автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Структурно-алгоритмическая организация аппаратных средств обмена информацией в специализированных мультимикропроцессорных системах

Г ¡' !1 Од , - ГИ"П 1994

КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

на правах рукописи

КАРИШВ ВАКГЫБЕК ТОКТОЫУРАТОВИЧ (Кыргызстан)

УДК 681,325

СТРУКТУРНО- АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ОЕНЕНА ШЮРШИЕЙ В СШЩШИЗИРОВАНШХ ИУЛЬТШЖРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ

Специальность: 05. 13. 13 - Вычислительна ыапяны,

коютлэксы, систему и сети

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискалие ученой степени кандидата технических паук

КИЕВ - 1994

Диссертация является ругапксьв.

Работа выполнена на каЛедре специализированное компъютер-нш систем Кивского политехнического института

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Тарасенко Владимир Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Катков Александр Федорович

- кандидат технических наук, с.с. Торошанко Ярослав Иванович

Еедушгш организация - Институт проблей регистрации инфор-нация АН Украины /г. Киев/

Защита состоится "К " 1994г. в \ У часов на

заседая»«: специализированного Совета Д 058. 14. 09 в Киевском политехническом институте.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направить по адресу: 252056, Киев-Б6, просп. Победи, 37, КПИ, Ученому "секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского политехнического института.

Автореферат разослан " '1-0 " 1994г.

Учзшй секретарь сп-^н^амэнровшшого Совета Д 0SS. 14. 00, доктор технических наук

профессор '^¿>1

0. а Бтвовсшй

АННОТАЦИЯ

Целы) настоящей диссертационной работы.является исследование структурно-алгоритмической организации и разработка способов и средств построения систем связи для специализированных мультимикропроцессорных систем, обеспечивавших улучшение их технике-экономических и структурно-функциональных характеристик:

В соответствии с поставленной целы) в диссертации решаются следующие задачи:

1. Анализ функционирования и структурной организации вкутрисистешгах средств обмена информацией для определения их структурно-функциональных характеристик, a tojmkî обоснование целесообразности разработки их с учетом особенностей использования специализированных мудьтиммфопроцессорши систем

2. Исследование и разработка методик расчета количественных характеристик структурной организации специализированных ыультимикропроцессорных систем на ранних этапах suc проектирования, позволявших сократить время его Ярове дети и повысить точность получаемых решений.

3. Разработка структур и способов построения систем связи для специализированных мультимикропроцессорных систем на базе матричных коммутаторов, позволяющих повысить пропускную способность и надежность функционирования.

4. Разработка структуры системы распределения заданий для специализированной мультимикропроцесссрной системы, позеоляю-прй повысить производительность системы и минимизировать число конфликтных ситуаций в системе.

5. Проектирование специализированных мультимикропроцессорных систем, характеризузсвдася повышенной надежностью фулкц: -онированкя.

Автор засущает следующие основные положения и результаты диссортащг.'':

1. Расширенную классификация и варианты структурнс-t организации средств связи, учтитывагаще соврогнниэ особенности создания специализирована... мультимикропроцессорных систем.

2. Узтодику оценки показателей структурно-алгоритмической организации специализированных мультимикропроцессорных систеы на основе матричных коммутаторов и многокаскадных коммутирующих сетей, позволяющую целенаправленно проводить выбор структуры с учетом заданных технико-экономических требований.

3. Структурную организацию матричных коммутаторов, позволяющую расширить функциональные возможности средств связи для специализированных мультимикропроцессорных систем за счет од-новрехюнного образования нескольких каналов связи.

4. Коммутирующие эл-.июкты с настройкой по симьодичесгаш именам, которые позволяют осуществлять реконфигурацию системы обмана информации "и обеспечивать высокую надежность ее функционирования.

