Диссертация (1091135), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Результаты эксперимента для однородной РСОД1.Intel Core i5-2500K(Sandy Bridge), частоты 3,3-3,7 ГГцХарктеристики узлов2.Intel Core i7-5960X(Extreme Edition Haswell-E),частоты 3,0-3,5 ГГцТопологияПропускная способность коммуникацийПрограммное обеспечениеполносвязная1.10G Ethernet, 10 Гбит/с2.Gigabit Ethernet, 1 Гбит/сОСРВ QNX 6.5.0107ОрганизацияструктурыРСОДпроизводиласьвсоответствиисоследующими принципами:1) РСОД включает 50 % вычислительных узлов каждого типа;2) Каждый узел имеет2коммуникаций 1-го типа и ( – 1) коммуникаций22-го типа, где Z размерность РСОД.
Для каждого узла коммуникации 1-го типаосуществляют соединение с узлами противоположного типа, а коммуникации 2-готипа ведут к узлам с аналогичными характеристиками.Таблица 3.2.2.4. Результаты эксперимента для гетерогенной РСОД.Название методаВремя поискарасписанияКлассический ГАМодифицированный ГАСмешанный ГАБлочный метод100 мкс100 мкс100 мкс0Классический ГАМодифицированный ГАСмешанный ГАБлочный метод50 мкс50 мкс50 мкс0Среднее время выполнения операцииРазмерность системы100 узлов 1000 узлов 2500 узлов1,1 мc92 мкc83 мкс0,94 мс80 мкс73 мкс0,82 мс67 мкс62 мкс2,4 мс354 мкс287 мкс1,2 мc0,98 мс0,87 мс2,4 мс96 мкc87 мкс69 мкс354 мкс85 мкс77 мкс63 мкс287 мксИз второй части эксперимента видно, что несмотря на временные затраты,связанные с поиском оптимального расписания, эффективность ГА, выше чем ублочных, что связано с большой неравномерностью вычислительных ресурсовгетерогенной РСОД.3.2.3.
Применение разработанного алгоритма при разработке стендадля отработки программного обеспечения системы аварийной защитыдвигателяПлатформонезависимое программное обеспечение системы аварийнойзащиты (ППОСАЗ) представляет собой набор математических функций, на основе108которых разрабатывается рабочая программа системы аварийной защитыдвигателя.Применение набора функций данного инструментального средствасокращает сложность и время разработки ПО для систем аварийной защиты (САЗ)двигателей.САЗ состоит из модулей микро-ПК к которым через аналого-цифровыепреобразователи (АЦП) поступают сигналы от датчиков различного типа.
МикроПК производит обработку полученных данных и в соответствии с алгоритмомуправления выдаёт сигналы на исполняющие механизмы (ИМ).В качестве микро-ПК могут применяться процессорные модули типаCPC307 производства компании Fastwel. CPC307 разработан для приложений,требующих использования х86 архитектуры центральных процессоров иподсистемы ввода вывода на базе CAN и COM портов. СРС307 соответствуетспецификации PC/104-Plus, и совместим с большим количеством периферийныхмодулей и источников питания, выполненных в данном стандарте и поставляемыхразличными производителями.Базируясь на однокристальном центральном процессоре х86 архитектурыVortex 86SDX с частотой 600 МГц, адресацией к запаянной динамической памятиDDR2 256 Мбайт и широком наборе интерфейсов ввода-вывода, СРС307предлагаетразработчикамлегкостьпрограммированияииспользованиеоперационных систем DOS, Linux и QNX.Для загрузки операционной системы, CPC307 предлагает использованиелибо запаянного набортного флэш-диска с объемом 1Гбайт, либо использованиесменных карт формата Micro Secure Digital (microSD), либо внешнего диска синтерфейсом IDE.Устройство содержит два изолированных порта СAN 2.0 и широкий наборпромышленных интерфейсов, таких как RS-232, RS-485, RS-422, USB и FastEthernet.
