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空间环境下GPU高性能计算的容错研究的开题报告
一、课题背景和研究意义
在现代空间科学和技术应用中，大量情况下都需要进行高性能计算。由于航天器在长期的飞行中所受到的各种环境因素比地球上的计算机更加恶劣，因此航天计算机的高可靠性和容错性成为了它们设计中必不可少的特点之一。
高雅从事高性能计算的GPU(GraphicsProcessingUnit，图形处理器)由于具有并行性好、计算速度快等特点，越来越广泛的被用于航天计算机的高性能计算中。但是由于高雅的运行环境异常恶劣、质量极其不稳定，因此在使用GPU进行计算时，其容错性也成为了一个重要的研究问题。
二、研究目标和研究内容
本文的主要目标是探究GPU在空间环境下高性能计算的容错性，并提出一些可行的容错机制，从而为航天计算机的设计和应用提供理论依据。
具体的研究内容包括：
1、针对GPU所遇到的故障分类，分析其容错性的来源和挑战。
2、通过文献调研、实验验证等方法，比较不同GPU的容错性能，寻找更可靠的GPU解决方案。
3、研究GPU的容错机制，设计一些可行的容错策略来实现GPU的容错和对抗故障。
4、测试和评估不同GPU容错机制的可行性和有效性，为航天计算机的高性能计算提供技术支持。
三、研究方法和技术路线
本文采用文献调研、实验验证、数据分析等多种方法，从多个角度对GPU的容错性进行研究。
技术路线如下：
1、收集和整理已有的关于GPU容错性的研究文献和实验数据，分析GPU容错性的现状和问题。
2、选取目前市场上比较普及的GPU芯片进行测试，对各种异常状态进行模拟，探究GPU的容错性能。
3、针对测试数据进行统计分析，比较不同GPU的容错性能，寻找最优解决方案。
4、研究不同的GPU容错机制，包括重读(Redundancy)、检验点(Checkpointing)等，设计可行的容错策略。
5、通过实验验证和数据分析，测试和评估不同GPU容错机制的可行性和有效性。
四、研究进度和预期成果
本研究的周期为六个月。计划安排如下：
第一学期：3000字的外语文献调研、问题分析和相关理论研究。完成以下工作：
1、深入分析GPU容错性问题，总结目前的研究现状。
2、查阅相关文献和资料，了解现有的研究成果和实践经验。
3、梳理GPU容错机制的相关理论和实现方案，为后续研究提供基础。
第二学期：实验验证和模拟分析。完成以下工作：
1、选取常见的GPU芯片，通过一对比实验验证不同GPU芯片的容错性能。
2、模拟不同的故障情况，比如电压降低、高辐射、温度波动等，探究GPU的容错性能。
3、针对实验得到的数据做出分析，总结出GPU容错性的规律和趋势。
第三学期：设计和测试容错机制。完成以下工作：
1、分析实验结果，结合文献资料和理论知识，设计出多种GPU容错机制。
2、开展多组实验，测试和验证设计的不同容错机制的可行性和有效性。
第四学期：撰写论文和总结研究成果。完成以下工作：
1、撰写研究论文，总结和归纳出本研究的研究成果。
2、展示GPU容错机制的可行性和有效性，为航天计算机高性能计算提供技术支持和理论依据。
预期成果：
1、本文对GPU容错性的研究具有一定的新颖性和创新性，可以为航天计算机的设计和应用提供一定的理论依据。
2、通过对不同GPU芯片容错性能的比较和分析，本文可以为现有的GPU芯片设计提供参考。
3、本文提出了一系列GPU容错机制，它们可以更好的帮助航天计算机的高性能计算问题。
4、在工程实践中，我们可以通过选用更加可靠的GPU芯片和设计更适合的容错机制来提高航天计算机的高性能计算能力。