本實(shí)用新型專利技術(shù)提出一種面向電力應(yīng)用的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度并行計(jì)算設(shè)備，該設(shè)備包括主控單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、內(nèi)部總線、輸入端口、輸出端口和多個(gè)處理單元；內(nèi)部總線分別與輸入端口、輸出端口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和處理單元連接；主控單元分別與處理單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通信。該設(shè)備向外提供并行計(jì)算服務(wù)接口，接受應(yīng)用程序調(diào)用，在主控單元的任務(wù)調(diào)度控制下，將并行計(jì)算任務(wù)劃分為若干并發(fā)任務(wù)，分配給處理單元，先分塊運(yùn)算，再規(guī)約合并，最終得出運(yùn)算結(jié)果并輸出，而內(nèi)部總線和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊則負(fù)責(zé)處理單元間的數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算中間值暫存。本實(shí)用新型專利技術(shù)可獲得更加可靠、高效的并行計(jì)算功能，能應(yīng)對(duì)電力業(yè)務(wù)應(yīng)用中實(shí)時(shí)、并發(fā)的多任務(wù)處理需求。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于電力信息
，具體涉及一種面向電力應(yīng)用的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度并行計(jì)算設(shè)備。
技術(shù)介紹
隨著電力系統(tǒng)朝著特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的趨勢(shì)發(fā)展，涉及大量新技術(shù)新設(shè)備的電力應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，在電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行和電能交易等多方面都具有十分重要的意義。電力應(yīng)用的復(fù)雜性體現(xiàn)在其所包含多任務(wù)處理的實(shí)時(shí)并發(fā)性。因此，電力應(yīng)用需求的增加對(duì)計(jì)算服務(wù)能力提出了更高的要求，電力應(yīng)用中對(duì)多任務(wù)處理的高效率要求，也對(duì)并行計(jì)算的任務(wù)調(diào)度技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。并行計(jì)算任務(wù)調(diào)度的本質(zhì)在于決策如何為每一個(gè)計(jì)算任務(wù)動(dòng)態(tài)分配計(jì)算資源(即將計(jì)算任務(wù)動(dòng)態(tài)分配到處理節(jié)點(diǎn)上)。如何在動(dòng)態(tài)分配時(shí)保證全局公平性和高效性正是并行計(jì)算任務(wù)調(diào)度的重點(diǎn)與難點(diǎn)，這也是并行計(jì)算的并發(fā)性和高效性得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，特別在針對(duì)大規(guī)模電力業(yè)務(wù)應(yīng)用時(shí)，其所帶來的挑戰(zhàn)尤為突出。一般地，并行計(jì)算動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度問題可以抽象為在并行計(jì)算環(huán)境中存在N個(gè)處理節(jié)點(diǎn)，針對(duì)每次計(jì)算任務(wù)調(diào)度請(qǐng)求，根據(jù)各處理節(jié)點(diǎn)當(dāng)前狀態(tài)，挑選某個(gè)處理節(jié)點(diǎn)執(zhí)行該計(jì)算任務(wù)。為獲得最佳效率，一個(gè)好的任務(wù)調(diào)度機(jī)制應(yīng)當(dāng)滿足以下要求(1)能夠?qū)⒂?jì)算任務(wù)均勻分配到各處理節(jié)點(diǎn)，避免將任務(wù)量集中在某一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)這些節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生過大任務(wù)處理壓力，造成并行計(jì)算環(huán)境的性能瓶頸；(2)能夠根據(jù)并行計(jì)算環(huán)境中處理節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，進(jìn)一步平衡計(jì)算負(fù)載，尤其在應(yīng)對(duì)大量任務(wù)時(shí)，合理調(diào)度分配任務(wù)，提升并行計(jì)算環(huán)境的整體性能?，F(xiàn)有并行計(jì)算技術(shù)在實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度時(shí)引入了某些并行運(yùn)算模型，如MapReduce，CGL-MapReduce, S4等。根據(jù)這些模型,在將并行計(jì)算任務(wù)分塊并獨(dú)立分配給處理節(jié)點(diǎn)的過程中，完成任務(wù)調(diào)度分配的主節(jié)點(diǎn)并未考慮處理節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前實(shí)時(shí)狀態(tài)信息以及各處理節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。然而處理節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息的缺失將降低任務(wù)調(diào)度的效率，影響并行計(jì)算的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)提供一種面向電力應(yīng)用的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度并行計(jì)算設(shè)備，該并行計(jì)算設(shè)備基于相關(guān)處理節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)信息完成新型的、快速的、啟發(fā)式的動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)可靠、高效的并行計(jì)算功能。本技術(shù)提供的一種面向電力應(yīng)用的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度并行計(jì)算設(shè)備，其改進(jìn)之處在于，所述設(shè)備包括主控單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、內(nèi)部總線、輸入端口、輸出端口和處理單元；所述內(nèi)部總線分別與所述輸入端口、所述輸出端口、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和所述處理單元連接；所述主控單元分別與所述處理單元和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通信。其中，所述處理單元包括至少一個(gè)的處理單元。其中，所述主控單元通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口與所述處理單元和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通信。所述主控單元向外提供并行程序?qū)懭虢涌?，所述輸入端口接受并行?jì)算數(shù)據(jù)輸入，所述輸出纟而口輸出運(yùn)算結(jié)果。其中，所述主控單元包括處理器、FPGA或單片機(jī)。所述主控單元接受用戶并行計(jì)算應(yīng)用程序?qū)懭耄瑢?yīng)用程序劃分成子任務(wù)并分配給各處理單元，同時(shí)在執(zhí)行并行計(jì)算的過程中，對(duì)各處理單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊執(zhí)行控制功能，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)任務(wù)分配與調(diào)度，主控單元與處理單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊之間以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文的形式傳輸控制指令和狀態(tài)信息。其中，所述處理單元包括處理器。