Исследование эффективности мультикомпьютерных систем с использованием декомпозиционной модели организации распределенных вычислений

• Автор: Абдулрадх Одай Абдуллатиф
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 206 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ЭФФЕКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ.

1.1. Проблемные среды, определяющие необходимость развития мультикомпыотерных систем

1.2. Модели и языки параллельного программирования.

1.2.1. Модель передачи сообщений I.

1.2.2. Модель параллелизма по данным .

1.2.3. Гибридная модель параллелизма по управлению с передачей сообщений I.

1.2.4. Модель параллелизма по данным и управлению V

1.2.5. Модель КУРС

1.3. Технологии созданий распределенных параллельных приложений
1.4. Проектирование распределенных параллельных алгоритмов.
1.5. Средства распределенного параллельного программирования.
1.6. Схема управления распределенным объектом на примере ЭСС.
1.7. Показатели эффективности реализации распределенных программ.
1.8. Цели и задачи проводимого исследования
Выводы по главе 1.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ДЕКОМПОЗИЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРОБЛЕМНОЙ СРЕДЫ.
2.1. Декомпозиционный подход к повышению эффективности
управления распределенным объектом.
2.2. Задачи оптимизации нормальных режимов ЭЭС, допускающие возможность их декомпозиции
2.2.1. Декомпозиция алгоритма оптимизации по шагам.
2.2.2. Декомпозиция задач оптимизации с использованием принципа оптимальности
2.2.3. Декомпозиция задач оптимизации на основе метода функциональных характеристик.
2.3. Разработка декомпозиционной модели
2.3.1. Разработка модели распределнных параллельных вычислений для решения задачи расчета установившегося режима ЭЭС
2.3.2. Обобщение метода Тевенена для решения задачи расчета установившегося режима ЭЭС.
2.4. Оценка эффективности реализации декомпозиционной модели.
2.5. Сравнительный анализ методов декомпозиции.
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ МУЛЬТИКОНВЕЙЕРНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ НА БАЗЕ МЕТОДА ДЕКОМПОЗИЦИОННЫХ ЭКВИВАЛЕНТОВ
3.1. Схема мультиконвейерных вычислений
3.2. Организация мультиконвейерных вычислений на примере схемы
расчета установившегося режима ЭЭС
3.2.1. Простой способ преобразования конвейера.
3.2.2. Иерархический способ преобразования конвейера.
3.2.3. Гибридный способ преобразования конвейера
3.2.4. Иерархическипараллельиый способ преобразования конвейера
3.3. Анализ эффективности рассмотренных способов организации мультиконвейерных вычислений
3.3.1. Эффективность 1го способа организации вычислений
3.3.2. Эффективность 2го способа организации вычислений.
3.3.3. Эффективность 3го способа организации вычислений.
3.3.4. Эффективность 4го способа организации вычислений.
3.4. Сравнительный анализ вариантов организации мультиконвейерных вычислений
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ.
4.1. Методика экспериментального подтверждения ожидаемой эффективности реализации декомпозиционных моделей.
4.2. Программная реализация метода декомпозиционных эквивалентов
4.2.1 .Локальная реализация на сервере МЭИ
4.2.2. Реализация в виде распределенной параллельной программы
4.3. Подтверждение работоспособности декомпозиционной модели на примере фрагмента ЭЭС Ирака.
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Помимо выполнения функций сбора, хранения и отображения технологической информации возникает необходимость решения сложных вычислительных задач, связанных с реализацией технологического процесса. В настоящее время характерно использование централизованного подхода к управлению такими объектами, что является узким местом, ведущим к снижению качества управления, прежде всего, за счет большой временной реактивности системы, сложности программного обеспечения управления данными, необходимости использования приближенных расчетов для уменьшения объемов обрабатываемой информации, малой живучести системы. Многие из этих недостатков устраняются при переходе от централизованного сосредоточенного управления к децентрализованным распределенным системам контроля и управления, которые подразумевают наличие рассредоточенного расположения локальных вычислителей в местах возникновения и использования данных 4,,,. Для указанного класса объектов переход к распределенному управлению и разбиению на подсистемы не является искусственным приемом, а отражает естественную особенность топологии систем наличие в их составе слабосвязанных в смысле числа связей между собой отдельных подсистем. Так, например, для электроэнергетической системы ЭЭС это деление объединенной энергосистемы региона на совокупность районных энергетических систем РЭС, РЭС в свою очередь на совокупность предприятий электрических сетей. Для магистрального газопровода это деление на отдельные участки управления, участков на совокупность крановых площадок и т. При разбиении системы на подсистемы и переходе на распределенное управление становится актуальной проблема выработки оптимальной стратегии поведения системы в целом с учетом состояния всех распределенных подсистем. Простое использование вычислительных сетей для достижения указанной цели не представляется возможным, так как они обеспечивают информационное взаимодействие вычислителей. На фоне последних достижений вычислительной техники вс более отчетливо вырисовывается тенденция интеграции параллельных архитектур и сетевых принципов организации вычислений 5,6,8,9,,. Эта тенденция возникла благодаря получившей сво развитие ещ в е годы идее перехода к созданию распределнных параллельных систем, которые сочетают положительные свойства локальных вычислительных сетей и параллельных вычислительных систем . Более того, она открывает значительно более широкие возможности для распределенного децентрализованного управления, прежде всего за счет глубокой координации взаимодействия удаленных вычислителей. ЭВМ за счт объединения в единую систему параллельно работающих ЭВМ, рассредоточенных по локальным центрам в соответствии со сложившейся инфраструктурой реализации технологических процессов. Если же принять во внимание большую территориальную удалнность локальных центров для отмеченных объектов, а также возможность приближения локальных центров к источникам возникновения телеметрической информации, обычно передаваемой по медленным каналам связи в центр, то общий эффект от внедрения распределнных вычислительных систем может быть значительным. Перспективным для реализации компьютерной поддержки распределенного управления в этом случае является использование нового класса вычислительных систем параллельных вычислительных сетей или параллельных мультикомпьютерных сетей ПМКсетей. Таким образом, ПМКсетьэто вычислительная среда, состоящая из многих компьютеров, объединенных в сеть и обеспечивающая их согласованное взаимодействие при решении объемных задач с учетом необходимости обработки исходных данных по месту их возникновения. Неотъемлемой составляющей ПМКсети является входной алгоритмический язык для подготовки и воспроизведения распределнных параллельных программ данной задачи. В отличие от вычислительного кластера, для ПМКсети характерно отсутствие требования близкодействия рабочих станций. Главное, обеспечить начальную обработку данных там, где они возникают, с последующей передачей промежуточных результатов на ведущий компьютер для решения координирующей задачи значительно меньшей размерности.