автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Методика синтеза специфицированных УВК на базе СМ ЭВМ

3 0 8 3 0

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА,'ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА : ТРУДОВОГО КРАСНОГО ШАМЕНИ ГОСУД1РСТВЕННЬЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ни. Н.Э.БАУМАНА

На правах рукописи

ХРУСТАЛЕВА Татьяна Николаевна

УДК 681.03.049

МЕТОДИКА СИНТЕЗА СПЕЦИШЩРОВАНШЯ УВК НА БАЗЕ СИ ЭВМ

05.13.13 - Вычислительные машины,

комплексы, системы а сети

. АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент К.В.Населен

Работа выполнена в Институте электронных управляющих машин.

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Песелев К.В.

Официальные оппоненты: член-корреспондент АН УССР,

доктор технических наук, профессор

МОРОЗОВ A.A.

кандидат технических наук, доцент

МИХАЙЛОВ С.Ф.

Ведущая организация: Институт проблем информатики АН СССР

Защита диссертации состоится " " 1990 г. в час. ,на заседании специализированного совета Д 053.15.03 Московского ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Государственного технического университета им,Н.Э,Баумана по адресу: Москва,107005,2-я Бауманская ул.,д.5. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГГУ им.Н.Э.Баумана.

Автореферат разослан " " 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

ИВАНОВ С.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Необходимость повышения технико-эконо-инческих характеристик специфицированных управляпцих вычислительных комплексов (УВКС), поставляемых по индивидуальным заказам, ставит проблему разработки обоснованной иетодики автоматизированного синтеза УВКС с учетом архитектурных, компоновочных, электрических н эргономических характеристик технико-программных средств, позволяющей при значительной сокращении сроков проектирования повысить достганмый уровень г.ффектнЕности использования УВКС.

ЦЕЛЫ) диссертации является разработка и апробация методов, алгоритмов и базового программного обеспечения автоматизированной системы проектирования УВКС на технических м программных средствах С11 ЭВМ семейства СУ 1420, СМ 1425, СМ 1300 (АСПД-îi УВКС). АСПД-Ц УВКС должна обеспечивать выполнения всех ограничений на логическую, конструктивную и электрическую компоновка, учитывать эргономические характеристики устройств СМ ЭВМ, позывать достихиыке уровни производительности и надежности проектируема комплексов за счет выполнения локальных критериев кспоаь-аопашм вычислительных ресурсов.

Для резения отих задач в диссертации в рамках создания АСПД-Ц доджа! быть разработаны методы, алгоритмы и базовое программное обеспеченна для автоматизации основных отапов итеративного проектирования УВКС:

- (формирование предварительной спецификации технических н програк'.-них средств УЕКС, учитывался класс реааеиыз задач н реагагы эксплуатации ВК. На этом этапе дозззи быть рззраЗотсны структуры справочной подскетеь'Ы а единой базы дангпгг АСПД-М, 1.:гтоды оценки необходимого числа а типа технических ерздеяв басового ядра, формования набора ncprJsp^ioK устройств я программного ойеспеченля СМ 23У. Разрабатыгасцые ызтоды спирается sa уточненные способы сценяи проиэйодятояыюста УВКС с npïciens-!Ием иетодик математического (п классе зйиянутых сетгй сяствн массового обслуживания (CL5Q)) и фазкчесаого (програ^гзггЯ eciœj-лэкс "Производительность") моделирования;

- синтез структуры УЕКС с повкзэншыя техннно-зконсхгчсгски-№1 показателями эа счет выполнения вубраннах лопалыаг* Kp:rrepsaa

вффективности при системотехнических, архитектурных и эргономических ограничениях в рамках автоматизированного решения задач логической, конструктивной и электрической компоновок;

- формирование комплекта проектной документации на УВКС.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОЬЛН'/Ш. Для проведения исследования и решения

поставленных теоретических задач используется аппарат аналитического и физического моделирования, теории графов, математической статистики, массового обслуживания, системотехники, структурного программирования.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА обусловлена оригинальностью постановки задачи синтеза УВКС для основных областей применения как слоаной вычислительной системы, создания методов автоматизированного комплексирования технических и программных средств при проектировании УВКС СМ ЭВМ и заключается в следующем:

- впервые предложен обобщенный итеративный алгоритм автомат изированного проектирования УВК расширенного состава под требования пользователя, обеспечивающий повышение технико-эко-номкческих характеристик УВКС эй счет более точного выполнения всего набора системотехнических ограничений;

- разработаны метода и полный набор алгоритмов рационального комплексирования СМ оВМ при автоматизированном проектировании УВКС с реализацией предложенного набора локальных критериев по этапам синтеза при выполнении архитектурных, конструктивных, эргонриических и электрических ограничений;

- предловены методы оценки адекватности спроектированных комплексов требованиям определенного класса задач, решаемых на конкретных объектах автоматизации, основанные на уточненных методиках оценки производительности и надежности УВКС.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Разработанные в диссертации методика, алгоритмы и базовое программное обеспечение АСВД-М обеспечивают повышение технико-экономических характеристик спроектированных УВКС и сокрацавт сроки и затраты на разработку проектной документации на специфицированные комплексы.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Исследования, проводимые в диссертации, осуществлялись в соответствии с планами следующих НИР п ОКР Института электронных управляпаих машин: "Анализ требований и структур технических и программных средств СМ ЭВ.Ч" (тема 0889 210210), "Проведение исследований и принципы постро-

г

ения автоматизированных систем проектировгння структур технических и программных средств СУ ЬВУ С!1 4 (СМ 1420)" (тема 0889 301420), "Базовое программное обеспечение систеш автоматизицнн проектирования заказной документации на УБКС на технических н программных средствах СМ 4, СУ 1420, СИ 1300"(тема 0889 569660), в которых автор был ответственным исполнителей, осуществил разработку основных алгоритмов и выполнил основной объем программирования, а такяе ОКР "Комплекс прогрш« оценки производительности УВК СН ЭВМ" (тема 7193745860).

Разработанные четодн, алгоритмы и базовое программное обеспечение, выполнягацие этапа автойатизироаанного проектирования заказной документации на УВКС при непосредственном участии диссертанта, внедрена на серийном заводе Киевского производственного объединения "Электронысл" им.В,И.Ленина, Московском заводе "Энергоприбор" « ряде головных отраслевых институтов и НПОгКИАТ (г.-осква), ИНПО "Центрснстем" (г.Ыннск), ВНИПИ САУ (г.Москва).

АПРОБАЦИЯ РАБОТУ. Основные пояснения диссертации докладывались на; Всесоюзном нглучно-техничесяоы семинаре "Технические средства СМ ЭВД семейства СН 4 (СИ 1420, СМ 1300) и вопросы их прк:ггнгния", г.Косив"., 1983; Всесоюзном научно-техническом семинаре "Опыт применения в народном хозяйстве мини- н имкроЭВМ са-1,'зйстер СИ оБИ", г.Москва, 1981; Конференции молодых учсгеи я специалистов ННйа, г.Ыссква, 1984; ВсессетноЯ конференции ннЭЕИ СМ 1700. Технические и программные средства", г.Суздаль, 1988; Всесоюзной семинара "Проблемы создания н производства еу-соконаде.ткк сметем я комплексов для промызленних АСУ (АСУ ТП, ЛСУП, га, С/11Р I! др.) на базе иалых м шкроЭВМ", г.Ереван, 1980; 1У Есчссваной пколо-сеиинарв мояодьзс учшшх и специалистов "Разработка и использование технически* и прогре*.'Шйлг срздстп спгте:.ги иалих ЭВМ (СУ £ЕМ)", г.Звенигород, 1939; расяесой практической иок^еренции "Повкаенао эффективности управления иачоствои производства на основа придененпл снотг.:.-:! тфорхацнонно-ыатекатического моделирования", г.Випшща, 1989.

Основные результата диссертации нзлоаены в 8 научи« ра- ■ ботах.

Объем работы. Диссертация состоит ка введения, четырех глав н заключения, иаюаекяых на 203страинцах» вклачаст приложения, рисунки, список литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертации и определен круг исследуемых вопросов.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проводится анализ опыта разработки систем автоматизации проектирования управляющих вычислительных комплексов класса СИ ЭВМ, сформированный на основе обзора работ.

В данной диссертации из требований практики внедрения СИ ЭВМ и в развитие большинства публикаций решаются проблемы разработки методики проектирования УВКС и создания системы, автоматизирующей весь процесс рационального проектирования специфицированных комплексов с учетом проблемы программной поддержки, логической, конструктивной и электрической компоновок при удовлетворении требования пользователя.

