автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Интегрированная система автоматизации испытаний для одного класса моделирующих стендовых комплексов

РГ6 од

московским государственным университет 2 О ПОЯ имени м.в.ломоносова

Механико-математический факультет На правах рукописи

ТОЧИЛОВ Леонид Сергеевич

УДК 681.3

[НТЕГРИРОВАПНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ ОДНОГО КЛАССА МОДЕЛИРУЮЩИХ СТЕНДОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

05.13.11 - программное и математическое обеспечение вычислительных машин, систем и сетей

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре общих проблем управления механико-математического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - кандидат физико-математических

наук, доцент Д.А.Силаев.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ -

доктор физико-математических наук, профессор С.В.Челомей, кандидат физико-математических наук, научныйсотрудник А.С.Кочуров.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - НПО Машиностроения.

Защита состоится " Х99 $ года „ чж 00мин.

на заседании специализированного совета Д.053.05.38 при МГУ по адресу: 119899, ГСП, Москва, В-234, Ленинские горы, МГУ, факультет вычислительной математики и кибернетики, аудитория 685.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ.

Автореферат разослан" " 199 года.

Ученый секретарь

Специализированного совета

Д.053.05.38 при МГУ

профессор Н.П.Трифонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшим инструментом при разработке и наземной отработке летательных аппаратов ( Л А ) являются моделирующие стендовые комплексы ( МС-комплексы ). Уникальность и сложность МС-комплексов придают особую важность задачам автоматизации работ, связаных с подготовкой и проведением испытаний. Решение наиболее сложных из них для класса МС-комплексов реального времени заданной архитектуры обеспечивает представленная в работе интегрированная система автоматизации испытаний. Данная система характеризуется решением следующих актуальных задач, отличающих ее от аналогичных систем:

• распараллеливание и выполнение программы испытаний реального времени, заданной системой алгоритмов с различными тактами счета, на минимальном числе процессорных элементов (ПЭ) из состава МС-комплекса ( аналогичными исследованиями для случая одного алгоритма занимался А.Б.Барский [1] );

• сокращение потерь времени процессорными элементами па обработку служебных пакетов при управлении МС-комплексом, по сравнению с наиболее известными протоколами аналогичных систем ([2], [3]);

[1] А.Б.Барский, Планирование параллельных вычислительных процессов, М.: Машиностроение, 1980.

[2] Д.Флинт, Локальные сети ЭВМ: архитектура, принципы построения, реализация, М.: Финансы и статистика, 1986.

[3] К.Вейцман, Распределенные системы мини- и микро-ЭВМ, М.: Финансы и статистика, 1983.

• интегрирование систем распараллеливания программ испытаний и управления МС-комплексом.

Решение первой задачи позволяет при наращивании программы испытаний реального времени распараллелить ее таким образом, чтобы избежать подключения дополнительных ПЭ. Решение второй -повышает производительность системы приема-передачи информации в МС-комплексе. Решение третьей - увеличивает скорость проведения работ на МС-комплексе за счет согласованного взаимодействия систем автоматизации распараллеливания, построения и выполнения программ испытаний. Представленная интегрированная система обеспечивает использование МС-комплекса как автоматизированного рабочего места испытателя.

Целью диссертационной работы является построение интегрированной системы автоматизации испытаний для МС-комплекса реального времени, которая бы, с учетом его особенностей, оптимальным образом осуществляла:

• распараллеливание программы испытаний;

• управление МС-комплексом.

Научная новизна. Основные результаты работы следующие:

1. Доказана теорема, на основании которой, значения функции минимальной загрузки для системы алгоритмов с различными тактами счета ) могут быть получены, исходя из значений функций минимальных загрузок для составляющих ее алгоритмов А ; € е 1\„ . Использование данной теоремы дает эффективный

метод получения сильной нижней оценки наименьшего числа (Ы) однородных процессорных элементов, необходимых для

выполнения в реальном времени программы испытаний, описываемой системой алгоритмов .

2. Доказана теорема, которая дает метод вычисления N и построения граф-решения для системы алгоритмов

3. На основании данных теорем разработана система распараллеливания программы испытаний, включающая алгоритмы:

• планирования выполнения программных сегментов системы алгоритмов на N процессорных элементах однородного многомашинного вычислительного комплекса (МВ-комплекса);

• планирования обменов в МС-комплексе заданной архитектуры, включающем, наряду с МВ-комплексом, испытываемую распределенную систему управления Л А.

4. Для управления МС-комплексом при подготовке и проведении испытаний разработаны протоколы обмена, обеспечивающие сокращение потерь времени процессорными элементами на обработку служебных пакетов по сравнению с наиболее известными протоколами аналогичных систем.

5. На основе представленных систем распараллеливания программы испытаний и управления МС-комплексом построена интегрированная система автоматизации испытаний.

Эти результаты установлены диссертантом и являются новыми.

Практическая и теоретическая ценность.

