Введение
1. Анализ методов и средств организации процесса обработки данных в многоканальных многопроцессорных системах цифровой обработки сигналов. задачи повышения эффективности обработки за счет распределения и планирования заданий 14
1.1.Класс многоканальных многопроцессорных систем цифровой обработки сигналов 14
1.2. Анализ аппаратных средств многопроцессорных систем цифровой обработки сигналов 17
1.3.Анализ программного обеспечения систем цифровой обработки сигналов 19
1.3.1.Особенности системного программного обеспечения систем ЦОС. 19
1.3.2.Прикладное программное обеспечение 20
1.4 .Анализ процесса проектирования программного обеспечения
многоканальной многопроцессорной системы цифровой обработки сигналов 22
1.5.Анализ моделей параллельных вычислительных процессов 24
1.6.Анализ методов распределения и планирования заданий в
многопроцессорных системах 29
1.7.Постановка задач повышения эффективности обработки данных за счет
распределения и планирования заданий 37
1.8.Выводы 39
2. Модели системы параллельных заданий и структуры аппаратного обеспечения ногоканальной многопроцессорной системе цифровой обработки сигналов 40
2.1.Модель системы параллельных заданий 41
2.1 Л.Цель построения модели. Требования 41
2.1.2.Принципы построения модели 42
2.1.3. Формализация класса систем ММСЦОС 43
2.1.4. Элементарные модели заданий 45
2.1.5. Граф генераторов и преобразователей данных 46
2.1.6. Перемещаемость и расщепление заданий 48
2.1.7. Взаимосвязь модели генераторов и преобразователей данных и модели синхронных потоков данных 50
2.1.8. Условия корректности графа генераторов и преобразователей данных 52
2.1.9. Анализ соответствия модели параллельных заданий поставленным требованиям 53
2.2. Граф соединений процессоров 55
2.3. Маршрутизация данных в ММСЦОС 57
2.4. Выводы 58
3. Методика организации процесса обработки даьшых в многоканальной многопроцессорной системе цифровой обработки сигналов 59
3.1.Формальная постановка задачи оптимальной организации вычислительного процесса в ММСЦОС 60
3.2.Формирование модели системы параллельных заданий 62
3.2.1.Идентификация параллельных заданий 62
3.2.2. Определение длительности вычислений и характеристик потоков данных 64
3.2.3.Расчет вычислительных весов заданий и интенсивностей потоков данных 65
3.2.4.0бобщения алгоритма расчета 67
3.2.5. Учет расщепления заданий 69
3.3. Распределение параллельных заданий в многоканальной
многопроцессорной вычислительной системе цифровой обработки сигналов 72
3.3.1. Основные принципы 72
3.3.2. Оптимизация распределения заданий методом имитации отжига 73
3.4. Планирование заданий реального времени в многоканальной
многопроцессорной системе цифровой обработки сигналов 77
3.4.1. Обоснование подхода 77
3.4.2. Динамическое планирование периодических операций реального времени 79
3.4.3. Планирование операций реального времени с зависимостями по данным 81
3.4.4. Метод планирования с динамическими приоритетами для смещенных периодических операций 84
3.4.5. Накладные расходы на передачу данных 90
3.4.6. Расчет размеров буферов данных 92
3.4.7. Расчет значений частных целевых функций оптимизации 97
3.4.8. Расчет ограничений оптимизации 100
3.4.9. Отсутствие полиномиального алгоритма оптимизации 103
3.4.10. Временная сложность одного шага алгоритма оптимизации 105
3.5. Методика организации процесса обработки данных 107
3.6. Экспериментальные исследования 109
3.6.1. Исследование сходимости алгоритма оптимизации 109
3.6.2. Сравнительное исследование разработанной методики с известным подходом 113
3.7. Выводы 115
4. Программные средства организации процесса обработки данных в многоканальной многопроцессорной системе цифровой обработки сигналов 116
4.1.Инструментальное средство распределения и планирования заданий в ММСЦОС 117
4.1.1.Цель разработки инструментального средства, требования 117
4.1.2. Архитектура инструментального средства 118
4.2.Подсистема имитационного моделирования вычислительного процесса в ММСЦОС 120
4.2.1.Цели имитационного моделирования 120
4.2.2.0беспечение адекватности имитационной модели... 122
4.2.3.Архитектура имитационной модели 124
4.2.4.Выбор средства имитационного моделирования 132
4.3.Прототип многопроцессорной операционной системы реального времени 132
4.3.1.Цель разработки прототипа и требования 132
4.3.2.Архитектура прототипа операционной системы реального времени134 4.4.Экспериментальные исследования корректности и применимости разработанных программных средств 138
4.4.1.Экспериментальное исследование адекватности имитационной модели 138
4.4.2.Экспериментальное подтверждение достоверности теоретических результатов 142
4.4.3.Экспериментальное исследование области применимости методики на имитационной модели 144
4.4.4. Сравнительное исследование характеристик предлагаемых систем с существующим аналогом ..148
4.4.5. Исследование эффекта от применения методики в реальной задаче проектирования многоканальной системы цифровой обработки сигналов 150
4.5.Пути дальнейшего развития и совершенствования разработанной методики 154
4.6.Выводы 156
Заключение 157
Список использованных источников