При отоы рациональность проектирования рассматривается в смысле достикснил максимальных технико-экономических характеристик БК, позволявших выполнять воэлокенные на комплекс функции с уровнем параметров качества не хуке заданных. Оценка производится по уровням ряда локальных критериев - минимум длины "Общей шиш" (ОШ), максимум минимального относительного запаса задержки на отработку прерывания, минимум затрат на переходные конструктивные элементы, минимум потребляемой мощности - при варьировании в каздой локалыюН задаче больного числа архитектурных, эргономических, электрических и других параметров. В качестве параметров используются такио характеристики устройств и модулей СМ ЭВИ, как адреса регистров и векторов прерывания, уровни установки устройств в стойках, потребляемая мощность и т.п.

Общая постановка - задачи автоматизированного проектирования УВКС включает обеспечение автоматизации синтеза конфигурации БК и режима обработки данных, удовлетворяющих векторному критерию эффективности и заданным ограничениям. Сложность задачи синтеза ВС обусловлена больший числом варьируемых параметров, описываю-цих конфигурации и режим функционирования системы, а также пи-ротой области допустимого изменения параметров. В общей постановке сложность задачи синтеза превосходит возможности методов моделирования и оптимизации на допустимых вычислительных средствах (класса Ш 1420).

С учетом того, что исходные требования и сами критерии эф-

фективности определятся с относительно большими допусками, точт ного реаения задачи не требуется. Достаточно обеспечения попадания в впределенную область оптимальности с размерами,соответствующими допускам задания требований н погрешностям оценок критерия .

Поэтому в данной диссертации находится квазиоптиыальное ре-оенке в упрощенной постановке задачи синтеза с помощью методов ; декомпозиции а разделения на последовательность итеративных этапов рационального проектирования, на наздом из которых результат ты репениЯ предыдущих этапов служат базой для учета ряда новых аспектов организации системы. В случае невыполнения требований более высокого уровня, проектирование возвращается на соответст«-вукций начальный этап со скорректированными начальными усяозкяна,

В соответствии с этим подходом постановка задачи, решгексЯ' о работе, следующим образом детализируется по оснокним этапм«

Этап 0. Выбрать семейство ВС, исходя из назначения вотио- : днтельиой системы (Класс регаекых задач, требования к прокзво- ; детальности а условиям работы) с нспользоерлиям обобщенных ?е>х>тсхктес!'.:?х характеристик С'4 сВИ.

Этап I. В соответствия с классом реваеиых задач и тнпон оЗгекта управления аатоиатнзирэвашшн способом сформировать предварительную спецификацию из комплекс путем поеледопатег:ьиого резення следук^их основных задач.

1.1. Рассчитать и пкбрать предварительное чкело процессоров, ебтег".' и уипц оперативной и вкепшсЯ паудтн под требое?.»п!л задач пользователя по уровню производительности.

1.2. Исследовать Еффектявность функционирования ЗаэовоЯ структуры ВК методом фчзичсского моделирования о г.сисньзогшв'.ем прогршжного комплекса (ПК) "Производительность".

1.3. Сформировать в интерактивном рехгас работы с АСПД-Ц набор периферийных устройств, раеннряьщия функцш! базовой чм-та УВКС под требования класса рсзае^мс пользователем задач.

Этап 2. Для выбранного набора устройств, образутгзза предварительную спецификация УВКС, елтоаатнзгфовадпам способом ранить задачи логической,конструктивной н влектротескоЗ ксотоновез.

2.1. Определить (выбрать) тала ¡штерфейсов и структуры см-аеЯ и езду устройствами, сформировать систему приоритетов,скорректировать (при необходимости) структуру о целью обеспечения заданного уровня надежности с учетом устойчивости нкформацаон-2 эак. » 3240 6

ных процессов.

2.2. Расположить устройства в конструктивах СИ ЭВМ.

2.3. Реализовать информационные и электрические связи между устройствами УВКС (подбором кабелей и системы питания).

Этап 3. Сформировать комплект проектной документации, достаточный для оформления заказа на выпуск УВКС.

В последнем разделе первой главы сформулированы основные требования к структуре единой базы данных, организованной на программной системе "Фобрин-2", и рассмотрены вопросы обеспечения ее заполнения.

