Введение к работе
Актуальность проблемы. Гроблемиой обла.-ть:с, рассматриваемой в
иссертационной работе,является фор?.;ализаішл процесса синтеза про-'раммного обеспечения ілногопроцессоршх вычислительных систем ; МВС ) с использованием аппарата накопления знаний и алгоритми-іеского моделирования решения задач на МВС. Имеется некоторая задача, характеристики решения которой на существующих вычислительных :истемах нас не устраивают, требуется разработать программу для ВС,позволяющую решить задачу с напербд заданной эффективностью.
Необходимо отметить, что задача "привязки" параллельных алго-штмов к вычислительным системам ( ВС ) не является,вообще говоря, ювой. Она так или иначе присутствовала при решении крупных эычислительных задач для ЦВМ всех поколений. Но особую остроту и їлокность она приобрела относительно недавно. Объясняется это, прежде всего, необходимостью совмещения выполнения большого коли-іества операций во времени и возросшей сложностью архитектуры ВС, iS специализацией, необходимостью пересмотра программного обеспечения, необходимостью исследования структуры вычислительных алгоритмов .
Исследование процессов реализации вычислительных алгоритмов на программных моделях многопроцессорных вычислительных систем явля-этся.по существу,коррелированным исследованием архитектуры системы і структуры алгоритма и вырабатывает взаимные требования к идеологии вычислительной системы и соответствующую адаптацию вычислительного алгоритма.Исследования такого рода на программных моделях дают возможность для конкретной МВС определить класс эффективно эеализуемых алгоритмов, привести их к удобному для данной системы зиду, указать наиболее эффективные способы реализации алгоритмов іа данной МВС.Кроме того,исследования на моделях дозшллшт шбрать эффективную реализацию класса задач на множестве архитектур МВС.
Таким образом, разработка систем, позволяющих составлять программное обеспечение МВС из элементов базового набора подзадач ; учетом структуры задачи, архитектуры системы, и опирающихся при этом на эвристические знания проблемной области и результаты моделирования, является актуальной задачей технологии параллельного
программирования.
Целью диссертации является формализация процесса составление программ для МВС из базового набора параллельных программ подзада» проблемно-ориентированной области, разработка и исследование базі знаний ( БЗ ) для интеллектуальной подсистемы моделирования і принятия решения о качестве программного обеспечения МВС на основе базы данных проблемной области и программной модели.
Для достижения этой цели должны быть решены следующие задачи.
-
Проанализировать известные средства моделирования вычислительных систем и сформулировать требования к составу и к программному обеспечению экспертно-моделирующей системы ( ЭМС ).
-
Сформулировать алгоритм, позволяющий составлять МВС-прог-рамму задачи из базового набора подзадач с помощью базы знаний и реляционной базы данных.
-
Представить продукции БЗ,определяющие типовые отношения меж ду характеристиками задачи,аппаратуры и аппаратно-программными затратами МВС и позволяющие синтезировать эффективные МБС-программы задачи из параллельных программ подзадач базового набора.
-
Сформулировать подход к системе разработки программного обеспечения многопроцессорных вычислительных систем, позволяющий упростить и ускорить процесс отладки программного обеспечения на моделях ВС с учетом накопленного опыта.
-
Разработать компоненты настраиваемой программной модели ( ППМ ) многопроцессорных вычислительных систем с элементами экспертных систем и принципы их программной реализации.
Методы исследований. Положения диссертационной работы сформу-лированы с использованием элементов теории множеств, реляционного исчисления. Кроме того, в процессе проведения исследований и разработок и практической проверки их результатов применялись методы представления знаний о проблемных областях, принципы программирования моделей дискретных событий и основные алгоритмы штерпретации,программирование на Ассемблере в средах ОС и СВМ ЕС, программирование на персональных компьютерах в ОС MS-DOS на Турбо-Прологе и Турбо-Си.
Научная новизна. В результате проведенных исследований разработаны принципы реализации программного обеспечения МВС на основе элементов базы знаний, способной накапливать опыт параллельного
грограммирования и выдавать рекомендации пользователю по эффектна-юй реализации программ на МВС, базы данных проблемной области и fflM.Предлагается алгоритм составления паратл<злышх программ задачи із базового набора параллельных программ подзадач, хранящихся в 5азе данных. Включение в систему разработки МВС-программ НИМ поз-юляет базе знаний выдавать рекомендации пользователю без решения іго задач на реальных ВС.
Практическая ценность. Использование предложенного способа проектирования программного обеспечения многопроцессорных вычислите-1ьных систем способствует рациональному построению параллельных зычислительных программ, уменьшает время проектирования и требова-шя к квалификации программистов, позволяет проектировщику за при-)млемое время получить результаты программирования нескольких альтернативных вариантов параллельной программы и выбрать наилучший, {энная методика распространяется и на задачи невычислительного :арактера.
Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы использованы при выполнении следующих научно-исследовательских і опытно-конструкторских работ:
"Прикладное математическое обеспечение", часть 2, J ГР 12 от :0.02.84.;
"Вычислительный комплекс ЕС ЭВМ - ЕС2703", книга Ш Т5-22І4-)0197, » ГР 01840073060;
"Разработка методов адекватного отображения проблемных и системных процессов в архитектуру МВС", № ГР 0I8700I4I99;
"Архипелаг", № ГР X 87545;
"Исследование структуры, разработка алгоритмов и интерфейсов программного обеспечения многопроцессорной МБДВ",* ГР 0I9I000I484.
Результаты внедрены и использовались в НИИ связи (г. Таганрог) гри создании программного обеспечения многомашинных комплексов. По юзультатам внедрения получен экономический эффект в размере 44 вс. руб. .
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы [ркладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции " Моделиро-іание - 88 ", КишинЭв, 1988; 6-й Ростовской областной научно-тех-гаческой конференции по применению вычислительной техники, Ростов-га-Дону, 1987; 32-й научно-технической конференции профессорско-
преподавательского состава, аспирантов и сотрудников Таганрогской радиотехнического института, Таганрог, 1986.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатны:
работ,одно программное средство зарегистрировано в Государствен^^ фонде алгоритмов и программ СССР.Кроме того,результаты исследоваш отражены в 5 отчетах по госбюджетным и хоздоговорным научно-исслс довательским и опытно-конструкторским работам, зарегистрированш в ВНТЩ.
Структура и объём диссертации.диссертация состоит из введения,
четырбх глав, заключения, списка литературы, содержащего 103 наименования, и приложений. Работа изложена на 189 страницах: 121 машинописная страница основного текста,19 страниц рисунков и таблиц, 10 страниц списка литературы, 39 страниц приложений.
