同速并行机下基于冲突窗口的滚动调度算法研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhairui15
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
同速并行机调度问题属于经典的组合优化问题,其重要性、复杂性、动态性等特征非常明显。经典同速并行机调度问题的研究通常考虑的是静态环境下的调度问题,而现实调度环境中,问题往往会呈现出动态性的特点,如淡旺季需求出现波动等情形,因而对于问题的动态性考虑是不可忽略的。而当前对于关注调度问题动态性的研究主要是滚动时域调度。  滚动时域调度关注的是解决大规模复杂的调度问题,其本质上是一种带有前瞻性的基于分解的调度策略。滚动时域调度最为经典的是Time-Based和Job-Based滚动调度算法。但是这类传统的滚动调度算法也有着自身的不足,一方面,由于都是人为的选取固定工件数或者固定时段内的工件作为滚动窗口,从而确定子问题,导致子问题依然是小规模的NP难问题,故对于大规模问题求解效率依然很低。另一方面,当工件到达变动频繁时,传统的滚动调度算法表现出性能不稳定的特性,比如:基于Job-Based的滚动调度算法在工件到达紧密时,由于滚动窗口只能考虑有限的工件,忽略了部分重要的工件信息,导致算法性能较差;而基于 Time-Based的滚动调度算法在工件到达比较分散时,由于滚动窗口只能涵盖固定时段内的工件,故而此情形下算法性能也会较差。  因此,本文在滚动时域调度的基础上,针对考虑工件动态到达以最小化工件完工时间之和为目标的同速并行机调度问题提出了基于冲突窗口的滚动调度算法。算法延续了滚动时域调度的框架,将一个大规模问题分解成一个个小规模子问题,重复滚动求解。区别于传统滚动时域调度算法人为选取固定工件数或者固定时段内的工件作为滚动窗口,本文基于冲突窗口的滚动调度算法的滚动窗口仅仅考虑在当前决策时刻下要发生两两冲突的工件集合,即将两两冲突的工件构成的冲突窗口作为子问题,而对于非冲突窗口中工件不加考虑,并且针对此子问题设计了相应的多项式时间算法。  另外,在算法评价方面主要从理论分析和仿真分析两个角度展开。在理论分析方面,由于传统的滚动时域调度子问题的NP难性,故而  从理论分析的角度对算法进行评价的研究相对比较缺乏,更多的是通过仿真的手段。本文对于算法的性能评价借鉴了在线调度竞争比分析的概念,然而通常为了降低分析推导的难度,在线调度算法都是基于一些简单的调度规则来设计的,而本文基于冲突窗口的滚动调度算法不同于简单的调度规则,再者,在线调度算法竞争比的每一种证明方法通常对问题的依赖性都很强。为了克服上述问题,本文采取了基于实例转换的方法对算法进行理论分析。在仿真分析方面,通过 C++语言编程进行大规模仿真实验,以实现将本文算法与传统的Time-Based和Job-Based滚动调度算法、ILOG CP在工件数和工件到达密集程度两个维度的对比。  本文的主要研究结论如下:(1)从理论分析角度,本文利用基于实例转换的方法证明了两台同速并行机下基于冲突窗口的滚动调度算法的性能界为[1,2),另外,先前已有文章研究了基于冲突窗口的滚动调度策略在单机和双机流水车间下的应用,本文在此基础上补充分析推导出单机下基于冲突窗口的滚动调度算法的性能界为[1,1.5),双机流水线车间下基于冲突窗口的滚动调度算法的性能界为[1,2),可见基于冲突窗口的滚动调度算法在次优性上能够得到保证。(2)从仿真分析角度,仿真发现本文算法的求解精度在大多数情形下都会优于传统的滚动调度算法,求解性能更加稳定;另外,在求解效率上也比传统的滚动时域调度更加高效。  本文的创新点如下:(1)本文将基于冲突窗口的滚动调度策略应用到了同速并行机调度问题中,设计了同速并行机下基于冲突窗口的滚动调度算法,一方面弥补了传统滚动调度滚动调度算法的在求解求解性能上的不足,提高了解的质量,另一方面,将滚动窗口中的NP子问题成功转换为P子问题,有效提高了求解效率;(2)当前针对滚动调度性能界的研究相对较少,而本文借鉴在线算法竞争比分析的思路,采用基于实例转换的方法对单机、同速并行机、双机流水线车间下基于冲突窗口的滚动调度算法分别进行了性能界的分析和推导。
其他文献
在小学英语课堂教学中组织开展小组学习活动,不仅符合小学生的英语学习需求,还符合新课程标准的理念与要求.因此,在具体的教学实践中,小学英语教师应该积极组织学生运用小组
随着科学技术的迅速发展,知识更新速度加速度增长。这对高校的师生提出了更高的要求,需要更快速准确地掌握本学科领域最新的发展动态,以提高教学科研水平。为此,提出开发一个
随着教育改革的深入,小学数学后进生引起了社会上的高度关注.经过系统的分析发明,小学数学后进生并非不喜欢学习,而是心理上存在明显的差异,导致该群体被孤立,被忽视,从而影
期刊
微课就是微型视频课堂,短小视频是当前课堂教学当中非常重要的一种教学方式.通过对任意学科知识点进行分解,将内容压缩精简.由于整体时间较短,且内容信息覆盖量大,能够有效帮
政府、教育机构、协会、企业、公众、学生等都会是中小学在线教育的参与方,在现代信息化技术的依托下全方位发挥教育督导的作用,以期为规范中小学在线教育,完善国内教育管理
元器件分销商作为电子元器件供应链服务的提供者,旨在改善电子元器件上、下游供应链关系.优秀的供应链服务水平能让其更好地在瞬息万变的元器件行业中获得竞争力.本文针对A电
Alumina membranes without pinholes and cracks were prepared by the sol-gel process using ammonium aluminium sulphate as the starting material. The effects of di
Supervisor: XIA Yi-ben(Shanghai University)rnMember of Dissertation Defense Committee:rnCHU Jun-hao(Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of S
音乐作为素质教育背景下陶冶情操、塑造人格,提高学生审美能力和审美情趣的重要课程,在学生的生活中扮演着重要的作用.音乐除了能够给人听觉的享受,更重要的是有助于通过音乐