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面向特定应用的计算加速器虚拟化

计算机研究与发展 2011年第11期48卷 2103-2110页

作者：陈莉丽沈立王志英肖侬姚益平国防科学技术大学计算机学院长沙410073

近年来,专用指令集处理器(application specific instruction set processor,ASIP)在嵌入式系统中得到了越来越广泛的应用.这些ASIP提供了面向某个领域定制硬件计算加速器的功能.通过利用加速器提供的扩展指令,可以大幅提升ASIP面向领... 详细信息

近年来,专用指令集处理器(application specific instruction set processor,ASIP)在嵌入式系统中得到了越来越广泛的应用.这些ASIP提供了面向某个领域定制硬件计算加速器的功能.通过利用加速器提供的扩展指令,可以大幅提升ASIP面向领域的处理能力.然而,这些计算加速器只能加速那些在编译时加入了扩展指令的应用程序.对于在编译时没有加入扩展指令的应用而言,得不到任何性能提升.利用软件动态二进制翻译来解决这一问题,即将计算加速器虚拟化.与传统的静态编译方法所不同的是,以动态虚拟化方式利用计算加速器面临许多新的问题.针对这些问题,提出了一系列解决方法,并用实验加以验证.

关键词：计算加速器动态二进制翻译特定应用虚拟化专用指令集处理器

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基于MDA的并行仿真可视化组件建模范式

计算机学报 2011年第8期34卷 1488-1499页

作者：姚益平刘刚国防科学技术大学计算机学院长沙410073

并行仿真是提高分析仿真运行效率的有效途径.当前国内外并行仿真由于缺乏高效统一的可视化组件建模范式的指导,往往需要采用从上到下的集中式开发模式,开发门槛高、效率低、二次建模困难,且模型间的耦合度大、协调难,模型与仿真平台紧... 详细信息

并行仿真是提高分析仿真运行效率的有效途径.当前国内外并行仿真由于缺乏高效统一的可视化组件建模范式的指导,往往需要采用从上到下的集中式开发模式,开发门槛高、效率低、二次建模困难,且模型间的耦合度大、协调难,模型与仿真平台紧密绑定,难以实现模型的分步开发、封装、快速组装及平台间模型的重用.作者结合组件建模及MDA技术的优势,针对当前广受关注的PDEVS规范所存在的不支持原子模型可视化建模及事件处理逻辑过于集中、无法挖掘处理逻辑内部并行性的缺点,提出了基于MDA的并行仿真可视化组件建模范式——EDEVS,并证明了该范式的描述能力不弱于PDEVS;在此基础上,设计实现了基于EDEVS的可视化建模框架及EDEVS模型到YHSUPE并行仿真平台模型的代码转换插件,将组件化引入YHSUPE,使其能够适应大规模并行仿真模型分步开发及快速组装的应用需求,验证了EDEVS范式的可行性.

关键词：并行离散事件仿真组件建模 MDA DEVS 范式

基于LP范型的反应-扩散系统随机仿真平台研究

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系统仿真学报 2012年第4期24卷 793-798页

作者：蒋志文邢飞国防科技大学计算机学院长沙410073

随机仿真是描述反应-扩散系统随机特征的一种重要研究方法,但这种仿真的计算量很大,非常耗时,需要并行离散事件仿真PDES技术的支持。针对反应-扩散系统的特点,基于JAMES II离散事件仿真实验框架,设计实现了基于逻辑进程LP范型的并行分... 详细信息

随机仿真是描述反应-扩散系统随机特征的一种重要研究方法,但这种仿真的计算量很大,非常耗时,需要并行离散事件仿真PDES技术的支持。针对反应-扩散系统的特点,基于JAMES II离散事件仿真实验框架,设计实现了基于逻辑进程LP范型的并行分布式反应-扩散系统随机仿真平台。主要设计实现了LP范型模型接口、PDES仿真器以及分布式通信方法。利用该平台建立了经典反应-扩散Lotka-Volterra系统LP范型仿真模型,实验结果复现了Lotka-Volterra系统的震荡特性,验证了平台的有效性。