Разработанная под синтезированные требования единая база данных СМ ЭВМ имеет и широкое самостоятельное применение в силу включения достаточно полного набора специфических данных 0 номенклатуре средств СМ ЭВМ.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ разработан обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования УВКС, обеспечивающий итеративное взаимодействие подсистем "Справка", "Компоновка", "Сопровождение" я единой базы данных в АСГ1Д-М.

Ядро АСПД-М составляют разработанные алгоритмы подсистемы "Компоновка", которые автоматизированным способом с учетом системотехнических, архитектурных, эргономических и электрических ограничений П0 выбранному набору локальных критериев синтезируют структуру комплекса (этап 2.1), формируют конструктивную реализацию (этап 2.2) и систему питания (этап 2.3).

Предложенный в диссертации модифицированный вариант системы автоматизации (АСПД-М), рассматриваемый в последующих разделах, является развитием АСП-Д УВКС ! 2 ! в плане включения этапа уточненного расчета необходимого типа устройств базовой составляющей специфицированного комплекса для выполнения задач пользователя с применением ПК "Производительность" (этап 1.1), уточненного исследования характеристик функционирования УВКС на моделях, представленных сетями массового обслуживания (этап 2.2), а также оценки надежности с учетом устойчивости информационных процессов и видов отказов (этап 2.1).

Формирование набора периферийных устройств, используемых в составе специфицированного комплекса (этап 1.3) выполняется пользователем или оператором по заданию пользователя в интерактивном диалоге в подсистеме "Справка". Разработанный режим "меню" при интерактивной работе с подсистемой "Справка" обеспечивает ряд 6

интерфейсов "пользователь-подсистема", которые осуществляют подстройки под уровень подготовки (квалификации) пользователя в предметной области, опыт работы с подсистемой и степень знакомства со структурой базы данных.

Д*я решения задачи предварительного выбора семейства ВС предложен векторный критерий эффективности комплексирования ВС, формализующий оценки соответствия системотехнических характеристик основных моделей СМ ЭВМ набору требований конкретного применения. Осредненные показатели качества СЕТ для выделенных областей применения, синтезированные с помощью экспертных оценок пользователей средств ВТ и систем управления, позволяют значительно сузить область предварительного выбора в рамках АСПД-М рационального состава и варианта структуры ЭВМ под требования заказчиков.

При решении задач следующего этапа обобщенного алгоритма проектирования (этап I.I) на основе данных о рабочей нагрузке с помощью уточненной отраслевой методики приближенно оцениваются минимально необходимые объемы оперативной и внешней памяти, тип внеиних залонииаицих устройств, минимально допустимый уровень производительности процессоров. В диссертационной работе для обеспечения более высокого уровня адекватности и повышения точности в ряде резшдов в 1,3-2 рада, а развитие отраслевой методики, параметры производительности в задаче выбора числа процессоров определяются с помощью ПК "Производительность", дополненного рядом моделей СШ. ПК "Производительность", в разработке которого принимал участие автор, позволяет путем составления автоматизированным способом в диалоговом репине модели рабочей нагрузки и последующего выполнения ее на аналоге исследуемого Bit получить значения статистических характеристик, опкснЕаЕгда основные параметру процесса функционирования.

Результатом этих расчетов является обоснование выбора базового комплекса (из имеющихся в базе дыших АСПД-М), что обеспечивает переход к выполнению задач зтага 1.2. Задача анализа ВО в рамках АСПД-11 заключается а автоматизированной оценке производительности проектируемого комплекса, структура которого может быть упрощена на данном этапе до уровня базовой структуры (например, процессор, внесшие запоминающие усгроЛстга, терминала). Дяя этого в диссертации разработана модель базовой структуры комплексов СМ ЭВМ в виде трехфазной двухконтурной зашснутой системы массового обслуживания. В методическом плане ваяно, что иа-2* . ?

тематическая модель обеспечивает распространение полученных результатов физического моделирования составляющих рабочей нагрузки (элементарных заявок от основных.узлов), полученных на реальной комплексе на более слокные мультипрограммные системы с увеличенным числом типовых узлов (например, терминалов).

