Петушков Григорий Валерьевич, проректор
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Grigory V. Petushkov, Vice-Rector
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Цели. Актуальной является задача совершенствования функциональной архитектуры кластерных вычислительных систем за счет внедрения методологий создания программного обеспечения прикладного и промежуточного уровней на основе формализованных спецификаций. Одна из таких методологий основана на использовании автоматных спецификаций программного обеспечения вычислительных систем. Сложность решения задачи вызвана разветвленностью построенных алгоритмов, а также наличием циклических участков. Время выполнения разветвленных участков программы и число проходимых циклов зависят от вида вводимых условий и на практике могут быть определены при помощи детальной имитационной модели и анализа созданной на ее основе управляющей программы. Цель работы – нахождение подходов к определению функциональной архитектуры, которые возможно применять практически на основных уровнях предметной ориентации кластерных вычислительных систем.
Методы. Предлагаемые и использованные методы основаны на концепции организации и исследования вычислительных систем кластерного типа с функциональной архитектурой, определяемой исполнимыми автоматными моделями.
Результаты. Предложены методы построения автоматных и логико-вероятностных моделей кластерных вычислительных систем и создания на этой основе программных средств. Вводится понятие логико-вероятностной модели «темпоральная вероятностная система канонических уравнений», которая позволит получить наглядную формализацию и реализацию автоматных моделей и рабочих программ, характерных для кластерных и других приложений, и в существенной степени сократить число «инкрементных» сложений при перечислении моментов дискретного времени. Главной особенностью новой логико-вероятностной модели является сохранение в ее основе исходной системы канонических уравнений.
Выводы. Сделан вывод о том, что выбор системной и функциональной архитектуры вычислительного кластера должен определяться не столько указанными производителем пиковыми характеристиками коммуникационной аппаратуры, сколько реальными показателями, достигаемыми на уровне приложений пользователей и режимов использования кластера. Показано, что исполнимые автоматные модели могут применяться практически на всех уровнях предметной ориентации кластерных вычислительных систем.
Objectives. An urgent task is to improve the functional architecture of cluster computing systems by introducing methodologies for creating software at the applied and intermediate levels based on formalized specifications. One such methodology is based on the use of automatic specifications for computer systems software. The complexity of resolving the problem is caused by the branching of the algorithms built, as well as the presence of cyclic sections. The execution time of the branched sections of the program and the number of cycles run depends on the type of conditions entered. In practice it can be determined using a detailed simulation model and analysis of the control program created on its basis. The aim of the work is to find approaches to the definition of functional architecture which can be applied practically at the main levels of the subject orientation of cluster computing systems.
Methods. The methods proposed and used are based on the concept of organization and research of cluster-type computing systems with a functional architecture as defined by executable automatic models.
Results. The paper proposes methods of constructing automatic and logical-probabilistic models of cluster computing systems and creating software tools based on them. The concept of the logical-probabilistic model “temporal probabilistic system of canonical equations (CES)” is introduced. This enables a visual formalization to be obtained, as well as implementation of automatic models and work programs typical for cluster and other applications. It also significantly reduced the number of “incremental” additions when enumerating discrete time moments. The main feature of the new logical-probabilistic model is the preservation of the original CES in its basis.
Conclusions. The work concludes that the choice of the system and functional architecture of a computing cluster should be determined not so much by the peak characteristics of the communication equipment specified by the manufacturer, as by the actual indicators achieved at the level of user applications and cluster usage modes. It is also shown that executable automatic models can be applied at almost all levels of cluster computing systems subject orientation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.