基于異步分布式計算的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施例包括分布式系統(tǒng)中的異步數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)交換。此類實施例適于高級建模工程等等。一個實施例包括數(shù)據(jù)矩陣跨分布式計算系統(tǒng)的分布。該實施例組合數(shù)據(jù)跨分布式計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置和變換計算（例如傅里葉變換）組合。該實施例還組合數(shù)據(jù)跨分布式計算系統(tǒng)的轉(zhuǎn)置和分解。因此，該實施例同時執(zhí)行數(shù)據(jù)計算（例如變換計算、分解）和數(shù)據(jù)交換（例如消息傳送接口發(fā)消息），以促進分布式計算效率。本文描述了其他實施例。
【專利說明】基于異步分布式計算的系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0001] 真實世界問題可能難W建模。此類問題包括例如對流體動力、電磁通量、熱膨脹或 者天氣模式進行建模。該些問題可W使用已知為聯(lián)立方程組的方程群組來數(shù)學(xué)地表述。那 些方程可W W矩陣形式表述。計算系統(tǒng)然后可W用來利用矩陣來操縱并執(zhí)行計算W及求解 問題。
[0002] 在一些實例中，分布式計算系統(tǒng)用來求解問題。分布式系統(tǒng)包括通過網(wǎng)絡(luò)進行通 信的自主計算節(jié)點。計算節(jié)點彼此交互W便實現(xiàn)共同目標(biāo)。在分布式計算中，問題(諸如前 述的建模問題)被分成許多任務(wù)，其中每個由一個或多個計算機來求解。分布式計算節(jié)點通 過消息傳送來彼此通信。
[0003] 當(dāng)在分布式計算中使用某些方法(例如化isson求解器）時，節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換 (例如消息傳送)可能引起延時。更具體來說，隨著對不同節(jié)點的處理的數(shù)目增加，在節(jié)點之 間的數(shù)據(jù)交換期間發(fā)生的空閑處理器時間也隨之增加。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004] 本發(fā)明的實施例的特征和優(yōu)點將根據(jù)所附的權(quán)利要求、一個或多個示例性實施例 的W下【具體實施方式】、W及對應(yīng)的圖而變得顯而易見，在所述附圖中： 圖1包括常規(guī)的數(shù)據(jù)矩陣。
[0005] 圖2-4包括處理常規(guī)的數(shù)據(jù)矩陣的方法。
[0006] 圖5a-c包括數(shù)據(jù)矩陣跨本發(fā)明的實施例中的分布式計算系統(tǒng)的分布。
[0007] 圖6a-10c包括數(shù)據(jù)矩陣跨本發(fā)明的實施例中的分布式計算系統(tǒng)的組合的傅里葉 變換和轉(zhuǎn)置（transposition)。
[0008] 圖lla-14c包括數(shù)據(jù)矩陣跨本發(fā)明的實施例中的分布式計算系統(tǒng)的組合的分解 和轉(zhuǎn)置。
[0009] 圖15a-16c包括數(shù)據(jù)矩陣跨本發(fā)明的實施例中的分布式計算系統(tǒng)的傅里葉變換。
[0010] 圖17a-b包括數(shù)據(jù)跨本發(fā)明的實施例中的分布式計算系統(tǒng)的傅里葉變換。
[0011] 圖18包括用于包括在本發(fā)明的實施例中的分布式計算系統(tǒng)中的系統(tǒng)。
[0012] 圖19包括本發(fā)明的一個實施例中的分布式計算機群集。

【具體實施方式】
[0013] 在W下描述中，闡述許多特定細節(jié)，但是本發(fā)明的實施例可W在不具有該些特定 細節(jié)的情況下實施。未詳細地示出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)W避免模糊對該描述的理解。 "實施例"、"各個實施例"等指示如此描述的(一個或多個）實施例可W包括特定特征、結(jié)構(gòu) 或特性，但不是每個實施例都必須包括該特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。一些實施例可W不具有或 者具有針對其他實施例所描述的特征中的一些、全部。"第一"、"第二"、"第H"等描述共同 對象并且指示正提及相似對象的不同實例。此類形容詞不暗示如此描述的對象必須采用時 間上、空間上、排名上還是W任何其他方式的給定順序。"連接"可W指示元件彼此處于直接 物理或電氣接觸，并且"禪合"可W指示元件彼此協(xié)作或交互，但是它們可能或者可能不處 于直接物理或電氣接觸。同樣，雖然類似或相同的數(shù)字可W用來在不同圖中指明相同或類 似的部件，但是該樣做不意味著包括類似或相同數(shù)字的所有的圖都構(gòu)成單個的或相同的實 施例。
