Введение к работе
Актуальность темы.Диссертационная работа посвящена разработке метола и средств автоматизации имитационного моделирования при исследовании эксплуатационной надежности вычислительного процесса(ВП) в узле сети ЭВМ с высоким уровнем детализации процессов отказов и восстановлений работоспособности, устройств и программных модулей узла сети ЭВМ.Задачи,возникающие на различных стадиях проектирования, адаптации и эксплуатации сетей ЭВМ отличаются большой размерностью, сложностью и трудоемкостью. Их решение требует применения дорогостоящих исследований.Поэтому разработано большое число методик аналитического исследования сетей ЭВМ,включая и вопросы надежности передачи информации по сети ЭВМ. Большинство из них,как правило, предполагают выполнение весьма сильных ограничений, являются существенными упрощениями реальных процессов,что побудило развитие имитационных методов исследования ВП в сетях ЭВМ. В силу трудоемкости имитационного метода вопросы автоматизации процессов имитации приобретают первостепенное значение.В настоящее время разработано много различных систем моделирования .(СМ) для автоматизации построения и эксплуатации ИМ сложных систем. Однако,большинство из них требует высокой квалификации исследователя по программированию и имитации, что затрудняет их использование проектировщиками сетей ЭВМ.Поэтому существует проблема использования' СМ непрофессионалами в программировании при проектном моделировании сетей ЭВМ.
Второй важной проблемой организации ВП в сети ЭВМ является. разработка стратегий профилактики отказов в узле сети и восстановления работоспособности программных компонентов в условиях высокой частоты отказов программных модулей (ПМ). В силу непредсказуемости появления отказов ПМ решение этой проблемы возможно на основе имитационного моделирования вариантов стратегий ВП.
Учитывая наличие перечисленных выше проблем имитационного моделирования сетей.ЭВМ, актуальной является задача разработки метода и средств автоматизации имитационного моделирования, позволяющих оперативным образом решать проблемы имитации ВП и исследования эксплуатационной надежности компонентов сети ЭВМ.
Цель работы. Целью диссертации является разработка нового метода и средств автоматизации имитационного моделирования ВП в узле.сети ЭВМ при исследовании эксплуатационной надежности его компонентов и создание технологии применения метода' и' средств имитации на ПЭВМ.
.2
Методы исследования, используемие в диссертации базируются на известных подходах к имитации функционирования сложных систем, методах планирования зксперимента и математической статистики. При создании средств автоматизации имитации использовался общий технологический инструментарий прикладного программирования, известные стандартные пакеты по математической статистике и базовая система моделирования МІСІС.
Научная новизна работы заключается в следующем.
Разработан метод .автоматизации имитационного моделирования, позволяющий исследовать эксплуатационную надежность БП в узле сети ЭВМ с высоким уровнем детализации процессов обработки информации программными модулями.Метод включаетгряд приемов формализации описания процессов возникновения и ликвидации отказов, технику уменьшения' ресурсоемкое ИМ сети ЭВМ, новые средства автоматизации ИЭ, позволяющие параметризовать надежность структуры ИМ узла сети .ЭВМ и его программных компонентов, проблемную ориентацию компонентов узла сети ЭВМ на исследование эксплуатационной надежности узла.
Разработана и апробирована методика выбора рабочей, точки в пространстве параметров ИМ узла сети при наличии конкуренции программных модулей (ПМ) за ресурсы узла сети ЭВМ.'
Предложена технология исследования- влияния параметров надежности компонентов ПО на характеристики эксплуатационной надежности всего узла сети ЭВМ в-условиях высокой частоты отказов ПМ.
В ходе апробации метода и средств имитации показана неприменимость аналитических методов моделирования ВП на высоком уровне детализации из-за невозможности учета конкуренции ПМ за ресурсы устройств узла сети ЭВМ.
Практическая значимость работы заключается в следующем.
Метод автоматизации моделирования ускоряет все этапы имитационного' моделирования для пользователей, не являющихся профессионалами в программировании и имитации.
