Разработка методов математического прогнозирования и динамического управления решением взаимосвязанных задач в распределенных и несимметричных параллельных вычислительных системах

• Автор: Случанко, Евгений Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил

Оглавление
Введение.

1 лава 1 Методы исследования функционирования параллельных

вычислительных систем реальною времени на набор взаимосвязанных задач.

1.1. Эффективная производительность параллельных управляющих вычислительных систем ВС и методы оценки времени выполнения комплексов независимых и взаимосвязанных работ
1.2. Проблема прогнозирования времени выполнения задач в параллельных вычислительных системах.

1.3. Постановка задач диссертационной работы

Глава 2. Математические модели для прогнозирования времени выполнения

комплексов взаимосвязанных работ КВР в параллельных ВС с распределенной структурой.

2.1. Базовая математическая модель функционирования параллельных ВС с распределенной структурой.
2.2. Прогнозирование времени выполнения реальных КВР в распределенных ВС со статическим планированием работ по процессорам.
2.3. Модификация базовой математической модели для распределенных ВС с параллельными коммуникациями
2.4. Модификация базовой математической модели для прогнозирования времени выполнения КВР на уровне фрагментов ею работ
Выводы по главе 2.
Глава 3. Аппарат выбора контрольных работ и назначения контрольных событий для управления выполнением КВР
3.1. Исходные данные
3.2. Формализованные правила выбора контрольных работ и назначения
контрольных событий для прогнозирования и управления выполнением КВР .
Выводы по главе 3.
Глава 4 Управление выполнением КВР на основе статического прогнозирования в несимметричных ВС с динамической диспетчеризацией работ по процессорам.
4.1. Исходные данные и математическая модель
4.2. Критерии диспетчеризации работ КВР в неоднородной МВС
4.3. Численные результаты и комментарии.
Выводы но главе 4.
Глава 5. Программные реализации разработанных математических моделей и
алгоритмов
Заключение. Теоретические н практические резулыты.
Литература


КВР и/или его фрагментов за заданное директ ивное время с_ требуемой вероятностью), со случайными временами выполнения работ (программных модулей), в параллельных ВС реального времени (указанных выше классов). Достоверность научных положении, выводов и практических рекомендаций подтверждена корректные« обоснованием и анализом математических моделей рассматриваемых процессов и подтверждающими их результатами имитационных экспериментов. Практическая ценность результатов работы состоит в том. ВС реального времени. Практическая реализация. КВР (из нескольких допустимых версий), а также дисциплин диспетчеризации их работ для управления сложными объектами на проектируемых бортовых многопроцессорных ВС, создаваемых для нового поколения космических аппаратов на предприятиях Росавиакосмоса (хоздоговорные темы по НИР «Салют НХ», «Совсршснствованис-П», «Молус-П», «Модула-»). Апробация работы. Основные материалы работы докладывались на XXVIII и XXIX Международных конференциях «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации, бизнесе» (ITt-SE’ и IT+SK'), на XL1I, XI. I, XI. Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 7 опубликованных научных работах. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 8 стр содержит список литературы из наименований. Глава І. В настоящее время эффективность использования компьютеров и, и частности, параллельных вычислительных систем, оценивается для конкретных применений НС столько традиционными параметрами производительности (скорое іью выполнения различных операций, их смесей, типовых вычислительных процедур), сколько временем выполнения конкретных задач или их наборов. Такой подход имеет принципиальное значение для оценки вычислительных систем (ВС), функционирующих в контурах управления, где главным критерием качссгва становится ее способность решить задачу за время, не большее заданного «директивного» времени |1—7]. Исследование :м|>фекгнвностн функционирования таких ВС должно осуществляться с учетом параметров заданного набора задач (и/или их фрагментов) и его текущего состояния при случайных, в общем случае, событиях инициации работ и их завершения, с учетом возможности перераспределения задач в параллельной ВС (8—]. Можно выделить следующие основные подходы к оценке эффективности ВС в указанном смысле: прямое или косвенное измерение времени выполнения реальных программ заданного набора на ВС, имитационное и математическое моделирование. Экспериментальное исследование эффективности ВС осуществляется непосредственным измерением значений показателей работающей системы. ВС []. Имитационное (статистическое) моделирование обычно используется для сопоставительною анализа альтернативных архитектурных и структурных решений при проектировании различных узлов ВС, а также для оценки точности математического моделирования, что достаточно хорошо представлено в литературе (например, [—]). Достоинством имитационного моделирования является возможность анализа работы ВС практически с любой степенью детализации. Однако, исследование парашлъиых ВС методами имитационного моделирования в общем случае - трудоемкий и сложный процесс. Даже при использовании специализированных языков программирования затраты на создание имитационных моделей и проведения моделирования весьма велики. Для исследования эффективного функционирования и поведения параллельных ВС па этапе их проектирования или выбора их структуры и конфигурации для предполагаемой области применения наиболее часто используется математическое моделирование (см. Различают детерминированные и стохастические (вероятностные) модели. Детерминированные модели применяются при оценке величины относительно простых параметров производительности ВС и поэтому возможность их использования для оценки эффективности параллельных ВС' весьма ограничена. Поэтому в исследованиях параллельных ВС стохастические математические модели применяются значительно шире Эти модели основываются на математическом аппарате марковских цепей и теории систем массового обслуживания.