автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Совершенствование организации динамического управления вычислительным процессов в многопроцесорных вычислительных системах с использованием элементов искусственного интеллекта

РГО со

«ÛCKÛJCHM орденл ШШНА * ордена ОШБРЬСКОй

^srpsmw анЕшпачшша УЛСШУТ

!!а п ражая русописп

ШРОТ НАТАЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВА

соакршшстио^анив организации динамического

У ПРАВД ЕШ Л Л№1СШТЕ1ШШ1 ПРОЦЕССОМ Б JüiOrOnPOOBCCXíPíüiX йЬОСШЕШШХ СИСТЕМАХ G ИаШЬЗОЛШП! ЭЛЕМЕНТОВ ИСКУССТВЕШСГО йнтшеп

Cn9l!K&3fc¡m?b 05.13.13 - ЯОТЯвАНТеДЬЯда KSBHSití»

üoiítuecsu, сквэтмн

И; С9ТН

Аэтэрэфорлт

даеевртацка ua зеиет&кйэ учзм» ст*а««м ккндад&тя техкячзежях ка^к

Москва

1993

Работа выполнена н& кдфедро "Вцчислит* льнца иашини, системы и сетя" Каековского ордена Ленина и ордена Ож-тябрьокой Редакции энергетического ииетитута.

КаучицЯ руководитель - кандидат технически* наук, прзфсссер Шмгнн А..Г»

Официальна оппоненты- доктор тзхкичесхнх паук, профессор Евреинов Э.В.

кандидат технических иаук, доцент Бреноов А.П.

Ведувдо предприятии - Наупио-псалвдогатмъехий «нститут вычислительных кошпекс&з, г» Москва

Занята диссертации состоит1993 г. ® чос* (/У?мия* 8 аудитории Г-ЗЮ на засрдеиия Специалиглриваяного Со »в та МЭЙ К 053.16.09.

Отзывы о работе а дзух экземплярах, ваверонные почать», просим направлять по адресу: 105835, ГСП, Моокъа, Е-250, Красаохазармониая уд«ца, д.Ш, Ученья Севат МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке М31.

Автореферат разослан " ¿г/о/?,Гд_1993 г.

Учения секретарь спецкаякшрогпиного Совета

К 053.16.49.

к.т.м., с.и.е.

Сычев Ю.В.

- Э -

С Бая ХАРАКТЕРИСПШ Р.ОО'ГЦ

Актуальное^ гимн. J нас тола'» о вр«мл одним и» о роле та цовияения лроизводитолыюота современных високоорганизованних вычислительных систем является увеличение количества обрабатывала« устройств - процессоров системы. Однако, анализ ор-ганнзадан вычислительного процесса (йП) » кнагопроиэсаорни» вичкелитчльких скотемах (МНС) показал, что рост производительности MX только »а счет уизлкчення ¡соличества процессоров возюкен лииь в специализированных dC при решении определенного ¡сдазса задач при соотвэтвткувцяй структурной организация. 3 обцем случае, анализ функ1задннрованмя MX широкого назначения показал, что я процаесэ их работе; в режима обработки M задач на N процессорах скотомы (:t>^/V) во»нака«т проблема элективной оргакнзшдо управления оборудованием МиС, которая связана о решением эадачл назначения входной ра~ бэчея илгрузгл кt4 процессоры систем», синхрониза^чи работа процессоров, распараллеливания ЕичиодениЯ а др. При эта« ело-дуот учитывать, чю входной набор задач ко «от быть д»зтаточ~ но большим, а, з с<*зя очередь, июг.хля задача харг.ктаркзуетен оошкуикоетьа определяв идах ее гмраметров, анализ которых nos-валяет в^рать иамлучЕйм образе;« подходадуг) задачу для еа назначения и.ч аиобэдиыэ подструктуры MdC. Анализ задачи управления вычислительным npoijsccoK в многопроцессорных системах показал, что задача распределения «ходкой рабочей нагрузки по процеосорам система «анявтоя одиоЯ из впжнейвих и определясь»*, В про цос о о решения этой задач« нолями рассмотри ватьед и вопроса автоматического раеппраллвлкганин амчиолений» п вопроси симхроииза^и работи процеосороэ V.C.

