Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Моделирование структур параллельных вычислительных систем на основе сетевых моделей - файл 1.doc


Лекции - Моделирование структур параллельных вычислительных систем на основе сетевых моделей
скачать (1924.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1925kb.03.12.2011 11:53скачать

содержание

1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Московский государственный институт электроники

и математики (технический университет)

____________________________________________________________


Кулагин В.П.
МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУР ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ СЕТЕВЫХ МОДЕЛЕЙ


Учебное пособие

Москва 1998


УДК 519.95:681.142.1
Кулагин В.П. Моделирование структур параллельных вычислительных систем на основе сетевых моделей: Учебное пособие. - Москва: Московский государственный институт электроники и математики (технический университет), 1998. – 102 с.: ил. 62, табл. 4, библиогр. 78 назв.
В работе рассматриваются основные тенденции в развитии современных вычислительных систем, дается анализ выполненных исследований в области проектирования параллельных структур, рассматриваются методы формализованного описания структур вычислительных систем, дается обоснование перспективности совместного использования тензорных методов и аппарата сетей Петри при проектировании параллельных вычислительных систем.

Учебное пособие подготовлено на кафедре “Вычислительная техника” и предназначено для аспирантов, студентов, изучающих курс “Моделирование”, а также для слушателей институтов повышения квалификации.

Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)

ОГЛАВЛЕНИЕ





ОГЛАВЛЕНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

^ 1. ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА СТРУКТУР ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 6

1.1. Основные тенденции в развитии современных вычислительных систем 6

1.2. Современное состояние исследований 11

1.3. Методы формализованного описания структур вычислительных систем 16

^ 2. СЕТЕВЫЕ МОДЕЛИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 20

2.1. Модификации сетей Петри и их свойства 20

2.1.1. Свойства сетей Петри 20

2.1.2. Модификации сетей Петри 22

2.1.3. Примеры СП-моделей параллельных вычислительных систем 23

2.2. Способы описания сетей Петри 27

2.2.1. Матричное описание сетей Петри 28

2.2.2. Алгебраическое описание сетей Петри 31

Рис. 2.15. Пример выполнения расширенной операции присоединения 35

Рис. 2.17. Пример ИСП с 36

Рис. 2.18. Пример описания сети 36

Петри с ингибиторными дугами 36

2.2.3.Описание сетей Петри на основе базовых фрагментов 38

2.3. Методы анализа сетей Петри 40

2.3.1. Задачи анализа 40

2.3.2. Анализ сетей Петри на основе дерева достижимости 41

2.3.3. Матричные методы анализа 42

^ 3. СТРУКТУРЫ СЕТЕЙ ПЕТРИ 44

3.1. Основные определения 45

3.2. Алгебра структур сетей Петри 51

3.3. Пространство структур сетей Петри 53

3.4. Преобразование СП-структур 55

3.4.1. Общие положения 55

3.4.2. Операции преобразования СП-структур 58

3.5. Пример анализа СП-структуры 62


ВВЕДЕНИЕ



Возрастающие требования к скорости решения современных задач, ограниченность последовательных систем обработки информации, доступность дешевых высокоскоростных СБИС обуславливают создание новых технологий проектирования параллельных вычислительных систем. Например, решение задач, возникающих в таких областях, как обработка изображений, машинное зрение, ядерная физика, структурный анализ, обработка речевых, радиолокационных, сейсмических, метеорологических, медицинских и других данных, требует от современных вычислительных систем производительности от 25 миллиардов до 1000 триллионов операций в секунду [10]. Однако предельная производительность одного процессора на полупроводниковой элементной базе с фон-неймановской архитектурой не превышает 100 млн. операций в секунду при скалярных вычислениях [10,11]. На основе этого можно заключить, что последовательные системы не позволяют строить перспективные обрабатывающие системы реального времени и необходимо привлечение дополнительных мощностей в виде параллельных вычислительных структур. В связи с этим объектом исследования современной науки становятся все более сложные системы.