[0014] 本發(fā)明的實施例包括分布式系統(tǒng)中的異步數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)交換。此類實施例適于 高級建模工程等等。一個實施例包括數(shù)據(jù)矩陣跨分布式計算系統(tǒng)的分布。該實施例組合數(shù) 據(jù)跨分布式計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置和變換計算(例如傅里葉變換)。該實施例還組合數(shù)據(jù)跨分 布式計算系統(tǒng)的轉(zhuǎn)置和分解。因此，該實施例同時執(zhí)行數(shù)據(jù)計算(例如變換計算、分解)和數(shù) 據(jù)交換(例如消息傳送接口發(fā)消息)，W促進分布式計算效率。本文描述了其他實施例。
[0015] 利用正對稱剛度矩陣來求解方程組的常規(guī)方式要使用具有預(yù)處理器的迭代求解 器。如果該系統(tǒng)源于差分方程組，則有時將7點網(wǎng)格Laplace算子用作預(yù)處理器。為了對 每個迭代步驟使用它，技術(shù)人員需要求解方程組Ax=b，其中A為網(wǎng)格Laplace算子，X為未 知矢量，并且b為當(dāng)前步驟的殘差。使用該預(yù)處理器的主要原因是要分離矩陣A中的變量。 矩陣A可W表示為如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種由至少一個處理器執(zhí)行的方法，包括： 經(jīng)由在分布式計算機群集的第一計算機節(jié)點上執(zhí)行的第一計算機過程而對數(shù)據(jù)數(shù)組 的第一子數(shù)組執(zhí)行第一數(shù)學(xué)變換，同時經(jīng)由在所述計算機群集的第二計算機節(jié)點上執(zhí)行的 第二計算機過程而對所述數(shù)組的第二子數(shù)組執(zhí)行第二數(shù)學(xué)變換； 在第一和第二子數(shù)組被變換成經(jīng)變換的第一和第二子數(shù)組之后，經(jīng)由所述第一計算機 節(jié)點而對所述數(shù)組的第三子數(shù)組執(zhí)行第三數(shù)學(xué)變換，同時： (a) 經(jīng)由所述第二計算機節(jié)點而對所述數(shù)組的第四子數(shù)組執(zhí)行第四數(shù)學(xué)變換；以及 (b) 經(jīng)由耦合第一、第二和第三計算機節(jié)點中的至少兩個的通信路徑而將經(jīng)變換的第 一和第二子數(shù)組這二者轉(zhuǎn)置為位于第一和第二計算機節(jié)點以及被包括在所述計算機群集 中的第三計算機節(jié)點的一個節(jié)點上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第一和第二子數(shù)組； 其中所述第一子數(shù)組被存儲在所述第一計算機節(jié)點的第一存儲器中，并且所述第二子 數(shù)組被存儲在所述第二計算機節(jié)點的第二存儲器中。
2. 權(quán)利要求1的方法，還包括： 在第一單個時刻開始執(zhí)行所述第三數(shù)學(xué)變換并轉(zhuǎn)置經(jīng)變換的第一子數(shù)組，以及在第二 單個時刻結(jié)束執(zhí)行所述第三數(shù)學(xué)變換并轉(zhuǎn)置經(jīng)變換的第一子數(shù)組； 其中所述變換是以下之一 ：Abel、Bateman、Bracewell、傅里葉、短時傅里葉、Hankel、 Hartley、Hilbert、Hilbert-Schmidt 積分算子、Laplace、逆 Laplace、雙邊 Laplace、 逆雙邊 Laplace、Laplace-Carson、Laplace-Stielt jes、線性標(biāo)準(zhǔn)、Mellin、逆 Mellin、 Poisson-Mellin-Newton 循環(huán)、Radon、Stieltjes、Sumudu、小波、離散的、二項式的、離散傅 里葉變換、快速傅里葉變換、離散余弦、改進的離散余弦、離散Hartley、離散正弦、離散小波 變換、快速小波、Hankel變換、無理數(shù)基礎(chǔ)離散加權(quán)、數(shù)論、Stirling、離散時間、離散時間傅 里葉變換、Z、Karhunen-LoSve、Bjicklund、雙線性、Box-Mu11 er、Burrows-Whee I er、線性調(diào)頻 小波、距離、分形、Hadamard、Hough、Legendre、M5bius、透視以及 Y-delta 變換； 其中所述通信路徑包括以下之一：有線路徑、無線路徑和蜂窩路徑。
