分布處理系統、運算裝置、運算控制裝置及運算控制方法

2023-06-11 08:27:26 3

專利名稱：分布處理系統、運算裝置、運算控制裝置及運算控制方法
技術領域：
本發明涉及分布式處理系統、運算裝置、運算控制裝置、運算控制方法、計算運算任務完成概率的方法及程序。
背景技術：
已經提出了諸如石油和煤的不可再生能源的有限性，並且利用諸如太陽能和風能的自然能源進行發電受到極大關注。例如，為了取代利用不可再生能源發電的發電站，正在各地興建利用太陽光的太陽能發電站和風力發電站。隨著一般市民對自然環境保護的高度關注，諸如太陽能發電設備的發電設備甚至已普及到一般家庭。各種利用自然能源的方法受到了關注例如有效利用自然能源的方法(例如，參見日本未審查專利申請公開 No. 2010-255963)以及有效利用源自自然能源的電力的方法(例如，參見日本未審查專利申請公開 No. 2010-119225)。

發明內容
然而，自然能源的供給量會隨著天氣條件而發生變化。例如，下雨天時的日照時間較短。無風時風力幾乎為O。在這樣的天氣條件下，幾乎不能從太陽光發電或風力發電獲得任何電力。在這種情況下，很難避免利用源自自然能源的電力進行運作的電子裝置的運作停止。即便運算未完全被中斷，電力的供給量也較小，從而認為電子裝置的處理性能降低。 如上所述，在利用源自自然能源的電力進行運作的電子裝置中，運作停止或處理性能降低會在未預期的時間發生。為此，為了使用這種電子裝置，必須使電子裝置通過可靠地完成要執行的處理的方法來執行該處理。目前，利用使用源自自然能源的電力進行運作的多臺運算裝置實現分布式計算的系統是可想像的。如同電子裝置中所描述的，在系統所包括的運算裝置中，運作停止或處理性能降低會在未預期的時間發生。為此，當運算裝置的運作恰巧停止或運算任務所請求的處理性能降低時，很難在預定期間內完成運算任務。在通過多臺使用自然能源進行運作的運算裝置進行分布並執行運算任務的分布式處理系統中，期望提供能夠在預定期間內以高概率獲得運算結果的新型改進分布式處理系統、運算裝置，、運算控制裝置、運算控制方法、計算運算任務完成概率的方法及程序。根據本發明的實施方式，提供一種分布式處理系統，包括多臺運算裝置，用於利用來自自然能源的電力執行運算；以及運算控制裝置，包括用於向多臺運算裝置分配相同運算任務的任務分配單元以及用於控制多臺運算裝置執行由任務分配單元所分配的運算任務的運算控制單元。各運算裝置可包括概率計算單元，用於根據氣象信息計算預定期間內完成運算任務的概率。任務分配單元可根據由各運算裝置的概率計算單元算出的概率，提取其中至少一臺運算裝置在預定期間內完成運算任務的概率等於或大於預定值的運算裝置的組合，並可為所提取的多臺運算裝置分配運算任務。
運算控制裝置可進一步包括費用獲取單元，用於獲取在運算裝置中執行運算任務時應付的費用金額。在具有多個運算裝置的組合的情況下，任務分配單元可選擇其中費用獲取單元所獲取的費用的總和為最小的運算裝置的組合，並為所選擇的多臺運算裝置分配運算任務。各運算裝置可進一步包括概率計算單元，用於根據氣象信息計算預定期間內完成運算任務的概率。運算控制裝置可進一步包括費用獲取單元，用於獲取在運算裝置中執行運算任務時應付的費用金額。在這種情況下，任務分配單元可提取其中費用獲取單元所獲取的費用的總和等於或小於預定金額的組合，可根據由概率計算單元算出的概率從所提取的運算裝置的組合中選擇其中至少一臺運算裝置在預定期間內完成運算任務的概率是最小的運算裝置的組合，並可為多臺所選擇的運算裝置分配運算任務。概率計算單元可包括概率分布計算單元，其連接至運算裝置並根據氣象信息計算自然能源發電機在預定期間內產生電量Q的概率分布P(Q)，其中自然能源發電機將來自自然能源的電力提供給運算裝置；電力消耗計算單元，用於計算運算裝置執行運算任務時所消耗的電量Qc;以及發電概率計算單元，用於根據概率分布計算單元算出的概率分布P(Q) 計算自然能源發電機產生的電力等於或大於電力消耗計算單元算出的電量Qc的概率P。在這種情況下，各臺運算裝置可將發電概率計算單元算出的概率P作為運算裝置在預定期間內完成運算任務的概率通知給運算控制裝置。當具有蓄電量為Qb的蓄電池連接至運算裝置時，發電概率計算單元可根據概率分布計算單元算出的概率分布P (Q)，計算預定期間內通過自然能源發電機產生的電力等於或大於通過從電量Qc減去蓄電量Qb所獲得的電量(Qc-Qb)的概率P。