Разработка средств анализа функционирования распределенных вычислительных систем и сетей

• Автор: Павский, Кирилл Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.13, 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

1.1. Концептуальные основы построения болыиемасштабных вычислительных

систем модель коллектива вычислителей.

1.1.1. Модель вычислителя

1.1.2. Модель коллектива вычислителей

1.1.3. Принципы построения вычислительных систем.

1.1.4. Алгоритм функционирования вычислительной системы

1.1.5. Модель вычислительной системы.

1.1.6. Принципы технической реализации модели коллектива вычислителей

1.1.7. Архитектурные свойства вычислительных систем

1.2. Структура сетей передачи информации

1.2.1. Требования, предъявляемые к структурам

1.2.2. Структурные характеристики
1.2.3. Оптимальные структу ры
1.3. Семейство живучих распределенных вычислительных систем с программируемой структурой МИКРОС
1.3.1. Вычислительная система МИКРОС, МИКРОС2, МИКРОСТ.
1.3.2. Функциональная структура ВС МИКРОС
1.3.3. Программное обеспечение МИКРОС
1.3.4. Архитектурные свойства систем семейства МИКРОС
1.4. Система обработки изображений
1.5. Кластерные вычислительные системы
1.5.1. Принципы построения кластерных вычислительных систем
1.5.2. Кластерная Огбсистема.
1.6. Выводы.
ГЛАВА 2. НАДЕЖНОСТЬ И ЖИВУЧЕСТЬ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
2.1. Надежность ЭВМ.
2.1.1. Основные понятия надежности ЭВМ.
2.1.2. Вероятность безотказной работы ЭВМ
2.1.3. Вероятность восстановления ЭВМ
2.2. Надежность ВС с программируемой структурой.
2.2.1. Вычислительные системы со структурной избыточностью.
2.2.2. Показатели надежности вычислительных систем.
2.2.3. Расчет показателей надежности для переходного режима функционирования вычислительных систем.
2.2.4. Расчт показателей наджности для стационарного режима работы вычислительных систем
2.2.5. Выводы
2.3. Живучесть вычислительных систем
2.3.1. Живучие вычислительные системы
2.3.2. Показатели потенциальной живучести вычислительных систем
2.3.3. О методике расчта показателей живучести вычислительных систем
2.3.4. Расчт функции потенциальной живучести вычислительных систем
2.3.5. Выводы
ГЛАВА 3. ОСУЩЕСТВИМОСТЬ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НА РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
3.1. Континуальный подход к анализу осуществимости решения задач
3.2. Дискретный подход к анализу осуществимости решения задач
3.2.1. Дифференциальный коэффициент ускорения решения параллельных задач на ВС.
3.2.2. Сложная реконфигурация ВС.
3.2.3. Оценка времени решения параллельных задач на распределенных ВС
3.2.4. Расчет функции осуществимости параллельного решения задач на ВС.
3.2.5. Дискретный анализ осуществимости решения задач
3.3. Анализ осуществимости решения задач потока на ВС.
3.3.1. Функция осуществимости решения последовательных задач потока
3.3.2. Функция осуществимости решения параллельных задач потока
3.4. Выводы.
ГЛАВА 4. ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ
4.1. Показатели эффективности параллельных алгоритмов.
4.2. Алгоритмы предварительной обработки изображений
4.2.1. Алгоритмы сглаживания и удаления помех изображения
4.2.2. Алгоритмы оконтуривания и контрастирования изображений
4.2.3. Параллельные алгоритмы предварительной обработки изображений
4.2.4. Алгоритм вложения графа текущей конфигурации ВС в граф полной конфигурации
4.2.5. Численный анализ осуществимости реализации параллельных алгоритмов обработки изображений.
4.3. Алгоритмы имитации изображений на основе волновой модели.
4.3.1. Волновая модельИЗ
4.3.2. Параллельный алгоритм имитации изображений на основе волновой модели .
4.4. Алгоритмы оценивания сдвигов и поворотов изображений на последовательности кадров.
4.4.1. Модель межкадровых смещений.
4.4.2. Псевдоградиентный алгоритм оценки сдвигов и поворотов.
4.4.3. Параллельный алгоритм оценивания сдвигов и поворотов изображений на последовательности кадров
4.4.4. Параллельная реализация ускоренного псевдоградиентного алгоритма оценки сдвигов и поворотов изображений на последовательности кадров.
4.4.5. Ускоренный последовательный псевдоградиентный алгоритм оценки