5. Структуру и алгоритм функционирования системы распределения заданий мэдду модулям! специализированной мультимик-ропроцеосорной системы, обеспечивающие повышение производительности системы и минимизацию числа конфликтных ситуаций в системе. . •

ОБЩАЯ ХЛРАК7ЕРКСТШ. РАБОТЫ

Актуальность темы. Разработка высокопроизводительных ¡.¡ультимккропр цессорных систем {1.йШС) является одним из соврз-мэнных путей развития вычислительной техники, обусловленный как крупными достижениями интегральной технологии, так и постоянно расииряхщрйся сферой компьютеризации научных и производственно-технических задач. Особенности, присущие ыульти-шжропроцесссрным вычислительным системам, показывают отход их разработчиков от традиционной фон-неймановской архитектура они нацелены на резкое- повышение производительности 8а счгт параллельной обработки данных и на созданке высоконадежных вычислительных систем, не чувствительных к отказам отдельных компонентов. Планирование и управление вычислительными процесса),® в таких системах является достаточно слоадаой лробдз-шй, а.эффективность использования ШЛЮ в большей степени зависит от структурно-алгоритмической 0рганиза"ии систеш.

Анализ опыта разработки и использования средств 'вычислительной техники показывает, что созданке эффективных специализированных систем, например, для управления транспортными

средствами, атомными электростанциями,- системами обороны, автоматизированными системами контроля и жизнеобеспечения в условиях медицинских учреждений, технологическими и др. процессами, возможно Т1 зко при использовании в них высоконадежных вычислительных систем. Применение высоконадежных структур ШПС позволяет значительно снизить экономические потери, которые неизбежны при возникновении сбоев и отказов в процессе эксплуатации и повысить эффективность управления с^ъектами.

Дальнейший прогресс в области создания высокоэффективных специализированных МШЮ (СМШЮ) невозможен без решения важных пробле" из области аппаратного и программного обеспечения, к числу которых относятся организация быстродействующих средств связи (СО) для обмена информацией между компонентами 'СМШЮ.

• Главной характерной чертой большинства работ в этой области является то, что уменьшение времени решения сложной задачи в ШПС предлагается достигать за счет одновременного выполнения ее нескольких параллельных фрагментов и решения координирующих. задач. Обмен информацией между задачами осуществляется через внутрисистемные средства связи, пропускная способность, надежность и некоторые другие показатели которых оказывают существенное влияние на системные характеристики )М1С в целом.

Таким образом, построение высоконадежных и быстродействующих средств связи для ШГО является важной и актуальной научно-технической задачей, решение 1соторой требует исследивания новых методов структурной организации как проблемно-ориентированных {ШПС в целом, так и отдельных их компонентов (процессорных элементов, средств сопряжения и т.д.), а тага© создания инструментальных средств, облегчающих выбор структурных решений СС для проектируемых СМЫПС.

Изтоды исследования. Для ревения поставленных задач используется методы теории вычислительных машин и систем, теории вероятностей, теории массового обслуживания, теории надежности, теории множеств и др.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Предложена методика оценки эффективности СММПС на основь матричных коммутаторов и многокаскадных коммутирующих сетей, позволявших целенаправленно проводить выбор структуры системы с учетом заданных технико-экономических требований.

2. Предложены и исследованы структуры матричных коммутаторов. позволяю®« расширить функциональные возможности средств свячи для специализированных ЫМГО за счет одновременного образования нескольких каналов связи.

3. Разработаны коммутирующие элементы с настройкой по символическим именам, которые позволяют осуществлять реконфигурацию системы обмена информации и обеспечивать высокую наг дежноеть ее функционирования.

4. Разработана структура системы распределения заданий между модулями СМЫГЮ, обеспечивающая повышение производительности системы и минимизацию числа конфликтных ситуаций в системе.

практическая ценность работы заключается в следующем.

Проведенные теоретические исследования послужили основой для разработки структуры специализированной высокопроизводительной ШПС для геологоразведочных и транспортных судов, обладающей высокой отказоустойчивостью и обеспечивающей управление параллельными процессами со сложными взаимосвязями. Кроме того, разработаны структуры матричных коммутаторов и коммутирующие элементы с настройкой по символическим именам, позволяющие повысить надежность средств связи ШЛО и осуществлять реконфигурацию системы обмена информации. Практическая ценность и техническая новизна разработанных структур подтверждается авторскими свидетельствами СССР.

