多核環(huán)境任務(wù)分配問(wèn)題復(fù)雜性及求解模型研究.pdf

1、傳統(tǒng)任務(wù)分配問(wèn)題是以最小化計(jì)算代價(jià)和處理器間通信代價(jià)之和為研究目標(biāo)的。然而，隨著計(jì)算機(jī)硬件獲得巨大的性能提升，多核處理器成為主流，傳統(tǒng)任務(wù)分配理論面臨前所未有的巨大挑戰(zhàn)。在由多核處理器構(gòu)建的集群環(huán)境中，不僅需要考慮計(jì)算節(jié)點(diǎn)間通信，還需要考慮計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信(處理器間通信和核間通信)。研究表明，NAS基準(zhǔn)測(cè)試平臺(tái)中超過(guò)50％的消息是通過(guò)計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信完成的。在此背景下，本文提出了多核環(huán)境任務(wù)分配問(wèn)題，目標(biāo)是最小化計(jì)算代價(jià)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)間通信代價(jià)

2、和計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信代價(jià)(包括處理器間通信代價(jià)和核間通信代價(jià))。多核環(huán)境任務(wù)分配問(wèn)題的研究面臨兩方面的重大挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)之一，傳統(tǒng)任務(wù)分配問(wèn)題是NP-hard問(wèn)題，多核任務(wù)分配問(wèn)題與之相比更為復(fù)雜，但是該新問(wèn)題一定也是NP-hard問(wèn)題嗎?在多核集群環(huán)境下，隨著核數(shù)越來(lái)越多，節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信代價(jià)也越來(lái)越大，通信代價(jià)的量變會(huì)不會(huì)導(dǎo)致質(zhì)變?也就是說(shuō)通信代價(jià)的變化會(huì)不會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題復(fù)雜性發(fā)生本質(zhì)的變化，即使得NP-hard問(wèn)題變?yōu)镻問(wèn)題?這些問(wèn)題是算法復(fù)雜性研

3、究的難點(diǎn)，具有重要的理論意義和實(shí)際意義。挑戰(zhàn)之二，在傳統(tǒng)任務(wù)分配問(wèn)題的精確求解模型研究中，最好的結(jié)果是通過(guò)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法得到的。在多核任務(wù)分配問(wèn)題研究中，如何使用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法建立高效的精確求解模型?
　　 本文對(duì)多核環(huán)境任務(wù)分配問(wèn)題復(fù)雜性及求解模型進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括：①研究了多核環(huán)境任務(wù)分配問(wèn)題的復(fù)雜性。首次證明了多核環(huán)境下新的任務(wù)分配問(wèn)題是NP-hard問(wèn)題，即使在任務(wù)通信圖是二部圖并且是平面圖時(shí)，該結(jié)論依然成立；②使用最