При этом требуете* решение s-vtvm назначения ооувдвтвяят* таким образом, чтобы уча ru ват» из меняю mens я в к.мдыЯ момент времени состояние аппаратуры системы, множественность bxj/(-ных наборов задач и различнее критериальна требования к ¡<упк-дионироюнип Mi)C. h нпотоязез орэмя рлэработ'Жы различим« рмотичгохиа методы решения залами распределения резурсон ино-ronponecjopHiiX СИСТ9М для частных случаев лоступленич модных наборов задач. В этой связи, волвдетлие многом« рньоти задачи казначеи«*, особую актуальность приобретает прабл^чч обобщен*а накопленных знший по р-неиия поо пиленной зч-.ачн.

- ч -

определения способа аккумуляции этаж знаний к едмнуп цадост» куо систему с цвльо получена я оптимального решения задачи назначения л ходкой рабочей иагруакк на свободные процессоры многопроцессорной систем» »5 сэкрааения времени принятия радения га-дачи назначения в цолои. При о той тр»бу«тс« определить способ сокращения пространства вариантов реаеняя задачи распределения р«сурсо» МВС между вадачани входного и&бчра, исходя из &нолиза параметров поступим«* «а обработку задач, трвбуоиого показателя качеств« работы систему и состояния М5С в каадцй момент времени,

Цзль работы состой? в реаокян проблемы совараенствовинмя организации управления зачисдительним процессом в миогопроцве-еорных вычислительных системах и, в частности, резании задана назначения входной рабочей нагрузки ка, процессоры МЗС прз различных режимах ое работы, измэняювдЯся риоаж»й среде функционирования систем« и различных показателях качества.

Для достижения стой цели а дяссвртадаипоЯ работе поставлены и решены следувадао основная задачи:

1. анализ составляяких спешней среды функционирования МЗС с цол1.й эффективной организации ее работ«;

2. создание аддвдеП внваней с род и Фуикциониросания МВС (набора решаемых задлч);

3. анализ различных структур МВС и состояний аппаратур» системы;

H, создание иодвли состояния аппаратуры НВС;

5« вцделвниэ представительных паремотро» модели ьъбора задач для решения задачи распределения при вариациях »ходкой нагрузки системы;

6. установление свяж показателя качества функционирования МЗС с органиэацквИ управления вычислительна« процессам;

7. создание моделей принятая решения задачи назначения в учетом заданного показателя качветаь, модели имевшей среды и состояния аппаратуры МЗС в каждий момент времени;

8. определение способов к средств сокращения пространства анализируемых параметров решаемых задач с цель» минимизаций Бремени принятия решения эадачм назначения £ целом.

Способами решения поставленной задачи яьляатоя:

I. представление решаемых задач крупноструктурировзнн»-ми блокада данных (сегментами);

2, использование потокового принципа организации вичнс-ленкЯ г ВС;

3. создание ин}срматшших кодолеП ыдашэй среди и состояния аппаратуры системы для решения зада-« управления ВП п КБС (модельный подхидЗг

h* разработка стратегий аффективного управления вычно-дитапьшл) прэцзссом на основа модельного подхода;

5« еуздание базы знаний принятая рошоння задач» назначения.

Ието/<ы исследований. При ревенкм поставлен»^ » дио-cepTaijioHHoa работе задач применялись понятия и методы теэраи rpaJ'OB, теории построения и анализа вычислительных алгоритмов» теории искусственного интеллекта к теории программного иоде-лироваикя. Б качество инструментального ородетва создания интеллектуальной системы назначения входной рабочей нагрузка на свободные подструктуры МЬС использовалась гкбрздная ннот« руионтальная ерэда G - ободочка экспертной сметами. Среда G^Ru испольговалазь а качеотве когледэвательокФго про» татгпа для доказательства цалвоообразноогл прмкененяя элекен« то» искусственного интеллекта (КИ) при рпенин задачи распре» деления ресурвоц ШЗС»

Научная новкзна работа ооотоиг » следу dmн:

1. мооледованэ я упорядочена представление об организа-даи вычислительного процесса а многопроцессорных вычколитвяь-ннх системах н создана модель функционирования MSC при разляч-них режимах во работы;

2. создано формалнзиванное описание внешней среди фуик~ цнокирэланид ЙВС и состояния ее аппаратуры, что позволили абстрагировать« я от разнообразиях, частных параметров р?а/згмых задач н характеристик оборудования системы;

3. разработан« модели принятия решения задачи назначения, позволяемо, иоходя нз анализа получении» ореинестатис-тическид данных ришпомоге набора задач, сократить пространство анализируемых ин^рматииних параметров Задач. Это нрхю-днт к сокращенно пространства вари алтзв принятия решения задач» назначения н, следовательно, к оокр^енк» времени принятия решения задачи распределения рабочей нлгруэкя при к\к~ сима»ьиоЯ загрузке прочосоорое систочц?