Реализация и внедрение результатов работы.

Теоретические и практические, результаты диссертационной работы использовались в хоздоговорных работах кафедры специализированных компьютерных систем Киевского политехнического института; "Разработка структуры специализированной высокопроизводительной мультипроцессорной системы" (проект "Сигма"). "Разработка отказоустойчивого резервированного модуля управления для цифровой коммутационной станц.,й" и "Построение • высокоскоростных узлов быстрой коммутации пакетов".

Предложенная структурно-алгоритмическая организация систем параллельного обмена информации использована в работах Украинского научно-исследовательского института связи, что ьидтвервдено соответствующей сп. шкой об использовании результатов диссертационной работы.

Апробация работы. Основные результаты работы дыохадыва-

лясь и обсуждались на:

- научно-техническом семинаре "Микропроцессоры и микроэвм в контрольно-измерительной аппаратуре связи", г. Киев, 1990г.;

- республиканс- "■й научно-технической конференции "Вазы знаний и экспертные системы в АСНИ", г.Севастополь, 1990г.;

- на."чно-технической школе-семинаре "Теория и практика построения функционально-ориентированных вычислительных систем обработки информации", г. Каменец-Подольский, 1990».;

- научно-технической конференции "Статистический синтез и анализ информационных систем", г.Севастополь, 1991г.;

- научно-технической конференции "Применение вычислительной техники и математических методов в научных и экономических исследованиях", г. Шацк, 1991г.;

- научно-технической конференции "Проблемы построения цифровых сетей интегрального обслуживания", г. Киев, 1993г.;

-научно-технических семинарах кафедр вычислительной техники и специализированных вычислительных средств Киевского политехнического института

По результатам диссертадионной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 авторских свидетельства СССР. Кро-!'э того, значительная часть практических результатов изложена в рукописных отчетах о выполнении

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (124 названий) и приложения. Основное содержание работы изложено на страницах машинописного текста Работа содержит 33 иллюстраций и 4 таблицы.

Во введении обоснована актуальность решаемой диссертационной работе проблемы, сформулированы цель и основные задачи исследования.

В первой главе рассмотрены особенности функционирования специализированных систем и обоснована необходимость их организации на базе МИШ. Проведен анализ существующих средств обмена информации в ШЛО.

Во второй главе представлена методика оценки эффективности обменных взаимодействий в 15МШ. Рассмотрена модель для оценки производительности 1АЯ1С на основе матричного коммутатора. Изложена аналитическая модель многокаскадной коммутирующей сети, Функционирующей в регкнме со случайным распределением ад-

- б -

ресов назначения запросов.

Третья глав; посвяшрна вопросам реализации внутренних систем связи в ММПС на базе матричных коммутаторов. Описан способ нас':..юйки коммутаторов по символическим именам, позволяющий одновременно образовывать несколько каналов связи. Предложены способы построения структур матричных коммутаторов, обеспечивающих простоту реконфигурации систем связей. Выполнены сравнительные характеристики описываемых решений с извеет-•ными коммутационными ВИС. Разработана структура системы распределения заданий' ме>лду модулями ШШ, позволяющей повысить производительность системы.

В четвертой главе содержится описание разработанных структур специализированных ШЛЮ. Описана структурная организация коммутационного поля в центрах быстрой коммутации пакетов для широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертационной работы.

В приложении приведена справка об использовании основных результатов диссертационной работы.

' ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТУ

Мультимикропроцеесорные системы (ММПС), ориентированные на решение определенного (постоянного) достаточно узкого класса задач в течение всего периода своей эксплуатации, обычно называют специализированными ММПС (СММПС).