关键词：随机仿真反应-扩散系统并行离散事件仿真逻辑进程范型仿真平台 Lotka-Volterra系统

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并行与分布仿真桥接技术研究

系统仿真学报 2009年第11期21卷 3299-3302页

作者：刘步权姚益平曲庆军国防科技大学计算机学院长沙410073

针对目前分布仿真系统对于复杂仿真模型解算能力的不足,提出了采用桥接技术实现并行仿真与分布仿真联合演练的思想。通过高性能并行计算机对复杂仿真模型进行快速解算,其结果通过桥接软件及时地返回给分布仿真系统。系统地描述了并行与... 详细信息

针对目前分布仿真系统对于复杂仿真模型解算能力的不足,提出了采用桥接技术实现并行仿真与分布仿真联合演练的思想。通过高性能并行计算机对复杂仿真模型进行快速解算,其结果通过桥接软件及时地返回给分布仿真系统。系统地描述了并行与分布仿真桥接软件的主要功能,以及数据实时传输技术、通用数据实现方案、时间同步策略等关键技术。

关键词：并行仿真分布仿真桥接技术时间管理

乐观策略下并行离散事件仿真动态负载划分优化算法

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计算机学报 2010年第5期33卷 813-821页

作者：张颖星姚益平国防科学技术大学计算机学院长沙410073

动态负载划分是提高并行离散事件仿真运行性能的有效途径之一.现有研究往往孤立地考虑计算负载平衡和通信负载优化,使得复杂应用背景下整体性能低下.论文综合考虑仿真模型计算负载和交互模式,提出了一个基于带权重无向图有限容量k划分... 详细信息

动态负载划分是提高并行离散事件仿真运行性能的有效途径之一.现有研究往往孤立地考虑计算负载平衡和通信负载优化,使得复杂应用背景下整体性能低下.论文综合考虑仿真模型计算负载和交互模式,提出了一个基于带权重无向图有限容量k划分问题的并行离散事件仿真负载划分模型,并配合一套通用的仿真运行性能度量方法,提出了一个基于顶点交换的启发式局部搜索近似划分算法,实现了在计算负载平衡的前提下系统通信负载最优化,其近似解与全局最优解比值不小于(1-1/|N|)(1-ε).实验证明了该动态负载划分算法的有效性和实用性.

关键词：负载划分局部搜索算法并行离散事件仿真乐观同步策略

基于守护/控制模式的并行仿真任务分发算法研究

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系统仿真学报 2011年第6期23卷 1104-1108,1130页

作者：曲庆军姚益平张晗刘金鹏国防科技大学计算机学院长沙410073 北京仿真中心导弹控制系统仿真国防科技重点实验室北京100854

在研究相关并行仿真任务分发和调度方法的基础上,提出了基于守护/控制模式的并行仿真任务分发和调度构建方法,并设计了基于该模式下的一种并行仿真多样本任务分发算法,算法可自动地将仿真样本分发到多台客户机上并行执行,使得在执行仿... 详细信息

在研究相关并行仿真任务分发和调度方法的基础上,提出了基于守护/控制模式的并行仿真任务分发和调度构建方法,并设计了基于该模式下的一种并行仿真多样本任务分发算法,算法可自动地将仿真样本分发到多台客户机上并行执行,使得在执行仿真时仿真用户并不需要关注样本的分发过程,从而有效提高了仿真多样本的自动分发程度,为并行仿真应用系统的运行提供了高效支持。本算法对类似系统的实现具有重要的参考意义。

