Введение к работе
Актуальность тема.
Ванную ' роль в проектировании параллельных вычислительных систем играет имитационное моделирование. Это одна из наиболее ресурсоемких областей программирования. Для сложных имитационных моделей (в частности для моделей параллельных вычислительных систем) требования к времени моделирования зачастую становятся критическими- Одним из путей сокращения времени моделирования является использование внутреннего параллелизма моделей. Перспективным направлением распараллеливания моделей представляется распределенное имитационное моделирование (РИМ). Этот способ распараллеливания предполагает описание модели в виде совокупности параллельно развивающихся компонент (далее процессов). Процессы модели могут выполняться на разных процессорах, таймеры которых могут быть не согласованы между собой.
Отличительной особенностью программ имитационного моделирования является то, что они должны воспроизводить поведение всех процессов имитационной модели в едином модельном времени. Поддержание, единства модельного времени является основной задачей системы"РИМ.
Отсчет модельного времени в системе может проводиться как централизовано, так и распределеннОі всеми процессами модели в индивидуальном порядке. Поэтому, кроме синхронизации процессов, диктуемой особенностями каждой модели и которую пользователь должен явно описать в тексте модели, система РИМ должна обеспечивать " дополнительнуй синхронизацию процессов модели, которая. бы обеспечивала такие результаты моделирования» как если, бы система действительно развивалась в едином модельном времени. Любая система РИМ должна автоматически поддерживать такую дополнительную синхронизацию, и она должна быть прозрачна для пользователя. Соответствующий системный механизм ограничения выполнения процессов модели для поддержки
единства модельного времени, традиционно называется алгоритмом синхронизации распределенного имитационного моделирования (алгоритм 1С)..' Заметим, что. проблема дополнительной синхронизации специфична для . распределенного имитационного моделирования. В других программах нет модельного времени и, следовательно нет проблемы.
Алгоритм АС является ключевым алгоритмом системы РИМ. При фиксированных классах моделей и аппаратуры эффективность РИМ определяется организацией алгоритма АС.
Перспективным направлением разработки средств моделирования и анализа является комплексный подход к моделированию и анализу ([1]). Основная идея комплексного подхода заключается- в использовании единой понятийной и синтаксической системы для построения моделей, которые можно исследовать методами как алгоритмического анализа, так и имитационного моделирования. В работе [1] предлагается способ описания распределенных вычислительных систем в виде МС-модёлей, синтаксис которых основан на комплексном подходе .'
Предметом рассмотрения в данной работе будет алгоритм АС для моделирования МС-моделей на магистрально-модулышх. вычислительных системах (ММВС системах).
Цель работы.
Целями диссертационной, работы, являются:
.,1) исследование подходов и способов построения
алгоритмов АС;
2) разработка алгоритма АС для системы РИМ, которая:
является частью системы комплексного
моделирования и анализа, основанной на МС-моделях,
предназначена для использования на системах ММВС.
критериями оптимальности алгоритмов которой считаются/время моделирования и память, требуемая для поддержки системы.
- А - '
Основные результаты работы.
1), Проведена классификация алгоритмов АС, отражающая такие характеристики алгоритмов АС, как параллелизм и накладные,расходы на алгоритм АС, и позволящая сравнивать алгоритмы АС и выбирать наиболее оптимальные.
2). Разработан алгоритм АС. предназначенный для моделирования МС-моделей на ММВС системах и .обеспечивающий для данных классов задач и аппаратуры наиболее гибкое использование параллелизма модели при наименьших накладных расходах на поддержку моделирования.
3). Выполнены проектирование, реализация и . внедрение системы РИМ для ММВС "Стенд", которая явилась частью системы комплексного моделирования и анализа систем РВС на основе МС-моделей. С помощью этой системы был построен комплекс моделей транспортной станции ЛВС "Невод" и проведено исследование перспектив развия программно - аппаратной структуры этой станции.
Научная новизна.
В диссертации построена классификация алгоритмов АС и проведено их сравнение.
На основе разработанного понятийного аппарата создан алгоритм АС для моделирования МС-моделей на системах ММВС.
Практическая ценность.
На основе разработанного в диссертации единого подхода к описанию алгоритмов АС построен алгоритм для МС-моделей и ММВС систем.
На основе предложенного алгоритма АС разработана и реализована система имитационного моделирования для экспериментальной ММВС "Стенд".
С помощью построенной системы РИМ был реализован комплекс моделей транспортной станции ЛВС "Невод" и проведено исследование перспектив развия программно аппаратной структуры этой станции.
Методы исследования.
При разработке алгоритма АС для МС-моделей и ШВС систем использовался широкий спектр" строго синхронных, консервативных и оптимистических методов синхронизации в распределенном имитационном моделировании.
Апробация работы и публикации'.
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ. Результаты работы докладывались на конференции "Локсеть-88" (Рига, 1988 г.), на школе-семинаре по вычислительным сетям (Ленинград, '1990 г.), на "научных" семинарах лаборатории Вычислительных комплексов кафедры АСВК.факультета ВМиК МГУ, .на других научных семинарах факультета.
Структура и объем диссертации.