Одно из перспективных направлений использовании СММПС связано с созданием распределенных вычислительных систем и сетей. Его существование обусловлено необходимостью обеспечения производительности вычислительных средств, недостижимой для отдельных ЭВМ (цифровая обработка сигналов, распознавание образов, задачи, решаемые в интегрированных АСУ и др.). Технические пути реализации этого направления заключаются в переходе к параллельной и распределенной обработке информации, создании для етого параллельных мультипроцессорных вычислительных структур, объединенных- информационными связями и способных" настраиваться по командам на решение необходимых задач.

Ориентацля СММПС на решение определенного круга задач в

тех или иных приложениях осуществляется различными способами: специальной структурной организацией самих СШПС или их внешних связей, созданием для СШПС специального программного обеспечения, введением дополнительных блоков, расширяющих те или иные функции, возлагаемые на СММГО и др.

Особенности проектирования СММПС связаны прежде всего с их назначением, реализуемыми функциями, структурно-алгоритмической организацией. Далее под структурно-алгоритмической организацией понимается совокупность структурных компонентов, их параметров, связей и средств обеспечения взаимодействия мелщу компонентами МБС в соответствии с алгоритмом работы, полученным в :-езулътате формализации целевых задач системы.

С точки зрения аппаратной реализации СМШС удобно рассматривать как совокупность элементов, которую можно представить следующим образом :

СШПС - < П. М, С. К. ? > где: П - (П1. ГЕ,...Пп) - множество процессорных элементов (ПЭ);

Н - (М1, - множество модулей памяти;

С - (С1, С2....Сс) - множество подсистем межмодульной связи;

К - (К1, К2,...Кк) -. множество коммутирующих элементов (КЗ), необходимых для подключения одного функционального модуля к подсистемам мджмодульной связи;

Р - (И, Г2,... Гг) - множество функций, отражающих функциональную ориентацию системы, функциональные показатели и оптимизационные критерии, причем Р требует проводить проектирование П, М, С, К с учетом наиболее существенных для данной СШПС оптимизационных критериев.

Шэтому при организации СММ1Ю необходимо производить как анализ показателей надежности элементов отдельных множеств, так и возможности их взаимодействия во время возникновения неисправностей и устранения их последствий. Очевидно, что по-, высить надежность СММПС можно как за счет совершенствования структуры функциональных модулей (элементов множеств П и Ю, так и средств связи (СС). В общем случае СС удобно представить следующим образом

СС - < С. к >

Улучшения надежностных характеристик процессорных модулей

можно достичь, например, используя специализированные микропроцессоры. обладающие встроенными средствами контроля, самодиагностики. восстановления. Вместе с тем, добиться надежного функционирования системы ь целом без учета типа . СС. ее свойств, необходимых для организации СММПС, невозможно.

Проблема выбора СС является определяющей при проектировании любой СММГЮ. От СС зависят не только технические характеристика СММПС. но и машинный язык, структура математического обеспечения, круг эффективно решаемых задач и др..

Любую СС можно разделить на две части:

1. Коммутационное поле, предназначенное для передачи информации по предварительно установленным в нем путям;

2. Систему управления, которая в соответствии с заданным списком связей (номера или адреса процессоров) устанавливает пути передачи информации, то есть настраивает коммутационное поле.

Для выполнения каждой из функций этих частей может использоваться как раздельное, так и общее оборудование. Во втором случае СС имеет более однородный состав.

Под эффективностью СММПС обычно понимают комплексное понятие. характеризующее структурно-функциональные и технико-экономические качества СММПС, и раскрывающееся посредством набора их основных параметров, важнейшими из которых являются: производительность, показатели надежности, стоимости и ДР-

В работе рассматриваются' ММПС на базе матричного коммутатора, которые состоят из N процессоров и М модулей памяти. Будем считать, что каждый процессор Р1 имеет модуль локальной памяти МР1, где 1 - 1. N. Назовем циклом время, необходимое для прохождения'одного запроса от процессора до модуля памяти и ответа на запрос. Кроме того, будем считать, что такая модель ММПС удовлетворяет следующим требованиям: .

