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1、組件化并行仿真引擎關鍵技術研究郭穎2015年1月中圖分類號：TP391.1UDC分類號：004.4組件化并行仿真引擎關鍵技術研究作者姓名郭穎學院名稱計算機學院指導教師翟巖龍答辯委員會主席譚毓安教授申請學位工學碩士學科專業(yè)計算機科學與技術學位授予單位北京理工大學論文答辯日期2015年01月ResearchonKeyTechniquesofComponent-basedParallelSimulationEngineCandidateName：GuoYingSchoolorDepartment:Sch
2、oolofComputerScienceFacultyMentor:YanlongZhaiChair,ThesisCommittee：Prof.YuanTanDegreeApplied:MasterofScienceMajor：ComputerScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學位論文是我本人在指導教師的指導下進行的研究工作獲得
3、的研究成果。盡我所知，文中除特別標注和致謝的地方外，學位論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學或其它教育機構的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學碩士學位論文摘要基于集群的高性能計算技術極大地促進了并行仿真引擎在各行業(yè)的應用，尤其是在國防軍工行業(yè)取得了令人矚目的成果。隨著產業(yè)變革和國際高科技競爭的加劇，提升并行仿真引擎的架構設計能力，以快速地實現(xiàn)和部署
4、仿真系統(tǒng)已經成為產業(yè)競爭甚至是國家層面戰(zhàn)略競爭的重要方面。盡管我國已投入了大量的資源研發(fā)組件化并行仿真引擎核心技術，但當前技術還遠遠不能滿足產業(yè)以及市場的需求。目前，并行離散事件仿真技術在時間同步管理、回退機制、負載均衡、仿真建模等主要技術方面都已取得了較大的進展，但隨著各領域對仿真性能不斷提高的需求，依然存在不少待解決的問題，比如，如何實現(xiàn)串行仿真模型的并行化以及復用已有的仿真模型組件等技術還有較大改進空間，尤其是在如何方便地把不同平臺甚至不同語言開發(fā)的仿真模型組合起來進行并行仿真。本文設計了并
5、行仿真中的靜態(tài)和動態(tài)負載均衡方法。仿真執(zhí)行前，通過劃分由仿真進程構成的數(shù)據(jù)流圖來實現(xiàn)靜態(tài)負載均衡；仿真執(zhí)行期間，通過監(jiān)控各節(jié)點的負載情況并遷移進程來實現(xiàn)動態(tài)負載均衡。此方法可以方便地把不同平臺開發(fā)的仿真模型進行組合，有助于快速實現(xiàn)和部署仿真系統(tǒng)，并可以把各仿真進程合理地分配到各個節(jié)點上并行執(zhí)行，從而提高仿真效率。本文基于Mosaik協(xié)同仿真框架，實現(xiàn)了Mosaik平臺下自動開啟slave節(jié)點仿真進程的功能，在Mosaik平臺上進行模擬電網和模擬機場兩組仿真實驗，驗證了負載均衡方法的有效性。此外，本
6、文以基于組件的一體化可視化仿真建模工具（CISE）由集中式向并行化轉化的需求為背景，設計并開發(fā)了基于CISE的并行仿真運行平臺。該平臺利用MPI實現(xiàn)進程間的通信，以改進的空消息算法實現(xiàn)仿真的同步管理，并使用本文所提出的負載均衡方法進行負載分配。在該平臺上可以方便地配置仿真運行環(huán)境，重用已有仿真模型組件，同時該平臺還提供根據(jù)代碼模板自動生成并行仿真應用的完整工程，仿真運行數(shù)據(jù)的顯示和匯總等功能。在該平臺上執(zhí)行的仿真應用實驗結果證明該平臺相比傳統(tǒng)的CISE，性能有顯著提高。關鍵詞：并行仿真引擎，并行離
7、散事件仿真，負載均衡，Mosaik，組件I北京理工大學碩士學位論文AbstractThehigh-performanceclustercomputingtechnologyhasgreatlypromotedtheparallelsimulationengineapplicationsinvariousindustries,especiallynationaldefenseindustry.Asthedevelopmentofindustrialrevolutionandinternational
8、high-techcompetition,improvingthecapacityofthearchitecturedesignofparallelsimulationenginetoimplementanddeploythesimulationsystemquicklyhasbecomeanimportantaspectofindustrycompetitionandevennationalstrategiccompetition.Althoughourcountryhasinv