所述處理單元并發(fā)執(zhí)行計(jì)算子任務(wù)，每一個(gè)處理單元均根據(jù)主控單元的控制指令接受動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度，所執(zhí)行任務(wù)包括分塊運(yùn)算任務(wù)和規(guī)約合并任務(wù)執(zhí)行分塊運(yùn)算任務(wù)的處理單元，從與內(nèi)部總線相連的數(shù)據(jù)輸入端口讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)片段，執(zhí)行指定的處理操作生成并行計(jì)算的中間值結(jié)果，并將該結(jié)果發(fā)送到內(nèi)部總線上，由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊暫存；執(zhí)行規(guī)約合并操作的處理單元，從內(nèi)部總線讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊上的中間值，執(zhí)行規(guī)約操作，將中間值合并生成最終運(yùn)算結(jié)果，由運(yùn)算結(jié)果輸出端口輸出。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接在內(nèi)部總線上，暫存中間值結(jié)果，接受處理單元的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問請(qǐng)求。與現(xiàn)有技術(shù)比，本技術(shù)的有益效果為本技術(shù)提出的一種面向電力應(yīng)用的并行計(jì)算設(shè)備，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了新型的、快速的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度機(jī)制，獲得了更加可靠、高效的并行計(jì)算功能，以應(yīng)對(duì)電力業(yè)務(wù)應(yīng)用中實(shí)時(shí)、并發(fā)的多任務(wù)處理需求。附圖說明圖1為本技術(shù)提供的設(shè)備連接示意圖。圖2為本技術(shù)提供的設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行流程架構(gòu)圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)施例提供的設(shè)備連接示意圖如圖1所示，包括主控單元、處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、內(nèi)部總線以及相關(guān)輸入輸出端口。內(nèi)部總線分別與輸入端口、輸出端口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和處理單元連接；主控單元通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口分別與處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通信。其中主控單元包括處理器、FPGA或單片機(jī)；處理單元包括處理器。如圖2所示，本實(shí)施例的并行計(jì)算設(shè)備向外提供并行計(jì)算服務(wù)接口，接受應(yīng)用程序調(diào)用，在主控單元的任務(wù)調(diào)度控制下，將并行計(jì)算任務(wù)劃分為若干并發(fā)任務(wù)，分配給處理單元，先分塊運(yùn)算，再規(guī)約合并，最終得出運(yùn)算結(jié)果并輸出，而內(nèi)部總線和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊則負(fù)責(zé)處理單元間的數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算中間值暫存。本實(shí)施例的并行計(jì)算設(shè)備運(yùn)用了一種啟發(fā)式的動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度機(jī)制，該任務(wù)調(diào)度機(jī)制以基于蟻群優(yōu)化的啟發(fā)式調(diào)度算法為核心，包含如下三條原則(I)主控單元在處理單元的輔助下實(shí)現(xiàn)分布式任務(wù)調(diào)度決策，每個(gè)處理單元根據(jù)自己及臨近處理單元的狀態(tài)，選出任務(wù)執(zhí)行候選者并報(bào)告給主控單元。(2)每個(gè)處理單元維護(hù)自己和臨近處理單元的啟發(fā)式狀態(tài)信息，該狀態(tài)信息將影響對(duì)應(yīng)處理單元被選為任務(wù)執(zhí)行候選者的機(jī)率，同時(shí)，該啟發(fā)式狀態(tài)信息在對(duì)應(yīng)處理單元被選為任務(wù)執(zhí)行候選者后將發(fā)生變化。(3)主控單元收集所有處理單元報(bào)告的任務(wù)執(zhí)行候選者，并根據(jù)一定規(guī)則最終確定任務(wù)調(diào)度分配。本技術(shù)執(zhí)行并行計(jì)算的具體運(yùn)行流程為，主控單元接受用戶并行計(jì)算應(yīng)用程序?qū)懭?，將?yīng)用程序劃分成子任務(wù)分配給各處理單元。處理單元根據(jù)主控單元的控制指令接受任務(wù)調(diào)度分配，并發(fā)執(zhí)行計(jì)算子任務(wù)，子任務(wù)包括分塊運(yùn)算任務(wù)和規(guī)約合并任務(wù)執(zhí)行分塊運(yùn)算任務(wù)的處理單元，從與內(nèi)部總線相連的數(shù)據(jù)輸入端口讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)片段，執(zhí)行指定的處理操作生成并行計(jì)算的中間值結(jié)果，并將該結(jié)果發(fā)送到內(nèi)部總線上，由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊暫存；執(zhí)行規(guī)約合并操作的處理單元,從內(nèi)部總線讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊上的中間值,執(zhí)行規(guī)約操作，將中間值合并生成最終運(yùn)算結(jié)果，由運(yùn)算結(jié)果輸出端口輸出。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本技術(shù)的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本技術(shù)精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本技術(shù)的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種面向電力應(yīng)用的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度并行計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括主控單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、內(nèi)部總線、輸入端口、輸出端口和處理單元；所述內(nèi)部總線分別與所述輸入端口、所述輸出端口、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和所述處理單元連接；所述主控單元分別與所述處理單元和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通信。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種面向電力應(yīng)用的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度并行計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括主控單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、內(nèi)部總線、輸入端口、輸出端口和處理單元；所述內(nèi)部總線分別與所述輸入端口、所述輸出端口、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和所述處理單元連接；所述主控單元分別與所述處理單元和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通信。2.如權(quán)利要求1所述的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度并行計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述處理單元包括至...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴江鵬，丁杰，朱力鵬，韓海韻，汪超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電力科學(xué)研究院，國(guó)家電網(wǎng)公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：
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