Каедый узел сети является одноканальным центром обслуживания с одним обслукиващим устройством. Предполагается, что времена обслуживания зиявои в узлах сети распределены по экспоненциальному закону с интенсивностью^ (/«1,3). С вероятностью р задание после обработки в процессоре требует обращения к внешнему запоминающему устройству, а с вероятностью ^ - к терминальному узлу.

Стационарная вероятность состояния трехфазной замкнутой модели ВД {Р(п*)), согласно теории массового обслуживания, определяется по формуле: 1 )

Аналитическая модель базовой структуры УВКС используется дал анализа критических решыов функционирования вычислительного комплекса и его составлявших с целью прогнозирования уровней производительности УШС. Повышение производительности УВКС требует эффективного использования мультипрограммного рекина фуня-ционировслил комплекса. Дяя оценки реакции ЕС на выполнение рабочей нагрузки в мультипрограммном рекшо введен показатель относительной производительности Пот и . Он характеризует, во сколько роз увеличивается пропускная способность при обслуживании тре-бовшшП в мультипрограммной регате по сравнзшш с последовательном выполнением заявок.

В работе показано, что значение относительной производительности ПЬр/ численно совпадает со средтш числом активных устройств в системе в мультипрограммном режиме функционирования ВК и определяется соотношением: , _ - _

7ГеШУАМАг.! ле-АМНЛв ЛЛ < г>

где Л12, Л13, А23, А1, Л2, ЛЗ, А - множества состояний системы.

В двухпрограммном режиме функционирования исследуеиой мо-долн ЕК для Потн получено сведущее выражение:

где (г - нормализующая константа: ^

Эти значения дают возможность определить по известным

параметрам однопрограммного режима время реакции ВК в мультипрограммном режиме (7д/ ) в следующем виде:

(¡1- время реакции ВК в однопрограммном режиме функционирования).

Адекватность выбранной модели исследуемой ВС позволяет при-ненлть модель для прогнозирования свойств системы, соответствующих более иирокому диапазону изменения параметров системы, вариации режимов обработки информации и структур ВК.

1 В диссертации для расширения методов исследования областей допустимых изменений параметров и структур, развивается принцип оценок предельной производительности ВК, нашедший свое отражение в ряде отечественных робот.

Предельная производительность в этом случае определяется как максимальное значение относительной производительности, которое моает быть достигнуто при увеличении числа требований:

Ппр = Потн(н) ( 5)

Проведенные на этих этапах исследования базовой структуры позволяет дать оценки соответствия производительности ВК требо-саииям задач пользователя в основных режимах эксплуатации.

Разработанные методы и модели, позволяя скорректировать предварительный выбор состава УЕКС под требования заказчика, обеспечивают ускорение сходимости процесса автоматизированного проектирования.

После достижения на скорректированной базовой структуре заданного уровня производительности, согласно общему алгоритму автоматизированного проектирования УВКС, осуществляется переход к этапу 1.3 - формирование набора периферийных устройств, используемых в составе специфицированного комплекса. Этот этап выполняется пользователем или оператором по заданию пользователя в интерактивном диалоге в подсистеме "Справка". При этом выполняются функциональные, топологические, эргономические и другие требования пользователя.

В результате выполнения этапов 1.1 - 1.3 формируется предварительная спецификация и выбирается (определяется) операцион-

9

нал система, достаточно полно соответствующие комплексу требований заказчика. Эта информация является исходной для ядра АСПД-М - этапов компоновки.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВ£ разрабатывайся алгоритмы и базовое программное обеспечение этапов логической, конструктивной и электрической компоновок, выполняемых подсистемой "Компоновка".

Разработанные итеративные алгоритмы логической компоновки (этап 2.1) в АСГ1Д-М решают задачи объединения отдельных устройств' (модулей) и элементов системного программного обеспечения в единый комплекс, обеспечивающий требуемый пользователю режим функционирования с учетом архитектурных ограничений, требований на информационную и программную совместимость при выполнении сформулированных локальных критериев.

Выполнение процедур логической компоновки обеспечивает распределение устройств на выделенных отрезках интерфейса "Общая шина" (ОШ) при выполнении следующих ограничений:

- операционная система должна включать драйверы внешних устройств входной спецификации и обеспечивать весь спектр требуемых режимов функционирования УВКС;

- исключение наложения адресов регистров и векторов прерывания по всему множеству устройств УВКС;

- количество устройств прямого доступа не должно превышать /1/ца<е (обычно Л/пя^.»4).

