Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время интенсивно ведутся работы по исследованию и разработке вычислительных систем (ВС), предназначенных для управления объектами, оборудованием и технологическими процессами. Данные ВС должны функционировать в особых условиях, обладать высокой надежностью, обеспечігаать своевременную реакцию- на связанные с управляемым объектом действия и решать заранее определенный набор прикладных задач, что позволяет отнести их к классу проблемно-ориентированных вычислительных систем (ПОВС), работающих в реальном масштабе времени (РМВ). В последнее время наметилась тенденция создания ПОВС в виде многопроцессорных ВС, что позволяет значительно увеличить их производительность путем распараллеливания процесса вычислений, повысить надежность системы, а также обеспечить легкость реконфигурации вычислительных ресурсов и модификации решаемых задач.
Одной из основных проблем, , возникающих при разработке
многопроцессорных ПОВС, является определение состава и структуры
аппаратных средств и прикладного программного обеспечения. Решение
данной задачи связано с оценкой различных вариантов построения ПОВС и
выбора из них оптимального, удовлетворяющего заданным требованиям.
Следовательно, при создании многопроцессорной ПОВС необходим набор
методов исследования системы, который позволяет осуществить Комплексную
оценку ее различных, характеристик. .'
Анатаз многих работ, связанных с проблемой проектирования ВС, показывает, что традиционным является метод описания К моделирования систем, характеризующийся преимущественным исследованием аппаратных средств и определением программного обеспечения в обобщенной форме. При исследовании ПОВС анализу программного обеспечения следует уделить особое внимание, поскольку для данных систем необходимо учитывать ориентацию на заранее определенный класс ,решаемых задач. Таким образом, является акгуальной задача разработки средств исследования и проектирования, учитывающих особенности организации ПОВС.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является
исследование и разработка методов и средств, позволяющих учесть особенности
организации и сократить сроки проектирования высокопроизводительных
_ПОВС, работающих в РМВ. Для достижения поставленной цели решаются
следующие задачи:
. - анализ особенностей органнззщт и функционирования многопроцессорных ПОВС, как объекта исследования;
'. *
- исследование существующих методов и средств моделирования и
разработки вычислительных структур и определение возможных путей
повышения их эффективности;
- создание методов описания и исследования, учитывающих особенности
организации ПОБС и позволяющих произвести комплексную всестороннюю
оценку данных систем, а также осуществить выбор оптимальной архитектуры;
- создание Окомплекса средств описания, моделирования и проектирования, основанного на предложенных методах и подходах к разработке и оптимизации ПОВС.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленгшх задач .испачьзуются методы теории вычислительных систем, теории графов, теории множеств, распараллеливания алгоритмов и имитационного моделирования.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ. На защиту выносятся следующие положения и результаты:
-. алгрритмо-ориенппзованный подход к исследованию ПОВС, объединенный с методикой нисходящего проектирования систем;
- способ-представления алгоритмов решения прикладных задач в виде
параметрического графа зависимостей;
- методы определения оптимального числа параллельных иствей и
распараллеливания ациклических графов алгоритмов;
способ. иерархического многокомпонентного представления и моделирования ПОВС.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Предложен алгоритмо-ориентированный подход к исследованию и разработке ПОВС, характеризующийся предварительной углубленной проработкой и преобразованием алгоритмов решения прикладных задач, отображением. алгоритмов на архитектуру, анализом и выбором архитектуры "посредством имитационного моделирования согласно методике нисходящего совместного проектирования.