разp-itfoтина база знанн.ч принятия релшм« задач* мая-

пачвння о учетом множественности входной нагрузка систенк, нножаственности состояний аппаратуры МВС к различиих крктв-' рналъных требованиях к работ« системы;

5. предложена методика динамического роавния задачи распределения рабочей нагрузки на свободные подструктуры МЗС с использованием элементов искусственного интеллекта и дана оценка эффективно ста применения разработанных алгоритков выбора готовых задач для их назначения ка свободны® ресурсы сис-тени при различных показателях качества во работы и множественности входных наборов задач.

Практическая ценность работы »ахлйчаэтся в том, что:

1. на основе модельного подхода к решении задачи назначения и использования потокового принципа организации функционирования МЗС била создана идеология организации схзни вычислений в кнсгопроцвссорних системах на макроуроЕне, что поэго-лило решить допроси автоматического распараллеливания резаемыз задач (сегментов сло*ных задач) по процессорам системы и йоп-роои синхронизации работы процессоров;

2. создана, практическая исследовательская систоиа на основе оболочки би^иг которая в дальнейшем мокет бить исполь-эогана для ксслвдоьания в создания конкретных прикладных скс-тск для рекения задачи нгзначения;

3. полученные результаты исследования созданной системы показали, что использование предложенной методика организации динамического управления вычислительным процессом б МЗС позволяет узелнчкть загрузку процессоров системы в среднем

на 15-2Э? по сравнении с решением задачи управления по разработанным ранее методика«.

Реализация результатаа работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований задачи распределения рабочей нагрузки по процессорам ИЗС, созданная методика динамического решения задачи назначения используется в Калужском филиале Московского предприятия вычислительной техники и информатики при проведении исследований организации вычислительного процесса в многопроцессорных системах к локальных сетях.

Апробация работы« Основные положения диссертационной работы докладывались и »бсу*дгиизь на Региональной научно-технической кон{.ер-?кции "Аьтом'дтиза^ия шслелоаания, проектирования и испут и-иЯ слогиых технических спстем и проблемы ютеча-

тического моделирования" (г. Калуга,1991 г.), На Международном форуме н^юрматизацки сехда "Информации;!» средотва м технологии в науке, технике и обучении" (г. Москва, 1992 г.)» на научном семинаре кафолры "Бцчислитетныэ машкны, оистэмц и оета" Москояского онергетического института (г.Москва, 1993г.)»

Публнк.Уули. По теме диссертации опублико?>ано 2 печатные работы.

Структура а обьем работ;;. /¿¡поертмрюниая работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литература и одного приложения. Обтай объем диссертации составляет ¿17 страниц, в ток число 156 страниц основного машинописного текста, 52 рисунка и 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИИ РЛДОТУ

Введониз содержит обоснование актумыюста работа, в нем сформулиройа.чц цели и о сновки") направления диссзртацч-онноЯ работы, приводится краткая характеристика научны? и практических рчзультлтов работа и структура изложения материала.

В первзп глава проакадизкроваиц тенденции развития архитектура н структуры сопрзмекннх я мсо кз п рои з тали тел ун и* вычислительных систем, к работа которых предъявляется все возраставшие требования; отмечены 2 урэния распараллелинвния иы-ччслениа (макро- и микроуро^енг-), что является одним из епо-собоз потаеная лро.чзаодитзльнооти Б главе раоскатркьа-атся распараллеливание аычислониЯ на макрзуравне, а имение -распараллеливание отдельных задач, »заимолойствупцих пртгрпммних кэдулой, процедур и т.д. В ходе роаекия этого вопроса должна решаться я вопреоы синхронизации работа прэцеоеороп ?!."£ пря обработке крупнострухтурзроглкннх блоков ланинх (сегментов задач), йслодотгая мноквет&енпоетя входннк наборов задач и различи их требованиях к фуикциои^оиькио оястэми, составив каторг такяе НЭН9НГ9Т0Я в ззлнохмостя от обрабатываемая нагрузки систем» возникает задача разработки э^вктяяноЯ систем« планире-рания н упрляленкя процессорами ИБС.

В ходе разработки «коп системн требуется рябить прзблв» ми реализации ьро кошения задач ь системе, распределения задач ме*ду профессорами систему; обеспечение ня.ибольаея скорее-

е -

тп ресшизя одной задачи (иаприиер, о бояео иы^окйн уровней приоритета); ронять, кпюв для этого должен бы-rw использованы метол!) а сродства органяэгц^я »ЭДектамюй работа ИВС. Бодызия-» отво кэ втах проблем пав еще но может быть однозначно решено. В этой связи оообуи актуальность приобретает задача создания формальных моделей описания рабочей нагрузки систем« и моделей состояния аппаратуры самой KBG. С помэпьв этих моделей пэжио, абстрагируясь от конкрэтиых парлметро» систе>' к р«аа-бм«х задач, иаслсцог.ать и усовлраенстгомть задачу упрама-ния иычислитсльиим процессом-» мюгопрзцасссрних системах,эффектами® решение которой позволит увеличить коэффициент усхо-реккя работы МЗС при различных требованиях к показателях хячве-» 7К ев Фунхцхониро1ш1ия. Достихеккв оптимального значения показателя качества' препятствует ряд фактзров, в число которых входит и неэффективность организации Bíl npi вариациях входной нагрузки еистомц. Поэтому требуется представить процесс динамического управления ИБС как процесс приведения система г. par-нэвеекд с покоаьо механизма гомеостазиса, б роли которого в данной работ« выступает экспертная система распрсдслвиид входной рабочей нагрузки на свободные подструктуры гшогоироцзе-сориой системы.

Степень загрузки оборудования 5!2С я, з> частнвстп, процессорен системы, о предал яств я, в той числе, п параметрами повтупаютх на обработку задач. Сокггупкоеть кнфорыатИЕПых параметров ресаечых зада"! я данной работе представлена паспортом зада-ти, который, по сути дола, отражает катематачозкув модель СКК) ьитаней среди ^уикикопиров&нпя скстемн. В данной работе паспорт задачи отражает следующие ео основные параметру:

1. номер задачи;

2. номер сегмента (для случая слогаой задача);

3. приоритет задачи? разрядность (раит) задачи;

5. ориентировочное время реализации;

6. признак готовности данных для сегмента;

7. степень связанное™ сегмента (задача) - количестве сегментоБ-праемнихов результатов (дакицх) от анализируемого сегмента;

6. номера сегментов-последователей данного сегмента.

Здооь под сложноотьо задач!« гонимлотоя ее блочная структура и отопекь оьизанночти блоков задачи (оегмйнтов) нзжду собой. В данной дисоерташ'эмной работе функционирование 1ЫС рпоокатрнмэгоя по принципу потоковой оргьнпзопяи вичиолеиия, раоомотрвнно которого на каироурэшэ прэдполагаят, что а кая-ПкЯ но йен т гронвня иа про говори системи назначается сегмент а¿ахноП задачи, для которого поотугюли кзв необкодишм данниэ от сегментов-првдаестБснникоп, Причем, п ходе исследования различных вариантов структур ИБС и алгоритме их фуикдаонкро-яания бия одолап вивод о целесообразности загрузки свободных про'»ссора оагкоптани, принадлежащим различным задачам ъ за-вяониоета от критериальны* тро^саниЛ, предъянлкемих к работа система, |3 зтои случав, в каадыЯ коивкг времени на входе К ¿С будет находиться болъеое число готова" в обработке сегментов, которое! всегда можно дозагрузктг. сеобо дм>-» подснстенц.

