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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:郭宗泰
研究生(外文):Kuo, Zong-Tai
論文名稱:應用於電子設計自動化軟體工作排程機制之研究
論文名稱(外文):A Study of Job Scheduling Mechanism for Electronic Design Automation (EDA) Software
指導教授:張欽智張欽智引用關係
指導教授(外文):Chang, Chin-Chih
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:資訊工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:資源管理排程演算法電子設計自動化
外文關鍵詞:Resource ManagementScheduling AlgorithmsElectronic Design Automation
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摘要
在IC設計的環境中,隨著晶片製程不斷的進步之下,所需的運算量也隨著增加,為了提高運算的效能,所以在軟硬體的資源整合上,就更加顯的重要,而硬體資源中包含一些工作站、伺服器、網路等這些硬設備,軟體資源中也包含電子設計自動化軟體(Electronic Design Automation,EDA)及電子設計自動化許可證(EDA授權),而為了能有效的整合這些運算資源,所以本論文開發一個排程機制,有效率地運用電子設計自動化軟體。
本文中以Open Grid Scheduler (OGS)為基礎來開發一個資源整合系統(Resource Integration System,RIS),它可用來整合所有運算環境上的資源。我們所開發的RIS能提供運算環境上的資源監控,也能透過後端的處理來整合EDA授權資源,並提供自動化的工作排程,而為了能提高工作排程上的效率,我們結合了優先權排程(Priority Scheduling,PS)演算法及最短工作優先(Short Job First,SJF)演算法,來減少工作的等待時間及往返時間,進而提升整個運算環境的效能。
為了能夠驗證我們的排程效能,我們透過實際的運算環境來做實驗,經過實驗的數據比較,我們可以看到PS與SJF的組合,會比先到先服務(First Come First Serve,FCFS)的排程演算法在整體的平均等待時間上節省了26 ~ 41%,而平均往返時間節省了22 ~ 36%。

Abstract
In IC design environment, the need for computation resources continually increases alongside with the advancement of wafer manufacturing processes. In order to improve the computational efficiency, the integration of hardware and software resources becomes inevitably important. Specifically, we need to integrate hardware resources like workstations, servers, and networks with software resources that include EDA tools and EDA licenses. To effectively integrate these resources, we developed a mechanism that can efficiently utilize these resources.
In this thesis, we developed a Resource Integration System (RIS) based on Open Grid Scheduler (OGS). The RIS system we developed is capable of monitoring all system resources, integrating the resources of EDA licenses through backend processing, and provide automated task scheduler. To enhance the efficiency of task scheduler, we combined the Priority Scheduling (PS) algorithm and the Shortest-Job-First (SJF) algorithm to reduce task waiting time and reschedules, and thus enhance the effectiveness of the entire computing environment.

To verify the efficiency of the task scheduling, we did experiments in real computational environment. From the collected data, the PS plus SJF algorithm reduce 26 ~ 41% on the average task waiting time, and 22 ~ 36% on the task rescheduling time, compared with the First-Come-First-Serve (FCFS) algorithm.

目錄
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
附錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 3
1.4 論文架構 3
第二章 相關研究與技術 4
2.1 電子設計自動化(Electronic Design Automation) 4
2.2 IC設計環境 5
2.3 網格運算(Grid Computing) 7
2.4 Open Grid Scheduler環境介紹 8
2.5 排程演算法(Scheduling Algorithms) 10
第三章 研究方法與系統架構 12
3.1 資源整合系統(Resource Integration System) 12
3.2 RIS運作方式 13
3.3 資源常駐程式(Resource Daemon) 14
第四章 系統實作 19
4.1 OGS系統及授權環境的整合 19
4.2 調整負載平衡政策 25
4.3 使用者介面及資源監控系統 26
4.4 使用者介面 27
4.5 PS+SJF排程演算法 31
第五章 系統實驗與分析 34
5.1 測試環境說明 35
5.2 測試環境-單機單工作 36
5.3 測試環境-多機多工作 39
第六章 結論與未來方向 42
6.1 結論 42
6.2 未來方向 43
參考文獻 44
附錄 46


