[發明專利]異構云解算平臺混合計算任務動態自適應劃分調度方法及系統

在審

• 申請號: 202111096438.0
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113902120A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 單征;姚金陽;岳峰;趙博;許瑾晨;龐建民;徐鵬;王俊超;周蓓;王文青;舒國強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G06N10/80
• 分類號: G06N10/80;G06N10/00;G06F9/50
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

本發明涉及混合計算調度技術領域，特別涉及一種異構云解算平臺混合計算任務動態自適應劃分調度方法及系統，將前端提交的混合任務劃分為用于經典計算機運行的經典任務和用于量子計算機運行的量子任務；經典計算機和量子計算機分別執行劃分的任務，其中，量子計算機利用量子任務預執行時間動態獲取其量子線路資源；整合回收經典計算機和量子計算機執行任務的結果。本發明將“經典+量子”混合程序在執行過程中區分出經典任務和量子任務，根據量子任務的預估時間動態的進行計算資源的調度，最終實現任務的協同處理，實現混合任務程序劃分和資源調度，為組合優化等問題的混合異構求解提供技術支撐，保障計算資源合理利用，提升混合任務執行效率。

技術領域

本發明涉及混合計算調度技術領域，特別涉及一種異構云解算平臺混合計算任務動態自適應劃分調度方法及系統。

背景技術

經典計算機的任務調度和劃分是由操作系統來完成的，它管理著整個計算系統的計算資源，其中包括處理器管理、存儲器管理以及外設管理等。這讓硬件的利用效率越來越高，也讓經典計算機的使用也越來越方便。而隨著量子計算機的發展，需要一種類似于經典操作系統那樣的可以實現任務分配與調度功能的架構或方案。由于量子計算機中量子芯片所需的嚴苛環境、復雜的測量方式等多種因素制約，呈現了與經典計算機操作系統完全不同的特點，這些都成為量子計算機混合計算任務劃分與調度方案實施所面臨的主要挑戰。

隨著量子信息技術的革新，量子計算機的比特數目仍會不斷增長。如何高效地利用數目眾多的量子比特，充分發揮量子計算機的性能優勢，正變得越來越重要。當前量子計算機混合任務劃分和調度相關研究乏善可陳，一方面量子計算機研究還處于初級階段，硬件工藝水平仍舊是量子計算機發展的主要瓶頸，軟件相關研究關注度較底；另一方面運行在量子計算機中的具有實際應用價值的算法較少，且目前來看量子計算機僅在某些領域較經典計算機有優勢，多道程序并行或者并發執行的需求不大。異構云解算平臺涉及到申請量子計算機資源和經典計算資源，需要調度量子和經典的計算機資源。量子計算機資源是量子計算機整合后的能夠提供給用戶使用的東西，如用戶向量子計算機申請計算某個量子線路運行結果，量子線路由量子邏輯門構成，量子邏輯門概念可參考經典邏輯門概念，量子邏輯門操作的是量子計算機，量子計算機運行該結果所消耗的資源即為所申請的量子計算資源，如量子計算機的計算能力，量子計算機的數據存儲空間等都屬于量子計算資源，請求通過提交量子程序的方式進行，但由于量子計算機與經典計算機存在一些差異，導致現有資源調度器不能很好結合實際需求進行資源調度。

發明內容

為此，本發明提供一種異構云解算平臺混合計算任務動態自適應劃分調度方法，通過區分經典任務和量子任務并根據量子任務時間調配計算資源，實現協同處理，保障計算資源的合理利用。

按照本發明所提供的設計方案， 一種異構云解算平臺混合計算任務動態自適應劃分調度方法，包含如下內容：

將前端提交的混合任務劃分為用于經典計算機運行的經典任務和用于量子計算機運行的量子任務；

經典計算機和量子計算機分別執行劃分的任務，其中，量子計算機利用量子任務預執行時間動態獲取其量子線路資源；

整合回收經典計算機和量子計算機執行任務的結果。

作為本發明異構云解算平臺混合計算任務動態自適應劃分調度方法，進一步地，利用編譯器將混合任務代碼中量子片段剝離，生成用于量子計算機運行量子任務的量子匯編指令，混合任務代碼中其他片段則通過經典計算機執行經典任務來完成。

作為本發明異構云解算平臺混合計算任務動態自適應劃分調度方法，進一步地，經典計算機和/或量子計算機利用排隊機制按照次序和/或任務類別執行各自任務。

作為本發明異構云解算平臺混合計算任務動態自適應劃分調度方法，進一步地，量子計算機通過解析量子任務信息，獲取量子任務執行所需的邏輯門種類和數量，依據邏輯門數量級每個邏輯門執行時間進行疊加來預估量子任務預執行時間。