Алгоритм и устройство распределенного отказоустойчивого вещания сообщений с групповой индексацией приемников

• Автор: Наджаджра Мухаммед Хасан Наджи
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 195 с. : ил.

Оглавление
Введение.
1. Коммуникационные процессы и устройства в современной вычислительной технике и системах управления.

1.1. Значение и виды коммуникационных процессов

1.2. Организация коммуникационных устройств и систем.

1.3. Реализация коммуникационных процессов в условиях наличия отказов и дефектов.

2. Принципы организации и алгоритм распределенного отказоустойчивого

вещания сообщений

2.1.Особенности класса рассматриваемых

многопроцессорных систем

2.2.Организация межмодульного информационного обмена

в рассматриваемых системах. Вещание сообщений.
2.3. Процедура отказоустойчивого вещания с групповой индексацией приемников сообщения.
2.3.1. Содержательная характеристика процедуры вещания.
Принцип групповой индексации приемников сообщения
2.3.2. Формализованное представление процедуры вещания
2.3.3. Структура широковещательного сообщения.
2.4. Алгоритм отказоустойчивого вещания. Правила обхода отказов
3. Организация устройства отказоустойчивого вещания сообщений
3.1. Принципы организации и архитектура устройства вещания.
3.2. Структурная организация устройства вещания.
3.2.1. Организация входного тракта устройства.
3.2.2. Организация блока анализа ситуаций.
3.2.3 Организация блока модификации маршрутных кодов.
3.2.4. Синхронизация работы блоков устройства.
3.3. Процесс функционирования устройства вещания.
3.3.1. Исходное состояние.
3.3.2 Запуск устройства
3.3.3. Вещание сообщений при отсутствии отказов.
3.3.4. Фаза отклонения
3.3.5. Фаза компенсации.
3.3.6. Фаза возврата
3.3.7. Иллюстративный пример1
Выводы.
4. Исследование функциональной эффективности
алгоритма и устройства отказоустойчивого вещания
4.1. Задачи и методика исследования функциональной эффективности
4.1.1. Задачи исследования функциональной эффективности
4.1.2. Методика оценки среднего времени передачи сообщений
4.1.3. Методика оценки вероятности успешной
маршрутизации сообщений.
4.1.4. Методика оценки аппаратной сложности устройства1
4.2. Организация и результаты имитационного моделирования.
4.2.1. Архитектура инструментальных программных средств имитационного моделирования
4.2.2. Организация вычислительного эксперимента.
Синтез имитационной модели
4.2.3. Результаты оценки среднего времени передачи сообщений
4.2.4. Результаты оценки вероятности успешной
маршрутизации сообщения.
4.3. Результаты оценки аппаратной сложности устройства
Выводы.
Заключение.
Библиографический список.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Описание работы разработанного устройства
в составе коммуникационной сети матричного мультипроцессора
на первом этапе вещания
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Фрагмент листинга проекта имитационного
моделирования
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акты о внедрении результатов исследований
Введение
Актуальность


Если директива END DO в явном виде и не указана, то в конце параллельного цикла синхронизация все равно будет выполнена. В данном примере все три фрагмента информационно независимы, и их можно исполнять в любом порядке, в частности, параллельно друг другу'. Каждый из таких фрагментов будет выполнен какой-либо одной нитью. Целый набор директив в ОрепМР предназначен для синхронизации работы нитей. Самый распространенный способ синхронизации - барьер. Он оформляется с помощью директивы ! Все нити, дойдя до этой директивы, останавливаются и ждут пока все нити не дойдут до этой точки программы, после чего все нити продо;гжают работать дальше. Пара директив MASTER : END MASTER выделяет участок кода, который будет выполнен только нитью-мастером. END MASTER. Директивы синхронизации ОрепМР порождают интенсивный-межпроцессорный, обмен, который преимущественно сводится к широковещательному взаимодействию. Проведенный краткий обзор наиболее распространенных стандартов программирования многопроцессорных систем показывает высокую значимость коммуникационных процессов для эффективного выполнения параллельных программ. Указанные процессы часто носят массовый характер и реализуются в конечном счете на основе алгоритмов и устройств управления широковещательным-, информационным обменом. Как было показано выше, выполнение программ в многопроцессорных системах сопряжено с интенсивным обменом информацией между процессорами (на-уровне процессов или потоков), что определяет важность выбора рациональной организации коммуникационной среды. КС). Основная задача КС - поддержка-высокоскоростного надежного обмена информацией между любыми модулями []. Для этого необходимо, с одной стороны, грамотное построение отдельных модулей КС, с другой стороны, обоснованный выбор ее топологии. Модули КС должны обеспечивать достаточную пропускную способность при ограниченной аппаратно-программной сложности. В настоящее время они строятся на основе перекрестных коммутаторов (crossbar), многокаскадных динамических переключателей и статических коммутирующих устройств []. Топология КС должна минимизировать расстояние между парами взаимодействующих модулей и обеспечивать множество альтернативных маршрутов в целях повышения потенциальной: отказоустойчивости системы []. В зависимости от пространственной организации принято выделять простые и сложные топологии КС []. Сложные топологии КС ориентированы на применение в системах с большим числом модулей-(более 0), обеспечивают широкое множество альтернативных маршрутов и простой механизм наращивания в теоретически произвольных пределах. Учитывая постоянный рост числа модулей в современных системах, при ограниченности числа коммуникационных выводов модуля, интерес представляют КС с многомерной регулярной (или «почти» регулярной) топологией, включая деревья, матрицы, гиперкубы, кубы циклов и т. Распространенным вариантом регулярной топологической структуры- КС является древовидная. Среда строится по схеме двоичного дерева, где каждый узел более высокого уровня связан с двумя узлами следующего; более низкого уровня. Узел, находящийся на более высоком уровне, принято называть родител! При большой интенсивности обменов между несмежными узлами древовидная топология оказывается недостаточно эффективной, поскольку сообщения должны проходить через один или несколько промежуточных узлов. Очевидно, что на более высоких уровнях дерева вероятность «затора» из-за недостаточно высокой пропускной способности линий связи выше. Этот недостаток может быть устранен применением топологии так называемого «толстого» дерева (fat tree) (рис. Идея топологии «толстого» дерева состоит в увеличении пропускной способности коммуникационных линий на близких к корню уровнях. Принципиально иной топологией, отличающейся от дерева большим числом альтернативных маршрутов, является матрица (решётка) []. Каждый узел матрицы соединяется только с ближайшими соседями, число которых варьируется. Например, возможно соединение только с четырьмя соседями или с восемью (рис. Иногда узлы матрицы соединяются с шестью ближайшими соседями.