.Для повышения реактивности и устойчивости работы УВКС, логическая компоновка выполняется по двум локальным критериям; максимум минимального относительного запаса задержки на отработку прерывания (Е2.1) и минимум длины ОШ (£2.1 ).

Исходя из критерия Е2.1 осуществляется назначение приоритетов устройств, распределение устройств по длине ОШ, выбор дополнительных системных устройств.

где Т^- относительный запас по задержке на отработку, прерывания для К -го устройства ¿-го шифра, 1&1 , К*1,Кц дТдсп*- допустимое время на отработку прерывания для Л-го устройство. ¿-го шифра;

А Г ■■ время отработки прерывания для К-то устройства ¿—го шифра;

го*- время задержки до начала отработки прерывания для Л-го 10 ^

устройства С-го шифра.

Затем осуществляется распределение устройств по отрезкам ОШ согласно критерию E2.I и с учетом архитектурных ограничений.

Е2.1mLn.[Vz (ty, ПьСу, CtH ...)} , ( ?)

где - суммарная длина интерфейса ОШ в комплексе;

С£ - длина £.-го отрезка ОШ, ^ «1,Р; rt/tcy - количество конструктивных системных устройств типа рас-виритель интерфейса (РИв), переключатель пины (ПШ);

- длина внутреннего отрезка ОШ для АС-го устройства ¿-го вифра, ¿^Г • Кя1,К-ь.

Выполнение этого критерия, являющегося общим для всех этапов компоновки (логической, конструктивной, электрической), обеспечивает повышение реактивности, быстродействия и надежности комплекса. Для выполнения критерия АСПД-М обеспечивает выбор минимального числа системных устройств, минимизирует длину кабелей, соединяпцих устройства комплекса, выбирает рациональный набор переходных конструктивных элементов СМ ЭВМ и выполняет в них расстановку устройств и модулей.

На заключительном этапе выполнения логической компоновки выполняется расчет надежности ВК как системы информатики.

АСПД-Ы УВКС обеспечивает расчет надежности резервируемых ВС с учетом вероятности потери информации, приводящей к отказу системы и при работоспособном оборудовании. Для этого, в частности, моделируются разные виды отказов ("обрыв", "короткое за-кыкание"), снижение устойчивости работы при перегрузках системного интерфейса в условиях помех, учитывается вероятность потери системной информации и т.д. Расчеты проводятся согласно методике, разработанной в ИНЭУМ, с учетом дополнений и модификаций некоторых этапов расчета надежности, выполненных в данной диссертации. Уточнения заключаются в учете архитектурных ограничений, касающихся наличия предвыборки в дешифраторе арбитра ОШ, реальных затрат времени на передачу ин|юрмации из буфера контроллера устройства прямого доступа, а такие в расчете элементов надежностной схемы ВС при определении условной вероятности отказа К элементов из tt..

Разработанные методики расчета надежности УВКС решают задачи (с использованием итеративного возврата на предыдущие этапы АСПД-Ы) принципиальной корректировки структуры комплекса,

числа устройств для реализации, в ряде случаев, новых принципов повышения надежности (например,резервирование с восстановлением).

Модифицированные в диссертации методики для ряда сложных структур при большой загрузке ОШ обеспечивают уточнение параметров вероятности отказов на один-два порядка.

Проектирование структуры УВКС, обеспечивающей требуемые уровни надежности формирует необходимый набор данных для этапа конструктивной компоновки.

Сложность этапа конструктивной компоновки (этап 2.2), задачей которого является размещение автоматизированным способом устройств и функциональных модулей в типовых конструктивных элементах, определяется большим количеством типов конструктивных элементов (стойки, тумбы, блока базовые, автономные комплектные блоки (АКБ), блоки расширения системы (БРС), блоки кассетные(БК) и т.д.), выполненных на различных серийных заводах и при разных очередях разработки CU ЭВМ; многоуровневостью конструктивов; необходимостью учета архитектурных, конструктивных и эргономических ограничений как для отдельных устройств, так и на их взаимное расположение.

Основными локальными критериями эффективности на данном еть-пе.проектирования являются критерий минимума длины ОШ ( 7) и критерий минимума затрат на переходные конструктивные элементы.'

