Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время эффективность использования ЭШ и, в частности, параллельных вычислительных систем, оценивается не столько традиционными параметрами производительности (скоростью выполнения различных операций, их смесей, типовых вычислительных процедур), сколько временем выполнения конкретных задач или их наборов.
Такой подход имеет принципиальное значение для оцешеи вычислительных систем (ВС), функционирующих в контурах управления, где главным критерием качества ВС становится ее способность решить задачу за время, не большее заданного "директивного" времени. Исследование эффективности функционирования таких ВС должно осуществляться с учетом параметров параллелизма заданного набора задач (и/или его фрагментов) и его текущего состояния при случайных, в общем случае, событиях инициации работ и их завершегаїя, в условиях сбоев и отказов шлпонент ВС, при использовании различных средств резервирования вычислительных ресурсов.
В настоящее время известны и широко развиваются метода и средства оценки функционирования параллельных ВС в условиях сбоев и отказов их ресурсов при выполнении сложных программных комплексов, методы составления расписаний для таких комплексов, направленные на отказоустойчивое выполнение программ.
Однако в этих известных методах модели выполнения заданных программных комплексов представляются идеализированными- с заранее известным (детерминированным) временем выполнения каждого- процесса- фрагмента комплекса работ. Реальные же [программные комплексы могут содержать произвольнее количество логических ветвлений и циклов неопределенной длины в каждом из фрагментов, параллельные процессы могут конфликтовать между тобой на общих системных и аппаратурных ресурсах,и т.п., в эезультате чего время выполнения каждого процесса становится случайной величиной.
Разработка достаточно точных математических моделей и ілгоритмсв для анализа функционирования параллельных ВС на задаваемых пользователем комплексах взаимосвязанных работ (КВР) :с случайным временем выполнения каждой работы (процесса) в
условиях сбоев и отказов вычислительных ресурсов параллельной ВС позволило бы решить актуальную задачу аналитической оценки времени выполнения каждого конкретного КВР при различных методах резервирования ресурсов ВС и работ'. КВР априорно- до выбора структуры и конфигурации параллельной ВС либо до детальной разработки программ КВР.
Цель работы состоит в разработке математических моделей функционирования многопроцессорных или многомашинных вычислительных систем (ВС) на сложных комплексах взаимосвязанных работ (КВР) со случайными временами их выполнения в условиях сбоев и отказов вычислительных компонент ВС для априорной стохастической оценки времени выполнения заданных КВР при структурном резервировании вычислительных ресурсов ВС или временном резервировании работ КВР.
Методы исследования базируются на использовании аппарата марковских цепей, теории систем массового обслуживания, математического и имитационного моделирования взаимодействующих параллельных вычислительных процессов.
Научная новизна работы состоит в разработке комплекса математических моделей и программных средств для априорное оценки времени выполнения сложных комплексов взаимосвязанные! работ (задач, их фрагментов, программных модулей) со случайными временами их выполнения на параллельной ВС с заданной ил* предполагаемой конфигурацией вычислительных ресурсов, с учетоь известной или ожидаемой производительности этих ресурсов, Е условиях их сбоев и отказов, при использовании структурногс либо временного резервирования вычислительных ресурсов и работ.
Достоверность научных положений, выводов и практически; рекомендаций подтверждена корректным обоснованием и aнaлизo^ математических моделей рассматриваемых процессов і подтверждающими их результатами имитационных экспериментов.
Практическая ценность результатов работы состоит в том что они позволяют прогнозировать время выполнения конкретны; комплексов взаимосвязанных работ на параллельных вычислительны; ресурсах в условиях их сбоев и отказов априорно, на зтапі проектирования, выбора структуры и конфигурации параллельно! вычислительной системы, а также оценить эффективное^
- 'J -
ИСПОЛЬЗОВаНИЯ СТРУКТУРНОГО резервирования Процессоров ВС ИЛ!!
временного резервирования работ каждого конкретного КВР.
Практическая реализация. Разработанные к программно реализованнные математические модели использовались для оценки времени выполнения комплекса задач верхнего уровня АСУ ТП атомных электростанций и задач управления сложными подвижными объектами на многопроцессорных вычислительных системах серии ПС при различных методах резервирования их вычислительных ресурсов и процессов.
Апробация работы. Основные материалы работы докладывались на XI Всесоюзном совещании по проблемам управления, г.Ташкент, 1889г., и на Международной конференции "Высокопроизводительные вычислительные система в управлении и научных исследованиях-', г.Алма-Ата, 1991г.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 4 опубликованных научных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 103 стр., содержит список литературы из 58 наименований, включает 15 рис.