根據本發明的另一實施方式，提供一種運算裝置包括接收電力單元，接收由利用自然能源發電的發電機提供的電力；任務信息獲取單元，獲取與運算任務有關的信息以及與運算任務的完成期限有關的信息；氣象信息獲取單元，獲取在由任務信息獲取單元所獲取的運算任務的完成期限前的時段內的氣象信息；分布計算單元，根據氣象信息獲取單元所獲取的氣象信息，計算在運算任務的完成期限前的時段內提供給接收電力單元的電量的概率分布；電力消耗計算單元，根據與任務信息獲取單元所獲取的運算任務有關的信息，計算執行運算任務所需要的電量；以及完成概率計算單元，根據分布計算單元算出的電量的概率分布以及電力消耗計算單元算出的電量，計算在運算任務的完成期限前的時段內完成運算任務的概率。根據本發明的又一實施方式，提供一種運算控制裝置包括任務分配單元，用於向利用來自自然能源的電力執行運算的多臺運算裝置分配相同的運算任務；以及運算控制單元，用於控制多臺運算裝置執行任務分配單元所分配的運算任務。根據本發明的又一實施方式，提供一種運算控制方法包括向利用來自自然能源的電力執行運算的多臺運算裝置分配相同的運算任務；以及控制多臺運算裝置執行任務分配單元所分配的運算任務。根據本發明的又一實施方式，提供一種計算運算裝置中運算任務的完成概率的方法，該運算裝置具有接收由利用自然能源發電的發電機提供的電力的接收電力單元，該方法包括獲取與運算任務有關的信息以及與運算任務的完成期限有關的信息；獲取在獲取任務信息時所獲取的運算任務的完成期限前的時段內的氣象信息；根據在獲取氣象信息時所獲取的氣象信息，計算在運算任務的完成期限前的時段內提供給接收電力單元的電量的概率分布；根據與獲取任務信息時所獲取的運算任務有關的信息，計算執行運算任務所需的電量；以及根據計算分布時所算出的電量的概率分布以及計算電力消耗時算出的電量， 計算在運算任務的完成期限前的時段內完成運算任務的概率。根據本發明的又一實施方式，提供一種使計算機執行下列功能的程序向利用來自自然能源的電力執行運算的多臺運算裝置分配相同的運算任務的任務分配功能；以及控制多臺運算裝置執行任務分配功能所分配的運算任務的運算控制功能。根據本發明的又一實施方式，提供一種使計算機執行以下功能的程序，該計算機具有接收由利用自然能源發電的發電機提供的電力的接收電力單元獲取與運算任務有關的信息以及與運算任務的完成期限有關的信息的任務信息獲取功能；獲取至由任務信息獲取功能所獲取的運算任務的完成期限的時段內的氣象信息的氣象信息獲取功能；根據氣象信息獲取功能所獲取的氣象信息，計算至運算任務的完成期限的時段內提供給接收電力單元的電量的概率分布的分布計算功能；根據與任務信息獲取功能所獲取的運算任務有關的信息，計算執行運算任務所需的電量的電力消耗計算功能；以及根據分布計算功能所算出的電量的概率分布以及電力消耗計算功能所算出的電量，計算至運算任務的完成期限的時段內完成運算任務的概率的完成概率計算功能。根據本發明的又一實施方式，提供一種記錄有程序的計算機可讀記錄介質。如上所述，根據本發明的實施方式，在利用多臺使用自然能源的運算裝置分布運算任務並執行運算任務的分布式處理系統中，可在預定期間內以高概率獲得運算結果。


圖I是示出了根據本發明實施方式的分布式處理系統的系統構成示例的示圖。圖2是示出了根據本發明實施方式的分配運算任務的方法的示圖。圖3是示出了根據本發明實施方式的分布式處理系統中所包括的運算控制裝置的功能構造的示圖。圖4是示出了根據本發明實施方式的分布式處理系統中所包括的運算裝置的功能構造的示圖。圖5是示出了根據本發明實施方式的運算控制方法的示圖。圖6是示出了根據本發明實施方式的計算運算完成概率的方法的示圖。圖7是示出了根據本發明實施方式的計算運算完成概率的方法的示圖。圖8是示出了根據本發明實施方式的計算運算完成概率的方法的示圖。圖9是示出了根據本發明實施方式的分配運算任務的方法(選擇運算裝置的方法)的示圖。圖10是示出了根據本發明實施方式的分配運算任務的方法(選擇運算裝置的方法)的示圖。圖11是示出了根據本發明實施方式的變形例的運算控制方法的示圖。圖12是示出了根據本發明實施方式的變形例的分配運算任務的方法(選擇運算裝置的方法)的示圖。圖13是示出了根據本發明實施方式的能夠實現運算控制裝置以及運算裝置的功能的信息處理裝置的硬體構成的示圖。
