ИСТИНА

Цель проекта - разработка подходов к модернизации федеративных вычислительных систем реального времени (ВСРВ) путем замены части подсистем на единое "ядро", построенное в соответствии с интегрированной модульной архитектурой. При выполнении модернизации необходимо выделить набор подсистем, подлежащих замене; определить состав и конфигурацию "ядра" с модульной архитектурой; выполнить собственно перенос подсистем на "ядро" с принятием мер по соблюдению ограничений реального времени. В ходе проекта должна быть разработана соответствующая цели работ математическая модель функционирования ВСРВ. Будут созданы методы и средства: поддержки выбора заменяемых подсистем; оценки необходимых вычислительных ресурсов "ядра" и синтеза его конфигурации; оптимизации отказоустойчивости получаемой ВСРВ; построения интерфейса между "ядром" и периферийными подсистемами, сохраняющими федеративную архитектуру; обеспечения поэтапного комплексирования модернизируемой ВСРВ. Будет разработана архитектура САПР, объединяющей созданные алгоритмы, методы и средства в единый комплекс.

The goal of the project is to develop approaches to modernizing federated real-time computing systems (RVRV) by replacing part of the subsystems with a single core built in accordance with the integrated modular architecture. When upgrading, it is necessary to allocate a set of subsystems to be replaced; Determine the composition and configuration of the "core" with a modular architecture; Perform the actual transfer of subsystems to the "core" with taking measures to comply with real-time constraints. In the course of the project, a mathematical model for the operation of the GSRW should be developed. Methods and tools will be created: support for the choice of replacing subsystems; Evaluation of necessary computing resources of the "core" and synthesis of its configuration; Optimization of fault tolerance of the received RTGS; Constructing an interface between the "core" and peripheral subsystems that preserve the federated architecture; Ensuring the phased integration of the upgraded GRUV. A CAD architecture will be developed that integrates the created algorithms, methods and tools into a single complex.

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.

Разработаны подходы (методы) для построения интерфейса информационного обмена между «ядром» ВСРВ и периферийными подсистемами, включая адаптацию этих подсистем для подключения к «ядру». Подходы основаны на поддержке единого (сквозного) набора информационных полей (сигналов) в «ядре» ВСРВ и периферийных подсистемах. Предложены алгоритмы построения расписаний информационного обмена между «ядром» ВСРВ и периферийными подсистемами по каналам с централизованным управлением. • Разработаны методы и прототипы инструментальных средств (стендов) для поэтапного комплексирования модернизированной ВСРВ, в т.ч. средства имитационного моделирования окружения комплексируемой подсистемы в части информационного обмена между подсистемой и ее окружением. Предложен процесс поэтапного комплексирования модернизированной ВСРВ за счет постепенного наращивания состава сопряженных натурных (аппаратных) блоков. В прототипах стендов в качестве среды выполнения моделей используется среда ДИАНА. • Разработана и описана архитектура САПР, интегрирующей предложенные в рамках проекта методы, алгоритмы, средства в единый комплекс, предназначенный для поддержки модернизации федеративных ВСРВ путем внедрения «ядра» с модульной архитектурой. В описание входит состав функциональных подсистем САПР, схема их сопряжения (через обмен структурированными файлами), предложения по структуре файлов, через которые осуществляется информационное сопряжение.