старший научный сотрудник 4 ЦНИИ Минобороны России, тел. +7 (910) 408-97- 04, Россия, 141092, Московская обл., г. Королев, ул. Пушкинская, дом 13 кв.224
senior researcher in the 4th CSRI, Ministry of Defense of the Russian Federation. 13-224, Pushkinskaya street, Korolev, Moscow region, 141092, Russia. Phone +7 (910) 408-97-04
кандидат технических наук, доцент, начальник управления 4 ЦНИИ Минобороны России, тел. +7 (910) 467-71-66, Россия, 141092, Московская обл., г. Королев, мкр. Юбилейный, ул. Пушкинская, дом 17, кв. 103
Ph.D. in engineering, associate professor, director of the 4th CSRI, Ministry of Defence of the Russian Federation. 17-103, Pushkinskaya street, Yubileinyi, Moscow region, 141092, Russia. Phone +7 (910) 467-71-66
Цель. Одними из основных показателей эффективности применения автоматизированных систем управления являются оперативность и устойчивость процесса управления применением указанных систем. Широкое внедрение в автоматизированные системы управления вычислительной техники и организация на этой базе вычислительных сетей обусловливает необходимость решения задачи эффективного управления распределенными вычислительными процессами с целью обеспечения требуемого уровня оперативности и устойчивости решения поставленных задач. Существующие методы организации вычислительного процесса (методы динамического программирования, ветвей и границ, метод последовательного синтеза вариантов и т.д.) в некоторых ситуациях могут оказаться громоздкими или менее точными. Указанные методы помогают найти решение в режиме интерактивного выбора оптимального варианта организации вычислительного процесса, т.е. последовательного приближения к искомому результату и не позволяют получить априорную оценку времени реализации вычислительного процесса в сети. Применение указанных методов при решении исследовательских задач в ходе проектирования вычислительных сетей представляется затруднительным. В настоящей статье предлагается использование геометрического метода, позволяющего априорно оценить минимальное время решения комплекса информационно-расчетных задач и обеспечить их оптимальное распределение в вычислительной системе. Кроме того, метод позволяет найти полное множество возможных вариантов организации вычислительного процесса в сети с априорной оценкой времени решения для каждого варианта. Суть метода заключается в представлении множества всех возможных вариантов распределения задач по рабочим местам, в общем случае, в виде ломанной гиперповерхности. Для решения поставленной задачи введены критерий и условия оптимальности времени решения информационно-расчетных задач.
Результаты и выводы. В настоящей работе множество вариантов реализации вычислительного процесса рассматривается для однородной и неоднородной вычислительных сред. Алгоритм решения задачи для однородной вычислительной среды достаточно прост и позволяет легко определить минимальное время выполнения вычислительных операций. Он основан на геометрическом представлении процесса распределения задач по рабочим местам в виде гиперплоскости, построенной в ортонормированном пространстве, базисными векторами которого являются вычислительные мощности рабочих мест. Кроме того, алгоритм для однородной вычислительной среды может быть успешно использован для приближенной оценки минимального времени решения комплекса задач в сети, для неоднородной вычислительной среды. Поиск минимального времени решения функционально разнотипных задач в неоднородной вычислительной среде проводится путем построения кусочно-линейной гиперповерхности, что несколько усложняет алгоритм, но, в целом, учитывая вычислительные возможности современных персональных компьютеров, вполне реализуем. Проведенные, в ходе предварительных исследований, оценки позволили сделать вывод о возможности применения геометрического метода в вычислительной сети с большим количеством рабочих мест и информационно-расчетных задач. Возможность априорной оценки минимального времени решения комплекса задач в вычислительной сети позволяет использовать, предложенный в работе, метод в решении исследовательских задач на этапе проектирования вычислительной сети для оценки таких ее показателей как оперативность, надежность, устойчивость и др.
Aim. Some of the main performance indicators of ACS application are the operational efficiency and stability of the control of the above mentioned systems. The wide application of computing techniques in ACS as well as the organization of computer networks on this basis stipulate the necessity of effective control of distributed computation processes to ensure the required level of operational efficiency and stability while solving the specified tasks. The existing methods used to organize the computation process (method of dynamic programming, branch and bound method, sequential synthesis, etc.) may turn out to be bulky or less accurate in certain situations. These methods help to find a solution in the mode of interactive choice of an optimal variant to organize a computation process, i.e. consecutive approach to the required result and do not allow getting an a priori estimation of the time of computation process in a network. Application of the specified methods when solving research tasks in the course of design of computer networks presents itself as quite difficult. This article offers the application of a geometrical method that allows estimating the minimum time necessary to solve the set of information-computing tasks as well as ensuring their optimal assignment in a computing system. Besides, the method allows finding a full set of possible variants for the organization of a computation process in a network with an a priori estimation of time of the decision for each variant. The principle of the method is to represent the sets of all possible distributions of tasks by workstations in form of a broken hypersurface. To solve the indicated task the criterion and conditions of the optimality of the time spent to solve informationcomputing tasks have been introduced.
Results and conclusions. This article describes many variants of realization of a computation process for homogeneous and non-homogeneous computing environments. Solution algorithm for a homogeneous computing environment is quite simple and makes it possible to define a minimum time necessary for a computation operations. It is based on a geometrical representation of the distribution of tasks by workstations in form of the hyperplane constructed in orthonormal space whose basis vectors are computation capacities of workstations. Besides, the algorithm for homogeneous computing environment can be successfully used for an approximate estimation of the minimum time necessary to solve a set of tasks in a network, for non-homogeneous computing environment as well. Minimum time necessary to solve functionally different tasks in a non-homogeneous computing environment is defined using a piecewise linear hypersurface that slightly complicates the algorithm, though in general, with consideration of computation capabilities of moderns computers, it is still simply realized. The estimations carried out in the course of preliminary researches, allowed concluding about the application of a geometrical method in a computer network for a large amount of workstations and informationcomputing tasks. The possibility of an a-priori estimation of the minimum time necessary to solve a set of tasks in the computer network allows using the offered method to solve research tasks at the stage of design of a computer network to estimate such indicators as operational efficiency, reliability, stability and etc. The possibility of an aprioristic assessment of the minimum time of the solution of a complex of tasks in the computer network allows to use, offered in work, a method in the solution of research tasks at a design stage of the computer network for an assessment of her such indicators as efficiency, reliability, stability, etc.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.