автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка методологии и инструментальных средств структурного проектирования распределенных вычислительных систем с повышенной живучестью и достоверностью информации

г )

Московский Ордена Ленина и Ордена Октябрьской револгции Энергетический институт

На правах рукописи УДК 681. 322. 01. 067.,'

САРЫПБЕКОВ ЖАКОЫБЕК САРЫПБЕКОВИЧ

РАЭРАШГКА МЕТОДОЛОГИИ И ИШТР^НТАЛьКЫХ СРЕДСТВ СТРУКТУР-ЮГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ПОВШЕННОЯ ЖИВУЧЕСТЬЮ И ДОСТОВЕРНОСТЬЮ ИНФОРМАЦИИ '

Специальность 05.13.13 - Вычислительные машины, комплексы,

сист?мы и сети

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москга - 1992

Работа выполнена на кафедре вычислительной техники Казахского Ордена Трудового Красного Знамени политехнического институте.

Офицальнш оппоненты: доктор технических наук, профессор Лауреат Ленинской премии, евреинов а а

доктор технически* наук,профессор КУТЕПОВ Е 11

доктор технических наук,профессор ДРУЖИНИН Г. К

Ведущая организация: Институт проблем передачи информации Российской академии наук

Защита диссертации состоится иЛгвНг^ 1992г.

в аудитории Г- ЗЮ в ^ час. 00 ¿¿ик. на заседании Специализированного Совета Д-053.16.09 в Московской ордена ■Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетическом институте.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮИ.

Отзывы в двух эюёмплярах, заверенные печатью. просьба направлять по адресу: 105835. ГСП, Мэскьа, Красноказарменная ул. , дом 14, МЭИ, Ученый Совет.

Автореферат разослан »<$■ о!) 1992г.

Ученый секретарь Специализированного Совета Д-052.16 09 л. т. п. доцент

- Г ';

'¿«.Ладыгин

; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

'• -Ц'.' ]

Актуальность проблему. Одним из основных путей успошногс решения проблем социального и экономического развития страны является информатизация общества на основе широкого признания средств вычислительной техники (СВГ) и информатики ео всех сферах человеческой деятельности. Информатизация общества, прежде есого, предполагает создание инфраструктуры информатизации.Технической базой информационной инфраструктуры являются информационно - вычислительные сети, подклассом которых являются распределенные вычислительные системы (РВС). РВС широко используются .фи решении таких сложных задач, как управление ядерными реакторами,кос^ческими объектами,обработка данных геофизических исследований, распознавание образов, интеллектуальныя систем и др.Поэтому особо актуальной становится проблема создания высокопроизводительных систем распределенной обработки информации с повышенной лаЕучестью и достоверностью выходной информации. /

Большой.еклэд в развитие теопии и практики,создания вычислительных комплексов, систем и сетей внесли ученые Содружества Независимых Государств и ззрубвиннх стран • уишгам,которых получен целый ряд фувдзм'онталььых решений по проектировании,ро-ализацн' и исследовании вычислительных систем и сето.й.

Вместе с тем,практика показывает,'.то проблем разработки и создания РВС еще недостаточно"изучены. В частности, возникает необходимость комплексного решения проблем! стуктурнсго проекта~ рования РВС с повышенной згавучестью и достоверностью лиходной информации, котсрие фунгадопчруют в сложны» условиях п реальном масштабе временн.Такой подход.в отличии от предшествующих работ, предполагает комплексное изучение и учет архитектурных особенностей построения и способов организации целостной те.шологии распределенной (параллельной) обработки информации в РЗС птэи разработке методов и средств интегральной оценки и обеспечения живучести и достоверности выходкой информации, анализа и синтеза структуры системы.

Актуальность работы подтверждается еще и тем, что данное научное исследован/е проводилось в соответствии с целевыми гро-гралмэми Н от 20 с::тября 1935 года ГКН7 ГССР, 1, 10/183 от 12 м-|Я 1903 года ГКВТй СССР,СМ и АН КггССР по создании республикзя-ско.ч системы передачи данных и опытной зоны республиканской га-

фориационно-Еичнслительчой сета как технической. базы кнфраструк-* тури »¡форматизации роспублики.а также ко хоздоговорным темам.

Цель д о а е р т а ц и и-раэра&отка методологических о с лег, методов и инструментальных средств комплексного анализа • и структурного проектирования РБС с повышенной ¡.жьу частью и достоверностью выходной инфэрмац;и, практическая реализация результатов теоритпческих исследований и их апробация при проектировании реальных систем.

В диссертации исследуются и разрабатываются следующие вопросы: " методологические основа и модели структурного проектирования РБС;

обобщенный показатель эффективности.(целостности) РЬС к метода комплексной оценки показателей устойчивости (производительности ), достоверности информации к управляемости (кипучести) ;

соцая модель жаучестя сложных систем применительно к РВС, согласно которой разрабатываются методы и средства комплексной ' оценки и обсспэшния живучести РБС;

развитие принципов обеспечения достоверности информации и создание теоретических основ проектирования РВС с повышенной достоверностью выходной информации;

комплекс аналитических, оптимизационных и иштационньс. моделей и методов анализа и синтеза различных, типов стуктур РВС с поЕыаэнной живучзстью и достоверностью информации;

инструментальные сродства структурного проектирования РВС по параметрам зазучести и достоверности информации;

' модель параллечьянх (потокогнх) вычислений л архитектура высокопроизводительной распределенной потоковой вычислительной системы (РПБО) с погашенной гибкостью и. яквучеотью, создание окслеокментальной ЛВС с новым принципом управления.

Методы исследования. Разработашшз модели и метода структурного прсзктарования РВС с требуемымч значениями показателей живучести и достоверности информещс: базируются на игпольсозгжш совокупности методов математического программирования. теории градов, теории кассового обслуживания, теории принятая решеиий, теории управления, теории формальных систем и искусственного интеллекта.

Научная новизна. Ноьыми научными результатами работы является разработка мэтодсдогии структурио-цэлостно-го годхода к. комплексному аналшу и проектированию сложных систем,создзиия методов и инструментальных средств структурного

проектирования FBC с повышенной' живучесть» и достоверностью выходной информации на основа комплексного применения аналитических, оптимизационных и имитационных- моделей. Принципиальный В1слад в развитии теории распре деленных вычислительных систем созтоит в следующем:

I. Разработана ьовая методология структурного проектирования FBC по параметрам живучести и достоверности информации на основе структурно-целостного подхода (СЦП), заключающего в • комплексном рассмотрении проблем структурного и функционального проектирования. На основе предложенной методологии разработаны модель структурного проектирования PEG и модель кнфолмь i-изяции республики Казахстан.

2. Предложен обобщенный показатель интегральней оценки эффективности (целостности) РВС, раграбстаны метода комплексной оценки таких качеств системы как устойчивость (W-каностаа), управляемость (Q-качества) и достоверность информации (Р-качоства).

3. Предложена сб:дая модель комплексной оценки и обеспече-1ыя живучести РВС,согласно которой разработаны методы: оценки и классификации текущего состояния PEG после воздействия неблагоприятных Факторов; пргаятия решений о реконфигурации структуры и изменении реумов ф>нкииснироЕаьия системы; определения реальной нагрузки и динамического перераспределения ее по имеющемся ресурсам.

4. Развиты изрестнне и . сформулированы новые прпнцкш обеспечения достоверности информации в сложных системах применительно к FBC,которые в сочетании с концепцией структур1шх элзмен-тое и их кластеров позволили разработать метода: комплексной оценки дос1осерностл правильного решения задачи в РВС; расчета характеристик и выбора комплекса способоз повышения достоверности; определение эффективной стратегии управления процессами обоспечо-пия требуемого уровня достоверности выходной информации в РВС.

5. Разработан комплькс новых оптимизационных моделей и комбинаторно-алгебраических методов с..'.;те?а различных типов структур РВС по парглтрам живучести и достоверности информации с учетом типов структурах элементов, обьемно-временних характеристик и структур задач, топологии размещения и структур распределении баз (банков) данных, реализуемых в системо.

6. Разработал:! демонстрационные образцы интерактивной системы аътсм-чт.г.ация проектироьания РВС (ИСАП РВС) к экспертной си^тним обеспечения живучести PL'О (ЭСОЖ РВС).

7. Разработана модель параллельных (потоковых) вычислений на основе концепции абстрактных объектов (функциональных модулей), роализухщая иерархический принцип управления вычислительными процессами на уровнях функциональных модулей и их операторов по готовности данных. Предложена архитектур РПВС с повышенной живучестью, обеспечивающая комплексную реализацию принципов: универсальность архитектуры; переменность структур»; распределенность управления параллельными вычислениями.

Практическая ценность работы. Разработанные в диссертации научные и теоретические положения, метода и средства могут быть использованы на этапах проектирования и эксплуатации РВС.йункщюкяруюисгх в условиях воздействия неблагоприятных факторов.Предложенный комплекс методов и инструментальных средств позволяет повысить качество структурною проектирования, эффективность динамического перераспределения и коллективного использования ресурсов РВС при неблагоприятных воздействиях путем полного учета реальных условий их Функционирования.

Предложенная новая архитектура РПВС,реализованная нь уровне структурных й функциональных схом отдельных устройств,системы програ!.мирсвания к алгоритмов управления параллельными вычислительными процессам, может быть использоваться при создании высоко производительных вычислительных систем 'с повышенной живучестью. Эти результаты представляют практический интерес при создании ЭВМ новых поколений.

Реализация результатов работы. Основные результаты диссертации получены при выполнении научно-исследовательских работ в лаборатории "Вычислительные сети и системы передачи данных " Казахского политехнического института, проводимых в рамках выше указанных научных программ решения проблем информатизации республики Казахстан.

Разработанные инструментальные средства ИСАЛ РВС с интеллектуальными возможностями."^СОЖ РВС.ППП "Синтез","Производительность", "Живучесть"„"ДостоБерност1","Нагрузка" и "Расписание", реализующий предложенные метода структурного проектирования РВС, были использованы при разработке концелцши и "Программы информатизации роспублики Казахстан в 19Э1-19Э5гг. и на гериод до 2005 года", при создании опытной зоны республиканской информационно-вычислитольно? сети, Лкадемсети АН Республики Казахстан, ЛВС САПР

Результаты работы также внедрены в учебные программы по полгогогке инженерных кадров по специальностям 2201, 2204 и

«

2205 в Казахском политехническом институте .Внедрение результатов диссертации подтверждено соответствующими актами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методология структурно-целостного подхода и модель структурного проектировг..шя система позволяют обосновать итеративны? процесс поэтапного решения проблемы комплексного анализа и проектирования РВС по схеме "анализ-синтез-оценка". Это достигается путем реализации на любом из этих этапов способов композиции н де-декомпозицга множества взаимосвязанных аналитических и оптимизационных моделей оштсашя структурных, элементов и их кластеров, не нарушая целостности системы.

2. Обобщенный показатель целостности, включающий в себя критерий комплексной оценки устойчивости (й-качества), управляемости (Q-качества) и цостозерностл (Р-качествэ) РВС, позволяет: учитывать архитектурные особенности их построения, способы организации структур и принципы управления распределенными вычислительными процессами; проводить сравнительный f анализ различных вариантов построения системы. <

3. Обиая модель живучести, реализующая йтруктурко-целооплгй подход, позволяет выделить и математически формализовать основные этапы решения проблемы комплексной ouarngi и обеспечения ¡кизучо-сти РВС с учетом структурных и функциональных изменений , происходящих в системе под воздействием неблагоприятных факторов.

4. Принципы обеспечения достоверности информации в сложных системах применительно к РВС, основанные нэ реализации комплексного подхода к оптимизации процессов введения избыточностей, позволяют разработать методы и средства обеспечения требуемого уровня достоверности выходной информации РВС.

5. Математические модели, алгоритмы декомпозиции и преобра-шш NP-полных задач синтеза сттзуктур РВС в классы еычислитзлыго-распределителькых задач и задач целочисленного программирования с булевыми переменными, позволяют разработать комплекс комбинаторно-алгебраических методов, обеспечивающий получения решений отличгпщпся от оптимальных на 8-102 .

6. Создание инструментальных средств, реализующих в полной мере методологию структурного проектирования РВС, мохет быть осуществлено только путем создания интеллектуальных систем, основанных на совкесгнсм использовании логических и оптимизационных методов принятия решений.

Апробация работы. Основные положения дисгер-

ггащюшой. работе докладывались и обсуждались на следующих 48 совещаниях, конференциях и семинарах: Всэсошяые совещания-семинара по управлению большом системами (Тбилиси - 1974, Алма-Ата - 197'о, 1978,1?Я4); Всесоюзная Конференция "Методология и теория оптимального проектирования радиоэлектронных устройств и систем" и.1>шск-1&75); Всесоюзный н/т соминар "Технические средства телеобработки информации в АСУ в р.ы.в." (Москва-1976); Всесоюзная Конференция "Человеко-машинные обучающие системы" (Гелендаик-1982); Всесоюзные школы-семинары "Распараллеливаете обрабоиси информации" (Львов-1983, 1985,1987 и 1989)1 Всесоюзное н/т со-ьещаьие "Логико-алгебраические модели представления знаний в экономических, телглческих и организационных системах" (Ашхабад -1983); Всесоюзное н/т совещание "Автоматизация проектирования -микроэлекгронной аппаратуры" (Владш.пф-1983); Всесоюзное н/т совещание " Создание и внедрение автоматизированных и АСУ ТП" (Алма-Ата-1983); Всесоюзные вколы-семинарц по вычислительным се, тям (Москва-1984, Алма-Ата-1983, Минск-1989, Лешшград-1990,Вшш--ца-1991); Международный симпозиум "Деловые игры и имитационное моделирование" (Алка-Ата-1985); Всесоюзные совещания "Конвейерные вычислительные системы" (Киев-1985 и 1983); Всесоюзные совещания-семинары по проблемам ¿правления развитием систем (Сар^тов-1986, 1988); Всесоюзная конференция "Проблемы создания сетей ВЦКЛ и РАПБ в ГГ' (Москва-1987); Всесотаная конференция "Проблемы создания АРМ и учрежденческих сетей в ГХ" (Москва-1988);Всесоюз-ная н/т конференция " Живучесть и реконфигурация информационно -вычислительных и управляющих систем" (Мс жва-1988); Всесоюзная конференция " ¡¿зтода синтеза типовых модульных СОД" (Кишинев-1988); !*екдунэродний симпозиум "Системы автоматизации проектирования систем управления " (Алш-Ата-1989); Всесоюзная н/т конференция " Качеств* информации" (Мосхва-1990); Всесоюзная н/т школа "НоЕйо информационные технологии"(Одвсса-1993); Всесоюзный н/п семинар "|1нтеллектуальное программное обесшчешв ЭВМ" (Ростов-на-Дону-1930); Международная конференция "Локальные вычислительные сети" (Рига-1990); Всесоюзное совещание по распределенным вычислительным системам массового обслуживания (Душанбе-1991)¡Всесоюзная н/т конференция "Однородные вычислительные системы, структуры и среды" (Ыос7Фа-1Э91); Международная конференция "Высокопроизводительные ВС в управлении и научных исследованиях"(Алма-дта-1Э91); Международная конференция "Распределенные выччслительныесистемы" (Франция (Рейн)-1991) и др.

П у С л и к а ц. и и". По /теме диссертации опубликован!! более 82 печатных трудов, е том числе 3 к шин, 79 статей н тезисов докладов на Международных, Всесоюзных и Республиканских cpj.mo3V.ymx, конференциях и се?яшарах.

Структура и объем работ ы. Диссертация состоит из введения,шсстл глав, заключения, списка литературу и приложения. Работ а содержит 346 страниц текста,68 рисутшовД'б таблиц и списка литературы из 458 лзимеловашпй.

содешяие: работы

Во введении обоснована актуальность проблемы,отмечен Еклад _ отечественных и зарубекшх ученых в развитии теории 1; ьракюти создания вычислительных систем и сетей. Сформул1фованы цели и задачи исследования,показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, изложены основные научные положения выносимы на зациту, 1фат1со излагается содержание работы.

глава i. проблемы системного проектирования распредели {них вышюлмтешшх систем

Анализ состояния и тенденщм развития РВС с учетом архитектурных особенностей их построения позволил разработать обэдга схему классификации,которая учытиваэт признаки, существенном образом влияние на показатели живучести и достоверности выходной информации. В соответствии с классифт<ашокной схемой выделяется класс; РВС, функцкснлрувдий в реальном масштабе времени в условиях повышенного воздействия неблагоприятных факторов(КЗ).

Такта классы РВС обладают следуодили особенностями: I) многопроцессорная шга.ш1ого.\1ашинкая организация структурных элементов (СЭ) систсьи,которая позволяет реализовать параллельные в;,'-числителыше процессы; 2 ¡распределенная обработка информации путем организации гибкой связи шгуцг СЭ, О)высокая скорость обмена информацией между СЭ, обеспечиваемая с помощью локальных и коммутационных сетей; 4)наличие некоторой избыточности шчиелителътель-ных ресурсов (процессоров, памяти, ППП, БД, ОС и др.) и средств функционального ккп—ля работы всех элементов систему; 5)оптимизация соотношения мо1ду универсальны?.«! и специализированны'«! вычислительными и сетевыми средствам!! РВС. В соответствии с ачл-ми ссобешюс'.гуи рассмотрены преблг,.лы построения и направления развития РВС касаидиеся презде всего технологии оборудования, архдтектури и предоставляемых услуг.

В главе проведен анализ' состояния проблем оценки и обеело -

чения живучести и" достоверности выходной информации сложных систем и приведены основные принципы на основа которых целесообразно проводить комплексные исследование в данных направлениях.

Живучестью РВС- способность системы обеспечивать выполнения заданного «нокества функций (заданий) при воздействии Ш путем реконфигурации структуры, перераспределения ресурсов по заданиям и вффиктнвного управления процессами их реализации, Данное опр&деление предполагает комплексное рассмотрение структурной «'функциональной живучести РВС.

Под достоверностью выходной информации понимается мера соответствия этой информации некоторому истинному значению.В -¿лачостве марн принята вероятность события,что выходная инфор-» мэция еошадэт(в пределах заданной точности)с некоторым истинным значением,г.е.вероятность правильного решения задачи(Рпр р).

В общем случае проблему структурного проектирования РВС мокно представить в следующем виде:

тйЛ' (1), В =JлБв , Bg=0 , г=Т7р (2), «-ТТр (3), mgc К={м(,...,мв.....мр} (4),

NcN,HcM=|f1,...ttg,...,£p| (5), ipiMjcl- j^Y (6),

' фЯ«М, —reRNR'dtejy0) (7), e:je!f (Н'з7/°) (8),

T.aeA -*«бВ°(В°с fl> (9), — П° (10),

1 'i):DxPxU —F° (11), G°=(B0,E0,I0,n0,ty°) (12)

где П'-множество принципов построения ИВС (архитектура,тип структуры,способы взаимодействия АС,прикладные функции и др.);о=(В,Е, I,W,П)-взвешешшй неориентированный граф,описывающий РВС; В-мно-жэство первичных источников информации (Ш1) или пользователей сети; Е-мнокоство робер СЦД или зональных (локальных) сетей; I-матрица инцидентности; w-мнокество весов вершин (производитель-нос-ь АС(ЭВМ), ВС, ВК или ЛВС); П-множэство весов ребер (пропускная способность каналов связи); М и й- множество возможных и выбранных пунктов размещения АС или шлжзов (Ш), соответственно; и и S-MHOstecvBo возможных и выбранных пунктов размещения ЭВИ.ВС.ВК или ЛВС, соответственно; R-мнокество вариантов построения АС (>)ВМ), ВО и BK.R'c R-подмножество вариантов построения ЭВМ,ВС и ВК; А-множество прикладных функций (задач), реализуемых в РВС; В-мюкестьо методов доступа к СПД; Р-протоколы функционирования РЕС (ЛВС); V-множество методов маршрутизациии управления потоками; О® и а0-соо';т;стст1-"знно, оптимальные структуры зональных

сетей и РВС;?-обобг;енний показатель эффективности функционирования выбранного варианта FBC пли суммарные затраты на создание FBC; (р,(|),8,7,- функции отобра::е:ия.

Если считать заданными граф всзвозмозннх связей Олятцкпы построения РВС.гас тества В,М,и,н,Н,'л,в,р и о,тогда проблема структурного проектирования РВС сводятся к решению следующих задач:

I.Разбиение множества ТЕГИ из зоны обслуживания ^.оптимизация топологии зональных сетей (3), определение пунктов концец-рэшгл дыошх.т.э.АС пли илпзов, (4) а вариантов их построения (7).

2.Определение пунктов расмесстглл (4), (5) и вариантов построения СЭ (7>,(8), закрепление ьбошктов за СЭ (G) так, чтобы оптимизировать структуры базовой СПД.

З.Распро деление прикладных. функций РВС по алементам (9).

. 4. Анализ и ппСар методов доступа к СПД (Д), протоколов фупхшюнгсоБэлия (Р), алгоритмов маршрутизации и управления потеками дошшх (и), чтобы определить требуемые пропускные способности СОД (10) и максимизировать показатели качества функционирования РВС (производительности, азшучес?и1 достоверности информации) согласно (II).

5. Организация итеративного' процесса решения задач (2) --(II) так,чтобы получить оптимальную структуру РВС (12).

При оценке показателей производительности, . живучести и достоверности информации, предполагается, что РЬС состоит из однородных или неоднородных типовых СЭ. Под СЭ понимается ¿С, ЕК, ЛВС и АС (ЭВМ) с дополнительными аппаратно-программными средствами обеспечивающими его взаимодействия с другими узлами РВС. Концепция СЭ существенно упрощчет процесс структурного проектировании, реализации и развития разраоатываемой FBC.

Мояио выделить два вида неблагоприятных факторов,приводящие к снижению работоспособности СЭ : внутренние (отказы аппаратных и программных средств) и внешние неблагоприятные _ фактора (соответственно, ВНФ и ВЕФ). По функциональному назначению вое виды ресурсов любого СЭ мозхпо разбить на внутренние, (ВНР) и внешт;э ресурсы (ВЕР). При этом к ВНР можно отнести такие вычислительные ресурсы как производительное ь, обьем памяти,F0C, РБЛ, пакеты прикладных программ и др., а к ВЕР-ресурсн, обеспечиг>гк>>сие управляющие и информационные связи СЭ с внешней ерьдой и с другиь.:! СЭ. Текущие значении ВНР. и ВЕР з совокупности с изменениями рабочей нагрузки и трафика СПД, требований к цели обеспечения кивучостя и нечем, определяют реальное состояшга РВС.Все

ситуации, возншшвпшэ в РБС мокко разбить на две основные группы: обобщенные и непредвиденные.

