一种拟态计算系统任务资源模型构建方法与流程

本发明涉及先进计算与新兴软件，具体涉及一种拟态计算系统任务资源模型构建方法。

背景技术：

1、计算是信息产业的基础和核心，是数字社会生产力变革演进的核心驱动力。在算力疾速增长的同时，基于冯诺依曼体系结构的计算体系架构面临着功耗墙、联通墙以及存储墙等局限。

2、拟态计算作为国内自主研发的新概念高效能计算体系结构，在揭示出“刚性不变的体系结构支持差异巨大的应用是使计算效能低下的根本原因”的同时，引入“应用决定结构，结构决定效能”的理念，从而提出的基于多维重构函数化结构与动态多变体运行机制，在最大程度上实现“结构动态适应应用”的高效能计算。

3、拟态计算的高效能实现离不开应用任务处理需求和计算资源在计算特征、计算效率等方面的优化匹配。优化匹配作为计算机领域的基础问题，通常的解决方法是分别对任务和资源进行建模，以任务处理的功能性和非功能性指标为目标，以可用的计算资源为源点，进行优化路径选择。也就是说，在拟态计算技术理论下，应用任务和计算资源的建模是高效能计算的前提和基础。

4、现阶段，数学模型虽然描述精确、易于计算处理，但缺乏针对应用任务和计算资源较为通用的数学模型。形式化建模方面，形式化语言的无二义性描述已用于应用系统的描述，但所能描述的应用系统规模有限，存在状态爆炸等风险，另外形式化建模计算资源描述方面尚有待研究。

技术实现思路

1、本发明的目的是：对拟态计算系统所感知的任务和资源进行合理有效地描述和建模，以供拟态计算系统作出高效能的任务资源匹配决策。

2、本发明的技术方案是提供了一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，包括以下步骤：

3、获取应用任务的基础信息；

4、根据任务密集资源需求类别、任务的优先级以及任务的中断类别，对基础信息进行分析并对基础信息进行分类，得到拟态计算系统异质异构资源基础信息，进而建模得到任务基础描述元模型；

5、根据硬件资源分类对拟态计算系统异质异构资源基础信息进行基础信息提取，进而对拟态计算系统异质异构资源基础信息中的物理资源进行建模；

6、以计算资源作为抽象对象，将拟态计算系统异质异构资源基础信息中的处理数据所需的计算、存储以及通信资源的集合进行封装抽象，进而对拟态计算系统异质异构资源基础信息中的虚拟资源进行建模；

7、对拟态计算系统异质异构资源基础信息进行资源绑定特征、任务服务质量特征以及任务计算特征提取并分别建模，结合任务基础描述元模型，得到拟态计算系统任务元模型；对物理资源和虚拟资源的基础模型进行特征分析建模，得到拟态计算系统异质异构资源元模型；

8、根据应用任务资源关系，对拟态计算系统任务元模型和拟态计算系统异质异构资源元模型进行绑定，得到拟态计算系统任务资源元模型架构。

9、优选地，所述一种拟态计算系统任务资源模型构建方法采用uml统一建模语言扩展对拟态计算系统中的相关信息进行抽象和描述。

10、优选地，所述应用任务的基础信息包括任务名、所属应用、以及使用应用任务的任务请求和请求处理后的任务响应信息。

11、优选地，所述任务基础描述元模型根据应用任务数据流和控制流分析，对任务描述进行建模，应用任务数据流和控制流相关信息用于任务的分析优化和拟态算核提取。

12、优选地，所述方法还包括在所述对基础信息进行分析并对基础信息进行分类时，拟态计算系统管理人员根据业务领域，自定义应用任务分类，得到分类信息，用于后续的异构化调度。

13、优选地，在所述进行基础信息提取时，基础信息通过硬件资源所提供的驱动接口获取，或由人工根据设备厂家信息录入。

14、优选地，所述应用任务资源关系包括任务间的关系、资源间的关系、任务和资源间的关系。

15、优选地，所述任务间的关系通过任务输入/输出的相似性分析对任务进行分类以及数据流分析，确定任务间的输入/输出依赖关系、并行关系以及时序关系。

16、优选地，所述资源间的关系根据一个原子任务处理中所涉及的资源及其数据流，进行依赖关系和时序关系分析构建。

17、优选地，所述任务和资源间的关系根据资源分配情况进行构建。

18、本发明将拟态计算“应用决定结构，结构决定效能”的思想作为提升计算系统效能的核心，其实践的重点在于应用任务和计算结构的优化匹配。本发明提出一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，在uml(unified modeling language)统一建模语言的基础上进行拟态计算系统任务资源模型构建，通过完备的语法规则和较为严格的语义约束，在保证模型无二义性、正确性和一致性的同时，提高了模型构建方法的易用性和适应性。本发明对拟态计算系统中的计算任务和异质异构资源的特征、基础信息等进行描述，通过专用组件，在不失一般性的前提下，提高了模型构建的准确性。本发明在已有的多种uml建模工具的基础上进行扩展实现，提高了模型构建工具的普适性。

技术特征：

1.一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，所述一种拟态计算系统任务资源模型构建方法采用uml统一建模语言扩展对拟态计算系统中的相关信息进行抽象和描述。

3.如权利要求1所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，所述应用任务的基础信息包括任务名、所属应用、以及使用应用任务的任务请求和请求处理后的任务响应信息。

4.如权利要求1所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，所述任务基础描述元模型根据应用任务数据流和控制流分析，对任务描述进行建模，应用任务数据流和控制流相关信息用于任务的分析优化和拟态算核提取。

5.如权利要求1所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，还包括在所述对基础信息进行分析并对基础信息进行分类时，拟态计算系统管理人员根据业务领域，自定义应用任务分类，得到分类信息，用于后续的异构化调度。

6.如权利要求1所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，在所述进行基础信息提取时，基础信息通过硬件资源所提供的驱动接口获取，或由人工根据设备厂家信息录入。

7.如权利要求1所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，所述应用任务资源关系包括任务间的关系、资源间的关系、任务和资源间的关系。

8.如权利要求7所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，所述任务间的关系通过任务输入/输出的相似性分析对任务进行分类以及数据流分析，确定任务间的输入/输出依赖关系、并行关系以及时序关系。

9.如权利要求7所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，所述资源间的关系根据一个原子任务处理中所涉及的资源及其数据流，进行依赖关系和时序关系分析构建。

10.如权利要求7所述的一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，其特征在于，所述任务和资源间的关系根据资源分配情况进行构建。

技术总结
本发明提出一种拟态计算系统任务资源模型构建方法，将拟态计算“应用决定结构，结构决定效能”的思想作为提升计算系统效能的核心，其实践的重点在于应用任务和计算结构的优化匹配。本发明在UML(Unified Modeling Language)统一建模语言的基础上进行拟态计算系统任务资源模型构建，通过完备的语法规则和较为严格的语义约束，在保证模型无二义性、正确性和一致性的同时，提高了模型构建方法的易用性和适应性。本发明对拟态计算系统中的计算任务和异质异构资源的特征、基础信息等进行描述，通过专用组件，在不失一般性的前提下，提高了模型构建的准确性。本发明在已有的多种UML建模工具的基础上进行扩展实现，提高了模型构建工具的普适性。

技术研发人员：朱丹江,余新胜,罗论涵,倪明,王子剑
受保护的技术使用者：华东计算技术研究所（中国电子科技集团公司第三十二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19