В целой, задача ддна.'ачоегсго управления НЙС кадяетоя ккогокзриой задачей о мвполкоогья о продел зиники параметрами и овяэ«!Х1 нагду теня. "ногог^рг.ооть состоит в «нэкоотмшмота кодолоЛ гшаснеП среди функционирования сиотсч», кно»зотп«тоо-та оостоглил 'иС а множественности стратегия распределения задач на процессоры, о родя которых кзобходимэ определить иаи-лучзу» стратеги*, наиболее эффектамю (в о июле зптимука ¡ялового критерия работы КйС) рзопределяэпуя з&дачя данного набора на аппаратуру сястечи. Для каядоЯ задач» необходимо определить однозначное ооотвэтатвяа (¿одели внсзнвЕ) эреяи в данный момент грен«ни и состояния КВС. Тогда мож.чо ээпиоать оледур-щуп сиотеку соотсояени"!

з* /а! , <> си,}) — / А* (ЩК ,

С^ 1/7*}

* >> А - т

орЬ

ср1 1(И ,, 71, &, Ш лгсу, к) ;

Гп',^ ((/Рй?Л уЛ,

множество сегментов, составлносих задачу Л ; { ^р} - множество подструктур МХ» образувкихся в кажднй момент времени при обработке набора задач / '¿Л; А*. - стратегии распределения набора ¡¿3 > ПК} . - показатель качества функционирования МЗС при обработке (3>) .

В данной диссертационной работе рассматривались слелу-ваие показателя качества работы МХ:

I. минимизация примет! реализации отдельннх задач (например, приоритетных);

2* минимизация времени реализации набора задач;

3. максимальная загрузка рборудовашя МГ'С.

Второй и третий показатели качества, целесообразнее рассматривать в совокупности.

Во »торой глава проведен анализ составляющих процесса функционирования многопроцсссорнкх ВС. При рассмотрении задачи назначения рабочей нагрузки на свободнее ресурса МХ необходимо, я первую очередь, ретить елсдуякке б подзадач:

1. статистический анализ поступившего набора задач;

2. анализ цел его го критерия функционирования МЗС;

3. анализ состояния НХ ь момент вромоки ;

4. выбор "подходящей" готовой задачи для назначения на свободные в момэкт времени ¿1 подструктуры МХ;

5» формирование подструктуры ИХ для роиония вцбраг.кой

задачи;

б. назначение задачи на сфорилрованнув подструктуру.

В зависимости от сложности задач и характера их поступления можно внделить следующие основные рож ми работы системы:

1. решение конечного множества независимых задач, объединение в набор;

2. решение одной сложной задачи;

3. решение совокупности сложных задач.

Эта классификация осуществляется на основа анализа среднестатистических данных решаемого набора задач. На pкc.i припедеиа схема классификации процееоов анализа параметров •

зодпч (сегментов слоасннх задач) набора.

рис. 1.

Cxewa класси^иг.т^ии провесов анализа параметров задач набора.

Эта схема показывает, какна lutJopuarxBiiu« параметру паспортов решаемых задьч следует анализировать пра различных ро-жнм&х функциоькроваикя ИЬС, что даот ьозмэкновть сократит!» простр&нвтио шадпзируомих параметров и, елодивателиу, сократить время нриилтия решения задачи назначена««

В этой глава проалпдизироыиш критерии оценки цач-ветоа работы многонроцзссорнвй системы и накаэййы фактори, мяи-веде на значение показателя качеств функционирования МВС. К таким факторам итноонтея:

I. ьмбшияа ерэда работе/ скогсми; 2« состолм*е ЮС в какдий кокеат вракеия/ 1). йффективиоать алгоритмов назначения задач на еьобод-К(я ревурск системы;

эффективность алгоритм»» дозагруакя свободных подсистем МВС.

Исходя па анализа описанного ыяо паспорта swats Ceerмента сложной »ьадчк), Алгоритм выбора кандидата са »сгрузку на евабодные подструктур!! МВС кнеот следувоэ оаюгашз поеледовйтвльныэ цикли:

- I. выбор задачи по признакам! приоритет задачи; 2* в«бор »плачи по прививкам! прягратзт задачи, ранг »сдачи;

3. вьбер вадачи (оегмонта) по прнгиакаи: приорате? аедс.-чи, ранг аадачм, «гасло сехизитов-поеледоватслеГ! аиалигирус« ноге сегмента (для режима обработки одогкей аедапя лнбэ купкооти сложных вадач). Для режима обработка простых ккевх» заниых задач »тог цикл выбора ко производится;

