Введение к работе
Актуальность геиы. Бурное развитие индустрии переработки информации привело к созданию и использованию широкого спектра вычислительных систем (ВС) и сетей передачи данных. В основе практически всех ВС (от персональных компьютеров на базе микропроцессоров до многопроцессорных ЭВМ) и средств связи (от средств коммуникации многомашинных комплексов до локальных и глобальных сетей) лежит принцип совместного использования (перекрытия) различных видов ресурсов.
Появление частичного перекрытия ресурсов обусловлено тем, что при проектировании системы общее дорогостоящее оборудование однородных технических средств выносят и оформляют в виде отдельного устройства. Это делается для того, чтобы создать модульную систему, повысить эффективность использования общего оборудования и снизить совокупные затраты на производство. В результате этого полное обслуживание разбивается на фазы, честь из которых требует обязательного наличия совместно используемых ресурсов, что определяет необходимость организации эффективной процедуры доступа к разделяемым ресурсам- Это обстоятельство приводит к появлению блокировок первичных ресурсов, которые снижают общую производительность всего комплекса с совмещенным обслуживанием и, в конечном счете, всей системы в целом.
Одним из основных способов оценки качества функционирования вычислительных систем является аналитическое моделирование на базе сетевых методов - аппарата теории сетей массового обслуживания. В этой области прежде всего следует отметить работы отечественных ученых Башаринв Г.П., Богуславского Л.В., Бочарова П.П., Вишневского В.Н., Литвина В.Г., Назарова СВ., Сигалова Г.Г., Ликова О.Ф., а также зарубежных авторов Барда И., Клейнрока Л., Ла-венберга С.С., Лазовского Э.Д., Райзера М., Чанди К.М., Шевчика К. и др.
Однако процесс построения точных методов расчета сетей с перекрытием ресурсов и проведение вычислений по ним достаточно трудоемки. Это требует разработки и применения эвристических, подходов, многовариантность реализации которых обуславливает необходимость сопоставления их между собой.
Целью диссертации является разработка, исследование и эффективная реализация эвристических алгоритмов моделирования ВС о перекрытием ресурсов на основе использования аппарата сетевых моделей. Основные задачи, определяемые поставленной целью, состояли ь
- 4.-
следущем:
-
Проанализировать реальные ВО и выделить типовые особенности сетей с программным и аппаратным перекрытием ресурсов.
-
Исследовать суніествдоцие методы сетевого моделирования и сформулировать направление .«рррвктнсго учета перекрытия.
-
Разработать новые шцоритмы точного расчета ВС с перекрытием.
-
Усовершенствовать существующие приближенные методы моделирования совместного обслукиваыия заявок в ВС.
-
Осуществить эффективную реализацию разработанных алгоритмов расчета ВС с перекрытием ресурсов.
Объектом исследования являлись системы обработки информации, в которых использован принцип перекрытия ресурсов. В этот класс ВС входят практически все вычислительные системы на базе ЕС ЭВМ, многопроцессорные системы с разделяемой памятью, локальные сети передачи данных и т.д.
Методы исследования. В работе используются методы теории вероятностей, теории массового обслуживания, статистического моделирования, численные методы м математический анализ.
Научная новизна. В работе решена задача разработки и комплексного исследования сетевых методов моделирования ВС с перекрытием ресурсов. В диссертации получены следующие новые научные результаты :
разработана концептуальная схема многоуровнего перекрытия ресурсов и предложена классификация сетевых методов моделирования совмещенного обслуживания;
получено точное матрично-мультишшкативное решение для сети с двухуровневым перекрытием ресурсов и разными типами совмещения;
осуществлена эффективная реализация разработанных точных и приближенных методов расчета сетевых моделей. ..
Реализация и внедрение результатов. Разработанные метода внедрены в НИЦЭВТ (г. Москва), где использованы при проведении НИР и ОКР но разработке перспективных устройств и систем вычислительной техники. Результаты исследований и комплекс программ, реализующих сетевые методы, применялись в вычислительной лаборатории МГУ им. М.В. Ломоносова (г. Москва) и НТЦ "ИНИТ" (г. Каунас), на кафедре АСУ и ВТ в учебном процессе МГТА им. А.Н. Косыгина (г. Москва).
Практическая ценность. Предложенные методи могут быть использованы при оценке эффективности конкретных; вычислительных ус-
тановок, а также при проектировании отдельных устройств и систем вычислительной техники. Разработанные в диссертации точные и приближенные методы аналитического моделирования систем с перекрытием, а также результаты их исследования налим свое отражение в экспертной системе по расчету произвольных сетей массового обслуживания.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на следующих семинарах и конференциях:
Школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Разработка и внедрение в народное хозяйство ЕС ЭВМ" (г. Киев, 1989);
Конференции "Применение науки и техники для развития промышленности** (г. Каунас, 1990);
Научно-технической школе-семинаро "Анализ и синтез систем массового обслуживания и сетей ЭВМ" (г. Одесса, 1990);
Школе-семинаре молодых специалистов и ученых "Управление-91" (г. Алушта, 1991).
XVI школе-семинаре по вычислительным сетям (г. Винница, 1991).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений. Общий объем основной части работы составляет 176 страниц машинописного текста, включая 36 рисунков и 5 таблиц. Список литературы содержит 100 наименований. Приложения занимают 40 страниц.