异构并行计算系统可扩展模型的实现

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1、万方数据第35卷第17期计算机工程2009年9月VoL35No．17ComputerEngineeringSeptember2009·软件技术与数据库·文章编号llooo-3428(2009)17_m097—03文献标trot：A中田分类号：N945．12异构并行计算系统可扩展模型的实现祝永杏1，王目仁2，李丙锋1，魏榕晖1(1．曲阜师范大学计算机科学学院，日照276826；2．东北大学信息科学与工程学院，沈阳lio004)摘要：效率和可扩展性是并行系统的2个营要的性能指标，虽然异构系统越来越普遍，但对其可扩展性的研究还很少。给出一种适合同构系统和异构系统的效率的定义，根据此定义对呵扩展性进

2、行分析，得出既适用于同构系统又适用于异构系统的等效率模型，并根据开销比得出在某一效率常数保持一致的情况F系统规模和工作负载应如何变化。实验结果表明该模型H了以对效率和呵扩展性进行较好的评测，并能预测算法的町扩展性。关键词：等效率；负载均衡；可扩展性ImplementationofScalabilitvModelforHeterogeneOusParallelComputingSystemZHUYong-zhil，WANGGuo．ren2,LIBing-fen91，WEIRong．huil(1．CollegeofComputerScience，QufoNormalUniversity，Rizh

3、ao276826；2．CollegeofInformationScienceandEngineering，NortheasternUniversity，ShenyangI10004)IAbstractlEfficiencyandscalabilityaretwoimportantconceptsforanalyzingtheperformanceofparallelcomputingsystems．Althou曲heterogeneoussystemshavebecomemoreandmorecommon，theresearchoftheheterogeneoussystem’Sscalab

4、ilityreturnsveryfewback．Thispaperpresentsadefinitionofefficiencythatcarlbefitforhomogeneousandheterogeneoussystems．Accordingtothisdefinition，itpresentsascalabilitymodelthatcanbeappliedtobothheterogeneoussystemsandhomogeneoussystems．ExperimentalresultsshowthatthemodelCanestimatepreferablytheefficien

5、cyandscalabilityofparallelcomputingsystems．[Keywordsiconstantefficiency；loadbalancing；scalabilityl概述高性能计算技术发展很迅速，越来越多的科学计算问题能通过并行程序设计得到解决。随着问题规模越来越大，需要的计算资源也更多，所以并行计算系统必须随之扩展，以提高计算能力。然而系统的效率并不是随节点数日的增加而呈线性增长，当系统到达一定规模时会出现效率降低、执行时间难以预测等问题，在异构系统中这些问题更为严重。本文从效率方面分析异构Beowulf并行系统的可扩展性¨J，研究当处理机节点增加时，问题规模

6、应如何变化才能使扩展前后的效率保持不变，并以此来预测系统的町扩展性。2异构并行计算系统可扩展模型目前可扩展性研究主要集中在并行算法与并行机相结合的可扩展性上，并且已有很多研究成果【2』。可扩展性是设计并行算法和高性能并行机所追求的一个重要目标。可扩展性分析很重要，算法设计者能用其分析算法，并能选取最优并行算法以充分利用增加的处理器。同时可用其估计取得最佳加速比或其他性能参数，如乙与P(t)，【驯等最佳处理器数。2．1等效率可扩展模型在等效率模型中，并行运行时间可以表示成问题规模、额外开销函数和处理器数目的函数，可表示为t：—W+To—(W,p)‘p则加速比可以表示为S：里：旦竺瓦W+To(W

7、，p)而效率可以表示为E：羔：P矽+To(W，P)I1+ro(∥．p)／W根据这个效率函数，如果问题规模保持不变，当P增加时，效率会降低，因为总的额外开销会随着P的增加而增加。如果处理器数目保持不变，增大问题规模，那么对可扩展的并行系统，效率会提高，这是因为对固定的处理器数目P，额外开销函数的增长速度要比0(缈)慢，对这些并行系统，增加P时，可以通过增大缈的方法来得到需要的系统效率。2．2异构可扩展模型由于异