П. it ибо р задачи (сегмента) по признакам: приоритет за-» дачи, ранг задачи, чиело оегмвнтов-чюелвдвватвлей, время рэ-адизацин задачи (еегкента),

В случае, если в момент времекк нет вовне*»« ста для загрузки в онетену сегментов, иринодлежаидах одной вадаче, тэ о во бедные подсистемы МВС целесообразно загружать падхо дяокг готовим» «гиектьми другой задач» о цэлье иодбодее полного «с-пользования процессорного времени*

Таким образом, анализ паопортов решаемых задач уже иа первоначальном этапе позволяет определить режим функционировав мкя MJC м класс стратегий выбора задач (сегкеигов олокных задач) для их иаамачеиия на свободил процаесорм аистами.

- и -

В эагдоимзвтн от входной натру зги еквтзми и крятерияль-nsii требования к работ» ЛВС для каждого набора задач опрчд*-длэтея "огоч" наилучшая стратегия распределения ресурсов то-гепроцэосориоИ оиотемн. Это позволяет сократить время анализа входной нагрузки системы и, тем самым, сократить время принятая решания задачи назначения в целом.

Эффективно» расчредоленке ресурсов НЬС но сформированной рабочей нагрузке возможно на основе анализа аппаратнэ-¡•реютших требования задачи, анализа конфигурации многопроцессорной сиотоми я текувдй момент времени и лцдоленил необходимой часта ресурсов выбранной рабочей нагрузке на все время се обработки» Для оптимизации г.окплексного критерия функционирования КШ необходимо выполнение следующего соотношения:

optlfJK} J „е.

t'rl,« У»'^ *

<,) '-VliC

tr> - количество задач в наборе;

Aj. - стратегия распрвделения задач на процессоры система для рассматриваемого на кнтэрвдле времени набора задач.

' В гласэ 3 проанализирована динамика функционирования кногопрэцгесорных систем при различных целевых Функциях рабо-тн системы. Приведена J о реализованное описание работы НЬС при различи)« режимах функционирования и вариации входных наборов задач.

Следует отмотать, что для таких резгиноа работы МВС, ках обработка набора сложных задач либо ресеиие одноя ололтюЯ задачи при требовании обеспечения мзкеимглиюй загрузки оборудования ИВС Быбор подходящих для назначения оегментов целесо- . образно выполнять согласно сладуяаэму циклу анализа параметров паспортов анализируемых сегмента»:

I* маквимальныЯ приоритет;

2. макоинальный ранг;

3« максимальное количество соотавлявгцих задачу сегментов; макоимачьнов количество сегмэнтов-пооледоттелей;

5. минимальное время реализации оегмента.

3 этом случае в некоторый мзмент времени tf«' больгаое число сегментов будет готово к обработке, что являотся существенный для возмохиости дозагрузки свободных подсистем-МЗС.

В данное, главе описаны созданные в работе алгоритмы ан'шиза параметров обрабатываемых задач (оегмянтол сложных задач) при

иариащии входкоИ нагрузи* и различных показателях качвстаа работы ИХ.

Б четвертой главе проанализирована динамика работы КВС при решанни некоторой совокупности задач и приедятся аргументы в пользу вывода о необходимости ьоииенения элементов исхусетьей-иэго интеллекта при управлении вычислительным протесом в МВС. На рассмотренном примере показано, что при вариации показателей качества функционирования многопроцессорной системы, мио-кествгшносги входных наборов эада<8 м состояния аппаратур« системы требуется анализ больпого количества вариантов принятая решения задачи назначения с целью определения однозначного соответствия НМ ьноеней среды и ИМ состояния аппаратуры системы при заданном показателе качества. Грпкенаий» элементен искусственного интеллекта при регении поставленной задачи позволяет обобщит* весь накопленный опит и знания в данной предметной облает«, определить способ представления этик зихг.кй, механизм виде да и аргументации полученного рееекия.

tin. этапе создания исследоьательской зкепчртиой систечц (2С) иазначенгя знания ь созданной базе знаний прздстаалска в виде совокупности процедурных знаний. Однако, более углубленный анализ рассматриваемой предметней области фуикционкраьапкя МВС при водит к вывдду о необходимости применения омоязникх кг-толов представления знаний вследствие разнообразия и сложности описания задачи управления. В дальнейшем, при савэраенст-воваикм созданной иссл еде вате иекей оистомы знпкнд в баз© знания целесообразно представлять продукционно-фреймовой и?~ делi,n, В атом случае получается гибридная ЭС.

