面向大规模集群并行I/O的用户层配置优化策略研究

近年来,大规模并行场景下的I/O性能越来越受到应用科学家的关注。影响应用I/O性能的关键因素主要有三个层次：包括应用的I/O接口实现、体系结构和文件系统组件的性能以及应用的I/O参数配置。本文从应用I/O配置优化的视角,分析了大规模集群并行I/O的配置调优空间,在此基础上,给出了一套大规模集群并行I/O性能特征测试分析方法,基于该方法,在某国产超级计算集群上开展了一系列I/O测试分析来刻画系统的I/O性能特征,进而指导并行应用程序的I/O配置优化。基于优化后的配置参数,在两类典型的并行I/O场景中,针对某类生产应用程序,8192进程下的重启动数据写操作时间下降了15%,4096核的程序作业加载时间从10分钟缩短到了5s。本文提出的I/O配置调优空间及优化方法,可以推广应用到其它同类系统平台,对于大规模集群上的用户层并行I/O配置调优具有借鉴意义。     

并行科学计算应用的动态I/O模式分析

设计高性能并行文件系统的关键前提是对 Ｉ／ Ｏ 访问模式的分析和研究。并行文件系统的界面、组织结构、ｃａｃｈｅ 预取算法等都与具体应用的 Ｉ／ Ｏ 模式紧密相关。目前,大多数对 Ｉ／ Ｏ 模式的分析局限于其静态模式,而动态 Ｉ／ Ｏ 模式对并行文件系统的设计至关重要。本文通过分析并行科学计算应用的动态 Ｉ／ Ｏ 访问模式,总结出科学计算应用在访问数据量、时间间隔、访问顺序性等空间、时间上的一般访问特性,并在此基础上提出设计面向并行科学计算应用的并行文件系统应考虑的因素。     

一种大规模数字I/O通道的扩展方法

针对控制系统中普通数字I/O卡的通道数无法满足大规模数字I/O要求的问题,提出一种数字I/O通道扩展方案,并设计了一种32路光电隔离多通道数字I/O板,通过一个简单实例说明了这种扩展方案的具体实施,并证实其有效性.     

涵盖I/O的广义存储一致性模型

作为计算机体系结构核心问题之一的存储一致性研究主要是围绕CPU访存一致性问题展开的,I/O设备DMA操作引发的存储一致性问题则一直处于研究的边缘。从I/O与存储体系结构一体化设计理念出发,针对支持全局DMA访问的分布共享存储(DSM)系统存储一致性问题,研究广义存储一致性,定义了涵盖I/O的广义程序概念,建立了广义域存储一致性模型,研究了基于广义域存储一致性模型的Cache-Memory-I/O一致性协议实现技术,对于DSM系统实现全局共享I/O具有指导意义和参考价值。     

基于单片机与FPGA的多通道数字I/O电路设计

针对传统数字I/O电路功能单一,无法满足设备不同信号传输时序不同的需求,利用单片机丰富的外设接口功能以及FPGA引脚数目多、逻辑控制能力强的特点,设计了基于单片机和FPGA架构的多通道字I/O电路,应用于某型防空武器系统的火控计算机。该设计采用STM32的FSMC并行总线实现单片机与FPGA的连接,利用QuartusⅡ开发平台对FPGA内部相关模块进行逻辑设计与搭建,实现多通道信号交互。经实际验证,该方案切实可行,满足火控计算机设计需求,能够实现火控计算机与外围单体之间的信号交互。     

栅格数据处理中邻域型算法的并行优化方法

随着并行计算的成熟,众多数据密集型的栅格处理算法亟需利用并行计算来缩减执行时间.针对其中一类邻域型算法,构建了用于估计是时间代价的串行/并行时域模型,分析了各个组成的代价影响因素,提出了降低数据I/O代价的并行I/O方法和降低数据通信代价的光圈预测方法.实验证明,所提的两个优化方法可以使邻域型栅格处理算法的并行程序更加充分地利用并行计算资源,进而在一般并行化的基础上进一步提升其并行性能.     

893-远程智能I/O系统的开发与应用

自８０年代中期出现远程智能Ｉ／Ｏ以来,由于其优良的分散结构和卓越的性能,在工业自动化系统获得广泛应用,本文阐述了远程智能Ｉ／Ｏ的设计思想和工作原理以及国内实际工程中的几种典型应用,分析了远程智能Ｉ／Ｏ的可靠性和经济性,指出了应用中存在的几个主要问题。     

栅格地理数据并行格式转换引擎

如今大规模地理数据正在社会各个部门和组织中迅速积累,但是由于部门利益和历史沿袭等原因,大规模地理数据共享仍然极具挑战,相应共享技术需求仍然极其旺盛。作为地理数据共享的基础方式之一,传统单机地理数据格式转换技术,一方面受限于磁盘读写及带宽瓶颈,另一方面面对日趋庞大的数据规模,已很难满足实际应用需求。因此提出一种针对栅格地理数据的并行格式转换引擎,采用高性能计算集群环境支持大规模栅格地理数据转换共享,大幅降低了大规模栅格地理数据转换过程的时间成本。栅格地理数据并行格式转换引擎采用基于公共接口的设计理念,框架灵活、具有良好的扩展性,支持地理数据格式的读写自定义以及新数据格式添加,能够实现接入数据格式间的任意两两转换。为验证引擎框架及其处理效率,在Lustre并行集群环境下以格网数据交换格式(国家地理空间数据交换格式)向常见栅格地理格式的转换为示例进行了测试实验。结果表明,栅格地理数据并行格式转换引擎能够在8个节点Lustre集群中达到7.54的良好并行加速比。     

机载电子设备I/O装置测试系统设计

为了在复杂环境下对某飞机的机载电子设备进行功能测试和故障定位,提出了一种基于PXI总线技术的测试系统,可以在各种环境下实现整机联合测试,也可实现该机载电子设备场外可更换组件的单件测试,实现的I/O单件测试.新的测试系统对原有检测平台进行了合理的借鉴,使得检测程序化、系统化、智能化.     

C~4I系统抗毁生存能力分析及优化

抗毁生存能力是C4I系统的一个重要指标。分析影响C4I系统生存能力的因素,建立C4I抗毁能力模型,是研究提高C4I系统作战效能的重要问题。结合C4I系统的实际,分析和优化提高C4I系统抗毁生存能力的措施,具有很好的现实意义。     

用8097单片机访问16位RAM中的奇地址字

MCS96系列单片机的外部总线宽度是可以编程控制的.为了达到访问16位RAM奇地址空间中的字,需要特殊的硬件结构支持.笔者讨论了两种方案,并进行了比较分析.     

仿真计算机和仿真软件发展

介绍仿真机和仿真软件的发展,分析了银河仿真机系统性能,探讨了仿真机的未来发展特征。     

YFRIO 实时I/O语言与YFSIM 仿真语言的同步关系

本文介绍ＹＦＲＩＯ语言和ＹＦＳＩＭ语言的同步关系,阐述了两者同步的硬件、软件机制,以及如何进行程序设计。