Обобщен пая ситуация (ОБС) представляет собой совог.упность текущих ситуаций, для которых решение по обеспечению жиь,, чести ГВС заранее определены.

Н с л р о д в и д о н н и о с и т у а ц и и (ШС), которые нельзя заранее предусмотреть и, следовательно, принять приемлемое решение представляются достаточно сложными из-за неполноты знажй о В03М032ЮМ состоянии системы.

г»

В общем случае, проблему обеспечения живучести (сз-качества) спстели мокно описывать отображением гада:

© : П х й' у и х Б —» 0 , (13)

где П-мно^ество внеикпх (Г^) и внутренних (П > НФ; »-множество Б".ктороз внешних (7^) и внутренних (V/ ) ресурсов РВС, оцениваемое с помощью основных показателей качества функционирования системы; и-кнсжэство управляющее воздействий, состоящие из 1Т - множества задач самоуправления СЭ и и^ - шокества задач координации работ взаимосвязанных СЭ; Б-множество обобщетщх (31) и непредвиденных (3, )ситуаций,возникающих в системе;о-обоби;еникй показатель ямву-зучесги (илл С(-кач^стЕа) РВС.

¡'.сходя из (13) вдвучест" ГВС мокко представить как функционал следующего му»:

.'р., .Ог^у ^.и^и^з, ,Бг,). (14)

Выракекио (14) обс-спечивает комплокснуп оценку живучести РВС в зависимое?;* от множества факторов,прльодяьда к ухудшению основных параметров СЭ к системы в целом, снижению эффективности использования их ре^урзов путем оптимального выбора управляющих воздействий иг)'.', возникшей ситуации с учетом требований, предъявляемых к обьемна-Ерчкоышм характеристикам задач, решаемых в РЗС.

Для обеспечения т" "¡буемой достоверности информации в РБС применяются способы, основание на введении информационной, алгоритмической или структурной избыточности,которые существенным образом влияют на показатели качества функционирования системы. Процесс переработки информации в любом СЭ у РВС можно разбить

нг с (&=ТТ<г)эгаков. При 'этем на каждом из них могут возникать

ч

типов ошибок. Все:с в системе может возникнуть 0=^0^ типов ошибок. Анализируя алгоритмы обработки информации и результаты статистического обследования отдельных информационных этапов,

можно определить X = {' .3,____£ Лс^-.-.эдмиозкестуо способов, приме-

няемых для обнаружения и исправления О видов ошибок на к-ом этапе,где З^З,/.

Комплексное исследование достоверности выходной информации приводит к необходимости рассмотрения общей проблем.' проектирования FBC.Оптимизация системы по заданному уровня достоверности выходной информации кокот бить проЕэдвнв по двум направлениям:

1)за счет улучшения показателей достоверности информации е отдельных СЭ без существенного изменения структуры системы в целом;

2) путем поиска новой структуры системы и алгоритма во функционирования, существенно отличающихся от неходких. В пэрво" случез, проблема сводится к комплексной оценке и оптимизации процессов обеспоче шя достоверности передачи и обработки информации в РВС. Во втором случае, проблема заключается в синтеза структуру спото-теш с учетом требований к достоверности еиходпой информации.

Комплексной мерой достоверности может служить вероятность правильного решения задачи в РЕС, которая при независимости возникновения ошибок в СЭ может быть определена как

? W). (15)

пр . р.

р

пр.

) *СИ

где Рпр р и')-достоверность обработки информации на /«-ом СЭ.

В случае независимости вогникновешм ошибок и отсутствии входного контроля на отдельных информационных этапах системы,а такет при последовательном алгоритме обработки информации на СЭ вероятность Р (,J') также мокно определить как

^ г,р . р.

Р„п.р.и'4~| (16)

Л=1

где р достоверкссть обработки информации на 'л-см

этапе с применением /-го способа обеспечения достоверности

информации кС0Д11) на ¿"-и СЭ. В общем случае Р;Ц ^ , является- функцией следу.-дсго ькдо

где (к)-логто1".:;< 1ть обработки иврормшга на к-ом отапе

без применения СОЛИ, р - вероятность искажения единицы обьс-м-информации на ¿-см этапе: К0^н ^ - кооэффициенг обнаружения

ошибок на к-ом этапе /-им СОДМ, ^относительное увеличение ебьо-ка обпабативаег/оЛ информации ш. к-ом этане при реализации J-ro ООДЯ; А., -множество алгоритмов, реализуемых в ./' ч СЭ.

ГЛАВА 2.СТРУКТУРНО-ЦЕЛОСТНЫЙ ПОДОД К ПРОЕКТИРОВАН!® РВС

Для комплексного решения проблемы структурного проектирования РВС в работе предлагается структурно-целостный подход i&EI), базирующийся на предварительном анализе возможного варианта цостроения системы. Данный подход заключается в комплексном рассмотрении вопросов структурного и функционального проектирования РВС.

Целостность РВС предполагает: единую технологию распределенной обработки информации путом обеспечения прозрачности удаленного взаимодействия подсистем РВС; неразрывность и взаимозаменяемость подсистем на всех уровнях иерархия построения РВС; единство цели и взаимосвязь функции РВС и' ее отдельных подсистем; достоверность передачи и обработки информации. Такт.! образом, целостность РЗС характеризуется набором специфических общесистемных свойств, отсутствующих у отдельных СЭ, но которые возникает вследствие взаимодействия СЭ ьнутрл системы, а также системы со средой. При этом формирование общесистемных свойств осуществляется путом накопления, усиления и проявления одних свойств с одновременный нивелированием.ослаблением и скрытием других свойств СЭ при кх взаимодействии.

. Методология С1Щ реализована в виде' модели структурного проектирования РВС, которая представлена на рисунке, где цифрами обозначено-сладдаэ: I-формулировка проблемы структурного п^шктированил; 2-мнокоство функций, роализуемых в РВС; 3-крите-

рии Бффективяости функционирования и ограничения проектируемого варианта РВС; 4- множество абонентов (ПИИ) и граф всевозможных связей мгад* ниш; 5-мотода маршрутизации, управления потока?,ж и рэгимзим функционорования, РВС; 6-проточолы взаимодействия объектов система; 7-аналитические модели исследова;шя вариантов по- . стро тия FBC; 8-мнокэство вариантов построения СЭ; 9-мнокествс вариантов построения СЦЦ; IP- оптимизационные модели построения заданных типов структур РВС;II-выбранный вариант структуры РВС;

12- имитационные модели оценки качества функщюглрования РВС;

13- анализ принятых решений; 14-лицо, принимающее решение (ЛИР).

В модели на этапе I производится анализ, на этапе 2 -

синтез и нр стопе 3 - оценка. Причем, на этапах I v 2 осуществляется структурное проектирований, а на этапе 3-оцонка функциональных характеристик РВС. Согласно СЦП, проектирование РВС осу-[п.пствляетпя как "слизу гвсрх" (на этапе синтеза), так и "свор-

ху вниз" (на этапах анализа и оценки).

Главная отличительная особенность СЦП к проектированию РВС п^ отношению к известным подходам заключается в том, что з -нем заложены способы композиции и декомпозиции множества моделей описания СЭ и. их кластеров на любом из этапов"а_.ализ-синтеь -оценка", не нарушая целостности РВС. При этом кстозицш» и декомпозиция системы осуществляется в направлении генерации такой информации, которая характеризуют ее на бол&е высоком качестве:шом уровне.

Для комплексной оцзнки эффективности функционирования РВС, обеспечивающей целостную технологию распределенной обработки информации, воспользуемся обобщенным показателем целостности (эффективности), зависящим от производигельности ( VJ- качества), достоверности выходной информации (Р- качества) и живучести (Q-качества) РВС, следуодзго вида

р = i (w (Рбр.м;, Рпр.р^р-А), а о»), 0«)

где Рбр- вероятность безотказной работы РВС: N-множество СЭ;

А=(А?.... ,Aj.... ,A¿) - множество алгоритмов, реализуемых в РВС;

z=T7l - номер иерархического уровня РВС; D={a?....,dz..,&L) --ыюжество ресурсов РВС ( число 'исправных СЭ, ьроизводатель-ность,объем памяти,распределенные банки данных(РБД),пакеты при-кладныг программ (ППП).пропускные способности СДЦ данных и др.).' В общем случае каждый из составляющих ОГО являются сложзшми показателями,зависящими,в свою очередь,от множества параметров СЭ и СПД и носят многокритериальных характер.

Принципы,заложение в основу СЦП к проектированию РВС. Принцип рекуррэнтн.ости функционирования РВС.Этот принцип означает,что свойствэ и показатели качества функционирования СЭ данного иерархического уровня РВС выводятся л объясняются, исходя из постулируемых свойств и показателей СЭ нижестоящего уровня непосредстведю подключенных к ним, т.е.

где Fj- обобщенный показатель эффективности г-го уроз- ня; IV^ . ,Р ,и Р ., ,.,Q, и Q, .-соответственно качествеи--

1-1' пр.р.(2) пр.р.(1-1) I 1-1

ные показатели устойчивости, достоверности и управляемости СЭ г-го и (1-1)-го уровней РВС.

Принцип целостности РВС и комплекса прос-ггЛиит ыоделей.Из принципа следует,что комплексная модель,риали зугцая СЦП к структурному проектированию РВС,должна состоять из

Рис. Модель структурного проекчирсьйнмя РВС.

гзэимоувязаиных простейших моделей СЭ или кластеров нарастающей сложности е соответствии с ростом уровня иерархии б структуре РВС.

Принцип опт и м а л ь а о с ф и РВС.В оптимальной РВС эффективность фуйкквонхроодшя СЭ падает с гостом ранга уровня иерархии, т.о. доллгмо наполняться

af)<...</..ï'j<...<a?ii , (20)

где ЛРг=Г г ( t )/F°, ( 1=Г,Т)-относител^ноо приращение ОПО г-го уровня FDC,состввтствуидее ненспользой-эляой часть ее вычислительных и сотое,их ресурсов; F| и Fl(l)-- ccoíbótctíoh-ío иогояциальязя и реальная целостности СО t-rc уроъня FLC ъ t-ой мамонт времени.

Рассмотрим метода'комплексно«* оценки ¡'/-качества, (}- качества и Р-качествв. Определение потенциальной и текущей производительности однородных и неоднородных СЭ (ВС или ВК) в момент времени 1 при условии, что в ьыполнении любой операции используются не менее двух операндов, соответственно, можно производить как

Г?

^j

* = 2J khwhgh и 4^=2kjajUjgj (М'г,иТ71), (21)

h=1 J(t) yO

wj(t)= p^ft^/t^gii- £ -A-1 h=1

AMltU 1.L). (22)

где kj(t)=7}j(t)Qj(t) Сили kh)~ коэффициент, учитывающий простои заявок из-за конфликтов при обращении к модулям общей оперативной памяти(ООП),с учетом возможных отказов процессоров,модулой ООП и элементов комутатора, Tlj(t) и ö^ft,'текущие значения коэффициентов использования коммутатора и процессоров (ЭВМ); и^и^-среднее -быстродействие процессора (ЭВМ) J-ti ВС (ВК), в оп/сек;^-длина машинного слова процессора /-й ВС(ВК),в байтах;»^-число исправных процессоров (ЭВМ) /-ой ВС(ВК) в момент времени tи ц^-кнтенсивяости отказов и восстановление прцессора(ЭВМ) )-й ВС(ВК). В работе рассмотрены три способа определения kj(t) для ВС с перекрестным коммутатором (ПК) и с общей шиной (ОШ). Для этих случаев проведены расчеты и построены зависимости производительности от числа процессоров.

