仿真模型可移植性规范多核并行化研究

仿真模型可移植性规范（SMP2）是由欧洲航天局制定并得到成功应用的建模仿真标准，SMP2目前只支持串行仿真，开展SMP2的多核并行化研究，一方面可以顺应多核处理器发展的趋势，有效提高SMP2仿真软件在多核计算平台上的运行速度，另一方面也为并行离散事件仿真中的并行仿真模型的开发、集成、运行和扩展提供了解决途径。本课题以新的多核计算机的出现为契机，把握军事仿真、航天仿真等大规模复杂系统仿真的运行速度需求，以提高并行模型的易开发性、并行仿真的易运行性、性能增益的稳定性为目标，以SMP2与PDES的融合为主要研究途径，研究多核计算机上的并行离散事件仿真的相关理论问题与技术问题。在突破关键技术的基础上，制定并行组件模型、并行仿真模型定义语言的元模型、并行SMP2的C++映射规范，开发并行仿真引擎以及并行仿真模型设计与开发工具，服务军事仿真和航天仿真的相关应用领域。

当前，计算机微处理器的发展已进入多核时代。传统桌面仿真软件在多核平台上无法充分利用计算资源，显示出预期的加速性能。仿真软件并行化是提高计算资源利用率和仿真运行速度的有效方法。仿真模型可移植性规范（SMP2）是由欧洲航天局制定并在一批航天仿真和军事仿真项目中得到成功应用的开放仿真模型规范，但目前只支持串行仿真。开展SMP2规范的多核并行化研究，一方面可以提高SMP2仿真应用系统的运行速度，另一方面也为并行模型的设计、开发、集成与运行提供了一套更为成熟的框架。.本项目以提高SMP2仿真应用系统的运行速度和并行离散事件仿真的软件工程化水平为目标，围绕着“SMP2仿真引擎在多核计算机上如何并行化”、“SMP2仿真模型如何进行并行环境下的适应性改造”两大主题展开研究，解决了SMP2规范面向多核计算机进行并行化的相关理论问题与技术问题。具体研究包括以下几个方面：.（1）为实现SMP2仿真引擎的并发运行，提出了并行SMP2（P-SMP2）的体系结构和P-SMP2的四层负载分配模型，分析了仿真模型在串并行条件下的一致性及不同时间同步协议下的一致性，提出了基于P-SMP2的建模仿真框架。.（2）为有效集成时间同步协议、仿真服务、数据结构三个不同层次的各种算法，提出了基于插件的P-SMP2仿真引擎多算法集成机制，并给出了采用三种时间同步协议实现逻辑进程插件的方法，以说明插件机制支持多种算法的能力。根据多核计算机的特点，对三种经典时间同步协议进行了优化。.（3）讨论了P-SMP2仿真引擎在多核平台上的自动化负载均衡框架，并重点面向时间弯曲同步协议提出了基于Metis图划分工具的静态划分方案和基于优先调度的动态负载均衡方案。.（4）为支持模型驱动的组件化P-SMP2仿真模型开发方法，研究了SMP2仿真模型组件间三种交互模式在并行环境下的改造方法，剖析了支撑基于模型驱动工程开发P-SMP2仿真模型组件的两项技术：基于Eclipse建模框架的领域建模环境快速开发方法与基于模板的代码生成方法。.（5）提出了模型驱动的组件化并行Agent仿真模型开发方法，将SMP2引入到并行Agent仿真模型开发中，提出了基于SMP2的并行Agent仿真模型设计方法，并对SMP2规范进行了面向并行Agent仿真的扩展，从而能够支持模型驱动的组件化并行Agent仿真模型开发，提高并行Agent仿真模型的开发和集成效