Введение к работе
Актуальность» Дальнейшее совершенствование и развитие автоматизированных систем управления в гражданской, авиации (ГА) базируется на концепции интеграции локальных оиотем управления, . автоматизлрущюс отдельные функции планирования а управления технологическими процессами, в единую АСУ* в целях повышения эффективности цроизврдственно-хозяйственной деятельности за счет перехода на качественно новый уровень организация и технологии планирования и управления.
В соответствии о Координационным планом работ ГКВТ СМ ССОР на 12-« пятилетку по решению научно-технических проблем 0.80.09 (задание 05.02.03;, 0.80.02 в отрасли предусматривается создание инфориационно-внчиолительноЗ сети, дальнейшее развитие системы продажи билетов и бронирования мест "Сирена-Й", типовой системы управления технологичеокими процессами ОАО, интегрированной сети связи ГА, интегрированных систем управления авиа-предприятиями (ИАСУ - Аэропорт), а также единой автоматизированной сиотемы управления воздушным двшкением (ЕАС УВД). При создании такого рода систем, которые базируются на вычислительном комплексе (ВК) реального времени, основной задачей является удовлетворение качества функционирования последнего в условиях воздействия неоднородного и смещенного графика, отказов и восстановлений элементов этих систем. .
Большинство известных работ в этой области имеет своей целью оптимизировать ряд внутрисистемных характеристик вычислительной системы реального времени (ВСРВ), в то время как вопросы рациональной организации вычислительного процесса (ВП) о учетом налагаемых требований к внесистемным характеристикам не, далучяли должного развития, Вышеизлояенное и определяет.актуальность тул-
4 ' ..-
сертациэнной работы. . ,
Налью работы является повышение эффективности использования вычислительных ресурсов систем реального времени (СРВ), которое достигается исследованием и оптимизацией процессов диопетчериза-цки задач в СРВ, и на их основе - выработкой рекомендаций по механизмам управления и адаптации ВП в ВСРВ.
Поставленная пель достигается решением оледувдих основных
задач: .... '.''
-
разработки методических основ организации вычислительных процессов в системах реального времени.
-
разработки формальных моделей систем реального времени.
-
разработки формальных моделей диспетчеров реального времени (ДРВ).
-
разработки метода исследования векторных СМО о переориентацией.
-
разработки архитектуры автоматизированной системы имитационного моделирования систем реального времени (АСШ СРВ).
-
разработка методики расчета и оптимизации вероятностно-временных характеристик систем реального времени.
Методы исследования. Решение поставленных задач проведено с использованием теории случайных процессов, теории масоового обслуживания (Ш>), ывгодов оптимизации. В случаях, когда аналитические решения получить затруднительно, используется метод имитационного моделирования, развитый применительно к задачам Ш) Н.П,Бусленко. Все формальные преобразования, относящиеся к преобразованиям абстрактных структур данных, выполнены о псполь-вовакием идей и методов А.Л.Ершова. Оотшизацкя процессов диспетчеризации проводится на основе методов динамического программирования../v . У .''-.'. '-.'''/ ...':
Научная новизна работы состоит в следующем: :
-
Предложен ряд. методологических принципов организации Ш в СРВ, учитывающих временные характеристики источников транзакций, последовательность обработки транзакций, а также организацию операционной система, в среде которой функционирует СРВ.
-
Разработана формальная модель системы диспетчеризации' ш логические структуры процедур диспетчеризации, охватывающие прак--тически все известные опособы диспетчеризации. .'. .
-
Разработана формальная модель СРВ, охватывающая вшго элементов СРВ, структуру СРВ, поле процессов, поле траекторий^, поле задач, внешнюю среду и вычислительный процесс.
-
С использованием теории абстрактных структур данных и спецификаций поот^оена математическая модель СРВ как параметрическая сеть массового обслуаивания (СеМО) со смешанными источниками заявок, контурами и петлями. Узел такой СеМО представляет собой векторную СМО о неоднородшш прибором оболукивагакя и переменным режимом работы.
-
Для такой модели узла СеМО разработан метод анализа, позволяющий аппроксимировать ее стандартной моделью СМО т^ша
/Wi/. ._ ' :, -: ;."..'
-
С использованием этого метода показано, что уравнением динамшси процесса функционирования СеМО является уравнение Линд-ли-Такача и приведено его решение в терминах преобразований 1ап-ласа-Стилтьеса. *
-
Для исследования СеМО, не допуокащих аналитических приближений, разработана система имитационного моделирования СРВ и приведена ее логическая структура.
-
Для всех рассматриваемо* ДРВ сформулированы оптимизационные задачи и приведена общаяй схема алгоритма их решения.
{Трал, веская пекность. Результатами прозздеяных исследования является .^ормалыстй язык описания ВСРВ, метод исследования, ал-
горитмы и программы, позволяющие оценить качество функциониро- . вания BGPB на разных стадиях проектирования, разработанные алгоритмы оптимизация позволяют получить оптимальный вектор управляючих параметров в зависимости от структуры ШРВ, алгоритмов ее фушазрганирования и принятой системы оценки качества функционирования и принятой системы оценки качества функционирования. Применение разработанных алгоритмов и программ в ряде практических случаев позволило увеличить эффективность на величину порядка . 20—40J5. С использованием результатов работы выработаны рекомендации по рациональной организации Ш в ВК автоматизированной ои-стеш УВД (АС УЖ) и центре обработки данных ИАСУ Бел.УГА.
Внедрение -результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены:
в работах, проводимых в ЦНИИ АСУ ГА по созданию научно-методических основ развития АСУ авиапредприятий и созданию интегрированных АСУ, (шифр тем 3.1.8 и 3.06.1.4 плана НИР МГА, шифр теш МИИГА 05-86), с экономическим эффектом 16,8 тыс. руб.;
в работах, цроводшедс в НЗЦ АУЗД (НЗР "Модель", шифр тем МИИГА 87-88 и 87-89), с экономическим эффектом 13,1 тыс. руб.
Апробапия, работы,. Основные положения диссертационной работы и отдельные ее результаты докладывались и обсувдались на: Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы совершенствования процессов технической эксплуатации авиационной техники, инженерно-авиационного обеспечения полетов в условиях ускорения научно-технического прогресса" (г. Москва, апрель 1988 г.); ХП научно-технической конференции молодых ученых "Молодежь за ускорение научно-технического прогресса", института ПермНИШ нефть (г. Пермь, октябрь 1986 г.); XIX и XX научно-техничеоких конференциях молодых ученых и специалистов института ТатНИПИ нефть (г. Бугульма,' апрель 1985, 1987 гг.) и научно-технических семинарах
7 в МШГЛ (1987-1989 гг.}.
Публикация. По материалам диссертация опубликовано 7 работ.
Структура и объем диссертационной таботы. Работа состоит пз введения, четырех разделов, заключения, сшісіса используемых источников (80 наименований) и приложений. Содержит -JW> страниц машинописного текста, і 6 рисунков, 9 таблиц. Б приложениях при-ведаїш струїстура и теист исходных модулей разработанного программного обеспечения, а также акты о внедрении результатов диссертационной работы.