Потенциальные и текущие производительности рве в момент Бремени t можно определить с помощью формул

^b-sWM * Wtbp.^it)]. (23)

i=i j^Nj г=1

где ft -системный коофициент,учитывающий возможные связи между СЭ.

•Для ко.ллексной оценки вретни ответа ЛВС как СЭ РВС предложена трехфазная многоканальная замкнутая сеть СМО .которзя может описывать работы ЛВС с звездообразной, магистральной и кольцевой топологией. Изложение метода расчета времени ответа (реакции) Т° сети к .-..■■ :посу шл:зователя проведено на примере кольцевой ЛВС(КЛГС) .II;./ отом 'Г° определяется как

/по _ ip'-V Ф'Э, то ,Г)А\

J. - ¡2+ i3, 1

где Т^, Т'^. - соответственно,ответа АС.станнга (CT) ч переджцс-й среды(ПСр).Рясс-гпгриьая АС как СМО М|ш|1 разок^цутог'о типа можно опг.'зде кпть Т° , а пр< ж пребывания заявки ь опт:; как

( 1+к£>)Т

т т?=--£ + 1.

п 2 J 2 М-р р

где То-срядняя длительность цикла обращения маркера; й-коэффи-циент коррелящш случайной величины Т ; р-коэффициент загрузки сети;Тр=1 /с,1 -длина кадра,с-скорость передача данных по ПСр.

Используя(25) можно определить Тпдля случаев применения разных методов доступа к ПСр. Для этого требуется только определить Тс с учетом типов, используемых методов доступа к ПСр. С помощью выражения(24)проведены расчеты и построены зависимости для Т° при использовании в КЛВС маркерного,1-лтервально-мар-керного.такччфуемого методов доступа и метода вставки регистра.

Согласно предложенной общей модели живучести (ОМЖ) процесс комплексной оценки и обеспечения живучести РВС можно разбить на ¿есть основных этапов: 1) описание действия внутренних и внешних КФ на систему; 2) описание текущей ситуации, сложившейся на РВС; 3) оценка живучести РВС при возникшей ситуации; 4) обобщение и классификация текущей ситуации; б)выбор соответствующего одно-шагового (при случае а1) или многошагового(при случае з£)решения по обеспечению живучести системы; 6)воздействия на НФ,управление СЭ и коммуникационными системами КС.

Пусть йг~ число вычислительных ресурсов г-го уровня

иерархической системы 1=Т7Е? <1^- число ресурсов ¿-го СЭ, ¿сИ^, В° и Ва(1) - соответственно начальное и текущее значения вычислительного или сетевого ресурса а-го типа;и 7а - ценность (или важность) вычислительного или сетевого ресурса а-го типа и нормировочный коэффициент, причем

Тогд., потенциальную (или номинальную) живучесть /-го СЭ и 1-го уровня РВС можно определить как

где С £ 1- параметр, определяемый спецификой ¿-го СЭ и способами его взаимодействия с другими СЭ РВС.

времопи Ъ предположим, что потери..вычислительных или сетевых ресурсов могут происходить из-за ненадежности функционирования ТС и программного обеспечения. Тогда для /-го СЭ и 1-го уровня согласно (<*;) и (27), амеом

<1

(/«N,,1-1,1.), (27)

При отделении реальной живучести подег^темы в момент

0,(1)

гдо л£ и р.^- интенсивность отказов и Еосстаноздэяия вы- , , числительного ресурса а-го типа. .

Если учесть,что задания в РВС вшолняются независимо друг от друга и в реально;.? времен! на отдрльлш. СЭ,тогда кспользу. ¿краяв-Гс!я (27) и (2Э),тло«ао записать формул!',соответственно для определения потенциальной и реальной завучести РВС в виде: г л. , а.

■¿(^[¿wsi'4]]

c4BC(t)

Комплексное ксслздованис проблемы оптам.1сации процессов .. обеспечения достоверности переданы а обработки информации а РВС" согласно Cliii целесообразно гроводцть исходя из следующих основных лр;ыцглов • системность, экономичность,раБНогрочьость, адаптируемость,совместимость и осуществимость.

Принципы системности, экономичности и рашопрочнос^и впер' вые были сформулированы в работах проф. Мельникова 2.11. В данной ■ работе более кироко рзскрываатся сувзюсти ¡задач, вытекающее ио зчга принципов,VI дается некоторая'и математическая формализация.-.

Адаптируемость - 'любая РВС.фуЕкцвснируявдл во вневяе? среде, должа обладать свойством элЕптару'гирсти. Эффективность фуЕкиаогирс-ьанаа- РВС во кгсгом определяется' способное- . тью системы адыпяаю уБргшля?» достоверное им «¿иходной информации с учетом реального состияаая среды (сцегемн), ctsthciwo-ской «определенности параметров и. нагрузок. • „ ■

С о к м и с г :: м о с т ь-данный пращют требует,чтобы выбор комплекса СОДИ,рекомендуемого для примокелия в РВЗ,производился с учетом вз:.;з,.сс£.;зя и вгаи<!оза,'.еяй^ь'.ости ралтчанх спосо-, , бов при одногргмегъш их ^даесенаа. ■-'."'

о с у с;, е с т в к м о а -е а - этот принцип применительно к ' РВС сводится :. таксы/ выбору и реализация комплекса СОЛИ в система,пр^и котором по допускаются нарушения директивных сроков выполнения вычислигольпых работ (7J) с заданной вероятностью их правильного релезен F ..

г np.p(Tp)

Для определения достоверности выходной информации J -го СЗ предлагается зцрааепгаз вида '

где Г°х (J0) 'j• • l> - достоверность информации на входе J>-го СЭ'в момент времени ^необходимой для реализации A^..-го

алгоритма; Р°, (Aaf, ,t)- достоверность обработки информации АСу,-м алгоритмом на м СЭ в момент времени t; .,(

- вероятность безотказной работы J -го СЭ за период тд, начиная с произвольного момента t ; \L¡,~ а-Я алгоритм (задача) реализуемый J'-м.СЭ.

При условии, что исходное данные,необходимые для выполнения алгоритм* поступают от СО шике го уровня независимо и в роааыз

реального времени ^bJÍIJ. можно определить как

j»

. ?ыич(Аси"11' I | ?{(1)' «/'^г.ЬТЗ), " (33)

t=t

гдз ?,(t) - достоверность информации на выходе í-ro капала, связывающей j' - й СЗ с нжкзстоящей подсистемой; ¿3^.- число каналов связанных с J'- м СЗ. Для определения Р{(«)- можно использовать известные модели ошибок г. СПД.

Зсди учесть, что вероятность появления ошибок при эксплуатации программы, реализующей Aaj, - й алгоритм существенным образом зависит от сложности (длины) программы т^ ,тогда Р^, (А-у, ,t)MC3i2io определить как

-Р..(Аа...+0=1-Рош(>г.(-Р^.Д) (/'«N ,ЬТ7Ь) , (34)

V!:e (<• i j'- ~ 5''-Рй:!ТН0СТЬ появления ошибок при эксплуа-

тации программы, длиной v, .реализукаьй Aaf ,-й алгоритм в t-й момент времени.Определение значения Роа;( f. .;'('iaf. -1)можно осущс-от-впть с псксщью экспериментальных данных."

Яз (34) видно,что данной показатель сложности не учитывает внутренней структуры и логики функционирования программы.поэтому использован показатель общей сложности а-й программы

coc(t)=L_Jt)t-C,1c,F(t)vO,2cc..(tOtO,4crF(',)+f-0,1 )U (t), (35)

а а а ct 'а

где L (г)-показятель. логической сложности,:; ít)- покск.:пель

''а а

сложности взаимосвязи, со показатель cjot.hocvh •.■.•¡чис/.-.чшй

' и

с ít )-показэтель слозкосги ввода-вывода,^ (Ю-пок'-са^ель проса

тоты программы (или удобычигаомостъ) в момпнт fc.Пусть ГЛС,ГСЕ5,Г.Ч, Рсв i. Р -соотвотстьуявдэ ьяроятл.'ости появления оиибс.с при выполнении вишопэречислешшх оперзторог.ч,огда,испспк-.у." (35) запишем (AaJ., t М -ьлс (t )Рле/о, 1 СсА t ,рос+о.2С<ц t )РС+

Для определения составляющих выражения (16)-т&К№ молено воспользоваться выражением (3::.),но при этом тробуотся вычислить значения достоверностай ьхоциой инфурмуцип и обработки ее к .,"-м СЭ

при условии,когда используется СООП^.'Гогда вероятность правильного решения задачи из к-см этапе согласно вкракенют Ц'7 Определим как

1 - (и й _

'пр.реш.^Ипр.реи. (Ю^77, I-:- .ЯЛ

глава з. разработка моделей и ?.щтодоз структурного прогжтировактя и огнслгчеш'я ижучестл рвс

Глава постзяас-па рассмотрении математических моделей я методов решения задач синтеза различных тшов структур РйС с учетом требований к »•ивучести, типов задач и топологии размедекл: баз данных. Описываются модели и методы реализации общей модели вучести РВС.

М0ДЕЛЫ(М1).В РВС решаются мнокестпа слоит!; задач Н-(1,..., 1,..., п),где при выполнении каждой задачи требуется обработать (1еЧ) обьемй информация за директивные сро:а; й{.в ?ЬС может использоваться ,...,г,...,аг) - вариантов построения СЗ с

производительность» и 'г^Я). в байт/сек и Я'= 1",.....г.....а„}

-вариантов построения КС.Матемаигческал модель задач;! имеет вид:

31 re AÛ Я ' tell г = i t- 1 •

f

z zw- aw-cvi- z zw«t «i^ir

l-l t=l l.-Д t-)b ' r ' ljt гск p ,

[p^^IÏIiP,^»,^! î^it*1! (Ы/Л=М) .(39)

ген >

Если т{ неизвестно,тогда шеста соотаатствущих ограничений

модао использовать

X I ?

z 'i « z v^r • 11 «

{^11 t=» 111 г-"? Г ,Г t = J

гдэ - приведенные затраты нз создание в :-м сегменте г-го варианта СЭ и СПД. дгп связи ЦУУ с сегментом: с£,приведенные затрата на передачу ЦУУ и реализацию i-й задачи на i-й ВС з î-м интервале времени * среднее время реализации £-й задачи р 1-й СЭ; т(-длина t-vо интервала времени.

Наибольший интерес с точки зрения шшучесгл представляет собой РВС с ячеистой структурой.Поэтому в ребото более подробно рассмотрена модель задачи синтеза структуры РВС с такой топологией. При проектировании РВС, возникает необходимость учета

' особенностей организации распределенной обработки хшформацип с учетом тсшлогш размещения распределенных баз данных (РВД).

МОДЕЛЬ 3(ИЗ). Введем обозначения: L={1,...,'i,..,,p}- множество типов отчетов; К=(1-уЬмиоаество пунктов размещения баз данных,гдэ КсN. Тогда систему ограничен»« модели, определяющих условия функционирования PBU шшю написать следующим образо;«.