Программно-технологическое обеспечение (ПТО) имитационного
моделирования отказов и восстановлений работоспособности в сетях
ЭВМ, обеспечивающее реализацию метода, позволяет исследователям
разной квадафикации оперативно получать информацию о надежности и
функциональных характеристиках узла сети ЭВМ при решении ими про
ектных задач. '
При апробации метода и средств имитации экспериментально показана возможность парадоксов имитации,когда при увеличении уровня детализации ВП из-за конкуренции ПМ за ресурсы ЦП появляется
"эффект мультиобработки" при имитации ВП традиционными методами и средствами теории массового обслуживания.Показано также,что характер распределений времени безотказной работы узла сети становится мул^тимодальным '! трудно аппрсісспмпрувпіКт дане при акипоненциаль-ном характере надежностных характеристик отдельных устройств узла. Реализация результатов исследования. Исследования проводились в рамках госбюджетной тематики Гомельского государственного университета им. Ф.Скорины в соответствии с техническим заданием на, следующие НИР:
ГБ САПР-15 "Разработка и использование моделей при создании ВЦКП, рриентированных на САПР, и реализация -ее в виде программных моделей", номер гос. регистрации 81018592;
ГБ 91-03 "Автоматизация технологии исследования, проектирования и управления ВП на ЭВМ, комплексах и сетях ЭВМ", номер гос. регистрации 019100117997;
ГВЦ 91-19 "Разработка методов исследования и прогнозирования характеристик объектов, подвергшихся радиационному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС для реализации в составе АРМа радиоэколога", номер гос. регистрации 01920005608;
ГБВД 92-10 " Разработка методологии и средств имитационного моделирования сложных кибернетических систем с программируемым интеллектом".
- ГБВД 94-11 "Разработка программно-технологического комплек
са оперативного поиска напряженных городских транспортных маршру
тов с помощью имитационных моделей",номер гос. регистрацш 1996115,.
ГІТ0 имитационного моделирования отказов и восстановлений работоспособности в сетях ЭВМ внедрено в учебный процесс и используется при подготовке студентов математического факультета Гомельского государственного университета' им. Ф.Скорины.
ИМ телекоммуникационной банковской сети, разработанная на базе библиотек ИМ ПТО использовалась при проектном моделировании в Гомельском филлиале 311 АК "Беларусьбанк".
Апробация работы.чОсновные результаты работы доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях:
Всесоюзной научно-практической конференции "Вопросы экономики и организации информационных технологий" (Гомель, 1991);,
международной конференции; посвященной 25-летию ГГУ "Проб-' лемы математики и информатики" (Гомель, 1994);
межгосударственной научно-практической конференции творческой молодежи "Актуальные проблемы информатики: математическое.
программное и информационное обеспечение" (Минск, 1994, 1996);
3-ем международном семинаре "Негладкие и разрывные задачи управления, оптимизации и их приложения" (С.Петербург, 1995);
Республиканской научно-методической конференции,посвященной 25-летию факультета прикладной математики и информатики . БГУ (Минск, 199Б);
международной конференции "Алгебра и кибернетика",посвященной.памяти академика Чухинина С.А. (Гомель, 1995);.
Республиканской научно-технической конференции "Автоматический контроль и управление производственными процессами" (Минск, 1995);
3-ей международной научно-технической конференции "Контроль и управление в технических системах" (Винница, 1995);
Республиканской конференции "Автоматизация проектирования дискретных систем" (Минск, 1995).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 2 печатных работах, 13 тезисах докладов научно-технических конференций, а также в итоговых отчетах Гомельского государственного университета им. Ф.Скориш по выполнению НИР. .
На защиту выносится.
-
Метод автоматизации имитационного моделирования при исследовании эксплуатационной надежности ВП в узле сети ЭВМ.
-
ПТО,реализации метода и технология моделирования процессов отказов и восстановлений работоспособности узла сети ЭВМ.
-
Методика выбора рабочей точки в пространстве параметров ИМ узла сети ЭВМ.
-
Результаты апробации метода и средств автоматизации ИЭ на ПЭВМ при исследовании эксплуатационной надежности компонентов ПО в условиях высокой интенсивности отказов ПМ.
Достоверность научных положений и практических рекомендаций метода подтверждается в ходе выполнения НИР в Гомельском государственном университете, а также в ходе использования ПТО в учебном процессе.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пятиглав, выводов, списка использованных источников, восьми приложений. Общий объем диссертации составляет 295 страниц,включая 39 рисунков, і 8 таблиц (на. 60 страницах). . и список использованных источников из 67 наименований (на 4 страницах).Приложения составляют 122 страницы.