具體實施例方式下文中，將參照附圖詳細描本發明的優選實施方式。在說明書和附圖中，具有實質相同功能構造的組成要素將賦予相同的參考標號和符號，並將省略重複描述。描述流程此處將簡要地描述根據本發明實施方式的描述流程。首先，將參照圖I描述根據實施方式的分布式處理系統10的系統構成示例。接著，將參照圖2描述根據實施方式的分配運算任務的方法。接下來，將參照圖3對根據實施方式的分布式處理系統10中所包括的運算控制裝置100的功能構造進行描述。接下來，將參照圖4對根據實施方式的分布式處理系統10中所包括的運算裝置200的功能構成進行描述。接下來，將參照圖5對根據實施方式的運算控制方法進行描述。將參照圖6至圖 8對根據實施方式的計算運算完成概率的方法進行描述。接下來，將參照圖9和圖10對根據實施方式的分配運算任務的方法(選擇運算裝置200的方法)進行描述。接下來，將參照圖11對根據實施方式的變形例的運算控制方法進行描述。將參照圖12對根據實施方式的變形例的分配運算任務的方法(選擇運算裝置200的方法)進行描述。參照圖13對能夠實現根據實施方式的運算控制裝置100以及運算裝置200的功能的信息處理裝置的硬體構成進行描述。最後，關於實施方式的技術思想，將簡要描述從該技術思想所獲得的運算效果。描述目錄I :實施方式1-1 :分布式處理系統10的系統構成1-1-1 :整體構成1-1-2 :分配運算任務的方法1-1-3 :運算控制裝置100的功能構成1-1-4 :運算裝置200的功能構成1-2 :運算控制方法1-2-1 :整體構成1-2-2 :計算完成概率的方法1-2-3 :分配運算任務的方法(選擇運算裝置200的方法)2 :變形例2-2 :運算控制方法2-2-1 :整體構成2-2-2 :分配運算任務的方法(選擇運算裝置200的方法)3 :硬體構成示例4 :結論I :實施方式將描述本發明的實施方式。1-1 :分布式處理系統10的構成
下文中，將對根據實施方式的分布式處理系統10的構成進行詳細描述。1-1-1 :整體構成首先，將參照圖I對根據實施方式的分布式處理系統10的整體構成進行描述。圖 I是示出了根據實施方式的分布式處理系統10的整體構成的示圖。如圖I所示，分布式處理系統10包括運算控制裝置100以及多臺運算裝置200。 運算控制裝置100以及多臺運算裝置200通過網絡50相互連接。網絡50連接至氣象信息提供服務70的提供商。在圖I所示的示例中，運算裝置200的數量為3臺，但運算裝置200 的數量可以是2臺、4臺或更多。分布式處理系統10向多臺運算裝置200分布相同的運算任務並控制多臺運算裝置200並行執行相同的運算任務。運算控制裝置100執行分配運算任務的處理。根據實施方式的運算裝置200利用源自自然能源的電力運行。例如，運算裝置200利用由太陽光發電或風力發電產生的電力運行。運算裝置200可連接至蓄電池300。在這種情況下，運算裝置200利用儲存在蓄電池300中的電力以及源自自然能源的電力運行。一般，分布多臺計算機並使多臺計算機執行多項運算任務的分布式處理技術用於各種領域中。例如，分布式處理技術用於諸如分子動力學計算或天氣預報計算的大規模計算中。特別地，被稱為利用安裝在多個位置處的計算機並行執行運算任務的網格計算技術受到廣泛關注。然而，需要大量的電力來使多臺計算機運行。在其中集合有高性能計算機的數據中心等中，用於使計算機冷卻的大型空調設備在運行，執行一定運算所消耗的電力相當大。為此，考慮到對全球變暖的影響，執行一定運算所消耗的電力優選地由自然能源提供，並抑制不可再生能源的消耗，以儘可能地抑制溫室氣體的排放。即，可以說現代生存的問題是在利用源自自然能源的電力運行的計算機中實現「地球友好性」大規模計算。由此，設計了根據實施方式的分布式處理系統10。然而，源自自然能源的電力的供應量是不穩定的。例如，通過太陽光發電獲得的供電量取決於日照條件。為此，使用自然能源時，需要與一般分布式計算所使用的任務分配方法不同的特殊任務分配方法。為了緩解不穩定供電量的問題，優先考慮安裝計算機的位置的部署。例如，當所有計算機安裝在相同位置時，如果該位置的天氣變惡劣，則所有計算機都可能停止運行。為了降低這種風險，優選的是將執行分布式處理的計算機部署在地理上分離的位置。甚至在諸如此類設計下，當在安裝有用於分配運算任務的計算機的位置處的天氣條件變得異常惡劣時，或運算任務被分配給處於天氣條件恰好惡劣的位置處的計算機時， 運行也會中斷。在一般分布式計算的情況下，當運算任務的一部分未完成時，很難獲得最終的運算結果。為此，當運算任務的一部分未完成時，出現將未完成的運算任務再分配給另一臺計算機或在允許延遲的情況下等待運算任務的完成的情形。因此，整個系統的性能會顯著下降。為了避免發生此種情況，輔助使用存儲在大容量蓄電池單元中的電力，或輔助使用由電力公司提供的電力來使計算機運行。