сдвигов и поворотов изображений на последовательности кадров.
4.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Электронные вычислительные машины ЭВМ и простейшие вычислительные системы ВС. Данные вычислительные средства основываются на эволюционных модификациях концептуальной машины Дж. Неймана, в них заметен отход от принципа последовательной обработки информации . В частности, в таких средствах используется конвейерный способ обработки информации и векторизация данных или, говоря иначе, предусматривается одновременно параллельное выполнение небольшого числа операций. Расширение функциональных возможностей, повышение быстродействия и надежности, уменьшение стоимости и сокращение габаритных размеров ЭВМ и ВС достигаются главным образом за счет улучшения физикотехнических характеристик элементов и внутренних информационных каналов , 7. Вычислительные системы средства параллельной обработки информации. Системы в концептуальном плане являются диалектической противоположностью ЭВМ, их функционирование основано на имитации работы не отдельных людей, занятых расчетами, а коллективов людейвычислителей. Это позволяет преодолеть барьер производительности, существующий для ЭВМ, достичь высокой надежности и живучести, осуществимости решения задач, существенно улучшить техникоэкономические показатели 7, , , ,, , ,,, ,, , , , 2. Концептуальное представление о средствах обработки информации требует рассмотрение модели коллектива вычислителей 7, 9. Процесс обработки информации решения задач на ЭВМ по сути сводится к имитации вычислительной деятельности человека. ЭВМ и ее функционирования или же основу автоматизации вычислений на ЭВМ должна составить модель вычислителя. И, а 1. ЭВМ и алгоритма сс функционирования при обработке информации или коротко И конструкция вычислителя, а алгоритм его работы. Логика развития средств обработки информации и дуализм понятия вычислитель порождают понятие коллектив вычислителей, допускающее двойное толкование и как ансамбль людей, занятых расчетами, и как система аппаратурнопрограммных средств для обработки информации. Коллектив аппаратурнопрограммных вычислителей или вычислительная система основывается на структурной и функциональной имитации коллектива ансамбля людейвычислителей. Степень адекватности такой имитации определяет потенциальные архитектурные возможности вычислительной системы ВС. Ниже приведенная модель может рассматриваться как модель функциональной организации ВС или просто как модель вычислительной системы 7, 9. Каноническую основу конструкции вычислительной системы и ее функционирования составляет модель коллектива вычислителей. Ни А описание конструкции и алгоритм работы коллектива вычислителей. С с, множество вычислителей с,, 0, ЛГ1, мощность множества С, С описание макроструктуры или просто структуры коллектива, т. II однородности вычислителей с,еС и макроструктуры С. Суть принципов становится ясной, если учесть, что они противоположны принципам, лежащим в основе конструкции вычислителя. Целесообразно подчеркнуть лишь то, что принцип программируемости макроструктуры является не менее фундаментальным в области архитектуры средств обработки информации, чем предложение Дж. Неймана , , , , . Напомним, что он предложил хранить программу работы ЭВМ в ее памяти и модифицировать программу с помощью самой же машины. Требования принципа программируемости макроструктуры сводятся к тому, чтобы в коллективе вычислителей была заложена возможность хранения описания изначальной физической структуры, априорной автоматической программной настройки проблемноориентированных виртуальных конфигураций и их перенастройки в процессе функционирования с целью обеспечения адекватности структурам и параметрам решаемых задач и достижения эффективности при заданных условиях эксплуатации. Уровень развития вычислительной математики и техники, а также микроэлектроники уже сейчас позволяет в некоторых областях вместо принципа конструктивной однородности однородности состава С и макроструктуры в использовать принцип квазиоднородности или виртуальной однородности конструкции Н. Более того, можно ограничиться лишь требованием совместимости вычислителей и использовать неоднородные макроструктуры.