基于列表算法的异构计算系统节能调度研究

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1、学校代号：10532学号：S1l102004密级：普通湖南大学硕士学位论文基于列表算法的异构计算系统节能调度研究诠窒握童旦塑12Q!垒生垒旦2窆旦Ⅲ㈣Ⅷ川Ⅲ㈣删川川ⅢlY2606851ImprovedStrategyfortheEnergy—efficientSchedulingAlgorithmBasedonHeterogeneousbySHUPanComputingSVstemsl—rB．E．(South-CentralUniVersityforNationalities)2011Athesissubmittedinpartialsatisfactionof

2、therequirementsfbrthedegreeofMasterofEngineeringlnComputerScienceandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniVersitySuperVisorProfessorXUChengApril，20141，湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全

3、意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：名孑警日期：z汐一年6月／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：石滞<、一^f静1日期：ZD，彳年‘月f日日期：ZaH年6月f日基于列表算法的异构计算系统节能

4、调度研究摘要近年来，随着异构计算系统计算能力的大幅提升，其能量消耗越来越多，已直接影响到了系统的发展及应用推广，节能成为异构计算系统必须考虑的重要因素之一。而节能技术越靠近顶层，对能耗影响越大，因此，在异构计算系统中，高效能的任务调度算法的研究是学术界的热点课题之一。基于异构计算系统的任务调度已被证明是一个典型的NP完全问题，而在考虑能耗以后，使原本就很复杂的问题变得更加复杂，因此，目前常用于解决该问题的算法是拥有较低时间复杂度的列表算法。然而，当前算法在任务优先级计算阶段直接使用b．1evel值作为任务优先级级别，没有考虑其它的优先级计算方法；在任务分配阶段中

5、仅从单个任务的角度对应用的调度长度与系统的能耗进行权衡，存在较强的局限性；且不能根据应用对调度长度需求的不同自动调节。针对上述不足，本文在已有工作的基础上，对基于列表算法节能调度的任务优先级计算与任务分配阶段，及节能调度的自适应控制算法进行相应研究。具体工作如下：针对已有基于列表算法的节能调度在任务优先级计算阶段研究的不足，及其任务分配阶段的局限性，本文首先通过对目前常用于异构计算系统的几种任务优先级计算方法进行分析对比，从中探寻最优的方法运用于任务优先级计算阶段；在任务分配阶段，则通过分析单个任务的执行对整个系统的影响，设计一种新的目标函数对其进行优化。在此基

6、础上，本文提出了一种基于列表算法节能调度的改进算法。改进后的算法可以对调度长度与能耗进行更有效的权衡。针对应用对调度长度需求的不同，本文利用列表调度算法调度结果主要由目标函数控制的特点，对目标函数中任务执行时间和执行能耗考虑比重对调度结果的影响进行分析，提出了一种带有可变权值的目标函数，进而设计了一种基于可变权值的异构计算系统节能调度自适应控制算法。基于可变权值的节能调度自适应控制算法可以使调度在满足应用需求的前提下，尽可能的降低系统的能量消耗。为验证算法的效果，本文根据当前异构平台下的节能调度模型设计实现了一个模拟系统，在相同的任务、功耗及计算节点参数下仿真实

7、现本文的解决方案及现有的算法思想，从调度长度和能量消耗两方面对文中设计的算法进行评估。实验结果表明，本文针对异构计算系统提出的基于列表算法节能调度的改进算法可以更有效的平衡调度长度与能量消耗；对于目前常用的几种优先级计算方法，没有哪种优先级计算方法的性能明显地优于其它方法；基于可变权值的节能调度自适应控制算法可以有效地在满足应用需求的前提下显著地降低系统能耗。关键词：异构计算系统；动态电压调节；节能调度；自适应控制；列表算法硕士学位论文AbstractRecently，withthecomputingpowerofheterogeneouscomputingsy

8、stems，energy