然而，當採用此種方法時，會花費諸如用於安裝蓄電池單元的費用以及電力公司供電的費用的額外費用。花費這種額外費用時，會使每單位計算量的運算費用增加。為此，優選的是，儘可能控制額外費用的產生。考慮到這種情況，本發明的發明人設計了一種通過使多臺運算裝置200執行相同的運算任務來降低運算任務在所期望時間內不能完成的風險的方法。此外，本發明人設計了一種其中至少一臺運算裝置200可在所期望的期限內以所期望的概率完成運算任務的結構。圖I所示的分布式處理系統10是其示例。在該分布式處理系統10中，請求運算任務的單元為運算控制裝置100。執行運算任務的單元為運算裝置200。如圖I所示，運算裝置200可連接至存儲單元(蓄電池300)。在這種情況下，需要安裝蓄電池300的費用，但可在電力短缺時使用存儲在蓄電池300中的剩餘電力，從而可以使電力供應穩定。以上已經對分布式處理系統10的整體構成進行了描述。1-1-2 :分配運算任務的方法接下來，將參照圖2對根據實施方式的分配運算任務的方法進行描述。圖2是示出了根據實施方式的分配運算任務的方法的示圖。在一般分布式處理系統中，執行將稱為工作(job)的一個運算單位分成多項運算任務並將多項運算任務分布給多臺運算裝置的處理。執行將通過運算裝置所獲得的運算任務的運算結果集中並輸出原始工作的運算結果的處理。以規定的程序語言描述該工作。在該工作中，可對分割成運算任務的方法進行描述。多個彼此相關的運算任務整體可被稱為一項工作。如上所述，將一項工作分成多項運算任務並在多臺運算裝置中並行執行，從而可以縮短運算時間。此外，通過將具有低運算性能的運算裝置集中可在實際時間內以較低的費用執行大規模工作。在一般分布式處理系統中，執行上述步驟。然而，在圖2所示的根據實施方式的分布式運算系統10中，可為多臺運算裝置200分配相同的運算任務，且多臺運算裝置200並行地執行相同的運算任務。因此，分布式運算系統10與一般分布式處理系統目的不同。如上所述，一般分布式處理系統的主要目的是運算負荷的分布。然而，分布式運算系統10的主要目的是風險的分布。即，分布式運算系統10的主要目的是通過將相同的運算任務分配給多臺運算裝置200來降低運算裝置200在預定期間內未完成運算任務的風險。在一般分布式處理系統中，一般，期望運算裝置在預定期間內可靠地完成運算任務。尤其是，當分布式處理系統的管理者管理運算裝置的運算環境並期望保持不發生障礙的正常狀態時，不能認定在預定期間內運算任務未完成。甚至在運算任務的請求者與運算任務所請求的運算裝置的管理者不同時，運算任務的請求者也期望運算裝置在預定期間內完成運算任務。換句話說，在一般分布式處理系統中，將運算裝置在預定期間內完成運算任務認為是運算裝置的管理者的職責所在是很自然的。對於運算裝置的管理者來說，以運算裝置在預定期間內以X% (X < 100% )的概率完成運算任務的約束請求運算時，可想像到運算的費用金額減少。例如，為了在預定期間內以100%的概率完成運算任務，必須避免運算期間運算裝置的故障以及運算低下的發生。 為此，負責具有這種約束的運算的管理者可請求用於運算裝置維護或環境維護的巨大費用的支付。如果放寬約束條件，期望可以減少用於運算裝置維護或環境維護所需的費用。因此，認為通過放寬約束條件可減少運算所需的費用。考慮在一分鐘內執行一項運算任務的情況。例如，假設具有能夠在一分鐘內以 50%的概率完成運算任務的運算裝置。在這種情況下，為了在一分鐘內以等於或大於90% 的概率完成運算任務，優選使用四臺運算裝置。在所有四臺運算裝置中在一分鐘內未完成運算任務的概率為0. 5~4 = 0. 0625 < 0.1(10%).為此，當在四臺運算裝置中執行相同的任務時，至少一臺運算裝置能夠在一分鐘內完成運算任務的概率等於或大於90%。在這種情況下，在由於條件的放寬使得運算裝置的運算費用等於或小於1/4時，可以通過為相同的運算任務請求四臺運算裝置來降低總費用。如上所述，為多臺運算裝置分配相同的運算任務的方法包括減小運算所需的費用的可能性。如上所述，根據實施方式的分布式處理系統10為多臺運算裝置200分配相同的運算任務，以並行執行該運算任務。採用該構造，降低了各臺運算裝置200在預定期間內未完成運算任務的風險。此外，可以降低對各臺運算裝置200所期望的可靠性(完成概率)，從而由於該情況可以減少運算所需的總費用。然而，對於不同的運算裝置200，與運算相關的可靠性以及與運算相關的費用是不同的。此外，與運算相關的可靠性隨著執行運算的時間段而不同。