1. Все процессоры независимы, а в начале каждого цикла каждый процессор генерирует запрос своему внутреннему модулю локальной памяти с вероятностью р.

2. Все модули памяти синхронизированы, то есть они начинают цикл одновременно и имеют одинаковую длительность' цикла.

3. Существует инструкция для модулей памяти, которая выбирает запрос для обслуживания, если на один и тот же модуль

памяти выдается более чем один запрос.

4. Нелокальный запрос удовлетворяется, если он выбран для обслуживания инструкций. Локальный запрос удовлетворяется всегда.

5. Заблокированные запросы (не выбранные для обслуживания) игнорируются. Это значит, что запросы следуюдаго цикла независимы от заблокированных запросов.

Пусть !) - вероятность того, что за один цикл N процессоров сформируют 1 запросов к модулям памяти. Количество вариантов, которыми можно выбирать 1 процессоров из N и которые генерируют 1 запросов к модулям памяти есть количество 1 -элементных подмножеств множества из H элементов, то есть

Ш

с„.......... < ' >

H(N-i)!

Вероятность того, что выбранные 1 процессоров сформируют i запросов к модулям памяти, а остальные (N-1) - к локальным модулям памяти MPI есть pi(i-p)'v"t

Поэтому

е(1) - рг(1-р)*~' (2)

Навдый модуль памяти отвечает, если к нему поступил хотя бы один запрос. Тогда существует Инвариантов размещения этих запросов в очередях к M модулям памяти, так как варианты размещения будут отличаться один от другого не только длиной очереди к каждому модулю памяти, но и тем, запросы от как)-' про-1 цессоров стоят в данной очереди. Представим, что.отдельный модуль памяти не запрошен. Тогда количество вариантов размещения 1 запросов в очередях к оставшимся (М-1) модулям памяти будет составлять (М-1)1'. Отсюда, вероятность запроса отдельного модуля памяти равна СМ1-(М-1)' 1/ML . Ожидаемое число принятых запросов в И модулях памяти за один цикл равнб:

М' - (М-1)1

E(i)--:- * M -

ui

U-l\

1 -i

M / J

( 5)

Тогда ожидаемая ширина полосы пропускания определяется следующим выражением:

N

в - 2L * г(,) (4)

1-0 . - '

Приближенно (4) может быть записано как Р N

В = М - M(l ) (5)

M

Определим коэффициент ширины полосы пропускания В для количества запросов, формируемых за цикл, как вероятность приема Ра, то есть вероятность того, что случайный запрос будет принят. Таким образом, Ра является качественным показателем времени ожидания заблокированных запросов. Предположительное вре-.мя ожидания запроса составляет (1/Ра -1).

В M M PH.

Ра ---'-:--_(j--) (б)

pN pN pN . M При увеличении N и M величины В и Ра имеют предельные значения. Пусть k - N/M, тогда имеет место: Р кМ -рк lim (1--) - е (7)

M-00 M Таким образом, для больших значений N и M имеем: -pN/M

В Ä MCI - е ) (&)

M -pN/M

Ра es— (1-е ) (9)

pN

Применяя форм; лу (5), предназначенную для МК размерностью N х М, к многокаскадной коммутационной сети (МКС) типа "дельта-сеть" (ДС) размерностью ах Ья с учетом тех предположений, которые принимались при анализе ММПС с матричным коммутатором, получим формулы для ММГО на базе ЛС.

п

В - b * ри, (Ю)

Л

b • Р„

Ра----(Ю

п

а ' р

- 11 -

К числу перспективных-топологий СС можно отнести обладающую высокой отказоустойчивостью модифицированную "омега-сеть", в которой, благодаря увеличению аппаратных затрат на реализацию коммутирующей среды, обеспечивается наличие нескольких непересекающихся маршрутов дл каждой пары вход-вы- ' ход . Такая сеть размерностью N х N ,>еавизуется на основе переключающих элементов (матр! шых коммутаторов) с размерностью В х В каждый, при этом В - 2 , где Ь - целое, большее 1. Число каскадов ■ сети составляет С , где [ хЗ означает ближайшее целое, меньшее, чем х.