/(Х,у,0)= min £ £ сеЛ* + Z I + Z Z *

lull JjeK JeH reR jclj jal,

Itííí JjeK Jelí reR jelj jal,

_ !bji®wt I Е-®«*31-Г

fesJU^M IcL | r=r<

E 2,-r1• 2.»í=nv1' I £ ffwis 1 • »¿.■•:я0т1 • r .

/<¡1! fceX . • .

W ¿Jl ' Z Gí ^ ^r'ü^^^r -.pt(T)-

¡c/j re Л r-afí

■I'

_J*{r)(,%r. * P*(I)' (teM (40)

где аг - средний объем 'ипформедии, тробуюцей - обработки в течении времени Т для .выработки i-ro о?П9та,с{Ь-пгиведетшо затраты на передачу,обработку и хранение " в' й-ой БД,всех транзакций из í-ro.rCQr ; c^j- приведенные затраты на обработку, редактирование н рассылку 1-го отчета по пользователям в J-м СЭ; Cjp- приведенные затраты на создание в J-u пункте г-го варианта ; СЭ; . приведенные затрата на поиск данных для

отчета I, агртгатироваадя данных в й-ой БД и передать их J-глу СЭ.

Задач.! mi-m3 отаосптся к классу нр-полных вычислительно -распределительных задач (ЕРЗ.)шлинейпого целочисленного программирования с буловиш перяншшыми большой размерности. В работе, прW тгавтся два подхода к их ревонгаз. Первый из них основывается в даяолтслицйонном подходе,поводящем разбить походке задачи на две подзадачи: I )мпогомврпуи задачу о ранце; 2)распределительную вадачу транспортного типа. Дла решения пчрг^а задачи используется метод парной оценки (МЮ),в второй-метод лексикографической от.гмизации (НЛО).

ТЕОРЕМА I .Если допустимая область решения ВРЗ замкнутый и ог-ратшчэтшЯ многрзнник,тогда алгоритм декомпозиции за конечное число итераций обеспечивает получение плана с заданной точностьв е>0 H-c,y,z)k-\ - цх,у.г)ьа е.

Рассмотри.! способы реализации ' ОМЖ РВС. Для с того требуется провести расчеты потенциальных, текущих и требуемых значений показателей живучести. Рассмотрим методики расчета потенциальных и текущих значений показателей кипучести.

Если Ьу! Ь^г) соответственно число исправно работающих модулей СХ)П в начальный момент времешх I,тогда потенциальный и текущий обьем памяти .'-й ВС (ВК > определяется как

Л.= I IIг I

где £ ^-текущий обьем памяти /г-го модуля ООП в момент ь^еменн и У^-суммарные объемы н-го модуля ООП и ВЗУ /-А ВС(ШС).Для определения текущего обьема памяти РВС в момент времени к, молю воспользоватся формулами следующих видов ь

v%c=i } к w^i 4 £ vtj]•

l-l J 1=1 \<еК, J

I —' -""1

Для вычисления времени реализации заданий в РВС предполагается заданными://^.....I,... ,y(t)У-ыножество заданий требующих реализации в РВС в момент времени t: 7 ^интенсивность- реализации t-ro задания; Г, и d{ - соответственно. время реализации на исправной РВС и директивный срок выполнения t-ro гадания;

i,=(d-d > / d -ваетюсть i-ro задания, где d=?KixC<2,>. Тогда время

leH(t)

реализации множества заданий на исправно работающем м СЭ моа -но определить как

n(t),

1st .

Определение текущего значения времени реализации задашЛ на J-u СЭ мокне производить с по.,10151 "о выражения

tj'H -tta* Т-v (jef° • (44)

„ „ 'Г- }*?/п ■ ■ г .

где Hjtt И/И ^соответственно, подмножества заданий, для которых не нарушаются и наруша г:я директивные сроки их реализации на J-ой ВС из-за воздействия НФ; Т{- текущее Еремя реализация зада-Ш1Я с учетом нехватки вычислительных ресурсов,которая определяется как

T^tj+fJ-nrn.un, (i^.rr.i't)),

п~1 П П41 .

где \i(n,lj= —;----;--(р < а ) кэ^йиц/лит прилчд;/.-*-

- 'М -

поста того,что РВС в момент времени X имеет п исправно работающее С5, с суммарной текущей производительностью |}'п; потенциальная производительность РВС, а° -начал ьгое число СЭ.

Используя выразкекия (43) и (44) можно записать формулы для -определения соответственно времени реализацл! гаданий на исправно работающей РВС и ее текущее значение при воздействии НФ слоду-кщим образ„м

т=1л[хл] * т-1*АТ.тЛ (45)

1=1 1 = 1 J<E¡íl

Эксплуатационную пропускную способность J~й двухполосной СПД меато' лнхзым! СЭ мокно определить как П ,где

-коэффициент использования /~й СПД, Т и -соответственно, время передачи информа.вш и общее время эксплуатации СГГД; к^ --коэффициент эффзктивкс сти использования СПД при применении СОДО; П^-номинальная пропускная способность J-Vl СПД. Оценки потенциальной и текущей пропускной способности СПД,после воздействия НФ, в момент времени I определяется как

Е ^ я I + Е р1и>. ^

где Р^; и Р* ^-соответственно, вероятности швучести СПД с

коммутацией пакетов (ИЛ) и коммутцизй каналов (К1{) ) и уЛк{г)-соотвегсвоино множества СПД.работаодыс с КП и КК в момент и

Согласно Of.Il-; для обобщешш и классификации текущего состоя-1шя РВС требуется определение текущих и требуемых значений показателей киьучести,которые использувтся для оценки степени достаточности ресурсов к реализации заданного множества задач 11(1). Пусть К(1) и ¡¿И)- соответственно,множества исправно работаадих СЭ и СПД в момент времени t, тогда имеем:

« £ ТЛ/£; » <47) а ]Г ТЛ^У • <48)

'Т? __

i-t i=t

«lit) nit)

R(t)J,pm2Yat-iiVl(vt)- £ ftntTj/P^.^).^ ci=mar^d{;,(50)

где V( (U|)- общий объем ООН, требуемый для хранения икформациии программы при реализации i-ft задачи, в байтах ; af- коэффициент, уытнващий ;оотношзние той чисти .шформации,циркулируемой в СПД зс единицу вромони. к обкому информации, обрабатываемой в РВС. Ис.юлгзун выражения (23), (42),(45)-(46) и (47)-(50) ппро -

доллртся множество ситуаций,которые возникают в РВС. Для этого веодятся признаки видов:

ПМ)Ж Я>если ^^^ т>*7(*}тр

[О,в противном .случяе; ~ 1,0,в противном случ, |.0,ь 1фотиьнсм случае; (.0,

1.0,в противном случае;

па) (51)

1 ,если ПГ*-• Г1,еоли

в противном случае, где ]='г<аг (0-,Т.-(!,).С помощью зтчя поизкаков можно оценить к

4 ШЦЬ) 1 ■

обобщить ситуации,возникающие г РВС,разбить их на подклассы:обобщеннее и непредвиденные ситуации.В зависимости ы принадлежности состояния РВС к одному из подклассов ситуаций принимаются ро-юзжтл, которко сводится либо к внбору готового рекения из за-дашгого списка,либо к методу определения реальной нагрузки РВС.

Во втог.ом случае принятие решения может осуществляться при полной или неполной информации о текущем состоянии РВС..'.¡^тематическая модель задачи при полной информации имеет вид:

^ ™ (ь) _ , )

ЦП: Жп | ^(;-т);)Т(и{сгт{| £ 7{(1>/*4)Х{«: ,7^),

Л I

т.: I ) ■ тП ) чП)

1=1 1=Т 1=1

п!Ь)

1т(Г.), .г = О v 1 [ . (52)

¿-Л» '

уь.т.кт;} - г = о v 1 1

4-.' ' г-я.4>1 i

где с,-стоимость обработки единицы обьема информации 1-й задачи; Г.' г -ссотестстеонко,потенциальная произсодртэльлость,объем памяти л пропускная способность СПД РЗС.Вторря модель получаечея пу/см г.пмоки текущих г.ттчет;^ показателей живучести на параметры , ■ п}гп,г г»"3 и ц {•М.ЯГ й ограничтиях задачи (52).

олодущим этапом управления процессами обеспечения живучести является порвраспродолонйв ресурсов РВС по задания*. так,чтобы обе-чисэлссь их .'чфекглопоо иенэльзов^ниэ для полного достихйияя цоли фулкилпнирочвния РВС.решение этой задачи выполняется с ьо-м<;т,ч1 ллгор.гмоз :¡^рерэсиределиния нагрузок в РВС, которое роэл!-зезгик» га.-п ГРТГТ "расписание

ГЛАВА 4.РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОСТОВЕГНХТ1? ШЮРМАЦШ И СТРУКТУРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РВС

Для сраь^лтелыюй оценки эффективности использования СОДИ в РВС получе:ш с^едуэдие зависимости:

[1+ Ксси.(W) \>K'Vf ^ СьА0) (53)

fl ^ К l^V *np.p.lbj) ^gp.j.U) 1 '°C':-(fe'J .^nq;^), (54)

(*> WU))

(AT^;;^), (56)

Pt

-kj'

1

3 »2 . к

~ относительное

увели челне объема обрабатываемой информации, слоззюсти аппаратных и программны;: средств при реализации J-ro СОД'А на ¿•-том этапэ; г» и . и , и т) fc -соответственно обьемл обрабатываемой илФормащга в единицу времени, сложности аппаратных и програмнах средой СЭ при роализщш J-vо способа на fe-м этапе и без кзго; В^- число повторшх обработок информации на t-ом зтагю для исправления оцгбск, обнаруженных. )-ы способом; Дс,^- о-шосительше затрата на обработку информации на из fc-ou этане при реализации J-го способа; и tfcJ- соответственно, относительнее увеличения требуемого обьема памяти и в реме -

ни обработки информации на fc-ом этапе при использовании J-го СОДИ;

С помощью выражений (53)-(56) были приведены расчета параметров сист-jmh в зависимости от применения разлилшх СОДИ и интенсивности появления оыибск на информационных этапах , которые являются исходил.® даншми для оптимизационных моделей.

Проблему оптимизации процессов обеспечения достоверности информации в РВС предлагается решить ь два этапа: I) оптимальный вибор комплекса СОДИ; 2) управления процессами обеспечения достоверности информации с учетом реального состояния РВС.

Пусть система характеризуется параметрам! Р{({=F,S}, часть

из которых (=ГГг может быть улучшена благодаря применению данного СОДИ, а часть 1=гМ ,т ухудшена (например, затрачиваемые ресурсы ). Тогда задача выбора комплекса СОДИ оптимального по одному из критериев (l=t) и удовлетворяющего заданным ограничениям

является задачей целочисленного программирования (ЦП1а) вида: 3 4

к=1 k=1 J*=Jk

xkJ =Ov1, (¿t. k=J7q, l^TTZ },

где bt - требуемое значение t-го параметра системы ь целом; S- эффективность применегаш J-ro способа на кчл этапе по i-му параметру; aklJ - относительное изменение 1-го параметра на й-м этапе в случае применения .f-ro способа. Рассмотрены многокритериальная (ЦП16) и стохастические (CTMI-CTM5постановки т.здачи ЦП1а,а также модель задачи выбора комплекса СОДИ с учетом их взаимозависимости (ДПХв).

