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Merge branch 'master' of ssh://info.iut-bm.univ-fcomte.fr/mpi-energy2
authorjean-claude <jean-claude.charr@univ-fcomte.fr>
Mon, 24 Nov 2014 13:06:08 +0000 (14:06 +0100)
committerjean-claude <jean-claude.charr@univ-fcomte.fr>
Mon, 24 Nov 2014 13:06:08 +0000 (14:06 +0100)
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Heter_paper.tex

diff --combined Heter_paper.tex
index 90793bf0c200e42d0e8a0d6859cb926c3cf68c55,016cd015aff20afdb595bc5f39f87ef73a8f6644..5b6e349122b4dc5b2c56f47f32e6f0136d21edd2
@@@ -132,7 -132,7 +132,7 @@@ Section~\ref{sec.optim} details the pro
  Section~\ref{sec.expe} presents the results of applying the algorithm on  the NAS parallel benchmarks and executing them 
  on a heterogeneous platform. It also shows the results of running three 
  different power scenarios and comparing them. 
 -Finally, we conclude in Section~\ref{sec.concl} with a summary and some future works.
 +Finally, in Section~\ref{sec.concl} the paper is ended with a summary and some future works.
  
  \section{Related works}
  \label{sec.relwork}
@@@ -196,7 -196,7 +196,7 @@@ In contrast to the above described pape
  
  In this paper, we are interested in reducing the energy consumption of message
  passing distributed iterative synchronous applications running over
 -heterogeneous platforms. We define a heterogeneous platform as a collection of
 +heterogeneous platforms. A heterogeneous platform is defined as a collection of
  heterogeneous computing nodes interconnected via a high speed homogeneous
  network. Therefore, each node has different characteristics such as computing
  power (FLOPS), energy consumption, CPU's frequency range, \dots{} but they all
@@@ -260,7 -260,7 +260,7 @@@ where $TcpOld_i$ is the computation tim
  iteration and $MinTcm$ is the communication time of the slowest processor from 
  the first iteration.  The model computes the maximum computation time 
  with scaling factor from each node  added to the communication time of the \subsection{The verifications of the proposed method}
- \label{sec.verif}
+ \label{sec.verif.method}
  The precision of the proposed algorithm mainly depends on the execution time prediction model defined in 
  EQ(\ref{eq:perf}) and the energy model computed by EQ(\ref{eq:energy}). 
  The energy model is also significantly dependent  on the execution time model because the static energy is 
@@@ -282,7 -282,7 +282,7 @@@ to compute the best scaling factors vec
  of iterations and $N$ is the number of computing nodes. The algorithm needs  from 12 to 20 iterations to select the best 
  vector of frequency scaling factors that gives the results of the sections (\ref{sec.res}) and (\ref{sec.compare}).
  slowest node, it means  only the  communication time without any slack time. 
 -Therefore, we can consider the execution time of the iterative application is 
 +Therefore, the execution time of the iterative application is 
  equal to the execution time of one iteration as in EQ(\ref{eq:perf}) multiplied 
  by the number of iterations of that application.
  
@@@ -330,8 -330,8 +330,8 @@@ voltage with respect to various frequen
  process of the frequency can be expressed by the scaling factor $S$ which is the
  ratio between the maximum and the new frequency as in EQ(\ref{eq:s}).
  The CPU governors are power schemes supplied by the operating
 -system's kernel to lower a core's frequency. we can calculate the new frequency 
 -$F_{new}$ from EQ(\ref{eq:s}) as follow:
 +system's kernel to lower a core's frequency. The new frequency 
 +$F_{new}$ from EQ(\ref{eq:s}) can be calculated as follows:
  \begin{equation}
    \label{eq:fnew}
     F_\textit{new} = S^{-1} \cdot F_\textit{max}
@@@ -357,7 -357,7 +357,7 @@@ and is given by the following equation
  \end{equation}
  The static power is related to the power leakage of the CPU and is consumed during computation 
  and even when idle. As in~\cite{Rauber_Analytical.Modeling.for.Energy,Zhuo_Energy.efficient.Dynamic.Task.Scheduling}, 
 -we assume that the static power of a processor is constant 
 + the static power of a processor is considered as constant 
  during idle and computation periods, and for all its available frequencies. 
  The static energy is the static power multiplied by the execution time of the program. 
  According to the execution time model in EQ(\ref{eq:perf}), the execution time of the program 
@@@ -392,8 -392,8 +392,8 @@@ for each  processor.  It is computed a
  Reducing the frequencies of the processors according to the vector of
  scaling factors $(S_1, S_2,\dots, S_N)$ may degrade the performance of the
  application and thus, increase the static energy because the execution time is
 -increased~\cite{Kim_Leakage.Current.Moore.Law}. We can measure the overall energy consumption for the iterative 
 -application by measuring  the energy consumption for one iteration as in EQ(\ref{eq:energy}) 
 +increased~\cite{Kim_Leakage.Current.Moore.Law}. The overall energy consumption for the iterative 
 +application can be measured by measuring  the energy consumption for one iteration as in EQ(\ref{eq:energy}) 
  multiplied by the number of iterations of that application.
  