為此，必須仔細確定運算任務所分配給的運算裝置200的組合。下文將對能夠適宜地確定運算任務所要分配給的運算裝置200的組合的任務分配方法(選擇運算裝置200的方法)以及運算控制裝置100的構造進行描述。此外，將對根據實施方式的運算裝置200的構造進行描述。1-1-3 :運算控制裝置100的功能構造接下來，將參照圖3對根據實施方式的運算控制裝置100的功能構造進行描述。圖 3是示出了根據實施方式的運算控制裝置100的功能構造的示圖。如圖3所示，運算控制裝置100主要包括通信單元101、運算控制單元102以及任務分配單元103。通信單元101是用於通過網絡50進行通信的通信單元。當為任何運算任務請求運算裝置200時，運算控制單元102通過通信單元101將表示運算任務和完成期限的信息(以下，稱為完成期限信息)傳送至運算裝置200。運算控制單元102可以傳送表示運算任務的運算量而非運算任務的信息。本文所述的完成期限是完成運算任務的時限。運算控制單元102可傳送表示運算任務的執行開始時刻(為運算任務實際請求運算裝置200的定時)的信息以及表示完成期限的信息。然而，下文中，在以下的描述中，運算控制單元102將運算任務以及完成期限信息傳送至運算裝置200。接收運算任務以及完成期限信息的運算裝置200向運算控制裝置100通知在完成期限前完成運算任務的概率(以下稱為完成概率)。當從多臺運算裝置200向運算控制裝置100通知完成概率時，表示完成概率的信息(以下被稱為完成概率信息)輸入至任務分配單元103。接收運算任務以及完成期限的運算裝置200向運算控制裝置100通知關於執行運算任務的費用金額(以下被稱為運算費用金額)。當從多臺運算裝置200向運算控制裝置100通知運算費用金額時，表示運算費用金額的信息(以下被稱為費用金額信息)輸入至任務分配單元103。當輸入完成概率和費用金額信息時，任務分配單元103選擇其中至少一臺運算裝置200可在完成期限前完成運算任務的概率(以下被稱為整體完成概率)等於或大於預定值並且運算費用金額的總和(以下稱為總費用金額)等於或小於預定金額的運算裝置200 的組合。例如，任務分配單元103提取整體完成概率等於或大於預定值的運算裝置200的組合，並從所提取的組合中選擇總費用金額為最小值的組合。任務分配單元103可提取總費用金額等於或小於預定金額的運算裝置200的組合，並可從所提取的組合中選擇整體完成概率為最大的組合。
當選擇為運算任務所請求的運算裝置200的組合時，任務分配單元103向所選擇的運算裝置200分配運算任務。任務分配單元103將運算任務所分配給的運算裝置200的信息輸入至運算控制單元102。當輸入運算任務要分配給的運算裝置200的信息時，運算控制單元102根據輸入的信息通過通信單元101請求運算任務要分配給的運算裝置200來執行運算任務。在運算任務未傳送到運算裝置200時，運算控制單元102在該步驟中將運算任務傳送至運算裝置200。為運算任務所請求的運算裝置200根據請求執行運算任務，並將運算結果傳送至運算控制裝置100。以上已經對運算控制裝置100的功能構造進行了描述。這裡，已經對根據由運算裝置200通知的完成概率以及運算費用金額選擇要為運算任務請求的運算裝置200的組合的構成進行了描述。然而，運算控制裝置100可構造成在不考慮運算費用金額的情況下選擇為運算任務請求的運算裝置200的組合。在這種情況下，任務分配單元103的功能會更簡化。在這種情況下，運算裝置200不傳送費用金額信息，但完成該過程。1-1-4 :運算裝置200的功能構造接下來，將參照圖4對根據實施方式的運算裝置200的功能構造進行描述。圖4 是示出了根據實施方式的運算裝置200的功能構造的示圖。這裡，將主要描述計算完成概率的功能。如圖4所示，運算裝置200主要包括概率分布計算單元201、電力消耗計算單元 202以及發電概率計算單元203。儘管在圖4中未示出，但運算裝置200具有電力接收單元，用於接收由使用自然能源發電的發電機提供的電力；通信單元，通過網絡50進行通信； 以及運算單元，執行運算任務。表示發電機發電能力的發電能力信息被輸入至概率分布計算單元201。表示運算單元運算能力(如，工作時鐘頻率等)的運算能力信息以及表示進行每單位運算量的運算時所消耗的電量的消耗電力信息被輸入至電力消耗計算單元202。從運算控制裝置100傳送的完成期限信息被輸入至概率分布計算單元201和發電概率計算單元203。從運算控制裝置100傳送的運算任務(或表示運算任務的運算量的信息)被輸入至電力消耗計算單元 202。