Dynamische, verteilte Prozeßzuordnung für Multicomputersysteme auf der Basis von Datenflußgraphen:
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|---|---|
| adam_text | Titel: Dynamische, verteilte Prozeßzuordnung für Multicomputersysteme auf der Basis von Datenflußgraphen
Autor: Rost, Johann
Jahr: 1994
Inhaltsverzeichnis
Kurzfassung 5
Einleitung 7
1 Nebenläuflge Rechnerarchitektliren und Programme 11
1.1 Begriffsbildungen und grundlegende Konzepte 11
1.2 Architektur des DAMP-Systems 12
1.2.1 Zentrale Kontrolle der Schalter 15
1.2.2 Verteilte Kontrolle 15
1.3 Programmierung von Parallelrechnern 16
1.3.1 Zerlegung des Verfahrens in parallele Prozesse 16
1.3.2 Abbildung der Prozesse auf die Knotenrechner 18
1.4 Die zentrale Problemstellung dieser Arbeit 19
1.5 Prozeßzuordnungsprobleme auf Multicomputern 19
1.5.1 Zeitkomplexität sequentieller Algorithmen 19
1.5.2 Beschreibung der Zuordnungsprobleme auf Multicomputern 19
1.5.3 Klassifikationsschema der Algorithmen 26
2 Repräsentation des Zuortlnungsproblems 28
2.1 Repräsentation der Algorithmen 28
2.1.1 Statische Datenflußgraphen 29
2.1.2 Dynamische Datenflußgraphen 30
2.2 Die dynamische Datenfluß-Repräsentation D2R 32
2.2.1 Die Komponenten des Modells 32
2.2.2 Repräsentation der Datenflußinformation als Text 35
2.2.3 Anwendung in der Prozeßzuordnung 40
2.3 Anwendungsbeispiele 41
2.3.1 Prozeßketten 41
2.3.2 Partielle Differentialgleichung 43
2.3.3 Mustererkennung 43
2.4 Repräsentation der Maschine 45
3 Statische Algorithmen für Zuordnungsproblcme mit Präzedenzgraph 48
3.1 Kritischer Pfad und Knoten-Level 48
3.2 List-Scheduling und Level-Algorithmus 49
3.3 Exakte Algorithmen 50
3.4 Ein Branch Bound-Verfahren für Prozeßzuordnung mit
Taskpräzedenzgraph 51
3.4.1 Verzweigungsregel 51
3.4.2 Untere Schranke für ein Subproblem 53
3.4.3 Auswahlstrategie 54
3.4.4 Suboptimalitätsregel 55
3.4.5 Heuristik für die obere Schranke 55
3.5 Testresultate 55
3.5.1 Exakte Kenntnis der Ausfuhrungszeiten 55
3.5.2 Vergleich von LIFO und modifiziertem LIFO 56
3.53 Verwendung der Suboptimalitätsregeln 56
3.5.4 Statistische Kenntnisse der Ausfuhrungszeiten 59
3.6 Spezielle Algorithmen, Komplexitätsaussagen und Schranken 59
3.7 Realisierte Schedulingsysteme 60
4 Verteilte Entscheidungsfindung 62
4.1 Übersicht 62
4.2 Grundlegende Fragestellungen 65
4.2.1 Optimalitätsbegriff 65
4.2.2 Datenintegrität 66
4.23 Stabilität 66
4.3 Modelle für verteilte Entscheidungsfindung 67
4.3.1 Modelle auf der Basis endlicher Automaten 68
43.2 Ein Automatenmodell für verteilte Algorithmen 69
4.33 Implementierung des Automatenmodells 70
4.4 Dynamischer Mehraufwand von Zuordnungsalgorithmen 71
4.5 Stabilität dynamischer Zuordnungsalgorithmen 74
5 Agency-Scheduling 75
5.1 Ein Modell für dynamische Algorithmen zur Prozeßzuordnung 76
5.2 Die Komponenten des Modells 77
5.3 Realisierungsbeispiele für die Komponenten 78
5.3.1 Agenturen und Bezirke 78
5.3.2 Lastausgleichsverfahren 78
5.3.3 Protokoll zur Vergabe von DG-Prozessen 80
5.3.4 Nachfolger mit mehr als einem Vorgänger 80
5.3.5 Optimierung der Kommunikation 81
5.4 Prozeßzuordnung mit Agency-Scheduling 83
5.5 Software-Architektur 85
5.6 Team-Scheduling: Ein Beispiel für die Anwendung des Modells 87
5.6.1 Beschreibung des Verfahrens 87
5.6.2 Team-Scheduling und Agency-Scheduling 90
5.6.3 Worst-Case Verhalten von Team-Scheduling 90
5.7 Beispielanwendungen 92
5.7.1 Lokale adaptive Gitterverfeinerung 92
5.7.2 LU-Dekomposition dünn besetzter asymmetrischer Matrizen 93
6 Meßergebnisse 96
6.1 Experimentelle Untersuchung von Agency-Scheduling 96
6.1.1 Beschreibung der Attribute 98
6.1.2 Beschreibung der Merkmale 100
6.1.3 Versuchsplan 100
6.2 Vergleichende Untersuchung von Varianten des Algorithmus 101
6.3 Untersuchung der Nutzenwerte 103
6.3.1 Anzahl der Arbeitnehmerprozessoren pro Agentur 103
6.3.2 Auslösemechanismus für den Lastausgleich 103
63.3 Anzahl der quasiparallelen DG-Prozesse pro PMU 104
63.4 Anzahl der Prozesse, die insgesamt verlagert werden 105
6.4 Messung des dynamischen Mehraufwands 1Ö6
6.5 Zufällige Streuung bei identischer Konfiguration 107
7 Zusammenfassung und Ausblick 109
Anh. A Automaten für Agency-Scheduling 112
A.l Vergabe von Aufgaben 112
A.1.1 Agenturseite 112
A.1.2 Arbeitnehmerseite 115
A.2 Lastausgleich 117
Anh. B Berechnung des dynamischen Mehraufwands 120
Literatur 122
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