Ъ данной глава приведена созданная в работ® методика работ« в экспертной системой ирг оптимизации вычислительного процзсса в ИБС. Основными положениями дайной методики являет от

1. анализ требуемого показателя качества рабств система;

2. «сходя из анализа целеьоЯ 1'унк!,ик, р [йирастся класс возможных алгоритмов распределение задач на ирэцвеоори сметами;

3. ииал'лз паспортов задач (сегментов одожных »адач), поступивших на обработку. Иодочятнвавтся среднеегаткотичпекис даннне набора задач С ^ч"* , tOlîi^^ip *и др.);

t. походя из анализа це^вэй -функ'даи е^отоны н ервди«-втатиатнчвекях данных пнл-'изирувков еояокупн^ети за.;ач забирается стратегия назначения готовых шм (отчгчгов) на о*>сруд(р-ввми* «ко теми;

- Ib -

5. анализ состояния процессоров HdC в текукий момент врононн и назначение готовых задач (сегментов) на процессора л соответствии с выбранной стратегией распределения (анализируется степень и время занятости процессоров);

6. оценка загрузки процессоров системы при решении задачи распределения ресурсов неяду задачами решаемого набора.

Подсчет среднестатистических показателей рассматриваемой совокупности задач необходим о целы) определения уже на первоначальном этапе режима функционирования HdC и, исходя из этого, подклассз стратегия анализа параметров готовых задач (сегментов), их вибора и назначении на сясбогныз процессора ИБС. Нплрнмор, если определено, что на вход системы поступил набор прости* несвязанных задач, то нет необходимости анализа таких параметров задач, как признак готовности задачи к обработке, количество сегментов, составляющих задачу, количество сегментов-последователей и др. Следовательно, сокращается время, за-трачимемое на поиск задач-кандидатов на загрузку и время принятая решения задачи назначения в целом.

Анализ полученных среднестатистических данных позволяет определить состав и характер рассматриваемо!! совокупности задач, а именно: находятся ли в наборе раьпоприоритотаые задачи, различен ли ранг реиавмюс задач и т.п. Это позволяет ¿аде в рамках рассмотрения одного режима функционирования многопроцессорной системы сократить пространство анализируемых информативна параметров паспортов задач. На рис.2 приводен пример правил из созданной баэн знаний X назначения.

tute ■ Rio щ

Гй : ^ааб.^- . ' о*ч{ jAY£R(<0*>(t \

а„,/ # А у ff! К) г J рг=1ъ<С \

йп с/ Г --L & * <>'£^

■THEа/ : ' РРСРТ- EXE "

gui£ ■■ * 1Ь'

ff: ; y.uG .

TM ' MA ext

puc.2. Пример правил из созданной базы знаний ЭС нззняч»ния.

Здесь " ^ио&^-у "«"►ошнаб" - ото формализованное требование к показателю качеотва функционирования НйС, а именно, требование иннинизацйм времени реализации рассматриваемой совокугшэе-тн задач.

Значение элемента массива характеризует рожки

работы многопроцессорной системы. В данном случае, означает, что рассматривается решение одной или нескольких сланных задач. Однозначное определение одного из этих рэккмов оау-«¡еатвляется, исходя из анализа величины . Если полу-

ченное значение АА^'Е, то режим Функционирования НйС -решение совокупности сложных задач. Это, а свао очередь, автоматически определяет совокупность преде танм тельных параметров анализируемых задач, подлежащих рассмотрение.

Л заключительной чао ту, некоторых правил в созданной базе знаний принятия решения задачи назначения стоит вызов процедур распределения ресурсов МВС. й ходе выполнения дг.о сорта-ционной работы била создана библиотека процедур анализа параметров решаемых задач, выбора "подходящих" задач для их назначения на'свободные подсистемы ИдС я составления расписания загрузки оборудования системы задачами реиаеиого набора при максимальной загрузке аппаратуры ИБС.