如上所述，在進行運算任務的請求前，運算控制裝置100將運算任務(或表示運算任務的運算量的信息)以及完成期限信息傳送至運算裝置200，並向運算裝置200請求完成概率。在收到請求時，運算裝置200通過網絡50從例如氣象信息提供服務70(參加圖I) 獲取氣象信息。氣象信息被輸入至概率分布計算單元201。如上所述，發電能力信息和完成期限信息被輸入至概率分布計算單元201。當此類信息輸入時，概率分布計算單元201基於完成期限前的期間內的氣象信息計算該期間內的發電量Q的概率分布P(Q)(參見圖6)。概率分布計算單元201算得的概率分布p (Q)的信息被輸入至發電概率計算單元 203。運算任務和電力消耗信息被輸入至電力消耗計算單元202。在執行運算任務時，電力消耗計算單元202計算運算單元所消耗的電力消耗量Qtask。電力消耗計算單元202算得的電力消耗量Qtask的信息被輸入至發電概率計算單元203。當輸入概率分布p (Q)的信息及電力消耗量Qtask的信息時，發電概率計算單元203利用概率分布p (Q)計算在完成期限前電力等於或大於電力消耗量Qtask的概率P。發電概率計算單元203將算得的概率P作為完成概率傳送至運算控制裝置100。
上述已經對運算裝置200的功能構造進行了描述。這裡，儘管未描述計算運算費用金額的單元，但運算裝置200可設置有根據運算任務計算運算費用金額的單元。在這種情況下，計算單元計算與運算任務的運算量等相對應的運算費用金額，並將該運算費用金額通知給運算控制裝置100。1-2 :運算控制方法接下來，將參照圖5至圖10對根據實施方式的運算控制方法進行描述。這裡，將對計算完成概率的方法以及分配運算任務的方法(選擇運算裝置200的方法)進行更詳細的描述。1-2-1 :整體構成首先，將參照圖5對根據實施方式的運算控制方法的整體流程進行描述。圖5是示出了根據實施方式的運算控制方法的整體流程的示圖。這裡，將對在選擇為運算任務所請求的運算裝置200的組合時不考慮運算費用金額的情況進行描述。如圖5所示，首先，運算控制裝置100利用運算控制單元102的功能向多臺運算裝置200(#1至#沁提出完成期限以及運算任務(S101)。接收完成期限以及運算任務的運算裝置200計算完成概率，並將算得的完成概率的信息傳送至運算控制裝置100 (S102)。從多臺運算裝置200(#1至#沁接收完成概率P (I)至P (N)的信息的運算控制裝置100選擇其中至少一臺運算裝置200在完成期限前完成運算任務的概率(整體完成概率)等於或大於預定值的運算裝置200的組合(S103)，並向所選擇的運算裝置200分配運算任務。然後，運算控制裝置100利用運算控制單元102的功能請求分配有運算任務的運算裝置200執行運算任務(S104)。上述已經對根據實施方式的運算控制方法的整體流程進行了描述。1-2-2 :計算完成概率的方法接下來，將參照圖6至圖8對根據實施方式的計算完成概率的方法進行詳細描述。 圖6至圖8是具體地示出了根據實施方式的計算完成概率的方法的示圖。本文中所描述的計算完成概率的方法是利用運算裝置200的功能實現的。然而，運算控制裝置100可獲取計算完成概率所需的諸如發電能力信息以及電力消耗信息的信息時，分布式處理系統10 可被構造成在運算控制裝置100中計算完成概率。計算概率分布p (Q)的方法首先將參照圖6進行描述。在圖6中，示出了在完成期限前從發電機獲得的電量 Q (是實質上可被運算裝置200利用的電量Q)的概率分布p (Q)的示例。利用概率分布計算單元201的功能可根據直到完成期限為止的期間的氣象信息等估算概率分布P(Q)。例如， 當使用太陽光發電機時，可以根據執行運算任務所預計的時間帶中的日照條件(安裝有運算裝置200的區域的日照時間)，利用發電能力信息獲取該時間帶的發電量。然而，未來時間點的氣象信息(天氣預報)作為根據季節、日期、時間以及當前時間點的日照條件等算出的概率分布信息來給出。為此，獲得的執行運算任務的時間帶中的發電量僅僅是概率。如上所述，可以根據氣象信息獲得關於執行運算任務的時間帶中的發電量Q的概率分布P(Q)。即可以獲得如圖6所示的關於電量Q的概率分布p(Q)。可存儲諸如過去的氣象信息、天氣預報以及發電量的數據，可採用數據挖掘技術從當前的氣象信息以及天氣預報算出關於發電量Q的概率分布P(Q)。當將蓄電池300連接至運算裝置200時，可將蓄電池300中的儲電量Qb (在執行運算任務的時間帶內運算裝置200可利用的)以100%的概率供給運算裝置200。