Для решения оптимизационных задач выбора комплекса СОДИ предлагаются два подхода.Ь первом'случае предлагается использовать МО. Второй подход основывается на испольаовашм блочной структуры задач 1Щ1 и CTMI-CTM5, что позволяет разбить их на локальные очдачи меньших размерностей в соответстг.ш с этапами информационных процессов. Сходимость алгоритма декомпозиции доказана теоремой 2.

ТЕ0РНМ2. Пусть С, С," замкнутые и ограниченные многогранш-ки,соответствующие допустимым областям решения задачи ЛП ,и двойственной к ней задачи, тогда справедливы следующие утверждения:

1)если координирующая задача (КЗ) является допустимой, то Р'(у)

всегда имеет конечную верхнюю гранпау;2)если £'=(î'^.....2^)-цело-

"шеленные решения q локальных задач типа Л1 при известных. .£<*=

... -оптиматьнос решение задачи КЗ и i'-оптимальное ре-

шение ЦП1,тогда ?{х)=?(х').

Для поиска компромиссного решения многокритериальной .задачи ЦП16, рассмотрен алго{...ш осконашшй на модели Юттлорз.

Задачи управления процессами обеспечения требуемой достоверности выходной информации системы в соответствии с принципом адаптируемости сводится к статистической игре, где един игрок (природа) диктует условия функционирования ГЬС, а другой игрок (пользователь) выбирает'то управление, которое наиболее э'Тфектииг- е. этих условиях. При этом различается три вида инфор^ированлоетн о

- га -

состоянии природа: 1)известны априорные вероятности состояний природы на пространстве й; 2) известна функция распределения вероятностей состояний природы; 3)извес.'на область изменения функции , распределения вероятностей состояния природы.

В глав" предложены математические (..одели, учитывающие требования и затраты на обеспечение достоверности информациии, алгоритмы решешш задач синтеза следующих типов структур PBG (ЛВС):древовидной (М4) и (МП), звездообразной (М5) и (MI2), ячеистой (Мб), кольцевой (М7) и (MIO), централизованно-кольцевой (МЗ) и магистральной (МЭ). В качестве примера рассмотрим модель (U-J) задачи синтеьа древовидной структуры РВС, которая имеет вид.

4¿M JfZN J'ell J<SN г<=Л*

. z z ziz z z z

rt-Ji' íeM гея\Я' JseB г*Д\Я'

>k ¿tu J I

es*

T.Z**'-04U Z Z^.c,

• ieB Ít-Ы геДЧЯ' •

1лs 1л . Z^1-^071-

(fe' ) r*R\R' reR'

j'gu rbR- . гелчк

•г- •

z w• z z ^-л-

rej¡' i-ciH' r-s« J'eN

z(,"pe)xc£z v^. z z^=z z iw.

_ _ _ _ ¿r-

tcí« refí' J-sN j 'etl reR- íeíj =M

z z "s-r^.r-. °5 zn<yir.0 * vz.

J'f» гоДЧК» r^R\R'

^fc1; k.b'c-B ; g-~l tctí; ¡*У\ j y^N, гея )

где flJ ¡■*cJto({J) + 'j(AP)tJ -приведенные затраты на

передачу и,4прмащц! из 1-ой лС (ЛВС) в J-й СЭ по зональной СПД;

с J'i ■/ П. -приведенные затраты из аренду канала оингч (-га тлиа, « -ст. чмость аренды одного килсмотра канала

связи 1-го типа, ^-расстояния между t-oñ АС и j- м СЭ, П{ пропускная способность зональной СДЦ t-ro типа; Сксiij)~ =скоп(1Л V Свксп( íj )' приведенные затраты на и cskoii( i j соответственно капитальные и эксплутациошшэ затраты на созгчнил КС между t-fl АС и j-m СЭ; с(ДР) -¿с(й4)-затраты на реализицию х{ набора СОДИ в зональной СДЦ t-ro типа; Cjj.= c^^^+c^^, )+с(ЛР)^,-приведенные затраты на передачу информации между j-m и j ' -м СЭ по базовой СДЦ; ck>,.MfcJ., j+c^(J¡fc, ,+c(AP)fc3¡,-приведете

затраты на передачу информации \.зжду >-м и й'-м ГШ по абонентской (или лекальной) цепи ¿-го типа; с, , с, и

С Г J г

Cj,^соответственно, приведенные затраты на реализацию -го рари-анта f-ой АС, j-го СЭ и j'-ой ЦВС.

- Задача Н4 относится к ¡классу задач нелинейного частичного целочисле;пю1'о програмирования большой рагыеркости. Специфическая структура задачи М4 позволяет свести ее к решетпо двух подзадач, (M4.I и М4.2), которые в свою очередь распадается на несколько локальные задачи меньших размерностей. Задачи MÍ.I. и М-1.2. относятся к классу ВРЗ, рассмотренных в третьей глав.о. Решение згцачи М4.2. осуществляется с помощью методов, изложенных в главе 5, путем разбиения ез на Р независимые локплынз задачи в соответствии с зоною! обслуживания ПШ. Для решения задачи M4.I.' предложены два подхода. Первый основан на алгоритме" декомпозиции задачи, а Еторой на комплексном решении.•• задачи с помощью модификации МПО. Первый подход бязируоия на разбиении M4.I. r.s две подзадачи: М4.1а - задача ЦП транспортного типа ; M4.I6-задача ЦП с булевыми переменными. Задача М4.1а, в своя очередь, • преобразовывается к эквивалентной распределительной зада-ie (EGI; с булевыми переменными, а затем к стандартной трЕ.нолсртной задаче с дополнительным специфическим ограничением(Р32). К решения РЗЯ применяется МПО. Данные подходы справедливы и дл.~ задяч М5 -MI2. D работе сформулированы теоремы об зкЕИвалентпэстн задач »»4.1а а [°.1 ,М4. 1а и 132.

7К0Р;:МА 3. Оптимальное реше'пие raí имеет только один и едшюп-ешшй г.палог задачи М4.1а, а соответствующее значение

целевой Функции !'Л1 F'; (¿<) является верхней оценкой целеиой

функции задачи Mi. ¡a У\(х).

т::Л'И.!Л1. Существует однозначное соответствие мелду допустимыми рг'тлппмн ТЗ и допустимым.! реиечзями К32 с однозначной стр:т:-:;1.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОМБИНлТОРНО-АЛГЕБРАИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ИНО'ГРУМЕНГГАЛЬНЫХ СРВДСТВ СТРУКТУРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РВС

Новый метод лексикографической опта-газации (МЛО), позволяиц-ий получить р .ление задач ЦП с заданной точностью за приемлемое время, объединяет в себя две стратегии дискретной оптимизации: отсечения (или редакции) и разветвления. Это в сочетании с лексикографическим упорядочивашгсм коэффициентов целевой функции по возрастав!» обеспечивает эффективность при поиске лучшего плана. Для МЛО справедливо следующее утворидеГле.

ТЕОРЕМА 5.Верхняя оценка сложности метода лексикографической опп*мизации при приближенном реиении задач ЦП с булевыми переменными на превышает 0(m(2,3n2+nIognJ-n)).

Решения распределительных задач с булэвычи переменными и вычислительно-распределительных задач, рассмотренных в главах 3 и 4, соответственно осуществляются с помощью метода парной оценки (МПО) и его модификаций (МШО). Для этих методов доказаны следующие теоремы.

ТЕОРЕМА 6. Верхняя оценка вычислительной сложности МПО при поиске точного решения задачи не превышает 0((fe т n)z).

ТЕ0РЕМА7. Верхняя оценка вычислительной сложности модифицированного метода паркой оцзнки при поиске точного решения ВРЗ не превышает 0(3тг п 1о&п(к+2)).

Проведены экспериментальные исследования МЛО, МПО и МШО по сравнению с методом ветвей и границ, которые показали их хорошую сходимость я высокую эффективность при решении задач больших размерностей.

Для построения древовидной топологии РВС (ЛВС) предлагаются использовать С-алгсритм и его модификацию МС -алгоритм, которые обеспечивают получения оптимальных решений задач. Это следует из теорем 8-10.

ТЕОРЕМА 8. С-алгоритм строит кратчайшее остовное дерево взвешенного графа Gen вершинами. ■

ТЕОРЕМА 9. Верхняя оценка слогяости С-алгоритма при построении кратчайшего остовного дерева взвешенного полного графа Gem вершинами не превышает 2тг-6и+5.

ТЕОРЕМА 10. Верхняя оценка сложности МС -алгоритма при построении кратчайшего остовного дерева графа Gem вершинами нз превышаем ,25тг.

Специфические особенности С-алгоритма и МПО, связанные с использованием комбинаторных процедур в сочетании с простейшими

- 31 -t

алгебраичискг-ми действиями над элемешхш матрицы затрат позволяют без особых трудностей приспособить их к решетяо задач поиска гвмильтоновых цепей и циклов, т.о. ;'л.я построения магистральных и-кольцевых структур FßC при произвольных и заданных концевых вершинах магистрали (или кольца). Для построения звездообразной и ячеистой (децентрализованной) структуры И:;С разработаны, соответственно, методы М2С, I.IPC1 и MF-C-2. Метод ИЗО осковгш на поиске модиаш полного взвешенного графа.

ТЕОРЕМА 11.(06 эквивалентности и оптимальности MPCI). Г'ЖШГ> модифищфовашюЯ задачи, оптимальной относительно преобрагчашюй матрицы затрат Цс^Ц (i.J-sü).является такке реаенг.ем походной задачи.

TEOPEfiA 12. (О сложности MPCI). Верхняя оценка вычислительной сложности метода MPCI не преииавт G(4m^2rn/pt-0(;,f)).

ТЕОРЕМА 13. (О сложности MFC2). Пусть 0(М,) .ОС*,) ,0(М_. )-ьычислителыше сложности методов построения требуемых структур в сети в группе, мяохостве « системе в целом, тогда метод МРС2 имеет слогаость: 2га"-+ + ü(m^) 1 0(М-4).

ТЕОРЕМА 14. (Об оптимальности МРС2). Метод MFC2, р^ализукщ-нй итератнЕпнй процесс поэтапного построения децентрализованной структуры РВС, за конечное число шагов обеспечивает колучинго оптимального реаечмя.

Проведены экспорпменталышо исследования сложности !.!FCI и МРС2 при построении различных типов структур а группах и множествах РЕС (магистральные, кольцевые, древовидные и звездообразные).

В качестве инструментальных средств разработаны интерактивная система автоматизации проектирования ГВС (КСАП РЕС) с интеллекту алышмц возмопюстямн п экспертная система обеспечения живучести РЕС (ЭСОЯ РВС).которые роализуют методологий структурного' проектирования FBC на основа С1Щ.

ИСАИ РЕС, демонстрационный образец (ДО) которой cocnoirr из диалоговых систем анализа и синтбза (ДСАгС) и шмш>цпоЖого моделирования (ДКМС). В общем случае ИСАП ЛВС организорадгг как. открытая система с г-,гостями к расширению. Презде fccoro это касается организации дим-гага исследователя-г.роектироййжа о оно темой, расширения баз даншх (ЬД) л баз знаний (Ki) о ЛЬ С, моделях и методах их проектирования, Iii Л анализа и сиптоза структур , библиотеки пмитнцкошшх моделой исследования PSX ЛР'.\ Ь ИСАИ ,LbO входит три типа ГЫП каждый из которых иаюлкеул';.! на эт.чиах анализа >ПП11 "Анализ"), синтеза ГПП11 "Сютз") и а.ч-икк

'lulil "Uf'.HK-. ").

