Введение к работе
Актуальность проблемы. В мировой и отечественной практике ромышленной высокопроизводительной обработки информации широ-ое распространение получили комплексы со спецпроцессорами. Они тличаются простотой технической реализации, низкой по сравнению cynep-ЭЬМ стоимостью, достаточно высокой надежностью, отсутст-ием специальных требований к условиям эксплуатации. К ним при-ідлежит высокопроизводительный проблемно-ориентированный выделительный комплекс с двумя мультипроцессорами (МЛ) ПС-2000. шьнейшее его развитие предусматривает, с целью достижения эебуемых произ:<оцительно-стей и обеспечения их диапазона, по-гроение семейства многомашинных мультипроцессорных вычислитель-к комплексов (ММВК), базирующихся на МП типа ПС-2000, обвешенных высокоскоростной малоинерционной сетью информационных
ІЯЗЄЙ.
Отечественный и зарубежный опыт использования комплексов со іецпроцессорами показал, что их эффективная производительность іачительно ниже пиковой даже на задачах, информационно-потоковые афы которых идеально соответствуют структуре спецпроцессоров, к, эксплуатация ПС-^000 на пакете обработки геофизической ин-рмации выполняется при средней загрузке МП менее 20 %. Анало-чные результаты получены для зарубежных систем со спецпроцессо-ми при решении задач обработки баз данных. Это объясняется не-статками организации информационной сети комплексов и больши-накладнкми расходами на управление.
Стоимость вычислительного оборудования в современных комплек-к со спецпроцессорами существенно превосходит стоимость системы эавления. Поэтому ее совершенствование может значительно улуч-гь соотношение "эффективная производительность/стоимость" вы-:лительной системы в целом. Так, для достижения суммарной эффектной произвопительности в ЗС-50 млрд. операций с плавающей за-7ой а секунду, требуемой для обработки геофизической информации ідлриятиями МинГео, необходимы объемы оборудования стоимостью 500 млн.руб. Совершенствование систем управления и структур ермационных связей, которое позволит поднять эффективную пронзительность хотя бы в 1,3-1,6 раза, т.е. довести ее цо 25-30 %'Л
пиковой производительности ММВК, может только в геологии дать экономический эффект, исчисляемый десятками миллионов рублей.
Цель работы - исследование, разработка и обоснование структурной организации аппаратно-программных Средств и методов построения систем управления ММВК типа ПО-20СС, разработка инженерных методов проектирования высокоэффективных, обеспечивающих низкие накладные расходы на планирование, диспетчеризацию и синхронизацию процессов, аппаратно-программных средств систем управления как отдельными МП типа ПС-2000, так и ММВК на их основе.
Общая методика исследований. В работе использованы методы теорий вероятности, массового обслуживания и дискретной оптимизации. При исследовании моделей проводится машинный эксперимент.
Научная новизна. Разработана методика инженерного проектирования многоуровневых иерархических систем управление вычислительными процессами для мультипроцессоров типа ПС-2000 и проблемно-ориентированных многомашинных мультипроцессорных вычислительных комплексов на их основе, включающая процедуры пошаговой оптимизации базовых структур и рационального распределения функций управления между аппаратными, микропрограммными и программными уров нями ; методика ориентирована на максимизацию отношения "эффективная производительность/стоимость" для вычислительных комплексов рассматриваемого типа.
Практическая ценность. Применение предлагаемой методики позволяет обосновать и оптимизировать структурную организацию тєї нических средств и сформировать алгоритмы функционирования аппаратных, микропрограммных и программных уровней системы управленш вычислительными процессами для МП типа ПС-2000 и комплексов на ю основе, в частности:
обосновать выбор оптимального количества уровней иерархии управления и распределения управляющих функций между ними;
оптимизировать распределение элементов управляющих функциі между компонентами как одного, так и смежных уровней.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной pi боты использовались при разработке устройства управления МП ПС-2000, линии обмена управляющими сообщениями, микродиспетчеров МП, подсистем внешней памяти и коммутатора внутрисистемных обмен ММВК ПС2І00. ВК ПС-2000 выпускается серийно. По состоянию на кон
1988 года выпущено 196 экземпляров ВК ПС-2000. Вычислительный комплекс ПС2ГО0 выдержал междуведомственные приемочные испытания. Документация на него передана на завод-изготовитель.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние, перспективы разработки и применение средств вычислительной техники для управления технологическими процессами и автоматизации научного эксперимента" (Москва, 1979г.), Всесоюзном научно-техническом совещании "Опыт разработки и применения УВК СМ-І и СМ-2 СМ ЭВМ и перспективы их развития" (Североцонецк, 1981г.), Всесо-озном научно-техническом совещании "Высокопроизводительные вычислительные системы" (Тбилиси, 1981г.), Республиканской научно-технической конференции "Вопросы разработки и применения средств вычислительной техники" (Тбилиси, 1985г.), УІ Всесоюзной школе "Многопроцессорные вычислительные системы"(Звенигород, 1985г.), Всесоюзном научно-техническом семинаре "Программное обеспечение многопроцессорных систем" (Калинин, 1985 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Опыт разработки и внедрения технических и программных средств СМ дШ и АСВТ-ПС" (Северодонецк, 1986г.), Всесоюзном совецании "Высокопроизводительные системы" (Таллин, 1989г.),
Публикации. По теме диссертации получено 3 авторских свидетельства и опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, изложенных на 124 страницах машинописного текста, кроме того содержит 29 страниц иллюстраций, список литературы, включающий 99 наименований и приложения.