為此，當將蓄電池300連接至運算裝置200時，由於儲電量Qb，圖 6所示的概率分布p (Q)向右側移動。計算電力消耗量Qtask的方法接下來，將對計算執行運算任務時運算裝置200所消耗的電力消耗量Qtask的方法進行描述。通過利用電力消耗計算單元202的功能來實現計算本文所述的電力消耗量 Qtask的方法。運算裝置200具有改變工作時鐘頻率f和工作電壓V的功能。隨著工作時鐘頻率f變得越低，電力消耗量Qtask變得越小。隨著工作電壓V變得越小，電力消耗量 Qtask變得越小。當工作時鐘頻率f變低時，工作電壓V也變低。即，工作時鐘頻率f變成一半時，工作電壓V變低，因而電力消耗量Qtask變得小於二分之一。當工作時鐘頻率f變低時，每單位時間可執行的運算量變小。然而，隨著工作時鐘頻率f 變低，每單位電力消耗量可執行的運算量變大。對於直到預定期限才完成運算任務， 當以一直到預定期限才完成運算任務的這種低工作時鐘頻率f 執行運算時，認為可以以較小的電力消耗量Qtask完成運算任務。即，即使在發電機產生的發電量Q較小時且工作時鐘頻率f 被抑制到較低時，認為在預定期限前完成運算任務的概率變大。為此，優選的是， 將運算裝置200配置為在預定期限前以完成運算任務的最小工作時鐘頻率f執行運算。將對在預定期限前完成運算任務的最小工作時鐘頻率f的計算方法以及計算電力消耗量Qtask的方法進行描述。首先，當給定運算任務時，電力消耗計算單元202計算運算任務的運算量(要執行的循環次數c)。然後，電力消耗計算單元202用循環次數c除以預定期限前的期間T(為運算任務執行開始時間至完成期限的期間)，算出作為目標的工作時鐘頻率f0(f0 = c/T)。 然後，電力消耗計算單元202選擇在工作時鐘頻率f的可變範圍中的f > f0的範圍內為最小值的工作時鐘頻率f。然而，當在工作時鐘頻率f的可變範圍內不存在f > f0的工作時鐘頻率f時，運算裝置200在預定期限前未完成運算任務。在這種情況下，完成概率P為O。當選擇工作時鐘頻率f時，電力消耗計算單元202根據電力消耗信息計算在預定期限前以工作時鐘頻率f運作時所消耗的電力消耗量Qtask。例如，當運作在工作時鐘頻率 f 的情況下，每單位時間消耗的電量為Pw(f)時，電力消耗計算單元202根據Pw(f)計算期間T內的電力消耗量Qtask = Pw(f)*T。當工作時鐘頻率f固定時，利用每單位時間和期間 T所消耗的固定電量Pw和期間T計算電力消耗量Qtask = Pw*T。計算完成概率P的方法接下來，將參照圖7進行描述。在圖7中，示出了利用概率分布p(Q)以及電力消耗量Qtask計算完成概率P的方法。完成概率P表示在完成期限前完成運算任務的概率。 在完成期限前完成運算任務的條件為向運算裝置200提供等於或大於執行運算任務所需的電力消耗量Qtask的電力。也就是，可以說完成概率P是向運算裝置200提供等於或大於電力消耗量Qtask的電力的概率。發電概率計算單元203進行下列公式(I)所示的積分運算(對應於圖7所示的斜線部分的面積)以計算完成概率P。當只可能獲取電力消耗量 Qtask時,利用電力消耗量Qtask的概率分布p' (Qtask)根據下列公式(2)計算完成概率 P。
權利要求
1.一種分布式處理系統,包括多個運算裝置，利用來自自然能源的電力執行運算；以及運算控制裝置，包括任務分配單元，用於向所述多個運算裝置分配相同的運算任務； 以及運算控制單元，用於控制所述多個運算裝置執行由所述任務分配單元分配的所述運算任務。
2.根據權利要求I所述的分布式處理系統，其中，各所述運算裝置包括概率計算單元， 所述概率計算單元用於根據氣象信息計算在預定期間內完成所述運算任務的概率，並且其中，所述任務分配單元根據由各所述運算裝置的所述概率計算單元算出的概率，提取其中至少一個所述運算裝置在預定期間內完成所述運算任務的概率等於或大於預定值的所述運算裝置的組合，並為所提取的多個運算裝置分配所述運算任務。
3.根據權利要求2所述的分布式處理系統，進一步包括費用獲取單元，所述費用獲取單元用於獲取在所述運算裝置中執行所述運算任務時應付的費用金額，其中，在具有所述運算裝置的多個組合的情況下，所述任務分配單元選擇其中所述費用獲取單元所獲取的費用的總和為最小值的所述運算裝置的組合，並為所選擇的多個運算裝置分配所述運算任務。