•Для оценки производительности модифицированной "омега-сети" используются следующие показатели: " - доля активных, то есть, удовлетворяемых запросов; Ьу/ - среднее время ожидания запросом начала передачи; в - пропускная способность (среднее число запросов, удовлетворяемых в единицу времени). Предполагается, что адреса назначения запросов независимы и распределены равномерно по выходам сети. Функционирование сети по каждому входу рассматривается как повторение последовательности из трех этапов, а именно: времени ожидания (Ъ*/)'. времени передачи (Ь^) и времени генерирования следующего " запроса (Ц,„). Предполагается, что длительности передачи и длительности генерации' взаимно независимы. Моделирование проводится в дискретном времени, при этом Ь^р принимается постоянным и равным циклу работы сети, а имеющим геометрическое распределение о параметрами Ьо. р. где р - вероятность генерации запроса на входе сети в начале цигла. В этом случае, и - Ра. где Ра - вероятность удовлетворения запроса в течении цикла сети, пропускная способность б - и. а время ожидания Ь - (1/Ра -1)1 .

Обозначим: Р^(Р) - вероятность уд влетворения запроса, находящегося на входе сети, в данном цикле в режиме с возобновлением блокированных запросов при вероятности возникновения нового запроса р; Рд(р) - вероятность удовлетворения запроса в рекиме о потерями блокированных запросов; Р/(р) - вероятность наличия запроса на входе в начале цикла сети для режима с возобновлением блокированных запросов.

Рассмотрим событие, состоящее в том. «то на данном входе в начале некоторого цикла сети имеется запрос (для режима с возобновлением блокированных запросов). Его вероятность - Р*(р) и оно может реализоваться лишь одним из следующих способов:

- 12 -

1. В начале предыдущего цикла на входе не. было' запроса к имеющийся запрос поступил в начапе рассматриваемого цикла; это событие происходит с вероятностью (1-Pjf(p))p;

?.. В начале предыдущего цикла на входе был запрос, который г.ыл удовлетворен, и имеющийся запрос поступил в начале рассматриваемого цикла; это событие происходит с вероятностью

РГ (Р)Рл .(Pf <P»ps

3. В начале предыдущего цикла на входе был запрос, и он был заблокирован; это событие происходит с вероятностью .

Ре (P>(i-Pj (Р?<Р»>-

Тогда

Р/(Р) - Р^(р)Рд(Р/(р))р + Р"(Р)(1 - PiiP^P)» +

+ (1 - Р^(Р))Р

Отсюда следует

Р>Г(Р» .

р ---------------------------Pf(p)

1 - рЛр)(1 - рдр/(р))} •

Таким образом, р - f(q), где q - Р/(р), и функция f определяется моделированием режима с потерями. 1Ь содержательному смыслу функция Р^(р) является монотонно возрастающей и непрерывной. Так как Р - f(Р^ (р)), то, следовательно, функция f(q) также яепрерыг ¡ая и монотонно возрастает (по q) я функции Р* и f являются взаишо обратными:

РГср) ——. f(p)

а вероятность удовлетгорения в режиме с возобновлением блокированных запросов есть '

" P/f—) *

\f(P)/

Таким образом, задача определения вероятности удовлетворения запроса в режиме без потерь сведена к соответствуюкгэй задаче для ^жима с .потерями.