Длл создания бази знания о предметной области,' моделях н метода t комплексного анализа и проектирования сетей нредлоя&и язык концептуальных сетей Петри (КПП), который объединяет в себе приемущоства и черты концептуальных языков и сетом Петри.

Основнша элементами ДО ЭСО'Х PBG являкпся комплекс аппаратн^-програк.ншх средств ПЖ!, СПДЗ Н-Г/ПЕХ, БД и ЕР с поддеразгоаюцц ми подсисимзми.ШШ и др.

ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ СТРУКТУИЮ-^ОСТНОГО ПОВОДА К ПР0ЕКТИР0ВАШ> FCO I! СЕТЕЙ

Глава посвящена изложению результатов практического применения структурно-целостного подхода к решению лрослем проектирования республиканской системы передачи данных (РСПД) и опытной зоны республиканской къ^рмационно-вычислительной сети (РИЕС) на основе разработки моде, л информатизации Казахстана. Описываются архитектуры и результаты практической реализации экспериментальной ЛВС с инторвальнс-маркерным методом доступа (1Щ)и РГЮС.

С учетом принципов, цели информатизации и на основе '"ЦП автором работы предложена общая модель описания ггроиосссз информатизации республики, где выделены основные проблемы и этапн их решения. В работе проведены расчеты, топологии базовой СПД и зональных сетей областей в составе РСПД,. а так;;.е синтез структура опытной зоны информационной инфраструктуры Казахстана.

! ' В главе рассматриваются практические результаты структурного проектирования зксперементальной ЛВС с ШД на основе СЦП. Основные результаты разработки были использованы при создании неоднородной ЛВС САПР опытко-конетручторскнх работ, институтской сети длл убавления- функциональными подразделений! и организации учебного процосса. Описаны принципы построения и архитектура аксп&ременталыюй ЛВС с И1ЛД, результаты исследовать ео характеристик с применением методов имитационного моделирования.

Другшд вах^шм результатом работы является применения СИЛ к анализу и гфооктировакшо выо01со1ф&изводительной Р1ШС с повышенной шшучостью,которая состоит из взаимосвязанных автономно функционирующие сегментов.В свою очередь каждый сегмент представляет со^ой многопроцессорную систему,где вычислители могут создаваться на основе как универсальных,так и специэлизировашщх процессоров. Реализация л РПЕС принципа управления параллельными вычислениями по готоиюс..1 данных позволлит эффективно использовать их для реасния задач,не t-слько с параллельными,но и с регулярными струк турам-и./исомот;«™ модель ^параллельных . (потокогш.1 иг-шс/чиня и

архитоктура РГГВС.а также результата исследсвашш производитедь-ио'-ти систеш. Неформально предлагаемая модель параллельных(пото-кошх' вычислений (МПВ) основывается на концепции абстрактных объектов,где вычиелителыше процессы представляется в виде совокупности взаимосвязанных Фушщиопалышх модулей (ii!),т.е.типовых программных конструкциЛ(ТПК).Это позволяет реализовать иерархический принцип управления эсшароннимп вычислительными процессами на уровнях.®! и операторов по готовности данных.

Предлагаемая архатектура РПР.С реализует следующие прпвцпч: универсальности архитектуры; переменюсти структур!! и распределенности управления параллельными ытслениями. В нгстоящае вре-емя разработали структурное и функциональные схг'И устройств и блоков ЫВС. Разработаны аналитические и иштациошше модели исследования производительности P1IBC, проведены расчета. 3 а к л » ч е ь и е. В диссертации полученч слодукпие результаты:

1.Предложена общая схема классификации РВС, но основе которой выделен класс исследуемых РЬС и опредслэнк оснозуие отличительные признаки их ряшучестн и достоверности информации.Проведен анализ состояния и тенденции развития РВС в плане совершенствования архитектуры, предоставляемых услуг и технолога! оборудования. Дана общая постановка проблемы структурного irpooimipo-вания PEG с повышенной швучестыо и достоверности информащш.

2. Разработали методология структурно-целостного подхода (СЦП) и модель структурного проектирования Некоторая реализует итеративной процесс поэтапного решения проблемы по схеме "анализ-синтез - оценка".Это позволяет нэ любом из этапов донной схема, реализовать способы композиции ¡г декомпозиции множества взаимосвязанных аналитических и отиишзациопных моделей описания СЭ и их кластеров не нарушая целостности РВС.

3.Разработаны обойденный показатель эффективности (целостности) РВС.и методы расчета его'составлявших, позволяющие комплексно оценить такие качества системы как устойчивость (W-ка-чество), управляемость (Q-качества) и достоверность информации (Р-качества).

4.На основе СЦП разработана общая модель живучести РВС, которая позволил;: выделить и математически формализовать основные этага: решения проблемы комплексной оцоша и обеспечения зтвучести РВС,a имешю:

предложить критерий интегральной оценки гивучести PLJ с учетом возмоышх воздействий пеблагопрятшх фокторов(НФ).текущего

состояния система«времени решения задачи и алгооитмов эффективного распределения ресурсов системы по заданиям;

разработать методику расчета потенциальных и текущих значений показателей живучести (производительность,объем памяти,время решения задача,пропускные способности СПД и др.);

предложить формализованную методику описания,обобщения и классификации текущих ситуаций, возникающих в РВС под воздействием HJ, принятия решений по управлению процессами обеспечения живучести системы;

разработать математическую модель и новый метод решения задачи выбора нагрузки при полной и неполной информации о текущем состоянии PLC;

разработать эвристические алгоритмы перераспрэдзланпя вычислительных ресурсов РЗО по заданиям (или задачам).

Ь. Развиты известные и сформулированы аопш принципы обеспечения достоверности информации в сгсшва системах применительно к FBC, которые определяют основной перечень садач и пути их решения при комплексном исследовании проблемы оиташ-ззцпи процессов обеспечения достоварпоста выходной нафорйщиа и проектирования РВС.На этой основа разработана:

метод комплексной оцош.; достоверности правильного ррпзшзл задач в РЗС,который учитывает нидейность структурных элементов, достоверность чходаой и обрабатываемой шг^ормоцнн.

методика исследования хзраазристак способов цогагеиия достоверности информации с течки оршгпя ^-¿ектипноста iix использова-iDia ¡га отдельных о та и ах ш4®рггацаошшх процессов;

шогокрптзп-.к.лыиш даторггаяировашал шдоль, однокритери-алыые дегермйклроьашшо п стохастические модели оптимального выбора кеьгплекез способов показания достоверности с учетом и без учета их кзаимоевлзег i и-жые эффективные мзтода их рэиеиия;

матод кнбари оф^активаой стратепы управления процессами обеспечения уровня достоверности выходной информа-

ции РВС в реальном времени при различных степенях информированности о текущем состоянии системы и интегоивностях ошибок.

. 6.Разработан комплекс новых матоматичоских моделей синтеза структуры РВС по параметрам живучести и достоверности информации с централизованной, древовидной, магистральной, кольцевой, централизованно-кольцевой и децентрализироваиной топологией,который разбить на три группы и в отличии от известных моделей одно-врзмзннэ учитывает:

- ъ -

требования к живучести, озъемко-временные характеристики и тиш заданий;

требования к живучести, топологии размещают и структур распределенных баз (банков) данных,типы абонентов и их запросов (транзакций),структур задач,реализуемых в РВС;

требования к достоверности выходной информации, объемно-временные характеристики информации (запросов).

7.Разработаны алгоритмы решения комплекса оптимлз ациогашх моделей синтеза требузмых структур РВС, которые основаны на:

разбивши общей задачи на два класса подзадач синтеза структур базовой сети п зональных сетей;

алгоритмах дэкс?лтозиции вычислительно-распределительной задачи,сходимость которого доказана з работа, и методах комплексного решения этой задачи;

утверждениях об эквивалентном преобразовании и однозначном соответствии решений распределительных' задач к исходной задаче транспортного гтша.

8.Разработан,теоретически и экспериментально исследован комплекс новых комбинаторно-алгебраических катодов решения оптими-зационнцх задач целочисленного программирования:

метод лексикографической оптимизации (MÍO), который эффективно решает задачи целочисленного программирования с булевыми переменными больших размерностей с заданной точностью;

метод парной оценки (МПО) и его модификаций (ММПО),разработанные, соответственно,для приближенного репениг. распределительных и вычислительно-распределительных задач с булевыми переменными. НПО работает в 3,6 раза быстрее,чем метод ветвей и границ, и обеспечивает получение оптимальных решений более В0% случаев, а ШЛО имеет вычислительную эффективность на порядок выио.чем МЛО;

. С-алгопитм и его модофпсация (МС-алгоритм), которые обеспечивают построение кратчайшего остова графа (дерева);

комплекс эвристических алгоритмов,являющихся модификациями ШО и С-алгоритма,для построения ввездообразных,магистральных и кольцевых структур ГЗС с известными или неизвестными концеЕШИ вершина?.«;

методы распределенного синтеза MPC-I и МРС-2 децентрализованной (ячеистой) структуры РВС, обеспечивающие получение как оптимальных, так и квззиоптимаяышч решений задач в зависимости от точности алгоритмов,, реализуемых как подпрограммы.

9.Разработана интерактивная система автоматизации проекти-

- Эб -

розалия РВС,реализующая методологию структурно-целостного подхода к проектированию РВС. Для создания баз знаний о РВС,моделях и штодах их проектирования предлагается использовать язык концептуальных сетей Петри.

10.Создан демонстрационный образец экспертной системы управления процессами обеспечения ишучести РВС, на базе системы Н-Р/гаи, реализующая общую модель живучести. Разработаны подсистемы программного обеспечения экспертной систем, которые реализованы в виде ППП "Живучесть",ПИП "Нагрузка" и ППП "Расписание".

11.Разработана общая модель информатизации республики Казахстан, на основа которой разработана архитектура республиканской системы передачи данных, проведены расчеты по синтезу топологии базовой и зональных сетей передачи данных, структуры опытной зоны республиканской информационно-вычислительной сети.

12.С использованием методолога: структурно-целостного подхода проведен комплексный анализ и проектирование экспериментальной ЛВС с кольцевой топологией, которая отличается от известных аналогов применением нового интервально-маркерного метода доступа к передающей среди, разработанного проф.Самойленко С.И.

. 13.Для создания высокопроизводительной распределенной потоковой вычислительной системы (РПВС) с повышенной живучестью предложена модель параллельных (потоковых) вычислений, основанной на концепции абстрактных объектов (фушеционадышх моделей). Данная модель позволяет реализовать иерархический принцип управления вычислительными процессами на уровнях функциональных модулей ш их операторов (команд)-по готовности данных. Разработаны формальные аппараты описания потоковых вычислений: функщюнальвыэ сатн Патр^, объединяющие возможности Е-сетей и 01срашенных сетей Па зри; концептуальные coin Петри для интеллектуализации ви-числйтолыщх прцзссов в РПВС.