3. 權(quán)利要求1的方法，包括在第三和第四子數(shù)組被變換成經(jīng)變換的第三和第四子數(shù)組 之后，將經(jīng)變換的第三和第四子數(shù)組這二者轉(zhuǎn)置為位于第一、第二和第三計算機節(jié)點的附 加節(jié)點上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第三和第四子數(shù)組。
4. 權(quán)利要求3的方法，包括在經(jīng)由所述附加節(jié)點將第三和第四經(jīng)轉(zhuǎn)置子數(shù)組分解成經(jīng) 分解的第三和第四子數(shù)組時，經(jīng)由所述一個節(jié)點將第一和第二經(jīng)轉(zhuǎn)置子數(shù)組分解成經(jīng)分解 的第一和第二子數(shù)組。
5. 權(quán)利要求4的方法，包括在分解第五子數(shù)組時，將經(jīng)分解的第一和第三子數(shù)組這二 者轉(zhuǎn)置為位于所述一個節(jié)點上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第一和第三子數(shù)組。
6. 權(quán)利要求4的方法，包括在分解第五子數(shù)組時，將經(jīng)分解的第一和第三子數(shù)組這二 者轉(zhuǎn)置為位于第一、第二和第三計算機節(jié)點的另一個上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第一和第三子數(shù)組。
7. 權(quán)利要求4的方法，其中分解第一經(jīng)轉(zhuǎn)置子數(shù)組包括經(jīng)由LU分解來分解第一經(jīng)轉(zhuǎn)置 子數(shù)組。
8. 權(quán)利要求1的方法，其中所述第一子數(shù)組被存儲在第一存儲器的第一存儲器地址處 并且經(jīng)變換的第一子數(shù)組被存儲在所述第一存儲器地址處。
9. 權(quán)利要求1的方法，包括在第三和第四子數(shù)組被變換成經(jīng)變換的第三和第四子數(shù)組 之后，將經(jīng)變換的第三和第四子數(shù)組這二者轉(zhuǎn)置為位于所述一個節(jié)點上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第三和 第四子數(shù)組。
10. 權(quán)利要求9的方法，包括同時將第三和第四經(jīng)轉(zhuǎn)置子數(shù)組分解成經(jīng)分解的第三和 第四子數(shù)組并且然后將經(jīng)分解的第三和第四子數(shù)組轉(zhuǎn)置到計算機群集的不同節(jié)點。
11. 權(quán)利要求1的方法，其中數(shù)據(jù)數(shù)組被包括在矩陣中，并且該方法還包括基于經(jīng)轉(zhuǎn)置 的第一和第二子數(shù)組來對電磁、電動力、聲音、流體動力、天氣和熱傳遞中的至少一個進行 建模。
12. -種包括用于執(zhí)行權(quán)利要求1至11中的任一項的器件的裝置。
13. 包括多個指令的至少一種機器可讀介質(zhì)，響應(yīng)于在計算系統(tǒng)上執(zhí)行所述多個指令 而使所述計算系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項的方法。
14. 一種基于處理器的系統(tǒng)，包括： 至少一個存儲器，用以存儲還包括第二、第三和第四子數(shù)組的數(shù)據(jù)數(shù)組的第一子數(shù)組； 以及 至少一個處理器，耦合到所述至少一個存儲器，用以執(zhí)行包括以下各項的操作： 經(jīng)由在分布式計算機群集的第一計算機節(jié)點上執(zhí)行的第一計算機過程而對所述第一 子數(shù)組執(zhí)行第一數(shù)學(xué)變換，同時經(jīng)由在所述計算機群集的第二計算機節(jié)點上執(zhí)行的第二計 算機過程而對所述第二子數(shù)組執(zhí)行第二數(shù)學(xué)變換；以及 在第一和第二子數(shù)組被變換成經(jīng)變換的第一和第二子數(shù)組之后，經(jīng)由所述第一計算機 節(jié)點而對第三子數(shù)組執(zhí)行第三數(shù)學(xué)變換，同時經(jīng)由耦合第一、第二和第三計算機節(jié)點中的 至少兩個的通信路徑而將經(jīng)變換的第一和第二子數(shù)組這二者轉(zhuǎn)置為位于第一和第二計算 機節(jié)點以及被包括在所述計算機群集中的第三計算機節(jié)點的一個節(jié)點上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第一 和第二子數(shù)組； 其中所述第一計算機節(jié)點包括所述至少一個存儲器。