Расчетные формулы для двухкаскадной сети определяются для случая, когда число альтернативных маршрутов равно В2/Н . При этом их можно рассматривать как один маршрут, способный за один цикл передавать до BVtJ запросов. Пусть P(i) - вероят-

- 13 - '

иость появления 1 запросов- на произвольной группе альтернативных выходов 1-го каскада, 0 í 1 4 Ba/N, р - вероятность появления запроса на входе 1-го каскада. Тогда, поскольку распределение адресов назначения равномерное, то

• В-i i 'i-i

P(l) - ¿J^ i y U-p) - P -(B/i,)(l-B/N) ,

. 0«UBa/N-l,

BS/N-1 Р(Вг/К) PCi).

• 14)

Вероятность появления запроса на выходе 2-го каскада имеет вид:

BZ/U J N/B

Р - 1 - ( ¿L PUXl-l/B) ) j-0

а вероятность удовлетворения запроса в режиме с' потерями , BVy j N/B

P¿(P) - (1 - PCJK1-1/B) ) ) / p.

j-0

Очевидно, что ковысить надежность СШЮ можно как за счет совершенствования структуры функциональных модулей (элементов ' южеетв П и М), так и системы связей (элементов множеств С и К).

В качестве средства связи для СММПС предлагается матричный коммутатор (МК) на базе коммутирующих элементов с настройкой по символическим именам (КЗ). КЭ в таком МК не имеют собственных адресов. Для настройки информационных путей в данном МК присваиваются одинаковые символические имена входам и выходам, между которыми необходимо осуществить обмен. Такой Ш обеспечивает возможность образования одного и того х» информационного пути по нескольким физическим каналам в случае отказа КЭ. Образование информационного пути в таком 1Г" производится эа счет одновременного подключена к j - й (j - 1,L) шине ист1 шика и приемник т. е. для образования информационного пути необходимо два КЭ, которые подключаются к информационной шине с одинаковым символическим именем. При отказе-НЭ,

подключенного к 3-й шине, информационный путь может быть образован через дру!/ю шину, но при этом необходимо поменять символическое имя. Эта задача может решаться как с помощью программы коммутации, так и путем изменения маршрутизации передаваемой информации с помощью сдвиговых КЭ. Настройка информационного пути осуществляется по тем же символическим именам, которые использовались до отказа КЭ, но при этом обмен мевду источником и приемником происходит через 3+1 (или 3-1) - физический канал. Применение такого МК в СММПО позволяет исключить из рабочей конфигурации только отказавший КЭ, путём изменения маршрутизации информации, и обеспечить реконфигурацию системы связей и всей структуры СММПС.

В работе приведена структура ПК с перепрограммируемыми связями, которая позволяет образовать одновременно несколько каналов передачи информации между любыми элементами СМШС и уменьшает время повторяй настройки СС.

Достичь высокой эффективности СО в ММПС можно только комплексной оптимизацией как структуры аппаратных средств СС, так и распределения ресурсов СС между модулями ЫМПС. Предложена структура системы распределения заданий мевду модулями СММПС. которая предназначена для обеспечения равномерной загрузки всех ГО системы в каждый момент времени.

В данной работе предложен способ построения коммутационных полей центров быстрой коммутации пакетов в цифровых сетях интегрального обслуживания , основанный на оригинальном принципе настройки по символическим именам и обеспечивающий повышение структурной надежности системы в целом.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованы особенности организации специализированных систем и обоснована целесообразность их организации . на базе ММПС, обеспечивающих улучшение их технико-экономических характеристик, и пути повышения эффективности функционирования этих ММПС за счет совершенствования таких элементов как внутренняя СС» системы распределения заданий и др.

2. Предложена методика оценки эффективности СМШС на базе матричных коммутаторов и многокаскадных коммутационных сетей.

учитывающая оптимальное соотношение между стоимостью системы и ее производительностью.

3. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами структуры матричных эммутаторов на базе коммутирующих элементов с настройкой по символическим именам, позволяющие повысить эффективн" 'ТЬ системы связей и обеспечить реконфигурацию ОМЕ.

4. Разработана структура системы распределения заданий мезвду отдельными модулями СШЮ, обеспечивающая повышение производительности системы и уменьшение числа конфликтных ситуаций в очстеме.

