【摘 要】
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聚合通信广泛应用于高性能计算的研究和工程领域,研究表明其在应用程序的科学计算时间中占据很大比例,某些应用程序的聚合通信时间可以占到整个通信时间70%以上,是高性能计算（HPC）系统的性能瓶颈。基于软件实现聚合通信操作的方法虽然有诸多优点,但已经不能满足日益增长的高性能计算应用的性能需求。而可编程网络硬件的出现,使得在网计算和在网缓存技术成为可能。通过将在网计算与缓存技术应用于异构并行智能计算的互连
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聚合通信广泛应用于高性能计算的研究和工程领域,研究表明其在应用程序的科学计算时间中占据很大比例,某些应用程序的聚合通信时间可以占到整个通信时间70%以上,是高性能计算（HPC）系统的性能瓶颈。基于软件实现聚合通信操作的方法虽然有诸多优点,但已经不能满足日益增长的高性能计算应用的性能需求。而可编程网络硬件的出现,使得在网计算和在网缓存技术成为可能。通过将在网计算与缓存技术应用于异构并行智能计算的互连网络,互连网络就能够在数据传输过程中对数据进程处理,降低网络通信负载,提高并行计算效率。增加互连网络中硬件对聚合通信功能的支持,并结合端上的软件调度来实现聚合通信加速已经成为目前领域内研究的热门问题。目前,国内尚没有公司或研究机构将基于软硬件结合方式实现加速聚合通信操作的方案应用到实际的工程领域中。本文通过模拟器的手段来探索基于路由器卸载的聚合通信操作加速方案的工程实现,主要取得了以下成果:在基于OMNe T++平台开发的x Net Sim Plus模拟器中,将具有MPI操作功能的节点模块移植到路由器内部,使得路由器具有了独立解析聚合通信报文的功能;并在此基础上,提出了高效的聚合通信逻辑树建立方案,该方案在建立过程中最大程度地贴合物理拓扑,尽可能地减少由于逻辑树和物理拓扑映射所带来的通信开销,进而减少聚合通信操作的所需时间。仿真结果表明,本文的路由器卸载方案最高可以加速Bcast操作910%,加速Reduce操作790%,加速Allreduce操作830%,加速Gather操作650%。
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