Введение к работе
Актуальность проблемы Современные бортовые вычислительные системы БВС) летательных аппаратов выполняют широкий набор функций (контроль и тіравлеіше, вычисление маршрутов полога, обработка радиосштсалов, ведение баї іанньгх местности и т.д.). Тенденция к увеличению числа решаемых на борту задач )бусловливает растущие требования к производительности БВС. В связи с этим в «нове управляющих комплексов все чаще используются многопроцессорные структуры. Такие структуры могут создаваться как на базе обычных микропроцессоров общего назначения (Intel 80486, Pentium), так и микропроцессоров, специально предназначенных для реализации сетевых структур (транспьютеры Inmos Г8х, Т9х, сетевые сигнальные процессоры TMS320C4x).
Одна из основных проблем, возникающих при разработке шогофункциональных многопроцессорных БВС - это эффективное использование іьічислительньїх ресурсов. При выполнении полетного задания могут возішкать жзличные ситуации, требующие выполнения определенных наборов функциональных задач. Например, решение задач вывода космического корабля па >рбиту впоследствии заменяется решением задач орбитальной стабилизации, стыковки и т.д. Априорное выделение необходимого объема вычислительных >есуреов всем программам является неэффективным, а часто и невозможным. Более )ациопалы1ым безусловно является подход, заключающийся в динамическом іерераспределении ресурсов между наборами задач в соответствии с текущей ситуацией.
Особое место здесь занимают случаи аппаратных/программньгх отказов самой БВС. С помощью средств динамического перераспределения ресурсов юзможно построение систем, в которых при выходе из строя отдельных компонентов сохраняется способность выполнения необходимых функций.
Проблема динамического перераспределения ресурсов в многопроцессорной зВС в настоящее время еще недостаточно изучена. Большинство исследований в этой ібласти затрагивали лишь частные вопросы, связанные с обеспечением іаботоспособности системы при ее деградации. Поэтому актуальность данной проблемы не вызывает сомнений.
4 Цель диссертационной работы заключалась в разработке математическое модели, методов и алгоритмов динамического перераспределения ресурсов бортової многопроцессорной вычислительной системы с целью максимизации эффективносп ее функционирования.
На защиту выносятся:
концепция обеспечения динамической самонастраиваемости бортово? вычислительной системы;
выбор параметров системы и формы представления степени их влияния ш эффективность решения прикладных задач;
общий алгоритм определения оптимальных значений частоты повторения кратности резервирования и точности решения задач.
Методы исследования. При разработке вопросов, рассматриваемых і диссертационной работе, использовались теория расписаний, элементы теории графоі и теория принятия решений.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана концепция обеспечения динамической самонастраиваемостт многопроцессорных вычислительных систем бортового базирования;
получена новая математическая модель задачи динамическогс перераспределения вычислительных ресурсов;
разработан алгоритм определения оптимальных значений параметрої системы.
Практическая ценность и реализация результатов работы Полученные алгоритмы динамического перераспределения ресурса производительности междз задачами в бортовой многопроцессорной вычислительной системе, могу] использоваться при создании или расишрешш операционных систем реальногс времеїш.
5 Разработана операционная система (ОС) для адаптивной толерантной эртовой транспьютерной сети. Специальные средства ОС, в основе которых лежит редложенная методика, обеспечивают отказоустойчивость и самонастраиваемость лстемы к условиям среды.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы сіюльзовались при вьшошіешиї ряда научно-исследовательских работ, что одтверждается соответствующими актами о реализации.
Апробаиия работы. Результаты диссертационной работы докладывались и 5суждались на научно-технических конференциях и семинарах:
Всероссийская научно-техническая конференция «Вычислительные системы ортового базирования», Москва, 1995.
Международный научно-технический семинар «Proceedings of MAI/BAU», [екин, 1995.
Международная научно-техническая конференция «Making it real», .мстердам, 1995.
Международный научно-технический семинар «Proceedings of MAI/BAU», Іосква, 1997.
Международный научно-технический семинар «Проблемы передачи и бработки информации в информационно-вычислительных сетях», Рязань, 1997.
Междунаро;цшя научно-техническая конференция «Free Flight», Амстердам, 997.
Научные семинары каф. 304 «Вычислительные машины, системы и сети», Іосква, 1996-1998.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из 4 глав, введения, іключения и двух приложений. Общий объем работы - 121 страница, 39 рисунков и таблицы. Список литературы включает 67 наименований.