CN113902120A - 异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混合计算调度技术领域，特别涉及一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法及***，将前端提交的混合任务划分为用于经典计算机运行的经典任务和用于量子计算机运行的量子任务；经典计算机和量子计算机分别执行划分的任务，其中，量子计算机利用量子任务预执行时间动态获取其量子线路资源；整合回收经典计算机和量子计算机执行任务的结果。本发明将“经典+量子”混合程序在执行过程中区分出经典任务和量子任务，根据量子任务的预估时间动态的进行计算资源的调度，最终实现任务的协同处理，实现混合任务程序划分和资源调度，为组合优化等问题的混合异构求解提供技术支撑，保障计算资源合理利用，提升混合任务执行效率。
Description
技术领域
本发明涉及混合计算调度技术领域，特别涉及一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法及***。
背景技术
经典计算机的任务调度和划分是由操作***来完成的，它管理着整个计算***的计算资源，其中包括处理器管理、存储器管理以及外设管理等。这让硬件的利用效率越来越高，也让经典计算机的使用也越来越方便。而随着量子计算机的发展，需要一种类似于经典操作***那样的可以实现任务分配与调度功能的架构或方案。由于量子计算机中量子芯片所需的严苛环境、复杂的测量方式等多种因素制约，呈现了与经典计算机操作***完全不同的特点，这些都成为量子计算机混合计算任务划分与调度方案实施所面临的主要挑战。
随着量子信息技术的革新，量子计算机的比特数目仍会不断增长。如何高效地利用数目众多的量子比特，充分发挥量子计算机的性能优势，正变得越来越重要。当前量子计算机混合任务划分和调度相关研究乏善可陈，一方面量子计算机研究还处于初级阶段，硬件工艺水平仍旧是量子计算机发展的主要瓶颈，软件相关研究关注度较底；另一方面运行在量子计算机中的具有实际应用价值的算法较少，且目前来看量子计算机仅在某些领域较经典计算机有优势，多道程序并行或者并发执行的需求不大。异构云解算平台涉及到申请量子计算机资源和经典计算资源，需要调度量子和经典的计算机资源。量子计算机资源是量子计算机整合后的能够提供给用户使用的东西，如用户向量子计算机申请计算某个量子线路运行结果，量子线路由量子逻辑门构成，量子逻辑门概念可参考经典逻辑门概念，量子逻辑门操作的是量子计算机，量子计算机运行该结果所消耗的资源即为所申请的量子计算资源，如量子计算机的计算能力，量子计算机的数据存储空间等都属于量子计算资源，请求通过提交量子程序的方式进行，但由于量子计算机与经典计算机存在一些差异，导致现有资源调度器不能很好结合实际需求进行资源调度。
发明内容
为此，本发明提供一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，通过区分经典任务和量子任务并根据量子任务时间调配计算资源，实现协同处理，保障计算资源的合理利用。
按照本发明所提供的设计方案， 一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，包含如下内容：
将前端提交的混合任务划分为用于经典计算机运行的经典任务和用于量子计算机运行的量子任务；
经典计算机和量子计算机分别执行划分的任务，其中，量子计算机利用量子任务预执行时间动态获取其量子线路资源；
整合回收经典计算机和量子计算机执行任务的结果。
作为本发明异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，进一步地，利用编译器将混合任务代码中量子片段剥离，生成用于量子计算机运行量子任务的量子汇编指令，混合任务代码中其他片段则通过经典计算机执行经典任务来完成。
作为本发明异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，进一步地，经典计算机和/或量子计算机利用排队机制按照次序和/或任务类别执行各自任务。
作为本发明异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，进一步地，量子计算机通过解析量子任务信息，获取量子任务执行所需的逻辑门种类和数量，依据逻辑门数量级每个逻辑门执行时间进行叠加来预估量子任务预执行时间。
作为本发明异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，进一步地，还包含：记录并显示前端已提交的混合任务执行情况。
作为本发明异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，进一步地，混合任务执行完成后同步更新该混合任务执行情况的记录和显示，并依据量子任务执行情况重新定义量子线路中每个逻辑门执行时间。
进一步地，本发明还提供一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度***，包含：任务划分模块、任务执行模块和整合回收模块，其中，