£2.2 -tnln {¡?(п»> nSK, п6рс,...)}, ( 8)

где К - затраты на конструктивные элементы;

пеэ' '^ас'Л-д^-количество устройств, выполненных в конструктивах блок элементов (БЭ), ЕК, АКБ соответственно; __

Из - высота fC-й стойки 5-го vmsi,s&STK, R-SPc- количество переходных конструктивных элементов типа EPG.'

Выполнение критерия Е2.2 обеспечивается рацноналы;ьы заполнением БРС устройствами, выполненными в конструктивах ЕЗ, ЕК, в также стоек блоками расширения и устройствами в конструктивах АКБ при учете эргономических и конструктивных ограничений Cl! ЭВМ.

Выполнение этапа конструктивной компоновки заканчивается разработкой промежуточной схемы раепоасвгния устройств в стойках. Создание уточненной схемы, отракаюцей требования электрических связей, является заключительна ватой электрической компоновки.

Этап электрической компоновки (этап 2.3) решает задачи

внергетического объединения устройств и модулей комплекса, размеренных в конструктивах СМ ЭВМ, путем выбора источников питания, комплекта кабелей и жгутов. Реализация критерия минимума длины ОШ ( 7) на этапе электрической компоновки диктует необходимость выбора рациональной длины кабелей для соединения устройств на ОШ с учетом взаимного расположения устройств в стойках, условий эксплуатации и требований ремонтных работ. Обеспечение требуемой мощности по всем необходимым уровням напряжений выполняется по критерию минимума потребляемой мощности:

£2.3 - теп (М^ , №), -Я' ( 9)

где А/».- суммарная мощность источников питания ^ -го номинала, потребляемая устройствами УВКС;

М^ - мощность источника питания ^ -го нщшала, потребляемая К -м устройством ¿-го шифра, , К-1,^;

ИЫ: - мощность установочных источников ^ -го номинала.

Итеративный процесс выполнения этапов проектирования УВКС заканчивается разработкой компоновочных файлов, являющихся основой для формирования документации на специфицированный комплекс. По окончании работы подсистемы "Компоновка" процесс проектирования УВКС вновь возвращается к подсистеме "Справка" на этап верификации разработанной структуры УВКС требованиям пользователя по времени реакции. На этом этапе расчет аналитической замкнутой модели ВК выполняется на основе параметров уточненной базовой структура с учетом используемых в комплексе системных устройств типа ГШ1, Если этап верификации базовой структуры УВКС заканчивается успепно, происходит передача управления на этап генерации отчета по компоновке. В противном случае, осуществляется возврат на этапы обобщенного алгоритма проектирования УВКС по уточнению базовой структуры комплекса, предварительной спецификации, этапов компоновки.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена рассмотрению результатов проектирования с использованием АСПД-М УВКС ряда представительных вычислительных комплексов расширенного состава.. Комплекты заказной документации синтезированы для следующих комплексов:

- УВКС I - комплекс с расширенным составом УСО для контрольно-проверочной аппаратуры;

- УВКС 2 - многотерминальный террЯюриально-распределенный комплекс с резервированием подсистем и функций для Министерства

связи СССР;

- УВКС 3 - двухуровневый комплекс с резервированием подсистемы управления объектом для блочного уровня АСУ ТП электростанции.

Всего за последние Б лет серийными заводами ЫЗ "Энергоприбор" и НПО "Электронмаш" пользователям поставлено более 1000 УВКС, разработанных с применением отдельных методик или по синтезированной с помощью АСПД-М проектной документации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении кратко сформулированы основные результаты работы.

1. Предложена методика синтеза и практически реализован обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования УВК расширенного состава, обеспечивающий повшение технико-экономических характеристик УВКС за счет более точного выполнения системотехнических ограничений.

2. Решена задача формирования спецификации технических н программных средств УВКС, опирающаяся на интерактивный режим работы с подсистемой "Справка" АСПД-М, использование уточненной методики выбора необходимого типа устройств базовой структура УВКС для выполнения задач пользователя, а также исследования характеристик функционирования мультизадачного ВК с интерфейсом

ОШ на модели, представленной замкнутой сетью СЫО, каадый узел которой является одноканаяьным центром обслуживания с одним обслу-аавающим устройством. Требуемый уровень точности аналитической модели СЫО подтвержден моделированием ряда режимов ыноготерми-нального комплекса СМ 1420. Расчет надежности выполнен с учетом устойчивости информационных процессов к видов отказов.