15. 權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述操作包括在所述第三子數(shù)組和第四子數(shù)組被變換成 經(jīng)變換的第三和第四子數(shù)組之后，將經(jīng)變換的第三和第四子數(shù)組這二者轉(zhuǎn)置為位于第一、 第二和第三計算機節(jié)點的附加節(jié)點上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第三和第四子數(shù)組。
16. 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述操作包括在經(jīng)由所述附加節(jié)點將第三和第四經(jīng)轉(zhuǎn)置 子數(shù)組分解成經(jīng)分解的第三和第四子數(shù)組時，經(jīng)由所述一個節(jié)點將第一和第二經(jīng)轉(zhuǎn)置子數(shù) 組分解成經(jīng)分解的第一和第二子數(shù)組。
17. 權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述操作包括在分解第五子數(shù)組時，將經(jīng)分解的第一和 第三子數(shù)組這二者轉(zhuǎn)置為位于所述一個節(jié)點上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第一和第三子數(shù)組。
18. 權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述操作包括在分解第五子數(shù)組時，將經(jīng)分解的第一和 第三子數(shù)組這二者轉(zhuǎn)置為位于第一、第二和第三計算機節(jié)點的另一個上的經(jīng)轉(zhuǎn)置的第一和 第三子數(shù)組。
19. 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，包括第一、第二和第三計算機節(jié)點。
20. -種基于處理器的系統(tǒng)，包括： 第一計算機節(jié)點，被包括在分布式計算機群集中并且包括耦合到至少一個處理器的至 少一個存儲器，用以執(zhí)行包括以下各項的操作： 所述第一計算機節(jié)點同時（a)對存儲于所述至少一個存儲器中的數(shù)據(jù)計算一個或多個 數(shù)學(xué)變換，此時（b)轉(zhuǎn)置一個或多個經(jīng)變換的數(shù)據(jù)數(shù)組。
21. 權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述操作包括所述第一計算機節(jié)點同時（a)對存儲于所 述至少一個存儲器中的數(shù)據(jù)計算一個或多個數(shù)學(xué)變換，此時（b)將一個或多個經(jīng)變換的數(shù) 據(jù)數(shù)組轉(zhuǎn)置到被包括在所述分布式計算機群集中的第二計算機節(jié)點。
22. 權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述操作包括所述第一計算機節(jié)點同時（a)對存儲于所 述至少一個存儲器中的數(shù)據(jù)計算一個或多個數(shù)學(xué)變換，此時（b)轉(zhuǎn)置來自被包括在所述分 布式計算機群集中的第二計算機節(jié)點的一個或多個經(jīng)變換的數(shù)據(jù)數(shù)組。
23. 權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述操作包括所述第一計算機節(jié)點在一個或多個附加數(shù) 組被轉(zhuǎn)置時分解經(jīng)轉(zhuǎn)置的一個或多個經(jīng)變換的數(shù)據(jù)數(shù)組。
24. 權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述操作包括所述第一計算機節(jié)點在轉(zhuǎn)置一個或多個附 加數(shù)組時分解經(jīng)轉(zhuǎn)置的一個或多個經(jīng)變換的數(shù)據(jù)數(shù)組。
【文檔編號】G06F15/80GK104321761SQ201280073644
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】A.A.卡林金 申請人:英特爾公司