  
@@@ -422,8 -422,8 +422,8 @@@ The relation between the energy consump
  complex and nonlinear, Thus, unlike the relation between the execution time 
  and the scaling factor, the relation of the energy with the frequency scaling
  factors is nonlinear, for more details refer to~\cite{Freeh_Exploring.the.Energy.Time.Tradeoff}.  
 -Moreover, they are not measured using the same metric.  To solve this problem, we normalize the
 -execution time by computing the ratio between the new execution time (after 
 +Moreover, they are not measured using the same metric.  To solve this problem,  the
 +execution time is normalized by computing the ratio between the new execution time (after 
  scaling down the frequencies of some processors) and the initial one (with maximum 
  frequency for all nodes,) as follows:
  \begin{multline}
  \end{multline}
  
  
 -In the same way, we normalize the energy by computing the ratio between the consumed energy 
 +In the same way, the energy is normalized by computing the ratio between the consumed energy 
  while scaling down the frequency and the consumed energy with maximum frequency for all nodes:
  \begin{multline}
    \label{eq:enorm}
@@@ -455,9 -455,9 +455,9 @@@ reduction with minimum execution time r
  
   
    
 -Our solution for this problem is to make the optimization process for energy and 
 -execution time follow the same direction.  Therefore, we inverse the equation of the 
 -normalized execution time which gives the normalized performance equation, as follows:
 +This problem can be solved by making the optimization process for energy and 
 +execution time follow the same direction.  Therefore, the equation of the 
 +normalized execution time is inverted which gives the normalized performance equation, as follows:
  \begin{multline}
    \label{eq:pnorm_inv}
    P_\textit{Norm} = \frac{T_\textit{Old}}{T_\textit{New}}\\
    \caption{The energy and performance relation}
  \end{figure}
  
 -Then, we can model our objective function as finding the maximum distance
 +Then, the objective function can be modeled   as finding the maximum distance
  between the energy curve EQ~(\ref{eq:enorm}) and the  performance
  curve EQ~(\ref{eq:pnorm_inv}) over all available sets of scaling factors.  This
  represents the minimum energy consumption with minimum execution time (maximum 
@@@ -491,8 -491,8 +491,8 @@@ function has the following form
         \overbrace{E_\textit{Norm}(S_{ij})}^{\text{Minimize}} )
  \end{equation}
  where $N$ is the number of nodes and $F$ is the  number of available frequencies for each nodes. 
 -Then we can select the optimal set of scaling factors that satisfies EQ~(\ref{eq:max}).  
 -Our objective function can work with any energy model or any power values for each node 
 +Then, the optimal set of scaling factors that satisfies EQ~(\ref{eq:max}) can be selected.  
 +The objective function can work with any energy model or any power values for each node 
  (static and dynamic powers). However, the most energy reduction gain can be achieved when 
  the energy curve has a convex form as shown in~\cite{Zhuo_Energy.efficient.Dynamic.Task.Scheduling,Rauber_Analytical.Modeling.for.Energy,Hao_Learning.based.DVFS}.
  
  \label{sec.optim}
  
  \subsection{The algorithm details}
 -In this section we  propose algorithm~(\ref{HSA}) which selects the frequency scaling factors 
 +In this section algorithm~(\ref{HSA}) is presented. It selects the frequency scaling factors 
  vector that gives the best trade-off between minimizing the energy consumption  and maximizing 
  the performance of a message passing synchronous iterative application executed on a heterogeneous 
  platform. It works online during the execution time of the iterative message passing program.  
@@@ -638,7 -638,7 +638,7 @@@ which results in bigger energy savings
  \end{algorithm}
  
  \subsection{The verifications of the proposed algorithm}
- \label{sec.verif}
+ \label{sec.verif.algo}
  The precision of the proposed algorithm mainly depends on the execution time prediction model defined in 
  EQ(\ref{eq:perf}) and the energy model computed by EQ(\ref{eq:energy}). 
  The energy model is also significantly dependent  on the execution time model because the static energy is 
@@@ -1055,7 -1055,8 +1055,7 @@@ results in less energy saving but less 
  
  \section{Conclusion}
  \label{sec.concl} 
 -In this paper, we have presented a new online selecting frequency scaling factors algorithm
 -that selects the best possible vector of frequency scaling factors for a heterogeneous platform. 
 +In this paper, a new online frequency selecting algorithm have been presented. It selects the best possible vector of frequency scaling factors for a heterogeneous platform. 
  This vector gives the maximum distance (optimal tradeoff) between the predicted energy and 
  the predicted performance curves. In addition, we developed a new energy model for measuring  
  and predicting the energy of distributed iterative applications running over heterogeneous