Введение к работе
Актуальность работы.
В настоящее время каждый технически сложный объект оснащается встроенной системой управления. На сегодня это самый многочисленный вид вычислительных систем. Так, например, количество микропроцессоров, используемых во встроенных системах, превышает в несколько раз количество микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, серверах, вычислительных комплексах.
Критическими ресурсами во встроенных системах являются память и энергия. Приложения, работающие в таких системах, требуют памяти больше, чем может вместить или энергетически обеспечить встроенная система, и программное обеспечение вынуждено подлаживаться под возможности вычислителя. Кроме того, как показывает история вычислительной техники, объем памяти - это всегда критический ресурс, его всегда не хватает из-за постоянного роста потребностей в функциональности программ.
Во встроенных системах большая часть памяти расходуется на размещение кода программ, а не на хранение результатов вычислений. Поэтому актуально применять к программам методы компактного представления программ (методы КПП) - такие преобразования программ, которые уменьшают объем памяти, требуемый для размещения их программного кода в оперативной памяти компьютера, и при этом сохраняют функциональность программ.
Важно учитывать, что все встроенные системы - это системы реального времени. Поэтому их программное обеспечение состоит из программ реального времени, то есть таких программ, время выполнения которых должно укладываться в заданные временные рамки (директивный интервал). Поэтому методы КПП должны учитывать эти временные ограничения, накладываемые на исходные программы: либо не подвергать их изменениям, влияющим на время выполнения, либо эти изменения должны быть контролируемыми.
Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование применимости методов компактного представления программ во встроенных системах реального времени.
Методы исследования. При получении основных результатов работы диссертации использовались методы математической статистики, теории вероятностей, теории графов и статического анализа программ.
Научная новизна. Предложен новый метод компактного представления для программ реального времени на основе частотных характеристик их поведения, позволяющий учитывать ограничения на время выполнения программ. Разработан метод оценки частоты выполнения линейных участков программы, который, в отличие от существующих методов, позволяет по заданной точности оценки частоты выполнения определить количество испытаний программы на разных данных. Предложен метод определения редко-выполняемого кода программы, позволяющий учитывать ограничения на время выполнения скомпактированной программы.
Практическая ценность. Разработанная система компактного представления программ может использоваться разработчиками программного обеспечения встроенных систем реального времени. Разработанное средство оценки частот выполнения линейных участков программы может использоваться во многих приложениях: оптимизация, распараллеливание и тестирование программ для того, чтобы сконцентрировать усилия именно на активных участках программ; повышение эффективности алгоритмов управления ресурсами в операционных системах; выбор резидентной части в системах реального времени; управление нагрузками в распределенных и многопроцессорных системах.
Апробация работы. Результаты, представленные в работе, докладывались на научном семинаре лаборатории вычислительных комплексов кафедры АСВК факультета ВМиК МГУ имени М.В. Ломоносова под руководством
профессора Р.Л. Смелянского; на семинаре кафедры АСВК под руководством заведующего кафедрой член-корр. РАН Л.Н. Королева; на научном семинаре группы "Computer Architecture" исследовательского подразделения компании Майкрософт, а также на следующих конференциях:
Международная конференция «Ломоносов 2007» (Москва, апрель 2007 г.);
Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Микроэлектроника и информатика» (Зеленоград, май 2008 г.);
Международная научная конференция «Интеллектуализация обработки информации» (Украина, Алушта, июнь 2008 г.);
Всероссийская конференция «Методы и средства обработки информации» (Москва, октябрь 2009 г.);
Летний коллоквиум молодых ученых в области программной инженерии (SYRCoSE) (Нижний-Новгород, июнь 2010 г.).
Публикации. По теме диссертации имеется 8 публикаций (включая 1 в издании из перечня ВАК), список которых приводится в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Объём работы — 126 страниц (включая 3 страницы приложения). Список литературы содержит 65 наименований.
