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第1章 引言1

1.1高性能计算机的应用1

1.2高效能计算机的技术挑战2

1.3高效能计算机4

1.4本书的组织6

第2章 自适应功耗管理技术7

2.1概述7

2.2相关研究7

2.2.1 CPU功耗控制8

2.2.2 CPU工作频率控制策略8

2.2.3冷却技术10

2.2.4系统级节能技术11

2.3自适应功耗管理11

2.3.1框架结构12

2.3.2基于自适应功耗管理的作业调度14

2.3.3性能评测17

2.4机群功耗管理软件的实现21

2.4.1软件流程21

2.4.2功耗限制22

2.4.3节点任务调度24

2.5应用效果25

2.6小结26

第3章 自主管理技术27

3.1概述27

3.2相关研究27

3.2.1自主计算模型27

3.2.2自主计算体系结构29

3.2.3自主元素29

3.2.4自主计算系统30

3.3分布式层次化自主管理31

3.3.1自主管理系统框架31

3.3.2自主管理元素32

3.3.3逻辑分区33

3.3.4选举35

3.3.5告警关联推理37

3.4机群自主管理软件的实现38

3.4.1 Gridview架构39

3.4.2基于485总线的全局信息融合机制40

3.4.3统一监控管理策略41

3.4.4本地事件关联分析机制42

3.5小结43

第4章 应用加速技术44

4.1概述44

4.2相关研究44

4.2.1构成方式44

4.2.2 Cray XD1系统46

4.2.3 SGI Altix系统46

4.2.4东京工业大学Tich系统48

4.3高性能计算机应用加速部件48

4.4 BLAS加速的研究50

4.4.1 BLAS简介50

4.4.2 1／O的设计50

4.4.3运算供数的设计51

4.4.4运算器设计53

4.4.5乘加器的操作原理54

4.4.6整机加速效果的预测54

4.5面向网络安全的应用加速卡56

4.5.1逻辑结构57

4.5.2数据预处理模块58

4.5.3规则过滤模块62

4.5.4硬件实现70

4.5.5性能评价70

4.6小结72

第5章 高密度节点技术74

5.1相关研究74

5.1.1高性能计算机节点74

5.1.2对称多处理机系统74

5.1.3大规模并行处理机系统75

5.1.4分布式共享存储多处理机系统76

5.1.5机群系统77

5.1.6刀片服务器78

5.2高密度节点的设计原则78

5.3高密度节点的实现79

5.3.1总体结构79

5.3.2刀片模块80

5.3.3管理模块82

5.3.4监控子卡83

5.3.5交换模块83

5.3.6 1／O模块84

5.3.7散热分析85

5.4支持虚拟化的网卡研究87

5.5高密度计算节点对比分析89

5.6小结91

第6章 网络内存技术92

6.1网络内存系统相关研究92

6.1.1相关研究系统92

6.1.2相关技术93

6.1.3现有网络内存系统存在的问题95

6.2网络内存研究内容96

6.2.1系统结构96

6.2.2客户端实现形式96

6.2.3动态内存资源管理97

6.2.4可靠性98

6.2.5性能优化99

6.3网络内存系统设计与实现100

6.3.1网络内存系统设计100

6.3.2 NMS客户端设计与实现105

6.3.3服务端设计与实现108

6.3.4实验及评价110

6.4网络内存性能优化120

6.4.1预取技术120

6.4.2主动内存121

6.4.3二级缓存管理122

6.4.4实验及评价125

6.5小结129

第7章 事件流应用技术131

7.1概述131

7.2相关技术研究131

7.2.1数据流研究131

7.2.2决策支持系统132

7.2.3数据密集的超级计算133

7.2.4时间序列数据134

7.2.5事件流的特征134

7.3事件流应用技术135

7.3.1 DBroker135

7.3.2并行查询处理138

7.3.3负载特征分析140

7.3.4并发查询调度143

7.4基于网络监控应用的事件流应用系统的设计与实现145

7.4.1系统的数据特征分析145

7.4.2基于信息熵聚类的查询特征分析150

7.4.3基于分段的资源共享模型并发查询调度156

7.4.4并行查询引擎的设计与实现160

7.5小结163

第8章 并行模拟技术164

8.1概述164

8.2背景及相关研究164

8.2.1高性能计算机的模拟164

8.2.2部件模拟关键技术166

8.2.3并行模拟关键技术170

8.2.4模拟器平台175

8.3并行模拟器关键技术180

8.3.1并行模拟器体系结构180

8.3.2基于阻塞／唤醒机制的同步机制181

8.3.3锁避免调度技术182

8.3.4高性能通信技术185

8.3.5多线程缓冲区优化187

8.3.6超步执行技术188

8.3.7性能评价190

8.4细粒度模拟下的动态负载平衡技术197

8.4.1动态负载平衡的重要性197

8.4.2细粒度模拟负载特征分析198

8.4.3迁移机制的设计200

8.4.4迁移机制的实现203

8.4.5性能评价208

8.5小结212

第9章 并行模拟引擎SimK213

9.1引言213

9.2 SimK的设计与实现213

9.2.1设计方法213

9.2.2实现机制215

9.3 SimK优化及适用性讨论220

9.3.1同步优化220

9.3.2进程间通信优化221

9.3.3对不同体系结构模拟器的支持222

9.3.4多粒度模拟模块集成222

9.4基于SimK的HPP结构模拟平台223

9.4.1 HPP模拟平台结构223

9.4.2 HPP节点模拟225

9.4.3千万亿次计算机互连网络模拟230

9.4.4 HPP节点系统软件233

9.4.5性能评价235

9.5小结240

第10章 曙光5000A的实现与评价242

10.1曙光5000A总体架构242

10.2硬件系统243

10.3软件系统244

10.4冷却子系统245

10.5性能评测246

10.5.1网络性能246

10.5.2 NPB测试248

10.5.3 Linpack测试249

10.6高效能评价249

10.6.1高性能计算机的评价方法249

10.6.2相关研究250

10.6.3 RPI相对效能评价指标252

10.6.4曙光5000A的高效能评价256

10.7整机对比分析258

10.8小结261

参考文献262