[发明专利]一种提升计算子系统能效的资源分配方法、系统及介质

权利要求书

1.一种提升计算子系统能效的资源分配方法，其特征在于实施步骤包括：

1)确定最优增加节点数目ΔN*、处理器频率f*以及功耗限制值P_target；

2)利用动态处理器频率调节工具，设置功耗限制值为P_target，并调度并行程序运行在N+ΔN*个计算节点上，且每一个计算节点的处理器频率的初始值为处理器频率f*，其中N为并行程序运行需要的最少计算节点数，缺省资源分配下每一个处理器核运行一个进程；

步骤1)中确定最优增加节点数目ΔN*的步骤包括：利用总内存带宽计算第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]；利用功耗约束条件计算第二增加节点数据区间[0,ΔN^power]；求第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]、第二增加节点数据区间[0,ΔN^power]之间的交集，并选择所求交集区间中的最大值作为最优增加节点数目ΔN*；

步骤1)中确定处理器频率f*的步骤包括：将最优增加节点数目ΔN*代入下式所示的功耗约束函数，令ΔN＝ΔN*，令P^cpu(f_mid)＝P^cpu(f_i)，得到功耗值P^cpu(f_i)的范围，根据不同处理器频率级别及处理器核功耗值之间的关系，取满足条件的处理器频率f_i的最大值，将其作为步骤1)中确定的处理器频率f*；

上式中，n为并行程序的进程数，缺省资源分配下每一个处理器核运行一个进程，P^cpu(f_max)为单个处理器核运行在最大频率f_max下对应的处理器功耗，P^cpu(f_i)为单个处理器核运行在f_i下对应的处理器功耗，c为每个计算节点上所拥有的处理器核数目，为单个处理器核处于空闲状态下的处理器功耗，P^mem为内存功耗，P^other为单个计算节点上除处理器和内存以外的其他功耗；

步骤1)中确定功耗限制值P_target的计算函数表达式如下：

上式中，P^cpu(f_max)为单个处理器核运行在最大频率f_max下对应的处理器功耗。

2.根据权利要求1所述的提升计算子系统能效的资源分配方法，其特征在于，所述利用总内存带宽计算第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]的详细步骤包括：

S1)获取记录的各个时刻t各个计算节点上的实际访存带宽b₁(t),b₂(t),...,b_N(t)，计算并行程序运行期间的单节点平均实际访存带宽b(t)，且取b(t)的最大值作为该并行程序的实际访存带宽B_N，其中b_i(t)为第i个计算节点上的实际访存带宽值；

S2)计算实际访存带宽B_N相对单个节点的物理内存带宽B的比值bound，并根据比值bound是否达到阈值α判断该并行程序是否访存受限，如果非访存受限，则跳转执行步骤S3)；如果访存受限，则跳转执行步骤S4)；

S3)判定不需要增加节点，设置ΔN^pref的数量为0，使得得到的第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]为[0,0]，结束并返回；

S4)根据总内存带宽不变原则N·((bound/α)·B_N)＝(N+ΔN^pref)·α·B求解得到所需增加的节点数目ΔN^pref，得到第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]，结束并返回。