3. Сформулированы частные критерии эффективности логической, конструктивной и электрической компоноеок комплексов расширенного состава СИ ЭВМ. Разработаны алгоритмы рационального проектирования и базовое программное обеспечение АСЦД-Ы, выполняющие объединение отдельных устройств (модулей) н элементов системного программного обеспечения в единый комплекс, обеспечивающий требуемый пользователю режим функционирования; размещение автоматизированным способом устройств и функциональных модулей в типовых конструктивных элементах; объединение устройств и модулей

14

комплекса путем выбора источников ритания, комплекта кабелей и ягутов, ведение архива спроектированных УВКС. Выдача заказной документации на УВКС выполняется после верификации синтезированного УВКС требованиям пользователя.

4. Разработанное программное обеспечение системы автоматизации проектирования УВКС внедрено на серийных заводах КПО "Элект-ронмаяГ им.В.И.Ленина, МЗ "Энергоприбор" и ряде головных отраслевых институтов и НПО (НИАТ, г.Москва, ВНИПИ САУ, г.Москва, УНПО "Центрсистем", г.Минск). Общий экономический эффект составляет 498,0 тыс.руб. В том числе, годовой экономический эффект, приходящийся на доли автора - 45,1 тыс.руб.

Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:

1. Вопросы автоматизации проектирования специфицированных управляющих вычислительных комплексов / В.В.Овчинников, К.В.Песе-яев, Т.Н.Хрусталева и др. // Опыт применения в народном хозяйстве управляющих вычислительных комплексов мини- и микроЭВМ семейства СМ ЭВМ: Тез. докл. Всесоюзн. научно-техн. конф. -M., 1984. -С.63-64.

2. Структура системы автоматизации проектирования специализированного УВК (УВКС) / В.А.Моисеев, В.В.Овчинников, К.В.Пе-селев, Т.Н.Хрустаяева // Труды ИНЗУМ Ш.). -1984. -Вып.103.

-С.17-23.

3. Иванова О.Л., Хрусталева Т.Н. Об одном подходе к оценке производительности ВК СИ ЭВМ // Труды ИНЭУЫ (Ы. ). -1984. -Вып. 103. -С.22-30.

4. Автоматизация логической компоновки УВКС на базе средств СМ ЭВМ / А.Д.Белоногов, Н.В.Песелев, С.Н.Хрущев, Т.Н.Хрустаяева // Вопросы создания единых технико-программныхкомплексов для АСУ ТП. -U., 1987. -С.29-33. -(Труды ИНЭУМ).

5. Белоногов А.Д., Филатова О.В., Хрусталева Т.Н. Анализ временных характеристик комплексов на базе СМ 1700 // ЫиниЭВМ C!l 1700. Технические и программные средства: Тез. докл. Всесоюз. конф. -Суздаль, 1988. -C.II2-II3.

6. хрусталева Т.Н. Автоматизация конструктивной компоновки УВКС на базе 04 ЭВМ (семейства СЫ 1420, „СМ 1300) в рамках АШ-Д // Проблемы создания и производства высоконадежных систем и комплексов для лромкаленных АСУ (АСУ ТП, АСУП, ГАП, САПР и др.) на

15

базе малых и микроЭВМ; Тез. докл. Всесоюзн. семинара. -Ереван, 1988. -С.45-46.

7. Хрустадева Т.Н. Автоматизация этапа електрической компоновки УВКС СМ ЭВМ (семейства СМ 1420, СМ 1300) в рамках АСП-Д

// Аппаратные и программные средства высокопроизводительных комплексов СИ ЭВМ. -М., 1989. -С.Ю5-Ш. -(Труды ИНЗУМ).

8. Филатова О.В., Хрусталева Т.Н. Анализ замкнутых сетевых моделей для оценки производительности ВК СМ ЭВМ с использованием программного обеспечения "Производительность" // Повышение эффективности управления качеством производства на основе применения системы информационно-математического моделирования: Тез. докл. Межотрасл. конф. -Винница, 1569. -С.33-34.

Ооьем I а.я. Тиры; Ротепрннт Шаум.

» Л443Н'. 19/У1К90Г.

Ослеы I а.я. Тираж 100 акэ. Зав. 3240