14.Разработана архитектура РПВС,которая обеспечивает комплексную реализацию принципов: I) универсальность архитектуры; 2)кереме!шость структуры; 3) распределенность управления параллельными вычислениями.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СВДШЩХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

■ I. AMopöaöB В.М., Ашмшв A.A., Сарыпбеков Ж.С. Информатаза- . ция республики: концепции и проблемы. - Алма-Ата: КазНИИНКИ, 1991. - er. с.

Zi Амербаев В.М.,Сарыпбеков Ж.С., Мырзабаев М.Е. Модель и архитектура распределенной потоковой вычислительной системы

// Высокопроизводительные ВС в управлении и научных исследованиях: Тез. докл. Мевдунар.конференции.-М.: щу, 1991.- С.5.

3. Ахметов И.К., Сарыпбеков Ж.С. и др. Принципы построения и архитектура РСОД Казахской ССР//Тр.13 Всос.шк-семипар по вычислительным сетям: Тр.'.чЛ. - М., 1988. - С.96-101.

А. ИЗарра О.Я., Сарыпбеков Я.С. Алгоритма планирования параллельных вычислений РВС // Однородные вычислительные системы, структуры и сфэры.Ч.ш:Тез.докл. v Всес.н/т конфер.- Ы.:19Э1.-С.219-220.

5. Мельников Ю.Н., Сарыпбеков Л.С. Принципы обеспечения достоверности информации в сложных системах // Тез.докл. IG научной конференции ППС .- Алма-Ата: КазПТИ, 1982.- С.45.

6. Мельников Ю.Н., Сарыпбеков Ж,С. Методы комплексной оценки достоверности информации в вычислительных сетях. //& Всес.шс. -сомин.по вычислит.сетямЛ'р.,ч.1.1 :-Ы.:1Э84.-С. 155-158.

7. Мельников Ю.Н., Сарыпбекои Ж. С. Модель комплексной сцепки и обеспечения живучести распределенных ГОС. //Хшучест^ и реконфигурация ИВУС: Матер.II Всес.н/т кон£зр.- M.: 1988. С.29-30.

8. Мельников Ю.Н., Сарыпбеков !К.С. Модель выбора стратегии обеспечения достоверности информации в сложных системах // Труда МЭИ. - M.: 1975. - Внп.228. - С. 12-16.

9. Мельников Ю.Н., Сарыпбеков Ж.С. Игровой подход к обеспечению достоверности телеобработки информации в реальном масштабе времени // Технические средства- телеобработки информации в АСУ в реальном масштабе времени: Сб.- M. : 1976. •- С.21-25.

10. Мельников Ю.Н., ^Сарыпбеков Я.С. Об особенностях и способах контроля ошибок телеобработки информации в АСУ реального масштаба времени // Там аа. - С. IS-20.

П.Сагынгалиев К.С. .Сарыпбеков Ж.С.,Санбаев Х.Х. Синтез оптимальной структуры сети ЭВМ //Кибернетика и автоматка:Сб.-Алма-Ата, КазПТИ,1977.- С.75-82.

12. Самойленко С.И., Сарыпбеков Н.С., ,1л!эв М.Т., Ченсизба-ев Б.А. Архитектура экспериментальной локальной вычислительной сети с инхервалько-маркерным методом доступа //12. Всес. школа-семин. по выше. сетям.Тр.,ч.1. - И.' 1987. - С.100-105.

13. Сарыпбеков ¡К.С'., Мельников Ю.Н. Сравнение характеристик способов повышения достоверности информации в АСУ .'/ Труды МЭИ, - М.: 1976. - Вып. 2?8. - С. Б6-63

14. Сарыпбеков К.С., Мельников Ю.Н. Об одном подходе к декомпозиции задач целочисленного программирования /П Всес.соье-

щания-семинара по управлению большими системами:Тр.,- Алма-Ата: КазПТИ, 1978. - С. 65-66.

15. Сарыпбеков Ж.С. Алгоритмы обеспечения эффективности функционирования АСУ с учетом реального состояния системы //Вопросы теории и практики АСУТП: Сб.- А-Ата: Казахстан,1979.-С.8-15.

16. СарыпбекоЕ Ж.С. Оптимизация структуры сета централизованного сбора и первичной обработки информации в АСУ // Там же.

- Алма-Ата: Казахстан, 197Э. - С.15-19.

17. Сарыпбеков Ж.С., Сыргабаев М. Модели и алгоритмы синтеза структуры сети ЗВМ. // АСУТП на предприятиях Казахстана. Сб.

- Алма-Ата: Казахстан, 1981.- С.21-34.

18. Сарыпбеков Ж.С., Смагулов А.Д., Тннымбаев С.Т. Оптимизация структуры комплекса технических 'средств РВС древовидного типа // Приборы и устройства систем управления и контроля. Сб.~ Алма-Ата, КазПТИ, 1982. - С.99-107.

19. Сарыпбеков Ж.С., Карабеков Б.С. Управление РВС // Ло-гако-алгебраическиэ модели представлений' знаний:Тез.докл. н/т совещание. - Ашхабад: Улым, 1983. - С.68-70.

20. СарыпбекоЕ Ж.С., Алиев М.Т. Методы оптимизации структур ЛВС // 9 Всес. школы-семинара по вычислительным сетям: Тр.,. ч.З.

- Ы.: 1984. - С. 129-133.

21. Сарыпбеков Я.С. Метод парно.й оценки для решения задачи распределения ресурсов. //Вопросы создания АСУ ТП. Сб.-Алма-Ата: КазПТИ,1985.-С .90-102.

22. Сарыпбекоа Я.С., Клвдт А.Э., Мырзабаев М.Е, Модель и структура потоковой вычислительной системы с конвейерной обработки // Конвейерные вычислительные системы: Тез.докл. I Всес. совещ. - Киез: КШ, 1985. - С. 34-36.

23. Сарыпбеков Ж.С., Мырзабаев М.Е. Архитекрура потоковой вычислит системы с орархической структурой // Тез.докл. V Всес.шк-семин. по РОМ. - Львов: 1985.. - С.153-1Б4.

24. Сарыпбеков К.С. Интерактивная система автоматизации проектирования ЛВС // Теория и практика разработки технических средств КУС: Сб. - Алма-Ата: КазПТИ, 1936. • С.72-81.

25. Сарыпбеков Ж.С. Структурно-целостный подход к анализу и синтезу структур сложных систем // Методы синтеза я планирования развитая структур крупно-масштабных систем: Тез. докл. II Всес. совещ.-семинара.- Саратов: 1986. - С.82-83.

2С. СарыпбекоЕ. К.С. Некоторые принципы системного проектирования ИВС //13 Всесоюзной школы-семинара по вычислительным се-

- Э9 -

тям:Тр., 4.1.- (.1.- Алма-Ата, 1983.- С. 122-127.

27. Сарыпбеков Я.С. Структурно-целостный подаод к системному проектированию РВС // Вопросы создания вычислительных сетей и систем обработки информации: Сб.- Алма-Ата: КазПТИ,1983.-С.17-25.

28. Сарыпбеков S.C. Инрзвбаев М.Е. Основные принципы построения и архитектура потоковой вычислительной системы с иерархической структурой // Тез.докл. 2 Всео. совещ. Конвейерные вычислительные системы. - Киев: КПИ, 1988. - С.28-29.

29. Сарыпбеков H.G., Курманов Б.К. Состав и структура системы имитационного моделирования ЛВС //5 Конфер. по проблемам управ-я развитием систем. РИУС: Матер. - Саратов:СГУ,1988.-С.47.

30. Sarypbelrov Zh. S. Interactive automatization System projecting looal oomputer networks with intelleotual abilities //Pr. Computer-aided control Systerw design, IPAO/IUACS (20-24 June, 1989, USSR) - Moaoow: IPC, 1989. -p.27-28.

31. Сарыпбеков H.C., Трумов А.Ч., Курманов Б.К. Модели и методы проектировании локальных вычислительных сетей. - Алма-Ата: КазНИИНТИ, 1989. - 106 с.

32. Сарыпбеков Я.С., Мырзабаев М.Е. Модель параллельных вычислений в распределенной потоковой вычислительной система // Тез.докл. VII Всес.шк.-семин. по"Р01Г. - Львов: 1989.- С.46-46.

33. Сарыпбеков Е.С., Мырзабаев М.Е. Оценка эффективности функционирования РПВС //.Там же - С. 212-213.

34. Сарыпбеков Ж.С., Карабеков B.C. Концептуальные сети Петри-универсальная модель параллельных вычислений // IX республик. Меивуз. научная конферен. по мат. и механике:Тез.докл.-Алма-Ата, 1989. - С. 90.

35. Сарыпбеков Я.С., Куцый А.И. и др. Институтская неодна-родная экспериментальная локальная сеть "ИНЭЛС" // 14 Всас. шк.-семин пг вычислительным сетяг. Тр.,ч1.- М.: 1989. - C.I24-I28.

36. Сарыпбеков Й.С., Трумов А.Ч., Вайсембаева М.К. Методы оптимизации децентрализованной структура ИБО //Там жа.С.129-134.

37. Сарыпбеков Ж.С. Синтоз структуры РВС с,учетом размещения распределенных б а-1 данных // 15 Всес. шк.-семинар по ВС. -М.: 1990. - C.II9-I24.

38. Сарыпбеков Ж.С., Ченсизбаев Б.А. Метод комплексно.! оценки живучести РПВС // Качество информации: Тез. докл. Всоо. н/т конференция М.: 1990.- С .109-111.

39. СарыпбекоьЖ.С. Метод синтеза структуры распределенных вычислительных систем по параметру живучести // Модели, методы

к системы автоматизации производственно-технологических процессов: Сб. - Алма-Ата: КезПТИ, 1990. - 0. 23-29.

40. Sarypbekov Hi. S., Karabekov В.S. Description of Language of Conosptual Petri He ta // International Conference Local кгв^ networks (Riga, October 9-11; 1990). - Rigas IEGS, 1990.- p.89 -92.

41. Sarypbekov Zh. S. Analiytioal Modale for Ring Lan Parrtormanoe Estimation // Therein.- p.89-92.

42. Сарнпбекоз S.С., Ахметов Э.А. Нечеткая модель выбора функций распределенной ЛВС при снижении показателя гмвучости // Тез.докл. Н/т школа Новые инфорл. технологии:. - М.:1990.-65 с. " 43. Саршбеков Н.С. ,Ыырз80аев М.Е., Ибарра С.Н. Архитектура распредечеькой потоковой вычислительной системы // Проектирование 1шфсрмэциощю-измэр1телышх и вычислительных систем: Сб.-Алма-Ата: КазПТИ, 1990. - С. 5-13.

44. Саршбеков й.С. Вычислительные системы и сети: архитектура, проблеш и перспективы. - Алма-Ата: КазНШКИ, 1991. -135с.

45. Сарыпбеков Ж.О. Проблема создания инфраструктуры информатизации Казахской ССР // 16 Всзс.шк.-семин. по внчислитель-кш сетям: Тр.,4.1. - M.: 1991. C.76-8I.

46. Сарынбеков Н.О. Проблемы информатизации Казахской СОР // Новости Науки Казахстана. IS9Iн С. 11-15.

Подписано в печать 15.05.92г. Формат 60 х 84/16. Печать офсетная, обьем 2,0 усл. п.л. Тира» IOC) экз. Заказу . Бесплатно.

Печгтио-мнохителышй участок КазПТИ, Алма-Ата, Фрунзе,53.