[发明专利]高效的大规模多粒度仿真模型并行调度方法

说明书

本发明提供高效的大规模多粒度仿真模型并行调度方法，包括以下步骤：将模型对象按照模型类别进行分类，定义标准的回调函数接口规范，将模型对象按同类别分配到线程池中，在定义模型回调函数规范基础上，按规定的逻辑并行调度，并在规定的同步点上等待，为每个仿真模型对象设定调度或采样间隔，为每个回调函数配置可否调度的标志，将系统设定为“尽量快”和“时钟触发”两种调度模式。通过采用并行调度与预设同步点相结合的策略，以及运用配置参数对仿真模型的调度需求进行自描述，有效确保负载均衡，提高并行度，大幅提高了调度效率。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，具体为高效的大规模多粒度仿真模型并行调度方法。

背景技术

仿真技术已经广泛地应用于各个领域和场合，当前，仿真系统规模越来越大，模型种类和数量越来越越多。比如，在军事体系对抗仿真领域，需要对整个战场的兵力实体进行仿真计算，实体数量通常在5000个以上，实体类别涉及车辆、舰船、导弹、飞机、卫星等；模型的种类涉及运动、感知、通信、控制、决策等，模型的物理机理涉及专业包括力、声、热、电、光等。这些模型运行时，需要按一定方法和策略分配计算资源，以实现时序正确和性能优化。

在模型种类多、规模大、层次粒度多样的仿真应用中，不同模型对计算资源的需求量和需求时机不尽相同，如何及时合理地为这些模型分配计算资源是提高仿真系统性能的关键所在，尤其在分布、集群、多核等硬件计算资源可选项比较多的情况下，调度方法更加影响系统的性能，常规的仿真模型时间精度较低，在一个线程被执行的时间片段内，会有若干个仿真模型被执行，时间精度低将导致采样间隔大，最终使得模型运算结果严重失真，这是高精度仿真系统不能允许的，特别是在对高速飞行器和电子装备进行仿真计算时尤其如此。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供高效的大规模多粒度仿真模型并行调度方法，由以下具体技术手段所达成：

高效的大规模多粒度仿真模型并行调度方法，包括以下步骤：

S1、将模型对象按照模型类别进行分类，同类别模型对象调度完成后，再调度下一类模型对象；由于同一类模型的算法是相同的，计算量也是一样的，因此，将这些模型对象同时分配给多核线程进行计算时，可以有效保证负载均衡，使模型对象在各个核上同时完成并同时达到同步点，大幅提高系统的并发性。

S2、定义标准的回调函数接口规范，将仿真模型的每个仿真步分解为不同功能的回调函数；

S3、将模型对象按同类别分配到线程池中，调度系统按规定的时序逻辑扫描回调函数，并将符合调度条件的函数分配到线程池中执行，同一批调度的函数执行完毕后，在规定的时间点上进行同步；由于每个回调函数都具有特定的语义，这样可以保证调度程序按语义顺序进行调度，从而避免了数据互斥造成的相互等待和死锁。

S4、在定义模型回调函数规范基础上，按规定的逻辑并行调度，并在规定的同步点上等待；

S5、为每个仿真模型对象设定调度或采样间隔；

S6、为每个回调函数配置可否调度的标志；

S7、将系统设定为“尽量快”和“时钟触发”两种调度模式。

作为优化，所述步骤S2中，回调函数包括初始化阶段、运行阶段和退出阶段，其中，初始化阶段包括OnInit函数，该函数在对象的生命周期中只被调用一次，用以执行一些必要的初始化操作，运行阶段包括Tick函数、Simulation函数和Output函数，Tick函数用以执行模型自身功能的解算，Simulation函数用于接收到其他对象数据后进行反应性解算，Output函数用以执行将模型数据推送出去的操作，退出阶段包括OnClose函数，用于执行对象将被删除时的一些操作，该函数只被调用一次。