任务划分模块，用于将前端提交的混合任务划分为用于经典计算机运行的经典任务和用于量子计算机运行的量子任务；
任务执行模块，用于经典计算机和量子计算机分别执行划分的任务，其中，量子计算机利用量子任务预执行时间动态获取其量子线路资源；
整合回收模块，用于整合回收经典计算机和量子计算机执行任务的结果。
作为本发明异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度***，进一步地，还包含：用于记录并显示前端已提交的混合任务执行情况的任务管理器。
本发明的有益效果：
本发明将“经典+量子”混合程序在执行过程中进行划分，区分出经典任务和量子任务，并根据量子任务的预估时间动态的进行计算资源的调度，最终实现任务的协同处理，实现混合任务程序划分和资源调度，为组合优化等问题的混合异构求解提供技术支撑，保障计算资源的合理利用，提升混合任务执行效率，具有较好的应用前景。
附图说明：
图1为实施例中异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度流程示意；
图2为实施例中动态自适应划分于调度工作原理示意。
具体实施方式：
下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。
现有的技术存在的主要问题是当前已有的资源调度管理器不能很好的结合实际需求进行量子计算机和经典计算机资源的合理调度。本发明实施例，参见图1所示，提供一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，包含：
S101、将前端提交的混合任务划分为用于经典计算机运行的经典任务和用于量子计算机运行的量子任务；
S102、经典计算机和量子计算机分别执行划分的任务，其中，量子计算机利用量子任务预执行时间动态获取其量子线路资源；
S103、整合回收经典计算机和量子计算机执行任务的结果。
在异构云解算平台的云端服务层中，通过混合计算任务动态自适应划分来进行混合程序划分和资源调度，将“经典+量子”混合程序在执行过程中进行划分，区分出经典任务和量子任务，并根据量子任务的预估时间动态的进行计算资源的调度，最终实现任务的协同处理，为组合优化等问题的混合异构求解提供了深度的支撑。
作为本发明实施例中异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，进一步地，利用编译器将混合任务代码中量子片段剥离，生成用于量子计算机运行量子任务的量子汇编指令，混合任务代码中其他片段则通过经典计算机执行经典任务来完成。进一步地，经典计算机和/或量子计算机利用排队机制按照次序和/或任务类别执行各自任务。
由于量子计算机和经典的计算机各自拥有不同的***架构和指令集合，因此异构云解算平台在执行混合额计算任务时需要经过编译器的编译，完成经典任务和量子任务的自适应划分。划分的过程主要是利用编译器将代码中的量子片段进行自适应剥离，生成量子汇编指令，确定量子计算机的操作流程。任务划分完成后云解算平台将经典部分交付给经典计算机计算，量子部分交付给量子计算机进行计算，计算完成后回收二者的处理结果。
作为本发明实施例中异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，进一步地，量子计算机通过解析量子任务信息，获取量子任务执行所需的逻辑门种类和数量，依据逻辑门数量级每个逻辑门执行时间进行叠加来预估量子任务预执行时间。进一步地，还包含：记录并显示前端已提交的混合任务执行情况。进一步地，混合任务执行完成后同步更新该混合任务执行情况的记录和显示，并依据量子任务执行情况重新定义量子线路中每个逻辑门执行时间。
在量子任务协同调度的过程中，通过解析任务的信息，分析出需要执行的逻辑门的种类和数量，对量子逻辑门的数量及每个逻辑门执行的时间进行叠加，预估出任务执行所需要的时间。可根据任务的预执行时间动态的分配量子计算资源，以提高计算资源使用率。在任务完成后同步更新任务记录信息，重新定义每个逻辑门的执行时间，确保逻辑门执行时间的有效性。
进一步地，基于上述的方法，本发明实施例还提供一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度***，包含：任务划分模块、任务执行模块和整合回收模块，其中，
任务划分模块，用于将前端提交的混合任务划分为用于经典计算机运行的经典任务和用于量子计算机运行的量子任务；
任务执行模块，用于经典计算机和量子计算机分别执行划分的任务，其中，量子计算机利用量子任务预执行时间动态获取其量子线路资源；
整合回收模块，用于整合回收经典计算机和量子计算机执行任务的结果。