4.根據權利要求I所述的分布式處理系統，其中，各所述運算裝置進一步包括概率計算單元，所述概率計算單元用於根據氣象信息計算預定期間內完成所述運算任務的概率，其中，所述運算控制裝置進一步包括費用獲取單元，所述費用獲取單元用於獲取在所述運算裝置中執行所述運算任務時應付的費用金額，並且其中，所述任務分配單元提取其中所述費用獲取單元所獲取的費用的總和等於或小於預定金額的所述運算裝置的組合，根據由所述概率計算單元算出的概率從所提取的所述運算裝置的組合中選擇其中至少一個所述運算裝置在所述預定期間內完成所述運算任務的概率為最小值的所述運算裝置的組合，並為所選擇的多個所述運算裝置分配運算任務。
5.根據權利要求2或4所述的分布式處理系統，其中，所述概率計算單元包括概率分布計算單元，所述概率分布計算單元連接至所述運算裝置並根據所述氣象信息計算自然能源發電機在所述預定期間內產生電量Q的概率分布P (Q)，其中所述自然能源發電機將來自自然能源的電力提供給所述運算裝置；電力消耗計算單元，所述電力消耗計算單元計算所述運算裝置執行所述運算任務時所消耗的電量Qc ;以及發電概率計算單元，所述發電概率計算單元根據所述概率分布計算單元算出的概率分布P(Q)計算所述自然能源發電機在所述預定期間內產生大於等於所述電力消耗計算單元算出的電量Qc的電力的概率P，並且其中，各個所述運算裝置將所述發電概率計算單元算出的概率P作為所述運算裝置在所述預定期間內完成運算任務的概率通知給所述運算控制裝置。
6.根據權利要求5所述的分布式處理系統，其中，當具有蓄電量Qb的蓄電池連接至所述運算裝置時，所述發電概率計算單元根據所述概率分布計算單元算出的概率分布P (Q)， 計算所述預定期間內通過所述自然能源發電機產生等於或大於通過從所述電量Qc減去所述蓄電量Qb所獲得的電量(Qc-Qb)的電力的概率P。
7.一種運算裝置，包括接收電力單元，用於接收由利用自然能源發電的發電機提供的電力；任務信息獲取單元，用於獲取與運算任務有關的信息以及與所述運算任務的完成期限有關的息；氣象信息獲取單元，用於獲取直至所述任務信息獲取單元所獲取的所述運算任務的完成期限的時段內的氣象信息；分布計算單元，用於根據所述氣象信息獲取單元所獲取的氣象信息，計算直至所述運算任務的完成期限的時段內提供給所述接收電力單元的電量的概率分布；電力消耗計算單元，用於根據所述任務信息獲取單元所獲取的與所述運算任務有關的信息，計算執行所述運算任務所需要的電量；以及完成概率計算單元，用於根據所述分布計算單元算出的電量的概率分布以及所述電力消耗計算單元算出的電量，計算直至所述運算任務的完成期限的時段內完成所述運算任務的概率。
8.一種運算控制裝置，包括任務分配單元，用於向利用來自自然能源的電力執行運算的多個運算裝置分配相同的運算任務；以及運算控制單元，用於控制所述多個運算裝置執行所述任務分配單元所分配的運算任務。
9.根據權利要求8所述的運算控制裝置，進一步包括費用獲取單元，所述費用獲取單元用於獲取在所述運算裝置中執行所述運算任務時應付的費用金額。
10.一種運算控制方法，包括向利用來自自然能源的電力執行運算的多個運算裝置分配相同的運算任務；以及控制所述多個運算裝置執行任務分配單元所分配的運算任務。
11.一種計算運算裝置中的運算任務的完成概率的方法，所述運算裝置具有接收由利用自然能源發電的發電機提供的電力的接收電力單元，所述方法包括獲取與運算任務有關的信息以及與所述運算任務的完成期限有關的信息；獲取直至獲取所述任務信息時所獲取的所述運算任務的完成期限的時段內的氣象信根據獲取氣象信息時所獲取的氣象信息，計算直至所述運算任務的完成期限的時段內提供給所述接收電力單元的電量的概率分布；根據獲取任務信息時所獲取的與所述運算任務有關的信息，計算執行所述運算任務所需的電量；以及根據計算分布時算出的電量的概率分布以及計算電力消耗時算出的電量，計算直至所述運算任務的完成期限的時段內完成所述運算任務的概率。
全文摘要
本發明公開了分布處理系統、運算裝置、運算控制裝置及運算控制方法，該分布式處理系統包括多臺運算裝置，用於利用來自自然能源的電力執行運算；以及運算控制裝置，包括用於向多臺運算裝置分配相同運算任務的任務分配單元以及用於控制多臺運算裝置執行由任務分配單元所分配的運算任務的運算控制單元。
文檔編號G06F9/46GK102591706SQ20111040466
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月7日 優先權日2010年12月10日
發明者岡森厚, 堅木雅宣, 浮田昌一, 盛合志帆 申請人:索尼公司