Разработка теоретических основ, методов и средств построения систем реального времени, сочетающих федеративную и интегрированную модульную архитектуруНИР

Development of theoretical base, methods and tools for construction of real-time systems which combine federated architecture with integrated modular architecture

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Разработка теоретических основ, методов и средств построения систем реального времени, сочетающих федеративную и интегрированную модульную архитектуру
Результаты этапа: Создаваемая в рамках проекта математическая модель функционирования ВСРВ, основанная на аппарате временных автоматов, позволит описывать поведение ВСРВ, включая ФПО, планировщики задач и разделов, информационный обмен по каналам с различными дисциплинами управления трафиком, на уровне, достаточном для определения моментов старта и завершения функциональных задач, а также старта и завершения обменов данными. Указанный уровень соответствует задаче определения достаточности вычислительных ресурсов «ядра» ВСРВ для выполнения приходящейся на «ядро» нагрузки, а также достаточности сетевых ресурсов ВСРВ как для информационного обмена в рамках «ядра», так и для информационного обмена «ядра» и периферийных подсистем, организованных в соответствии с федеративной архитектурой. Методика выделения набора подсистем федеративной ВСРВ, функциональность которых целесообразно реализовать в «ядре» модернизированной ВСРВ, позволит на основе анализа характера вычислительной нагрузки на эти подсистемы, степени задействования специализированных вычислителей, состава внешних интерфейсов подсистем, определять, возможен ли эффективный перенос ФПО подсистем в «ядро» ВСРВ, построенное по модульной архитектуре. В качестве критерия эффективности будет рассматриваться, в первую очередь, возможность реализации аналогичных по функциональности программных подсистем в «ядре» с учетом имеющихся типов модулей, как правило оснащенных процессорами общего назначения с небольшим (1 – 4, максимум 8) числом ядер и не имеющих общего поля оперативной памяти. В рамках формальной математической постановки для задачи конфигурирования коммуникационной среды в рамках «ядра» ВСРВ будут введены формальные обозначения для исходных данных (структура потоков данных через среду, структура самой среды, временные ограничения на передачу данных и т.п.), выходных данных (состав, характеристики и маршруты виртуальных каналов); сама задача будет сформулирована в виде задачи математического программирования с оптимизацией выбранного критерия, например – минимизацией максимальной задержки передачи данных через сеть или максимальной загрузки линий передачи данных. В рамках формальной математической постановки для задачи построения расписаний информационного обмена «ядра» с периферийными подсистемами будут введены формальные обозначения для исходных данных (в случае канала с централизованным управлением – набор передаваемых сообщений, требования к частотам их передачи, технологические ограничения на информационный обмен), выходных данных (например, статические расписания информационного обмена по каналу под управлением модуля «ядра» системы, который отвечает за связь с периферийными подсистемами); сама задача будет сформулирована в виде задачи математического программирования с оптимизацией выбранного критерия, например – максимизацией числа работ, включенных в расписание. В рамках формальной математической постановки для задачи оптимизации отказоустойчивости ВСРВ с учетом возможностей динамического перераспределения вычислительной нагрузки между модулями, входящими в «ядро» ВСРВ, будут введены формальные обозначения для исходных данных (состав и структура ВСРВ и вычислительной нагрузки, набор доступных механизмов обеспечения отказоустойчивости (МОО), связанная с использованием каждого из них дополнительная вычислительная нагрузка, и т.п.), выходных данных (состав используемых МОО и значения их конфигурационных параметров, в т.ч. параметры допустимого перераспределения компонентов ФПО между модулями при парировании отказов); сама задача будет сформулирована в виде задачи математического программирования с оптимизацией выбранного критерия, например – максимизацией числовой оценки отказоустойчивости ВСРВ или минимизацией роста вычислительной нагрузки за счет использования МОО при условии обеспечения минимальной требуемой отказоустойчивости. В рамках формальной математической постановки для задач синтеза конфигурации «ядра» ВСРВ будут введены формальные обозначения для исходных данных (типы доступных модулей, ограничения на количество модулей, состав вычислительной нагрузки (ФПО), ограничения на привязку элементов вычислительной нагрузки (функциональных задач) к модулям, необходимый резерв вычислительной мощности для дальнейшей модернизации) и выходным данным (количество модулей каждого типа в «ядре», привязка вычислительной нагрузки к модулям); сама задача будет сформулирована в виде задачи математического программирования с оптимизацией выбранного критерия, например – минимизацией числа модулей в «ядре» ВСРВ.
2 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Разработка теоретических основ, методов и средств построения систем реального времени, сочетающих федеративную и интегрированную модульную архитектуру
Результаты этапа: • Разработаны методы и алгоритмы оценки вычислительных ресурсов модульного «ядра» ВСРВ, необходимых для переноса функциональности подсистем, заменяемых при модернизации. • Разработаны методы и алгоритмы синтеза конфигурации «ядра» ВСРВ, включая типы и количество модулей, распределение вычислительной нагрузки (ФПО) по модулям, конфигурацию коммуникационной среды, расписания выполнения вычислений и информационного обмена. • Разработаны методы и алгоритмы оценки и оптимизации отказоустойчивости ВСРВ, сочетающих федеративную и модульную архитектуру, с учетом возможностей динамического перераспределения вычислительной нагрузки между модулями в составе «ядра» ВСРВ.
3 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Разработка теоретических основ, методов и средств построения систем реального времени, сочетающих федеративную и интегрированную модульную архитектуру
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".