在异构云解算平台上，根据前端提交的经典和量子的混合任务，通过后端的编译和协同调度将计算任务分配给经典计算机和量子计算机计算，最终将计算的结果整合输出。参见图2所示，用户在提供的前端即异构云解算平台上提交需要求解的混合计算任务；该任务经过后端的servier进行编译器处理并将该计算任务中的经典和量子部分编译为经典计算机和量子计算机可以识别的语言；将完成编译的任务提交给协同调度的控制中心；协同调度中心将混合计算任务进行排队处理，并按照次序和任务类别分别传递给经典计算机和量子计算机；完成计算任务并将结果进行整合，最终在云结算平台的界面上展示，结果是正确解的概率统计直方图。
作为本发明实施例中异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度***，进一步地，还包含：用于记录并显示前端已提交的混合任务执行情况的任务管理器。
利用任务管理器可记录已提交和执行的任务列表，用户通过在界面上点击查看云结算平台已执行的任务的结果。
基于上述的***，本发明实施例还提供一种服务器，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
基于上述的***，本发明实施例还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现上述的方法。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述***实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述***实施例中相应内容。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和装置的具体工作过程，可以参考前述***实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的***、***和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和***，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述***的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，其特征在于，包含如下内容：
将前端提交的混合任务划分为用于经典计算机运行的经典任务和用于量子计算机运行的量子任务；
经典计算机和量子计算机分别执行划分的任务，其中，量子计算机利用量子任务预执行时间动态获取其量子线路资源；
整合回收经典计算机和量子计算机执行任务的结果。
2.根据权利要求1所述的异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，其特征在于，利用编译器将混合任务代码中量子片段剥离，生成用于量子计算机运行量子任务的量子汇编指令，混合任务代码中其他片段则通过经典计算机执行经典任务来完成。
3.根据权利要求1或2所述的异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，其特征在于，经典计算机和/或量子计算机利用排队机制按照次序和/或任务类别执行各自任务。
4.根据权利要求1所述的异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，其特征在于，量子计算机通过解析量子任务信息，获取量子任务执行所需的逻辑门种类和数量，依据逻辑门数量级每个逻辑门执行时间进行叠加来预估量子任务预执行时间。
5.根据权利要求1所述的异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，其特征在于，还包含：记录并显示前端已提交的混合任务执行情况。
6.根据权利要求5所述的异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，其特征在于，混合任务执行完成后同步更新该混合任务执行情况的记录和显示，并依据量子任务执行情况重新定义量子线路中每个逻辑门执行时间。
7.一种异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度***，其特征在于，包含：任务划分模块、任务执行模块和整合回收模块，其中，
任务划分模块，用于将前端提交的混合任务划分为用于经典计算机运行的经典任务和用于量子计算机运行的量子任务；
任务执行模块，用于经典计算机和量子计算机分别执行划分的任务，其中，量子计算机利用量子任务预执行时间动态获取其量子线路资源；
整合回收模块，用于整合回收经典计算机和量子计算机执行任务的结果。
8.根据权利要求7所述的异构云解算平台混合计算任务动态自适应划分调度方法，其特征在于，还包含：用于记录并显示前端已提交的混合任务执行情况的任务管理器。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器之行时，使得所述处理器执行如权利要求1~7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1~7中任一项所述方法的步骤。
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