Оптимизация и диагностирование распределенных вычислительных систем гидроакустических комплексов

• Автор: Грузликов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Глава 1. Анализ современных подходов к разработке и диагностированию распределенных информационно - измерительных комплексов
1.1 Особенности организации распределенных вычислений в гидроакустических комплексах
1.2 Анализ современных методов разработки и диагностирования информационно-измерительных комплексов
1.3 Выводы
Глава 2. Назначение заданий в распределенных вычислительных систем гидроакустических комплексов

2.1 Графовый подход к назначению заданий в распределенных вычислительных системах

2.2 Оптимальный параллельный алгоритм назначения заданий

2.3 Исследование эффективности алгоритмов назначения заданий

2.4 Выводы
Глава 3. Диагностирование распределенных вычислительных систем гидроакустических комплексов

3.1 Дискретно-событийная периодически нестационарная модель

3.2 Синтез наблюдаемой и управляемой дискретно-событийной модели с независимыми цепями
3.3 Синтез наблюдаемой и управляемой дискретно-событийная модели со слиянием цепей
3.4 Построение теста для периодически нестационарной системы
3.5 Выводы

Глава 4. Результаты практической апробации методов разработки и диагностирования распределенных вычислительных систем современных
гидроакустических комплексов
4.1 Назначение заданий в ГАК
4.2 Разработка средств диагностирования ГАК
4.3 Инструментальная среда для синтеза конфигурации распределенной вычислительной системы обработки информации с решением задач назначения и диагностирования
4.4 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение А

Гидроакустические комплексы (ГАК) подводных аппаратов являются одним из основных средств освещения подводной и надводной обстановки. К ним предъявляется целый ряд требований, определяемых высокой сложностью и ответственностью решаемых задач. На фоне жестких требований по точности и надежности ГАК должен обеспечивать решение в реальном времени задач большой вычислительной сложности, что с необходимостью приводит к использованию распределенных многопроцессорных вычислительных систем. При разработке таких систем возникает целый ряд проблем, начиная с распределения (назначения) решаемых задач по процессорам системы, далее к выбору и реализации некоторой модели вычислений и, наконец, к диагностированию разработанных вычислительных систем. В настоящей диссертации исследуются первая и последняя задачи из этого ряда в предположении об использовании модели вычислений с асинхронными обменами данными между программными модулями системы.
Проблема назначения задач широко освещалась в мировой научно-технической литературе. При этом основополагающие результаты получены в работах Coffman E.G., Martello S., Toth P., Keller H., Топоркова B.B., Костенко
В.А. и многих других. Обычно при разработке процедур назначения используется оптимизационная постановка с критериями, обеспечивающими, например, равномерность загрузки процессоров, минимальность необходимого числа процессоров или каналов обмена, максимум надежности и т.п.. Алгоритмы назначения формулируются в рамках различных подходов, начиная с исторически первой задачи о контейнерах и далее с позиций генетической и графовой концепций, теории игр и других. Однако высокая размерность задачи, характерная для практики проектирования ГАК, необходимость проведения вычислений, а иногда и решения самой проблемы назначения в реальном времени делает из-

состояния звена из П1У^ заменяется на вектор состояния звена из ПМ]. Факт сохранения состояния ПМ описывается единичной диагональной матрицей Е, размещаемой в соответствующем блоке диагонали блочной матрицы. Факт передачи информации описывается также размещением матрицы Е, но уже в блоке (ц I). Используя высказанные соображения, запишем уравнение распределенной системы для рассмотренного обмена в предположении, что число ПМ равно Ь:
+ 1) ' Е "*,(0
Х2(г + 1) Е х2 (0
х,(/ + 1) — Е *,(0
*,(/ + 1) Е 0 *,(0
1 . + 1 Е_ 1 ■" '
В приведенном уравнении нулевые элементы матрицы динамики опущены. Теперь пусть при приеме информации в ПМ, срабатывает модель в соответствии С (3.1). Состояние звена ПМі не изменяется и поскольку прием информации в ПМ] не производится, второе слагаемое в уравнении динамики равно нулю (g,= 0), т.е.
*,(г + 1) = х,(0> у,{0 = Л,х,(0Здесь для простоты мы опустили второй индекс при переменных, указывающий на номер звена в рассматриваемом ПМ.
При приеме информации срабатывает модель ПМ]
*, (* + !) =/,*, (0+ £, и, (ООднако выдача информации не производится, поэтому выходная информация равна нулю (А = 0). В результате получаем: