Распределенное децентрализованное управление высоконадежным репродуцированием программы отказоустойчивого мультиконтроллера

• Автор: Родионов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Параллельная децентрализованная организация репродуцирования программ мультиконтроллеров

1.1 Структурнофункциональная организация отказоустойчивых

многопроцессорных систем

1.2 Организация параллельного репродуцирования программы

отказоустойчивых мультиконтроллеров.

1.3 Анализ способности к репродуцированию и основные задачи

исследований

2 Разработка клеточных алгоритмов надежного репродуцирования

2.1 Принципы построения алгоритмов надежного репродуцирования программы мультиконтроллера
2.1.1 Принцип минимизации искажения логической структуры мультиконтроллера
2.1.2 Принцип достижимости.
2.1.3 Принцип живучести
2.1.4 Принцип устранения конфликтов репродуцирования .
2.2 Математические модели надежного репродуцирования
2.2.1 Графовая модель самоорганизации мультимикроконтроллера .
2.3 Построение клеточных алгоритмов репродуцирования
2.3.1 Клеточные алгоритмы репродуцирования с использованием характеристик удаленности от резерва
2.3.2 Клеточный алгоритм репродуцирования с использова
нием характеристик живучести программных модулей
контроллеров
2.3.3 Клеточный алгоритм гибридного репродуцирования . .
2.4 Выводы к главе.
3 Структурнофункциональная организация сред надежного репродуцирования
3.1 Ячейка однородной среды репродуцирования по удаленности
3.1.1 Структурная организация ячейки.
3.1.2 Функциональная организация блоков ячейки.
3.1.3 Примеры функционирования среды репродуцирования
3.2 Ячейка однородной среды репродуцирования по живучести .
3.2.1 Структурнофункциональная организация среды репродуцирования
3.2.2 Режимы функционирования среды.
3.3 Выводы к главе
4 Исследование клеточных алгоритмов надежного репродуциро
вания
4.1 Характеристика среды моделирования
4.1.1 Главное окно программы
4.1.2 Режим вычисления интегральных характеристик клеточного алгоритма
4.1.3 Режим вычисления относительных характеристик .
4.1.4 Режим вычисления характеристик для заданной конфигурации резерва
4.1.5 Интерактивный режим.
4.2 Исследование и сравнительный анализ алгоритмов репродуцирования
4.2.1 Отбор вариантов клеточных алгоритмов для проведения сравнительного анализа
4.2.2 Сравнительный анализ отобранных вариантов клеточных алгоритмов.
4.3 Выводы к главе
Заключение
Введение
Актуальность


Новая структурно-функциональная организация ячейки среды высоконадежного репродуцирования программы управления отказоустойчивого масштабируемого мультиконтроллера и ее модификации. Области возможного использования. Микроконтроллеров управляющие сети (мультимикроконтроллеры), строящиеся на базе программируемых СБИС-микроконтроллеров, обеспечивают параллельную обработку данных объектов управления, и позволяют легко перепрограммировать сеть при изменении алгоритма управления. Достоинством такой управляющей сети является оперативность вычислений, свойственная системам с жесткой логикой, в сочетании с гибкостью, характерной для программируемых управляющих устройств. Одной из важнейших задач, возникающих при проектировании мультиконтроллеров является обеспечение надежного функционирования системы в условиях возникновения отказов. В связи с этим, к управляющим микроконтроллерным сетям должны предъявляться высокие требования по дефектоустойчивости и безопасности. При построении отказоустойчивых управляющих устройств получили распространение методы, основанные на использовании статического, динамического резервирования или их комбинаций. Введение резервирования для многопроцессорной системы на уровне одного процессора или всей системы в целом приводит к значительной аппаратурной избыточности. Разработка /»-отказоустойчивых многопроцессорных структур для известных топологий. Разработка /г-отказоустойчивых многопроцессорных структур для заданного графа задачи (графа логической структуры). При этом под /»-отказоустойчивостью понимается максимально допустимое число к отказавших процессоров, не приводящее к отказу многопроцессорной системы [4,,]. Многопроцессорные системы характеризуются распределенным, децентрализованным и параллельным выполнением программы управления. Отказоустойчивая система должна обладать такими же свойствами. Восстановление функционирования многопроцессорной системы сводится к отображению графа логической структуры ( репродуцированию программы управления) в граф отказоустойчивой системы таким образом, чтобы каждой вершине графа логической структуры соответствовала вершина работоспособного процессора. Для сохранения свойств многопроцессорной системы механизм репродуцирования программы управления также должен реализовываться распределенными, децентрализованными и параллельными средствами без перезагрузки программы управления при восстановлении логической структуры, предполагающей централизованные средства хранения респределенным, децентрализованным и параллельным. Важным требованием, предъявляемым к многопроцессорным системам, является их гибкость. Это требование для отказоустойчивых систем заключается в отсутствии перепроектирования системы при изменении ее масштаба, возможности гибкого изменения объема резерва и его эффективного использования. С точки зрения указанных требований к управляющим многопроцессорным системам рассмотрим недостатки отказоустойчивых структур в каждом из приведенных направлений исследований. При разработке &-отказоустойчивых регулярных структур рассматривается проектирование системы с жестким репродуцированием программных модулей в каждом из процессоров и с гибким репродуцированием, когда резервный элемент может выполнять различные программы. В последнее время большое внимание уделяется гиперкубам, представляющим собой один из наиболее популярных типов параллельных структур. Структуры этого типа обеспечивают широкий диапазон связей процессоров, короткий (логарифмический) диаметр и высокую степень устойчивости к отказам [1,9-,]. Предлагаемый в работе [9] сбалансированный гиперкуб представляет собой вариант гиперкуба, расширяющий устойчивость регулярного гиперкуба по отношению к отказам. Так в сбалансированном гиперкубе каждый процессор имеет другой свободный процессор такой, что оба они используют одно и то же множество соседних узлов. Поэтому задачи, которые выполняются на процессоре с отказом, могут активизироваться на свободном процессоре, чтобы обеспечить эффективную реконфигурацию системы. При этом за каждым свободным или дублирующим процессором жестко закреплены задачи основного.