关键词：并行仿真任务分发和调度多样本分发模式

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基于并行处理的分析仿真解决方案

系统仿真学报 2008年第24期20卷 6617-6621页

作者：姚益平张颖星国防科技大学计算机学院长沙410073

分析仿真是以复杂问题分析为目的的一类仿真活动,在国防及国民经济各领域的应用日益广泛。随着仿真应用的不断深入,如何提高分析仿真的运行效率成为急需解决的问题。讨论了分析仿真的计算特点,指出了当前国内采用HLA体制、基于分布式网... 详细信息

分析仿真是以复杂问题分析为目的的一类仿真活动,在国防及国民经济各领域的应用日益广泛。随着仿真应用的不断深入,如何提高分析仿真的运行效率成为急需解决的问题。讨论了分析仿真的计算特点,指出了当前国内采用HLA体制、基于分布式网络解决方案存在的不足,分析了分析仿真的潜在并行性及面临的挑战;从国外分析仿真应用发展趋势以及国内实际情况出发,提出了基于高性能并行计算的分析仿真系统层次式体系架构,该方案可充分挖掘分析仿真的并行性,能有效支持分析仿真应用的运行和开发;同时该方案采用层次式架构,各层次内部功能相对独立,使得整个系统更易于维护和升级。

关键词：高性能仿真并行处理分析仿真仿真环境

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层次式体系结构下一种似然时标系统

计算机学报 2008年第3期31卷 456-466页

作者：陈春鹏王怀民姚益平国防科技大学计算机学院

当前,分布式系统具有越来越大的规模,而且可能层次地分布在广域网上,这些属性增加了保证分布式系统中时序关系的难度.向量时钟可以准确地探测事件间的时序关系,但是向量时钟的维度与节点数相同,就引起了效率和可扩展性问题.该文提出了... 详细信息

当前,分布式系统具有越来越大的规模,而且可能层次地分布在广域网上,这些属性增加了保证分布式系统中时序关系的难度.向量时钟可以准确地探测事件间的时序关系,但是向量时钟的维度与节点数相同,就引起了效率和可扩展性问题.该文提出了层次体系结构下确定分布式系统时序关系的一种优化解决方案.首先给出了分布式系统的一种层次式体系结构,其中独立的子组通过代理进程互连,组成集群完成特定目标;在这种结构中,采用"分而治之"的策略,提出了一种似然时标系统,其特点是消息传输时的时间标签仅仅是系统时标的一部分.该时标系统能够探测大规模分布式系统中消息间的因果关系,而且具有较好的效率和可扩展性.

关键词：似然时标系统层次式结构代理进程分而治之仿真

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改进时间管理机制的分布式仿真体系结构

系统仿真学报 2009年第18期21卷 5754-5759页

作者：陈春鹏安树林董印权姚益平海军91404部队国防科技大学计算机学院

在现有分布式仿真应用中,基本上没有使用HLA中的时间管理服务。其根本原因是HLA中逻辑时间的本质是具有语义的仿真时间,这给分布式仿真带来了性能减低、互操作性差等问题。为了解决这些问题,引入了与语义分离的因果时间的概念,用于确定... 详细信息

在现有分布式仿真应用中,基本上没有使用HLA中的时间管理服务。其根本原因是HLA中逻辑时间的本质是具有语义的仿真时间,这给分布式仿真带来了性能减低、互操作性差等问题。为了解决这些问题,引入了与语义分离的因果时间的概念,用于确定消息间的因果关系,并为分布式仿真构建新的体系结构(称为Multi-Layer Architecture,MLA),其中的支撑平台是消息传输支撑平台(Message Transport Infrastructure,MTI)。在MLA中,因果时间封装在MTI中,相对于联盟完全透明;而位于联盟中的仿真时间是一个整体,在联盟构建过程中决定采用哪种仿真时间管理策略。基于因果时间与仿真时间的分离,MLA能够对仿真数据进行多层封装和拆封,完全更新了联盟执行过程。MLA不仅有利于提高仿真应用的并行,还能够增加仿真模型的可重用性和互操作,而且可以使模型与不断进化的标准相适应。

关键词： HLA 时间管理分布式仿真体系结构