高性能計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)低功耗設(shè)計(jì)模擬與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度從P級(jí)向E級(jí)邁進(jìn)，高功耗已成為影響系統(tǒng)可擴(kuò)展性的一個(gè)重要因素。CMOS電路的功耗由動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗兩部分組成，靜態(tài)功耗隨著半導(dǎo)體工藝水平的提高而迅速上升。降低系統(tǒng)靜態(tài)能量的根本方法是關(guān)閉空閑部件，計(jì)算結(jié)點(diǎn)的關(guān)閉方法已經(jīng)有較為深入的研究。路由器是互連網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)件，但目前尚無有效的方法關(guān)閉互連網(wǎng)絡(luò)的空閑路由器。
　　基于HPC互連網(wǎng)絡(luò)低功耗設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀，本文主要從HPC互連網(wǎng)絡(luò)硬件低功耗方法、軟件指

2、導(dǎo)的HPC互連網(wǎng)絡(luò)低功耗方法以及HPC互連網(wǎng)絡(luò)功耗模擬三個(gè)方面展開研究。
　　首先，本文給出了一種HPC互連網(wǎng)絡(luò)硬件低功耗設(shè)計(jì)方案。該方案采用多層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計(jì)算結(jié)點(diǎn)根據(jù)子網(wǎng)的擁塞情況，自適應(yīng)的選擇一個(gè)子網(wǎng)注入報(bào)文。報(bào)文經(jīng)由同一個(gè)子網(wǎng)進(jìn)行傳輸，采用路由器power-gating技術(shù)，在傳輸過程中動(dòng)態(tài)的打開/關(guān)閉路由器，實(shí)現(xiàn)互連網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)功耗優(yōu)化。
　　其次，本文給出了軟件指導(dǎo)的互連網(wǎng)絡(luò)低功耗設(shè)計(jì)方案?；诼酚梢?guī)則指導(dǎo)下的拓?fù)鋱D劃

3、分方法，本文實(shí)現(xiàn)了三種拓?fù)涓兄馁Y源分配算法。同時(shí)，本文基于天河二號(hào)的軟件系統(tǒng)框架提出了軟件指導(dǎo)的HPC互連網(wǎng)絡(luò)低功耗設(shè)計(jì)方案，并且在天河二號(hào)實(shí)際系統(tǒng)以及模擬環(huán)境中對(duì)該方案的有效性進(jìn)行了詳細(xì)的驗(yàn)證與分析。天河二號(hào)實(shí)際系統(tǒng)上的測(cè)試表明，當(dāng)計(jì)算結(jié)點(diǎn)利用率為92％時(shí)，該方案仍然能夠獲得高達(dá)79.7%的互連網(wǎng)絡(luò)能量節(jié)約。
　　最后，本文設(shè)計(jì)并初步實(shí)現(xiàn)了HPC互連網(wǎng)絡(luò)功耗模擬器HPC-NetSim。本文首先對(duì)HPC-NetSim模擬器的設(shè)計(jì)