IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Основной проблемой в высокопроизводительных вычислениях является планирование и назначение задач по процессорам (ЦП). Классическая программная реализация функций планирования способствует увеличению временных затрат на синхронизацию процессов. Для разрешения данной ситуации, существует два подхода: реализация функций планирования и диспетчеризации процессов с общей и индивидуальной на каждый ЦП очередью задач [1]. В работах [2-5] обсуждались вопросы создания и аппаратной реализации реконфигурируемого вычислительного кластера и системы. Здесь приведем результаты имитационного моделирования в среде Gpss world.

Имитационная модель демонстрирует процесс обработки задач в реконфигурируемой вычислительной системе (РВС). Среднее время обслуживания требования берется по экспоненте как произведение времени кванта () на количество квантов (), которые необходимы для обслуживания задачи ЦП. Исследуемая РВС представляется массивом ЦП с планировщиком задач [6]. Схема имитационной модели системы представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема для имитационного моделирования РВС с общим планировщиком задач.

Здесь: – источник задач для обработки в вычислительной системе; O₁ – очередь ожидающих задач; ПЗ – планировщик задач; ПУ1-ПУi – центральные процессоры.

Задачи из помещаются в O₁, если там имеется хотя бы одно свободное место. Иначе они приостанавливаются и ожидают освобождения очереди. Из очереди готовые к обработке задачи назначаются на обслуживание по ЦП. Они выбираются в порядке поступления в очередь.

После окончания кванта обработки проверяется, завершена ли обработка данной задачи полностью. При положительном ответе обслуженная задача покидает систему. Задача обрабатывается на i-м процессоре временной квант (), по окончанию которого из зарезервированной переменной задачи отнимается время одного кванта (). Далее задача проверяется на полноту выполнения операцией сравнения зарезервированной переменной задачи, которая отвечает за остаток времени требуемого для завершения обслуживания, с нулем. Если задача уже обслужена целиком, она покидает РВС. В противном случае, задача ждет освобождения планировщика, до тех пор не освобождая занимаемый i-й ЦП, создается очередь ожидающих (приостановленных) процессоров. Одновременно с освобождением планировщика задача поступает в него на обработку. Затем она имеет возможность вернуться в общую очередь ожидающих обслуживания требований при наличии в ней хотя бы одной ячейки свободного места, в противном случае – она покидает систему неполно обработанной.

В результате проведенного моделирования получено, что число ЦП в составе рассматриваемой РВС для цифровой обработки сигнала напрямую зависит от параметров задач и архитектуры используемого в системе планировщика задач.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (Проект № 16-07-00012 А).

Список литературы

1. Таненбаум Э., Бос Х. Современные операционные системы. – СПб.: Питер, 2015. – 1120 с. ISBN: 978-5-496-01395-6

2. Мартенс-Атюшев Д.С., Мартышкин А.И. Разработка и исследование реконфигурируемого вычислительного кластера для цифровой обработки сигнала // Современные информационные технологии, 2015. – № 21. – С. 190-195.

3. Мартенс-Атюшев Д.С., Мартышкин А.И. Реконфигурируемый вычислительный кластер для цифровой обработки сигнала // В сборнике: Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов сборник статей XIII Всероссийской научно-технической конференции. Под редакцией И.И. Сальникова, 2015. – С. 112-117.

4. Мартенс-Атюшев Д.С., Мартышкин А.И. Разработка и исследование реконфигурируемой системы для цифровой обработки сигнала // Международный студенческий научный вестник, 2016. – № 3-1. – С. 86-88.

5. Мартышкин А.И. Имитационная модель распределенной системы с применением абстрактных функциональных блоков // В сборнике: Информационные технологии в экономических и технических задачах Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции, 2016. – С. 261-263.

6. Martyshkin A.I. Mathematical modeling of Tasks Managers with the strategy of separation in space with a homogeneous and heterogeneous input flow and finite queue // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2016. – Т. 11. – № 19. –С. 11325-11332.

Код для цитирования: Скопировать