Алгоритм и устройство планирования расписания загрузки процессоров в мультипроцессорных системах

摘要

Цель исследования заключается в разработке алгоритма и соответствующего устройства планирования расписания загрузки процессоров, обеспечивающего повышение производительности мультипроцессорных систем и снижение общей величины коммуникационной задержки. Методы. Статья посвящена мультипроцессорным системам. Затрагивается вопрос составления плана загрузки процессоров в них. Предполагается применение так называемых систем реального времени, когда реакция на внештатную ситуацию должна быть "мгновенной". Например, это может быть отказ системы слежения в кабине пилота самолета, либо сбой датчика прицеливания, либо неполадки какого-либо характера на финансовых рыках страны (мира, континента) и т.п. Существующие методы реализации данной задачи используют, как правило, программные подходы, приводящие к длительному времени решения, вследствие чего снижается коэффициент готовности системы и ее производительность. Они не позволяют получить необходимую производительность и быстродействие. Поэтому в статье предложен алгоритм планирования расписания загрузки процессоров в мультипроцессорных системах. Отличительной особенностью работы является направленность на аппаратную реализацию. При этом применяются специально введенные в предложенном алгоритме матрицы времени, порядка и очередности. В работе предлагается структурная и функциональная схема специализированного устройства планирования загрузки процессоров мультипроцессорной системы. Данное устройство возможно применять как специализированный дополнительный акселератор, который подключается к параллельному порту вычислительной машины специализированной мультипроцессорной системы. В данном случае разработанный акселератор выполняет все функции вычислений разработанного алгоритма. Это позволит снизить нагрузку на всю вычислительную систему и уменьшить этим суммарную нагрузку, повышая производительность. Так же предложена структурная и функциональная схемема устройства планирования расписания загрузки. С его помощью возможно построить зависимости изменения соответствующей временной и аппаратной сложности. Результаты. Анализируя зависимости изменения аппаратной сложности устройства от количества процессоров, можно сделать следующие выводы. Время работы устройства имеет экспоненциальную зависимость при росте количества процессоров. Так как имееет место экспоненциальный рост времени числа вариантов загрузки процессоров, то можно сделать вывод о преимуществе аппаратной реализации алгоритма планирования. Заключение. Представленный алгоритм и устройство планирования загрузки процессоров позволяет сделать вывод о потенциальной возможности повышения скорости составления плана загрузки. Это помогает уменьшить суммарное значение коммуникационной задержки и одновременного увеличения производительности мультипроцессорных систем.