Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK 539.374 Doi: 10.31772/2712-8970-2021-22-2-218-226
Постановка задачи оптимизации структуры аппаратно-программного комплекса системы управления реального времени
Ефимов С. Н., Терсков В. А., Серикова О. Ю., Попова А. В.
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева; Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. Красноярский институт железнодорожного транспорта – филиал Иркутского государственного университета путей сообщения; Российская Федерация, 660028, г. Красноярск, ул. Новая Заря, 2.
В статье приведена постановка задачи оптимизации структуры аппаратно-программных ком-плексов, предназначенных для систем управления реального времени, применяемых, в том числе, в ракетно-космической отрасли. Кроме того, изучены особенности данной задачи, влияющие на выбор методов оптимизации. Делается вывод, что данная задача может быть эффективно реше-на с использованием эволюционных методов оптимизации. Существующие модели производительности позволяют определять минимальную аппаратную конфигурацию многопроцессорного вычислительного комплекса. Предложенный в данной статье подход позволяет находить конфигурации, обладающие аппаратной избыточностью (по сравне-нию с минимальной конфигурацией), но, за счёт этого, имеющие большую вероятность нахожде-ния в состояниях, обеспечивающих производительность, достаточную для достижения целей функционирования проектируемой системы управления реального времени. Описанный подход яв-ляется более гибким, чем простое дублирование всех аппаратных компонентов минимальной кон-фигурации, что может быть использовано для уменьшения затрат на создание и эксплуатацию проектируемой системы управления. Предложенная модель может быть использована для оптимизации производительности мно-гопроцессорных аппаратно-программных комплексов систем управления реального времени. При этом нужно учитывать, что ресурсы, выделенные на создание и эксплуатацию аппаратно-программного комплекса, всегда ограничены. Поэтому целесообразно рассматривать задачу оп-тимизации производительности как многокритериальную: одним критерием будет производи-тельность, а другим – затраты на создание аппаратно-программного комплекса.
аппаратно-программный комплекс, модель, производительность, системы управления реального времени, теория массового обслуживания.
References

 

Библиографические ссылки

 

1.   Васильев В. А., Легков К. Е., Левко И. В. Системы реального времени и области их применения // Информация и космос. 2016. № 3. C. 68–70.

2.   Buttazzo G. Hard Real-Time Computing Systems: Predictable Scheduling Algorithms and Applications. New York, NY, Springer. 2011.

3.   Sutter H. The free lunch is over: A fundamental turn toward concurrency in software //
Dr. Dobb’s Journal. 2005. 30(3) [Электронный ресурс]. URL: http://www.gotw.ca/publications/ concurrency-ddj.htm (дата обращения: 11.03.2021).

4.   Liu Wang, Xiao Li, Shanghong Li Research on the Performance of Robot Multiprocessor Control System Based on BS Structure Digital Media // Microprocessors and Microsystems. 2020.
Vol. 75. P. 103067.

5.   Ефимов С. Н., Терсков В. А. Реконфигурируемые вычислительные системы обработки информации и управления. Красноярск : КрИЖТ ИрГУПС, 2013. 249 с.

6.  Костров Б. В., Мартышкин А. И. Исследование структурной организации и оценка производительности многопроцессорных вычислительных систем с общей шиной // Известия Тульского гос. ун-та. Технич. науки. 2018. Вып. 2. С. 152–162.

7.  Вентцель А. Д. Курс теории случайных процессов. М. : Наука, 1996. 400 с.

8.  Бахвалов Н. С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. 636 с.

9.  Липаев В. В. Экономика производства программных продуктов. М. : СИНТЕГ, 2011. 358 с.

10.  Использование метода роя частиц для формирования состава мультиверсионного программного обеспечения / И. В. Ковалев, Е. В. Соловьев, Д. И. Ковалев и др. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2013. № 3. С. 1–6.

11.  К вопросу реализации мультиверсионной среды исполнения бортового программного обеспечения автономных беспилотных объектов средствами операционной системы реального времени / И. В. Ковалев, В. В. Лосев, М. В. Сарамуд и др. // Вестник СибГАУ. 2017. Т. 18, № 1. С. 58–61.

12.  Efimov S. N., Tyapkin V. N., Dmitriev D. D., Terskov V. A. Methods of Assessing the Characteristics of the Multiprocessor Computer System Adaptation Unit // Journal of Siberian Federal
University. Mathematics & Physics. 2016. No. 9 (3). P. 288–295.

13.  Глазова М. А. Модель COCOMO II: анализ и пути усовершенствования // Экономика, статистика и информатика. 2008. № 3. С. 63–67.

14.  Шеенок Д. А., Кукарцев В. В. Прогнозирование стоимости разработки систем с программной избыточностью // Известия Волгоградского гос. технич. ун-та. 2013. № 14 (117).
С. 101–105.

15.  Тархов Д. А., Радченко Д. С. Распределенные алгоритмы оптимизации // Современные  информационные технологии и ИТ-образование. 2015. Том 11, № 2. С. 404–408.

16.  Semenkina O. E., Popov E. A., Semenkin E. S. Cooperative self-configuring nature-inspired algorithm for a scheduling problem // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. P. 12080.

17.  Goldberg D. E. Genetic algorithms in search, optimization, and machine learning, Reading, MA: Addison-Wesley Professional. 1989.

18.  Полякова А. С., Липинский Л. В., Семенкин Е. С. Автоматизированная система формирования состава коллектива многокритериальным генетическим алгоритмом. М. : Роспатент. 2020. № государственной регистрации программы для ЭВМ RU 2020663770 от 22.10.2020.


Ефимов Сергей Николаевич – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры информационно-управляющих систем; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика
М. Ф. Решетнева. E-mail: efimov@bk.ru.

Терсков Виталий Анатольевич – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры информационно-управляющих систем; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: terskovva@mail.ru.

Серикова Олеся Юрьевна – аспирант; Красноярский институт железнодорожного транспорта – филиал Иркутского государственного университета путей сообщения. E-mail: olesyaserik@mail.ru.

Попова Анастасия Валерьевна – магистрант; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: nasty.popowa@yandex.ru.


  Постановка задачи оптимизации структуры аппаратно-программного комплекса системы управления реального времени