圖目錄
圖 2.1 IC設計環境硬體設備 6
圖 2.2 OGS運作環境 9
圖 3.1 資源整合系統 12
圖 3.2 RIS運作方式 13
圖 3.3 授權 MONITOR流程圖 14
圖 3.4 RESOURCE MONITOR流程圖 15
圖 3.5 工作提交流程圖 16
圖 3.6 工作狀態查詢流程圖 17
圖 3.7 工作刪除流程圖 17
圖 3.8 PS+SJF 排程演算法流程圖 18
圖 4.1 安裝資訊 20
圖 4.2 安裝套件 20
圖 4.3 QMON主要控制台介面 21
圖 4.4 HOST CONFIGURATION介面 21
圖 4.5 QSUB及SQSTAT指令 23
圖 4.6 JOB CONTROL圖型化介面 23
圖 4.7 COMPLEX CONFIGURATION 24
圖 4.8 COMPLEX_VALUES 24
圖 4.9 更新COMPLEX_VALUES 25
圖 4.10 負載平衡測試結果 26
圖 4.11 RESOURCE MONITOR 27
圖 4.12 RIS使用者介面 28
圖 4.13 SHOW 授權 STATUS 28
圖 4.14 SHOW HOST RESOURCE 29
圖 4.15 SUBMIT JOB 30
圖 4.16 SHOW JOB STATUS 31
圖 4.17 DELETE JOB 31
圖 4.18 SJF排程結果 33
圖 4.19 PS排程結果 33
圖5.1 10次平均等待時間數據比較 37
圖5.2 10次平均往返時間數據比較 38
圖5.3 10次工作數的平均等待時間比較 38
圖5.4 10次工作數的平均往返時間比較 39
圖5.5 10次平均等待時間數據比較 40
圖5.6 10次平均往返時間數據比較 40
圖5.7 10次工作數的平均等待時間比較 41
圖5.8 10次工作數的平均等待時間比較 41

表目錄
表 4.1 主機角色 19
表 5.1硬體規格點 34
表 5.2測試環境 34
表 5.3 JOB時間定義 35
表 5.4 高先權JOB時間定義 35

附錄
附錄 1工作提交的順序 46
附錄 2 FCFS排程演算法執行數據 47
附錄 3 SJF排程演算法執行數據 48
附錄 4 PS+SJF排程演算法執行數據 49
附錄 5工作提交的順序 50
附錄 6 FCFS排程演算法執行數據 51
附錄 7 SJF排程演算法執行數據 52
附錄 8 PS+SJF排程演算法執行數據 53

參考文獻
[1] Aravind Menon, Jose Renato Santos, Yoshio Turner, G. (John) Janakiraman, Willy Zwaenepoel, “Diagnosing performance overheads in the Xen virtual machine environment”, 1st ACM/USENIX international conference on Virtual execution environments, June 2005.
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[4] Kevin J. Barker, Nikos P. Chrisochoides, “An Evaluation of a Framework for the Dynamic Load Balancing of Highly Adaptive and Irregular Parallel Applications, Proceedings of the 2003 ACM/IEEE conference on Supercomputing, November 2003.
[5] Weiguang Shi, M. H. MacGregor, Pawel Gburzynski, “Load balancing for parallel forwarding”, Transactions on Networking (TON) , Volume 13 Issue 4, August 2005.
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[12] 張智鈞,「適應於QoS 與網格經濟模型之服務導向排程技術」,中華科技大學,資訊管理學系碩士班,2007
[13] 許滿滿,「運用網格運算的分散式資源管理於IC設計環境」,國立交通大學,管理學院碩士在職專班資訊管理組,2008。
[14] 陳慶豪,「網格節點工作排程分析之研究」,中國文化大學,資訊管理研究所,2009
[15] 羅道蹟,「網格效能最佳化之網格執行節點的工作排程分析」,中國文化大學,資訊管理學系 2011
[16] 王鵬翔,「實作一個在UNIX 環境上的資源監控系統」,國立交通大學, 資訊學院資訊學程,2010
[17] 陳仕彬,「雲端運算之編譯排程系統設計與實作」,國立成功大學,電機工學系,2012
[18] 益華科技,益華科技網站,http://www.cadence.com/us/Pages/default.aspx
[19] 新思科技,新思科技網站,http://www.synopsys.com/home.aspx
[20] 明導國際,明導國際網站,http://www.mentor.com/

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