPC）中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：10

2、04-731X(2006)07-2049-03ModelingFrameworkofParallelSimulationBasedonEnvironmentofHighPerformanceComputingLIUAo,YAOYi-ping(SchoolofComputer,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Toimprovethespeedoflargescalesimulation,especiallyofanalyzingandevaluatingspecies,paralleland

3、distributedsimulationbasedonHPCisanimportantdirectionofcurrentresearchonsimulation.Basedonanin-depth analyticstudyoftheSPEEDESsimulationengine,themakeupandfunctionofthemodelingframeworkofparallelsimulation wereexpatiatedbasedonHPC.Meanwhile,thedesignideawasanalyzedandacorrespondingimplementationofth

4、e modelingframeworkwasproposed.Keywords:modelingframework;parallel;simulation;highperformancecomputing(HPC)引言1要项目包括：JSIMS(JOINTSIMULATIONSYSTEM)、JMASS(TheJointModelingandSimulationSystem)、对于大规模分析评估推演类仿真应用而言，应用人员往WARSIM(Warfighter’sSimulation)2000和EADTB等。其往需要对系统中的各种参数进行逐项逐步调整，以测试其对中，WARSIM2000是一个虚拟的、

5、实时的、离散事件的、整个系统的影响，从而找出最优的参数组合，这就对计算、 指挥和控制导弹防御的仿真系统，它主要是为战争指挥官、通信和存储等方面提出了较高的要求。目前，国内基于分布 参谋人员和相关团体进行导弹和防空作战的概念评估提供式交互仿真技术来实现的体系对抗作战级大规模推演类仿 仿真战场环境而研制的。真存在运行周期较长的问题。为提高运行速度，需要使用HPC作为其硬件平台。基于HPC的大规模并行仿真的基本1并行仿真建模框架设计挑战是：在不降低并行性能、不限定对象间交互的前提下，并行仿真建模框架主要是为方便用户创建基于HPC有效地处理在多个处理结点上的并行事件，并能够以可重复的仿真应用而设计的，

6、其在SPEEDES仿真引擎层次式体的方式保证事件处理因果关系的正确性。因此，并行仿真建系结构中的位置如图1所示[3-4]。该体系结构策略提供了一种自下而上的软件开发方式，使较高层的功能和抽象能够模框架的设计既要考虑HPC的特点，又要考虑大规模仿真建立在较低层之上。建模框架所需要的底层支撑技术有： 交互、协同量大的特点，向用户提供提高仿真并行性能的机乐观时间推进算法、基于回滚的事件处理机制以及HPC内制。美国军方为提高大规模仿真的运行效率推出了以SPEEDES[1-2]为代表的支持HPC的仿真支撑平台。运行在/外的通信接口等；其所支持的管理服务有兴趣管理和数据分发管理等。HPC平台上的基于SPE

7、EDES的并行仿真，能够在很短的运行时间内，处理极端复杂的问题。美国国防部的许多重要项目都已经使用SPEEDES所提供的全部或部分核心支撑，主收稿日期：2005-06-01修回日期：2005-11-07基金项目：国家自然科学基金(60373024)和国家863计划(2004AA115130;2004AA112020)作者简介：刘奥（1980-），男，江苏南通人，硕士，研究方向为分布式仿真；姚益平（