СРС307 предлагает интегрированный функционал, получаемый прииспользовании нескольких продуктов различных производителей.109CPC307 потребляет на более 3,5 Ватт, не требует принудительногоохлаждения, выпускается для эксплуатации в индустриальном -40...+85 С0температурном диапазоне. Модификация СPC 307-05 – для эксплуатации вдиапазоне -50...+90 0С [64].Ниже представлены характеристики модулей: процессор: Vortex 86DХ 600 МГц; память: запаянная DDR2 SDRAM 256 Мбайт; системные шины: PCI (32 бит), ISA (16 бит); сеть: 1× FastEthernet 10/100 Мбит/с, Base-T; накопители: 2x MicroSD , EIDE UDMA100 или Flash disk 1 Гбайт; интерфейсы: 2xRS232, 2×RS-232/RS485/RS422, 2×RS-485/422 сгальваноразвязкой; 4×USB 2.0; 1×PS/2, 8 digital I/O; 2 изолированных канала CAN 2.0b; температурный диапазон эксплуатации: -40 0C … +85 0C; устойчивость к удару/вибрации: 150g/10g; программная совместимость: FREEDOS; MS DOS 6.22; Linux 2.6, QNX6.4, WinCE 5.0; MTBF: 200 000 часов [64].Количество датчиков и микро-ПК, а также их технические характеристикимогут изменяться в зависимости от версии САЗ и от типа двигателя.Впроцессеразработкиплатформонезависимогопрограммногообеспечения САЗ необходимо его тестирование на стенде, моделирующем работусистем комплекса бортового оборудования (КБО) в реальном времени.
Стендпредставляет РСОД, организованную на базе локальной вычислительной сетипредприятия. Все узлы в РСОД работают под управлением ОСРВ QNX 6.5.0.ОСРВ применяется в целях обеспечения необходимого времени реакции. QNX6.5.0,основаннаянамикроядернойархитектуре[65],[66],[67],[68]110характеризуется повышенным быстродействием. Особенности данной архитектурыобеспечивают реакцию системы в течение строго определённого периода времени[69], [70].Коммуникационная среда РСОД организована на основе родного протокола– QNET.
Сеть QNET работает над протоколом IP и обеспечиваетQNXраспределённую обработкуданных. СетьQNET представляет объединениесильносвязных машин, и обеспечивает запуск любого процесса на любомвычислительном узле сети [71], [72].Структурная схема САЗ и моделирующего стенда представлена на рисунке3.2.3.1.При работе в режиме моделирования входные параметры поступают всистему от центральных ПК, для чего ПО моделирующего стенда постояннопроизводит вычисления (в том числе матричные). Для своевременной выдачиуправляющих сигналов возникла необходимость повышения эффективностивычислительного процесса на 10 %.
Для получения прироста производительностинеобходимо распределённое выполнение данного процесса. В связи, с чем всистемувключается планировщик, работающий на основе эвристическихалгоритмов, который равномерно распределяет нагрузку между ВУ.Т.к. данный планировщик работает в условиях сильно ограниченныхвременных ресурсов большинство известных эвристических алгоритмов не могутприменяться для решения поставленной задачи. В связи с чем был разработанпланировщик на основе модифицированного ГА.Применение разработанного модифицированного ГА сократило времяреакции системы и увеличило производительность на 13%, что обеспечилонеобходимую скорость вычислительного процесса.Нарисунке3.2.3.2представленаразработанного теоретического аппарата.общаяметодикаприменения111Рис.
3.2.3.1. Структурная схема стенда для тестирования рабочей программы системыаварийной защиты двигателя112Рис. 3.2.3.2. Блок–схема методики применения разработанного теоретического аппарата113ВыводыПроведенный эксперимент показал, что при использовании алгоритмовоснованныхнагетерогеннойгенерациирасписаний,вычислительнойсетиоперацияпроизводитсяумноженияматрицэффективней,чемвсприменением алгоритмов на основе блочных методов.
К недостаткам ГА можноотнести временные затраты на поиск расписания.Также следует обратить внимание на проблему выбора размера атомарныхпроцедур. При минимальном размере процедур временные затраты на синтезрасписания значительно возрастают, из чего можно сделать вывод, чтоприменение данных алгоритмов возможно в программах, в которых операцияумножения выполняется циклически. В таком случае возможно в началевычислений параллельно запускать поиск расписания для последующейоперации.Описанныеалгоритмымогуттакженаходитьприменениевпараллельных программах сортировки данных.В РСОД, имеющих однородную конфигурацию, более эффективным будетприменение блочных методов.
К достоинствам, которых следует также отнестиотносительную простоту реализации.114ЗаключениеВ диссертационной работе предложены модели и алгоритмы составленияоптимальных расписаний выполнения программных модулей в вычислительнойсети на основе эволюционного подхода, которые могут быть использованы вРСОД и облачных сервисах для решения ресурсоемких прикладных задач.На основе проведённого анализа существующих научных решений вобласти построения РСОД были сделаны выводы, что в настоящее времянедостаточно развиты гибкие подходы проектирования структуры программногои информационного обеспечения РСОД, построенных на базе вычислительныхсетей. При этом возникает необходимость применения моделей и алгоритмовпостроениярациональнойструктурыпрограммногоиинформационногообеспечения для конкретной структуры вычислительной сети.Проведенный анализ показал, что область разработки РСОД включаетразнообразные архитектурные подходы, в свою очередь, уникальность РСОДприводит к трудностям при создании унифицированной технологии разработкиПО.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