5. Предложена структурно-алгоритмическая организация системы обмена информацией для специализированной высокопроизводительной вычислительной система

6. Предложена структура высоконадежного резервируемого модуля управления, позволяющая обеспечить заданную производительность и пропускную способность коммутационной станции.

7. Разработана структура коммутационного поля для центров быстрой коммутации пакетов на базе матричных коммутаторов в цифровых сетях интегрального обслуживания, которая позволяет обеспечивать высокую отказоустойчивость системы за счет . воз-иожности реконфигурации системы ев^-ей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Каримов Б. 7.. Накалюжный А. Г. Внутренняя система связи мультипроцессорных ЭБЧ на базе перекрестных коммутаторов// Микропроцессоры и микро-ЭВМ в контрольно-измерительной аппаратуре связи: Тез. докл. ' Науч. -техн. семинар. - Киев, 1990. -с. 7.

2. Попова Е 11 . Шзец Е. !1, Каримов Б. Т. Об одном подходе к созданию информационных архитектур в интеллектуальных автоматизированных системах// Базы знаний и экспертные системы в АСНИ: Тез. докл. Науч. -техн. конф. - Севастополь, 1990, - с. 17.

3. Накалкюиый А. Г., Каримов Б. Т.. Тарасенко а П. Ш{встраиваемый коммутатор для многопроцессорных функцнонально-ори-■ентированных систем// Теория и практика построения Функционально-ориентированных вычислительных и микропроцессорных систем обработки информации: Тез. докл. Науч. -техн. шк. -семинара. - Каменец-Подольский, 1990. - с. 23.

- 16 -

4. Швец Е. и. . Каримов Б. Т. Синтез систем обмена информации в отказоустойчивой мультимикропроцессорной системе// Статистически? синтез и анализ информационных систем: Тез. докл. Науч. -техн. конф. - Севастополь, 1090. - с. И.

5. Нак&лшный А. Г., Каримов К Т., Тарасенко Е П. Особенности организации обмена информации на переключательных элементах для вычислительных систем// Применение вычислительной .техники и математических методов в научных и экономических исследованиях: Тез. докл. Науч.-техн. конф. - Шацк. 1991. -с. 5.

6. Алейкин. А. И., Потехин И.»., Каримов К Т. Организация виртуальных соединены в центрах быстрой коммутации пакетов// Проблемы построения цифровых сетей интегрального обслуживания: Тез. докл. Науч.-техн. конф. - Киев, 1993. - е. 4.

7: Салсай Т. Г.Каримов К Т., Шъец Е. М. Структурная организация коммутационной среды центров быстрой коммутации пакетов в широкополосных цифровых сетях интегрального обслуживания// Там же. - с. 7, ■ ,

8. А. с. 1753478 СССР.'МКИ 6 Об Г 13/00. Устройство для сопряжения/ А. Г. На!'ллюйный, В. Т. Каримов, В. П. Тарасенко, Е. И. Шъец. А. К Калиноьский - Опубл. 07.08.92, Вол. N29// Изобретения. - 1992. - N29.

9. А. с. 1784984 СССР, МКИ5 й Об Г 13/00.' Устройство для сопряжения/ А. Г. Накалимый, Б. Т. Каримов. Е П. Тарасенко, Е. М Швец, А. К. Кал'и.ни'-ский - Опубл. 30.12. 92, Вал. N48// Изобретения. - 1992. - 1М8. ' .

10. Устройство для сопряжения/ £ан Дык Тхинь, ' И. Е Бра-тусина, Б. Т. Каримов, Е. И Швец, Е П. Тарасенко. - Решение о выдаче а. с. СССР по заявке N 5021631/24 от 03.07.91г.

11. Устройство для сопряжения/Е Т. Каримов. А. Г. Накалш-ный, Е П. Тарасенко, Е. М. Швец., - Решение о выдаче а. с. СССР по заявке Н 5023559/24 от. 06.08.91г. . •

Соискатель Б- Т. Каримов