Теоретическая часть работы состоит в построении методов:

• точного решения задачи минимизации числа однородных процессорных элементов, выполняющих в реальном времени систему алгоритмов с различными тактами счета ;

• сокращения потерь времени процессорными элементами на обработку служебных пакетов при организации обменов в МС-комплексе заданной архитектуры.

Практическая часть работы состоит в построении на основе полученных результатов интегрированной системы автоматизации испытании для заданного класса моделирующих стендовых комплексов.

Результаты диссертационного исследования внедрены на МС-комплсксах НПО Машиностроения и обеспечивают оптимальное решение задач распараллеливания и выполнения программ испытании.

Апробация работы. По теме диссертации делались доклады на II отраслевом семинаре "Автоматизация оптических приборов" в г. Ленинграде, ХЬУ всесоюзной научной сессии посвященной дню Радио в г. Москве, VIII всесоюзной научно-технической конференции "Перспективы развития и применения средств вычислительной техники для моделирования и автоматизированного исследования" в г. Москве, научно-исследовательском семинаре по Автоматизации программирования под рук. проф. М.Р.Шура-Бура в МГУ им. М.В.Ломоносова.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав и заключения, состоящих в общей сложности из 14-ти параграфов. Объем ее равен 127 страницам машинописного текста. В библиографии приведено 44 названия.

Содержание диссертации. Во введении диссертации приводятся определения, дается краткий обзор работ, касающихся ее темы, и формулируются основные результаты. В начале каждой главы приводятся необходимые для дальнейшего изложения сведения.

В главе "Формирование распределенной программы испытаний" рассматривается задача распараллеливания программы испытаний реального времени, заданной системой алгоритмов с различными тактами счета, на минимальном числе (Ы) однородных процессорных элементах МС-комплекса. С целью решения этой задачи доказана теорема, которая дает метод вычисления N и построения плана выполнения программных сегментов системы алгоритмов на N однородных процессорных элементах. Это обеспечивается вводом определенным образом дополнительных дуг и вершин в систему графов, соответствующую системе алгоритмов .

Построенный на основе данной теоремы алгоритм позволяет, вместо полного перебора всех возможностей распределения программных сегментов системы алгоритмов по процессорным

элементам, использовать перебор существенно меньшего числа характерных вариантов. Для применения полученного алгоритма необходимо значение нижней оценки числа N.

Доказана теорема, на основании которой, значения функции минимальной загрузки для системы алгоритмов могут быть

получены, исходя из значений функций минимальных загрузок для составляющих ее алгоритмов. Использование данной теоремы дает эффективный метод получения сильной нижней оценки числа N.

В главе "Построение интегрированной системы автоматизации

испытаний для М С-комплекса" рассматривается задача управления МС-комплексом реального времени, предназначенного для испытаний распределенной системы управления (РСУ) ЛА ([4]).

Рассматриваемый МС-комплекс имеет двухуровневую структуру. Нижний уровень МС-комплекса представляет собой испытываемую РСУ на основе мультиплексного канала информационного обмена (МКИО) ([5]). Верхний уровень МС-комплекса представляет собой однородный МВ-комплекс на основе второго (технологического) МКИО.

С целью сокращения непроизводительных потерь времени процессорными элементами на обработку служебных пакетов разработаны алгоритмы логического управления МКИО и проведен их сравнительный анализ с наиболее известными протоколами аналогичных систем.

На основе представленных систем распараллеливания программы испытаний и управления МС-комплексом построена интегрированная система автоматизации испытаний.

В заключении перечислены основные результаты данной работы.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю кандидату физико-математических наук, доценту Дмитрию Алексеевичу Силаеву за постановку задач, постоянное внимание и поддержку в работе.

[4] В.И.Матов, 10. А. Белоусов, Е.П.Федосеев, Бортовые вычислительные машины и системы, М.: Высшая школа, 1988.

[5] MIL-STD-1553B. Application Handbook. 1985.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. А.Р.Чекнев, Л.С.Точилов, Е.Д.Камень, Виды и средства моделирования и их роль в процессе создания летательных аппаратов, ЦНТИ "Поиск", 1987, сер.IX, N126, 26 стр.

2. А.Р.Чекнев, Л.С.Точилов, Е.Д.Камень, Состояние и тенденции развития вычислительных систем реального времени комплексов полунатурного моделирования, ЦНТИ "Поиск", 1987, сер.IX. N127, 46 стр.

3. Е.Д.Камень, Л.С.Точилов, А.Р.Чекнев, Состояние и тенденции развития программного обеспечения комплексов полунатурного моделирования летательных аппаратов, ЦНТИ "Поиск", 1988. сер.VIII, N108, 43 стр.

4. Л.С.Точилов, Вопросы организации испытаний РСУ на основе мультиплексного канала MIL-STD-1553B, // Вопросы радиоэлектроники, 1992, сер.ЭВТ, вып.б, С. 36-44.

5. Л.С.Точилов, Задачи организации параллельной обработки в однородной ВС для систем алгоритмов, рук. деп. в ВИНИТИ, 1993, 15 стр.