Введение к работе
Актуальность работы В настоящее время для повышения эффективности научных исследований широко применяются различные средства их автоматизации Использование таких средств позволяет ускорить ход научных исследований, снизить их трудоемкость При этом становится возможным изучение сложных объектов и процессов, исследование которых традиционными методами затруднено или невозможно Наибольший эффект от применения автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) удается достичь в областях науки, требующих обработки больших объемов данных, например, разработка фармацевтических препаратов, астрономия, газодинамика, генетика и других В таких сферах АСНИ являются одними из самых требовательных к вычислительным ресурсам Применение специализированных высокопроизводительных систем сдерживается их высокой стоимостью, а использование низкопроизводительных приводит к существенным временным затратам Более доступным средством является использование распределенных вычислительных сред (РВС) как глобального характера, так и локальных, построенных на базе уже имеющегося на предприятии парка ЭВМ К сожалению, для большинства научно-исследовательских учреждений и высших учебных заведений приобретение дорогостоящих высокопроизводительных систем, обеспечивающих реализацию сложных вычислений, является невозможным Однако, в этом случае повышение производительности вычислений возможно за счет привлечения распределенной вычислительной мощности компьютерной сети
Изучение возможностей применения распределенных вычислительных сред в научных исследованиях ведется достаточно давно Основополагающие концепции исследований в этом направлении сформулированы в работах В В Воеводина, Вл В Воеводина, В Н Коваленко, Е И Коваленко, Д А Корягина, Я Фостера, В В Топоркова, К Кессельмана и других авторов. Однако вопросы, связанные с организацией вычислений в АСНИ с использованием распределенных вычислительных сред, еще не получили должного освещения Этим определяется актуальность диссертационной работы
Объектом исследования в данной работе являются АСНИ, ориентированные на обработку больших объемов информации и сложные вычисления
В качестве предмета исследования выступают методики организации вычислений в АСНИ при использовании распределенной вычислительной среды
Цель диссертационной работы повышение производительности АСНИ при проведении вычислительных экспериментов за счет сетевого ресурса
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи
исследование особенностей организации вычислений в АСНИ,
исследование принципов построения современных распределенных вычислительных сред,
исследование методов представления вычислительных заданий в
распределенных вычислительных средах,
разработка модели представления заданий и связей между ними,
разработка спецификации формата описания множества взаимосвязанных вычислительных заданий АСНИ,
разработка и исследование модели множества взаимосвязанных вычислительных заданий АСНИ, а также методики анализа таких множеств,
разработка прототипа подсистемы управления организацией вычислений в АСНИ с использованием распределенной вычислительной среды,
экспериментальное исследование организации решения задач АСНИ в распределенной вычислительной среде на базе разработанного прототипа
Методы и средства исследований При решении указанных задач использовались методы теории множеств, теории вычислительных процессов, теории графов, теории алгоритмов, математической статистики, объектно-ориентированного программирования
Достоверность научных положений и полученных результатов подтверждается их практической реализацией и результатами исследования прототипа подсистемы управления организацией вычислений в АСНИ с использованием распределенной вычислительной среды
Научная новизна работы заключается в
-
Разработанных моделях представления и построения пакета взаимосвязанных вычислительных заданий, базирующихся на теории множеств
-
Разработанном алгоритме формирования заявок на вычисления
-
Предложенном критерии оценки требуемых вычислительных ресурсов и методике его расчета, основанной на ярусно-параллельньгх формах графов алгоритмов, а также методах сетевого планирования
Практическая ценность работы
-
Разработана спецификация формата описания множества взаимосвязанных вычислительных заданий АСНИ
-
Создан прототип подсистемы управления организацией вычислений в АСНИ с использованием распределенной вычислительной среды
Реализация и внедрение результатов работы
1. Результаты диссертационной работы использовались при построении и развитии автоматизированной системы научных исследований методов восстановления изображения сечения по проекциям ЗАО «НАУЧПРИБОР»
2 Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Информационные системы» Орловского государственного технического университета, в курсе «Архитектуры вычислительных систем» для специальностей «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", "Прикладная информатика»
Апробация работы Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на II Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» г Орел (май 2006 г), на Пятой Международной
электронной научно-технической конференции «Технологическая системотехника - 2006» в г Тула (мая 2006 г), на III Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» в г Орле (апрель 2008 г) а также на научно-практических семинарах кафедры «Информационные системы» ОрелГТУ (г Орел По результатам исследований опубликовано 8 работ Положения, выносимые на защиту
-
Модели представления и построения пакета взаимосвязанных вычислительных заданий
-
Алгоритм формирования заявок на вычисление
-
Критерий оценки требуемых вычислительных ресурсов и методика его расчета
-
Прототип подсистемы управления организацией вычислений в АСНИ с использованием распределенной вычислительной среды
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, включающего 24 рисунка, две таблицы, список литературы из 103 наименований, одно приложение
