Введение к работе
-'> Актуальность проблемы. В мировой и отечественной практике промышленной высокопроизводительной обработки информации широкое распространение получили комплексы со спецпроцессорами, которые выгодно отличаются от аналогичных по характеристикам супер-ЭВМ простотой технической реализации, низкой стоимостью, достаточной толерантностью к условиям эксплуатации. Кроме того, они обладают естественной модульностью, что позволяет специфицировать их состав под конкретные задачи, максимизируя соотношение "производительность/стоимость" для каждого пользователя. К таким комплексам принадлежат вычислительные комплексы ПС-2000 и ПС-2І00, совместно разработанные Институтом проблем управления (г.Москва) и НПО "Импульс" (г.Северодонецк) и базирующиеся на мультипроцессорах (Ш) ПС-2000~и ПС2І00 соответственно.
При разработке мультипроцессора возникают три взаимосвязанные задачи:
-
синтез структуры решающего поля;
-
синтез средств и методов управления решающим полем ;
-
синтез системы контроля решающего поля.
Решению первой задачи посвящено множество трудов, определяющих оптимальную структуру решающего поля как для каких-то конкретных задач, так и для довольно представительных классов задач. Комплексное решение остальных двух задач для МП класса ПС2І00 в литературе отсутствует; в то же время отечественный и зарубежный опыт использования комплексов со спецпроцессорами показал, что их эффективная производительность значительно ниже пиковой даже на задачах, графы которых идеально соответствуют структуре спецпроцессора, что объясняется как низким качеством объектного кода, так и большими накладными расходами на управление. Учитывая, что разработка качественных методов синтеза и оптимизации системы контро-
ля и управления решающим полем позволит поднять эффективную производительность МП без дополнительных аппаратных,затрат можно сделать вывод об актуальности поставленных задач.
Цель работы. Повышение эффективной производительности и готовности МП путем разработки методов синтеза и оптимизации микрокода, управляющего решающим полем Ш, исследования эффективности и оптимизации параметров управляющего интерфейса МП, синтеза и оптимизации системы прерывания микропрограммы МП, исследования и оптимизации параметров системы оперативного самоконтроля МП для различных режимов управления в вычислительном комплексе.
Методы исследования. В работе используются методы, базирующиеся на теории графов, теории множеств, комбинаторной теории, аппарате марковских цепей, теории массового обслуживания.
Научная новизна работы состоит в разработке новых методов синтеза и оптимизации компонентов системы управления и контроля МП, в частности, методов синтеза и оптимизации микрокода, метода минимизации времени обработки прерываний, метода программного контроля с переменной плотностью, а также в разработке математических моделей для анализа эффективности и оптимизации параметров управляющего интерфейса МП, системы прерывания микропрограммы, временной организации системы периодического программного контроля МП.
Практическая ценность. Применение предлагаемых методов синтеза компонентов системы управления и контроля решающего поля МП позволяет обосновать и оптимизировать выбранные проектные решения с целью повышения эффективной производительности МП без дополнительных затрат аппаратуры. Разработанные методы синтеза микрокода могут применяться при проектировании последующих моделей МП; разработанные математические модели для оптимизации системы периодического программного контроля могут использоваться при проектиро-
- о -
вании широкого класса устройств, характеристики быстродействия, надежности и ремонтопригодности которых соотносятся в той же пропорции, что и для Ш Ш2І00.
Реализация результатов работы. Результаты работы использовались при разработке мультипроцессора ПС2І00 для обоснования и принятия проектных решений, в частности, вертикальной и горизонтальной организации микрокода, структурной и программной организации системы прерывания, синтеза управляющего интерфейса, синтеза системы аппаратно-программного контроля и диагностики. МП ПС2І00 освоен в серийном производстве.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Опыт разработки и внедрения технических и программных средств СМ ЭВМ и АСВТ-ПС" (Северодонецк, 1986 г.), 1-й Всесоюзной конференции "Однородные вычислительные среды и структуры" (Львов, 1990г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Опыт разработки и внедрения средств серии ПС" (Северодонецк, 1991г.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 10 опубликованных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на ПО стр. машинописного текста, кроме того, содержит 35 стр. иллюстраций, список литературы из 140 наименование и приложения.