Simulationsbasierte Optimierung statischer, paralleler Abläufe:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 20]
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| adam_text | Titel: Simulationsbasierte Optimierung statischer, paralleler Abläufe
Autor: Kattner, Ralf
Jahr: 1996
SCHRITT- m MM^M BERICHTE mM Dipl.-Ing. RalfKattner, Hannover Simulationsbasierte Optimierung statischer, paralleler Abläufe Reihe 20 : Rechnerunterstützte Verfahren Nr. 217 VW VERLAG
Inhalt 1 Einführung 1 1.1 Aufbau der vorliegenden Arbeit....................................................................................2 2 Programmierung von Multiprozessorsystemen - Stand der Technik 4 2.1 Multiprozessorsysteme..................................................................................................4 2.1.1 Multiprozessoren mit Speicherkopplung...........................................................5 2.1.2 Multiprozessoren mit Nachrichtenkopplung .....................................................6 2.2 Programmierung von Multiprozessoren........................................................................8 2.2.1 Parallelisierende Compiler ................................................................................9 2.2.2 Parallele Programmiersprachen.........................................................................9 2.3 Partitionierung und Scheduling ................................................................................... 13 2.4 Ziele der vorliegenden Arbeit...................................................................................... 19 3 Beschreibung statischer, paralleler Abläufe 21 3.1 Architekturunabhängige Beschreibung der Applikationen.........................................21 3.1.1 Programmieren paralleler Applikationen ........................................................22 3.1.2 Definition des Programm-Task-Graphen ........................................................26 3.1.3 Anwendung der Programm-Task-Graphen au ein Beispiel ...........................30 3.2 Modellierung der Multiprozessorarchitekturen...........................................................31 3.2.1 Beschreibung der Rechenknoten .....................................................................31 3.2.2 Beschreibung des Kommunikationsverhaltens................................................33 3.2.3 Ablauf der parallelen Programmausführung
...................................................36 4 Optimierung statischer, paralleler Abläufe - Existierende Ansätze 41 4.1 Exakte Verfahren.........................................................................................................41 4.2 Simulated-Annealing und Genetische Algorithmen....................................................42 4.3 Verfahren mit polynomialer Komplexität...................................................................44 4.3.1 Direkte Verfahren ............................................................................................44 4.3.2 Indirekte Verfahren..........................................................................................46 4.4 Anforderungen an die Verfahren und spezielle Zielsetzungen...................................53 V
5 Simulationsbasierte Optimierung statischer, paralleler Abläufe 55 5.1 Affinitätsscheduling....................................................................................................56 5.2 Task-Reorganisation....................................................................................................63 5.3 Vergleich der Partitionierungs- und Scheduling-Algorithmen....................................68 5.4 Reduktion des Kommunikationsaufwandes................................................................78 5.4.1 Eliminieren von Nachrichten mit identischem Inhalt......................................78 5.4.2 Ordnen der Nachrichten...................................................................................81 5.4.3 Broadcast .........................................................................................................83 5.4.4 Verzögern und Zusammenfassen von Nachrichten .........................................88 5.4.5 Bewertung der Optimierungsverfahren ...........................................................95 6 Einsatz der Optimierungsverfahren 97 6.1 Funktional orientierte Programmierumgebungen.......................................................97 6.2 TOPAS...................................................................................................................... 100 6.2.1 Annotieren des Anwenderprogramms...........................................................103 6.2.2 Instrumentieren und Ausführen der Applikation...........................................107 6.2.3 Berechnung des Programm-Task-Graphen ...................................................110 6.2.4 Grenzen des Ansatzes....................................................................................120 7 Ergebnisse 122 7.1 Integration der Optimierungsalgorithmen in das TOPAS-System............................ 122 7.1.1 Lösen linearer Gleichungssysteme
................................................................122 7.1.2 Diskrete Fast Fourier Transformation ...........................................................128 7.2 Parallele Schaltungsverifikation................................................................................ 132 7.3 Empfindlichkeitsanalyse bei ungenauen Kostenschätzungen................................... 139 8 Zusammenfassung und Ausblick 142 Anhang A Beschreibung des Algorithmus: Delay_Message 145 Anhang B Darstellung der Meßergebnisse 150 Anhang B. 1 Vergleich der Verfahren anhand synthetischer Lasten 150 Anhang B.2 Anwendungen aus der Numerik 154 Anhang C Modellierung der Prozessoren 155 9 Literatur 157 VI
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