К сожалению, пока не существует формального и строгого определения понятия сложной системы, хотя в ряде работ сформулированы характерные свойства таких систем [2,9,12,14,23,24,27,39,41,53].

Под сложной вычислительной системой в настоящей работе будет пониматься такая вычислительная система, закон функционирования которой допускает декомпозицию на отдельные составляющие. Под структурой сложной вычислительной системы понимается организация системы из отдельных элементов, для которых указываются, во-первых, способ соединения между собой и с окружающей средой, а во-вторых, распределение функций, выполняемых системой. Отличительными особенностями подобных систем являются параллелизм, недетерминированность, наличие взаимодействующих процессов, сочетание синхронного и асинхронного управления и др.

При исследовании сложных систем возникает ряд вопросов. Во-первых, как можно строго описать такое разнообразие систем, объединяемых понятием “сложная”? Во-вторых, как можно избежать неточностей и двусмысленности используемого разнообразия выражений? В-третьих, какова роль моделирования при исследовании сложных систем и может ли одна модель моделировать все? В-четвертых, как регулируется сложность исследуемых моделей, чтобы была понятна суть? Тензорная методология исследования сетевых моделей позволяет ответить на поставленные вопросы. Данная теория органично использует методы, ориентированные на потоки данных, подходы структурного проектирования и анализа.

В конце 60-х годов специалисты, традиционно занимавшиеся созданием крупномасштабных систем, стали осознавать необходимость упорядоченности действий в процессе проектирования сложных систем. Таким образом, разработчики начали формализовать процесс создания систем, разбивая его на следующие фазы:

выработка цели - определение функций системы,

анализ - определение подсистем и процедур взаимодействия,

синтез - разработка подсистем по отдельности,

объединение - соединение подсистем в единое целое,

тестирование - проверка работы системы,

внедрение - введение системы в действие,

эксплуатация - использование системы.

Данная последовательность всегда выполнялась итерационно, потому что требования пользователей постоянно менялись. С этой концепцией создания систем постоянно возникали сложности. Эксплуатационные расходы, возникавшие после сдачи системы, стали существенно превышать расходы на ее создание. Исследования показали, что наибольший процент ошибок приходится на два первых этапа (выработка цели и анализ). Однако стоимость обнаружения и исправления допущенных ошибок становилась выше на более поздних стадиях реализации проекта. Например, исправление ошибки на стадии анализа стоит в два раза дороже, чем на стадии выработки цели, на стадии тестирования - в 10 раз, а на стадии эксплуатации - в 100 раз.

Традиционные подходы к созданию систем приводили к возникновению многих проблем. Не было единого подхода. Результаты одного этапа не согласовывались с результатами других. Результаты проектирования с трудом поддавались оценкам, как качественным, так и количественным. Утверждалось, что когда проектировщики пользуются методологиями типа структурного проектирования и проектированием сверху вниз, они решают плохо поставленные задачи. Кроме того, выявление ошибок в создании таких систем становилось все менее доступным с помощью аппаратных средств или программного обеспечения. В результате противоречия между усложнением создаваемых систем и традиционными подходами к их проектированию стали определять на сегодня одну из центральных проблем теории систем - синтез эффективных структур сложных систем. Среди проектировщиков был выдвинут тезис: совершенствование методов анализа и синтеза есть ключ к созданию систем, эффективных по стоимости, производительности и надежности.

Проблемы анализа и синтеза структур сложных вычислительных систем тесно взаимосвязаны и образуют в совокупности одну проблему, которая в полном объеме не решена и в настоящее время интенсивно разрабатывается многими исследователями. В данной работе излагается один из подходов к проектированию сложных систем, основанный на тензорном исчислении сетевых моделей. Данные методы исследования сетевых моделей адресованы тем, кто занимается деятельностью, связанной с изучением сложных систем.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9



Скачать файл (1924.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации