Планирование вычислительного процесса в навигационных комплексах

• Автор: Юхта, Павел Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Содержание
Введение.
1. Анализ современных подходов при планировании вычислительного процесса в системах реального времени
1.1. Обзор известных методов планирования вычислительного процесса в системах реального времени.

1.1.1. Классификация методов планирования

1.1.2. Планирование в однопроцессорных системах реального времени.

1.1.3. Планирование вычислительного процесса в многопроцессорных системах.

1.1.4. Планирование в распределенных системах.

1.2. Особенности организации вычислительного процесса в навигационных комплексах

1.3. Постановка проблемы планирования в навигационных комплексах

1.4. Выводы
2. Методы построения оптимальных однопоточных планов при заданных для задач директивных сроках
2.1. Построение для однопроцессорной системы оптимальных планов с минимальной средней неточностью временной привязки задач
2.1.1. Планирование независимых задач
2.1.2. Планирование независимых задач при заданных директивных сроках.
2.1.3. Планирование зависимых задач
2.1.4. Планирование в вычислительной подсистеме гидроакустического лага.
2.2. Разрешимые случаи иерархических систем
2.3. Построение для распределенных иерархических систем из разрешимых классов оптимальных планов при заданных директивных сроках
2.4. Выводы
3. Методы построения планов выполнения задач в навигационных комплексах
3.1. Метод субоптимального однопоточного планирования вычислительного процесса при заданных директивных сроках
3.2. Исследование эффективности метода субоптимального однопоточного планирования с использованием случайной генерации примеров
3.3. Метод многопоточного планирования вычислительного процесса в навигационных комплексах
3.4. Выводы
4. Результаты апробации методов многопоточного планирования и анализа вычислительного процесса в навигационных комплексах
4.1. Анализ функционального программного обеспечения ПК
4.2. Построение плана вычислительного процесса НК
4.3 Анализ корректности плана вычислительного процесса НК с использованием имитационного моделирования.
4.4. Выводы
Заключение.
Список использованных источников


Применение интерактивного режима характерно для персональных ЭВМ, когда требуется минимизировать время реакции на запросы пользователя, обеспечить псевдопараллельное исполнение приложений пользователя. Наконец, режим реального времени применяется в различных системах специального назначения для обработки информации и управления. Система реального времени (СРВ) — эго система, правильность функционирования которой зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся. Это определение может быть уточнено следующим образом. Система работает в реальном времени, если ее быстродействие адекватно скорости протекания физических процессов на объектах контроля или управления (имеются в виду процессы, непосредственно связанные с функциями, выполняемыми конкретной системой реального времени). Система управления должна собрать данные, произвести их обработку по заданным алгоритмам и выдать управляющее воздействие за такой промежуток времени, который обеспечивает успешное выполнение поставленных задач. Кроме того, СРВ должна обеспечивать гарантированное время отклика на внешние события. В результате применяемые технические решения сводятся к периодически исполняемым задачам обработки информации или выработки управляющих воздействий. Причем решение этих задач с необходимостью должно завершаться в пределах их периода. Иными словами, они должны исполняться в пределах заданных директивных сроков, которые обычно совпадают с периодами их решения. При этом классическим примером проблемы планирования в системах реального времени [] считается совмещение на одном процессоре решения задач обработки кадров изображения, соответствующих разным стандартам (NTSC, PAL и др. Множество публикаций по вопросам планирования в СРВ чрезвычайно велико и многообразно. Ежегодно проходят научно-технические конференции, где вопросы планирования являются центральными. Среди них, в частности, IEEE International Real-Time Systems Symposium. Только в последние годы в этой области издан ряд фундаментальных монографий [,,,,], издается специализированный журнал «Real-time systems». Ниже приводится обзор публикаций, который не является исчерпывающим, а учитывает направленность настоящей диссертации. При этом выделены три направления в планировании: однопроцессорные, многопроцессорные и распределенные СРВ. Для правильного восприятия материала два последних понятия требуют пояснений. В зарубежной литературе различие между многопроцессорными и распределенными системами определяется как различие между системами, построенными на основе сильно и соответственно слабо связанных процессоров [, ]. У процессоров же может быть только индивидуальная локальная память (стек, кэш-память, и так далее). В результате, у каждою процессора на каждый момент времени есть полное представление о состоянии системы. В этих системах обычно используются одинаковые процессоры. В противоположность сказанному для распределенных систем характерно отсутствие общей шкалы времени и, наоборот, наличие индивидуальной памяти, где хранится код решаемых на данном процессоре задач. Кроме того, обмен информацией между процессорами осуществляется через интерфейсы, вносящие существенные задержки в процесс передачи данных, которые необходимо учитывать и при рассмотрении проблемы планирования. Примерами подобных систем могут являться системы управления сборочного производства [], системы доступа к коллективным вычислительным ресурсам [], GRID-системы [] объединенных общими особенностями такими как вычислительные машины (компьютеры или программируемые автоматы), датчики, исполнительные механизмы или устройства индикации и устройства диалога с оператором. Каждый из этих узлов объединен в общую сеть (сеть может быть различной конфигурации). Подобные системы называются распределенными (distributed) системами [, ]. Необходимо отметить, что не любую реальную систему многих процессоров можно однозначно соотнести с одним из вышеупомянутых классов. Примером выпадающих из классификации систем могут служить, в частности, и рассматриваемые далее навигационные комплексы, которые в свете вышесказанного можно охарактеризовать как распределенные системы с общей шкалой времени.