На рио. 3 приведены примеры создание в работе реляционных баз данных и PtOce.ss.cR , которые отражает ММ внешней среди функционирования системы и состоим:я процессоров М^С в каклиЯ момент времени.

* ^омРРсС.- 2

I рмггял': 1

р/атбт ■ г п/чегАл/- <<?

Р А «'б: 2. гигг^сг: I КО г. <ь

МАХСГ^ 3 0

pvf. 5. Пример баз данных ZfliAi-NА ч

f/tcct «t

Созданные стратегии распределения ресурсов вызоз яоторих осуществляется в эаклвчитэльной части праша в базе знаний после некоторой предварительной обработки и анализа, рао с натри те ной сою купно о ти задач, осувдствлнпт подочет об-эдЯ загрузки процессоров системы при решении рассматриваемого набора задач и определяет, тем самим, эффективность проведенного распродоления.

В пятой главе проведен анышз результатов применения созданной методики работы с ЭС динамического управления 1Й1 в ИйС и осуществлена оцинка эффективности алгоритмом оперативной диспетчеризации при париации входных наборов простых и сложи их задач.

й главе показано проинувдотю использования предложенной к что дики управления ВП в МиС пород раиоо предложенными стратегиями решения поставленной задачи. Например, некоторые стратегии но учитывает ряд параметров обрабатываемых задач, либо иа учитывает характер поступаских задач. Это вздет к незф^ект.шюсти загрузки оборудования многопроцессорной сио-твны. Экспериментальный анализ предлагаемой методики позполнл вивпсти слодусг.'.ы закономерности:

Р. Г: ( И- 12 ), I (>& Я I л ~ (? От гО

I к - и I Р* | Гк - и

$Т: I п. - С^е^и}-, | РС I К - и 7/! • { К, 'I } ' I РЯ I* - (тпе-оъ-иЗ

Ни р«с. 'I привело.н график загрузки МЬС кап функции количества сложных обрабатываемых задач при различных стратегиях анализа представительных параметров задач.

рис 4. Грчфик загрузки ММ к*х

функции от количества залач

1 - загрузка MX сложными задачами по предложенном ранее методикам;

2 - зчгрузка МВС при увеличении пространства предстпьатедь-ных параметров сегментов слекных задач;

Л - коэффициент загрузки процессоров МВС;

П. - количество проиоссоров системы;

а* 15 - 18 S.

В общем случае, выбор тоЯ или мной стратегии определения наиболее подходяще" задачи ддя до загрузки свободной в текущий момент времени подсистемы ИХ определяется пелесой функцией работы системы и сошкупностьо представительных парамстрэв паспортов pe.ne.ewux задач.

В приложении приведен текст распечатки созданной в ходе выполнения диссертационно!? работы бази ripa гад принятия решения «адачи распределения ресурсов КВ7 между аадачаш р®зе« емого набора,

OCHOdHUE РЕЗУЛЬТАТУ И ШЬ0,ДУ ПО РАБОТЕ

I. Проанализированы тендендои развития архитектуры и структуры современных ы.'сокоп рои iro дительг>их вычислитадькня сиотвм, выполнено исследование opraKHîaussH вычислительного процесса в ИХ н сформулирована задача динамического управления ьычислитедьиь'м процессом в многопроцессорных системах s, в частности, задача распроделония входной рабочей нагруэкк во свободные подструктуры системы.

'¿, Сделан внвод о необходимости дальнейляго ооэер-е«-ствд«аиия задачи управления ЬП в MJC с использованием злемрнто» искусственного интеллекта.

3. D результате анализа различных способов организации схвмц зычислитольного процесса в MX был оделаи вывод о перспективности потокового приняла организа^и вычислений олоинмх задач. Показано, что использование потокового принципа на увозив крупноетруктурировакних ^л^ков программ по8сол<:ст автомата-» зи{овать расплроллвливанив вычислений на npoueerep^ "X, синхронизировать унполнеиие сегментов, принадлежащих одной задача и, тем оамым, сок^тить тру до s грлты на решение пара'лельньх программ, минимизировать время ; совокупности езокгых

задач при икоимальн^Я загрузке аппаратуры Ч.;С, i t. Cesiafii ин'-ормг.л'внно модели рил^ьеС ерр'ы