| 1 |
1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. |
Разработка методов и средств планирования вычислений в модульных вычислительных системах реального времени с использованием имитационных моделей целевых систем |
| Результаты этапа: Разработаны алгоритмы распределения вычислительной нагрузки по модулям и процессорным ядрам ВСРВ с минимизацией загрузки СПД, основанные на методе ветвей и границ, а также на схеме генетических алгоритмов. Проведено исследование алгоритмов по критериям точности и вычислительной сложности, показавшее их применимость к ВСРВ реальной размерности, а также (для генетического алгоритма) высокую масштабируемость по размерности ВСРВ.
Разработаны алгоритмы построения статико-динамических расписаний выполнения вычислений на процессорах в составе ВСРВ, учитывающие такие ограничения, как зависимости по данным между вычислительными задачами, задержку на передачу данных по сети, минимально допустимый и максимально допустимый размер окна для выполнения задач раздела. Алгоритмы апробированы на данных по реальным ВРВ с интегрированной модульной архитектурой.
Разработан подход к автоматическому формированию имитационных моделей целевой ВСРВ с целью проверки корректности построенных расписаний и конфигурации СПД с применением имитационного моделирования. Подход основан на формализме временных автоматов с остановкой таймеров. Использование указанного формализма, с одной стороны, позволяет формулировать и строго доказывать свойства корректности моделей отдельных компонентов ВСРВ и системы в целом, с другой стороны – осуществлять имитационное моделирование функционирования ВСРВ на уровне абстракции, достаточном для построения временной диаграммы выполнения вычислительных задач на ВСРВ и определения, укладываются ли задачи в свои директивные сроки. |
| 2 |
1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. |
Разработка методов и средств планирования вычислений в модульных вычислительных системах реального времени с использованием имитационных моделей целевых систем |
| Результаты этапа: Целью проекта в целом является создание методов и алгоритмов планирования вычислений в модульных вычислительных системах реального времени (ВСРВ) с использованием имитационных моделей целевых систем, а также апробация созданных алгоритмов в составе прототипов инструментальных средств.
Для достижения указанной цели, в 2017 г. планировалось решить следующие задачи:
• Разработка методов и алгоритмов конфигурирования коммутируемой сети передачи данных (СПД) с поддержкой виртуальных каналов, включая формирование системы виртуальных каналов, расчет их характеристик и построение маршрутов для них.
• Разработка подходов к корректировке распределения вычислительной нагрузки по модулям и процессорным ядрам ВСРВ в случае невозможности построения корректного расписания вычислений.
• Разработка подходов к инкрементальному расширению ранее построенного распределения вычислительной нагрузки, конфигурации СПД, расписания вычислений при модернизации ВСРВ.
• Разработка прототипов инструментальных средств, исследование и апробация методов и алгоритмов распределения вычислительной нагрузки ВСРВ, конфигурирования коммутируемой СПД, автоматического формирования имитационных моделей ВСРВ.
• Разработка библиотеки моделей компонентов модульной ВСРВ.
В результате решения перечисленных задач получены следующие основные результаты:
• Разработан алгоритм решения задачи конфигурирования коммутируемой СПД в составе модульной ВСРВ. Алгоритм состоит из следующих этапов: формирование виртуальных каналов для заданных периодически передаваемых сообщений; построение маршрутов виртуальных каналов; вычисление оценки длительности и джиттера передачи сообщений; итеративное переконфигурирование виртуальных каналов в случае нарушения ограничений.
• Разработаны подходы к корректировке распределения вычислительной нагрузки по модулям и процессорным ядрам ВСРВ в случае невозможности построения корректного расписания вычислений. Подходы основаны на совместном выполнении алгоритмов решения основных рассматриваемых задач планирования по схеме с с «обратной связью». В рамках этой схемы поддерживается возврат к решению одной из предшествующих задач в случае неуспешного решения одной из последующих задач, с учетом предполагаемой причины неуспеха и соответствующим уточнением ограничений.
• Разработаны подходы к инкрементальному расширению ранее построенного распределения вычислительной нагрузки, конфигурации СПД, расписания вычислений при модернизации ВСРВ. Подходы основаны на представлении ранее построенных распределения, конфигурации, расписания в виде фиксированной части решения соответствующей задачи, с последующим пошаговым снятием запрета на модификацию фиксированной части решения в случае неуспешного поиска полного решения.
• Созданы прототипы инструментальных средств решения задач планирования вычислений и информационного обмена в модульных ВСРВ, а также средств автоматического формирования имитационных моделей ВСРВ, используемых при оценке соблюдения директивных сроков при выполнении функциональных задач в соответствии с построенным расписанием. С применением созданных прототипов инструментальных средств выполнена апробация реализованных в них алгоритмов на данных, аналогичных используемым на реальных бортовых ВСРВ.
• Разработана библиотека моделей компонентов модульной ВСРВ. Модели в составе библиотеки предназначены для формирования («сборки») модели МВСРВ по описанию ее конфигурации, с целью последующей проверки выполнения ограничений реального времени при выполнении заданной вычислительной нагрузки. |
| 3 |
1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. |
Разработка методов и средств планирования вычислений в модульных вычислительных системах реального времени с использованием имитационных моделей целевых систем |
| Результаты этапа: • Прототипы инструментальных средств конфигурирования (корректировки конфигурации) коммутируемой СПД, а также корректировки распределения вычислительной нагрузки по модулям и процессорным ядрам ВСРВ в случае невозможности построения корректного расписания вычислений.
• Результаты исследования и апробации этих инструментальных средств.
• Результаты комплексного исследования и апробации совокупности созданных методов, алгоритмов и инструментальных средств на данных по реальным бортовым ВСРВ. |
