Спосіб організації тестового експерименту по встановленню стану процесорів системи
Ескіз недоступний
Дата
2021
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми. В сучасному світі все поширенішими стають проблеми автоматизації процесів та зменшенню участі в них людей. Люди мають обмеженість в часі, власних енергетичних ресурсах, емоційному стані. До того ж, раніше неможливо було робити одночасно і однотипні монотонні задачі, і інноваційні. Таким чином, все більшої актуальності набуває повна або часткова автоматизація задач. Основним елементом для цього є системи керування. Такі системи все частіше конструюються з декількох мікропроцесорів, що дозволяє більш ефективно вирішувати задачі, розподіляючи їх між процесорами.
Разом із переходом до багатопроцесорних систем, більш гострою стала проблема надійності таких систем. Відмова керуючої системи може призвести до збитків всіх видів: матеріальних, фінансових, екологічних, інтелектуальних та інших. Крім того, це може погрожувати життю та здоров’ю людей, безпеці міст, країн, тощо. Прикладами цього є транспортні засоби (літаки, потяги), електростанції, заводи, космічні апарати, військова техніка, тощо. Системи керування таких систем повинні бути максимально надійними, для чого можуть бути побудовані на так званих відмовостійких багатопроцесорних системах (ВБС).
Одним з актуальних та ключових питань в проєктуванні ВБС є вирішення проблеми процесу самодіагностування системи. Популярною моделлю організації взаємного тестування є модель Препарати-Метца-Чена (ПМЧ-модель), що базується на послідовності взаємних перевірок процесорів ВБС. За ПМЧ-моделлю, був розроблений формальний метод, який дозволяє визначати стани процесорів з довільною топологією зв’язку.
Користуючись цим методом, можна проводити тестові експерименти над моделями багатопроцесорних систем. Таким чином, знаходження способу організації таких тестових експериментів з визначення стану процесорів багатопроцесорної системи дозволяє проводити оцінку топологій багатопроцесорних систем, виконувати їх порівняння та досліджувати згенеровані множини топологій для заданих параметрів БС.
Мета дослідження. Запропонувати спосіб організації тестових експериментів у багатопроцесорних системах, які мають довільну топологію, та на основі формального методу визначати стани процесорів таких систем, розробити відповідне програмне забезпечення та провести ряд тестових експериментів.
Об’єктом дослідження є процес тестування багатопроцесорних систем.
Предметом дослідження є методи організації самодіагностування багатопроцесорних систем
Методи дослідження: методи тестування багатопроцесорних систем, методи організації експериментів самотестування БС, зметоди теорії алгоритмів та програмування.
Наукова новизна. Запропоновано спосіб організації і виконання тестових експериментів у багатопроцесорних системах з довільними топологіями. Розроблено програмні засоби на базі формального методу визначення стану процесорів багатопроцесорної системи, що побудовано на основі ПМЧ-моделі. В роботі підтверджено коректність описаного формального методу в рамках проведених експериментів.
Практична цінність полягає у використанні запропонованого способу при організації експериментів: для визначення оптимальних параметрів БС при генерації та порівнянні характеристик великої кількості різних топологій багатопроцесорних систем як в межах кількості процесорів системи, що відмовили, при якому система може бути однозначно самодіагностовано, так і для такої кількості несправних процесорів, при якій результат самотестування не гарантовано вірний. Окрім цього, при виконанні експериментів можливо отримання нових гіпотез та пошук шляхів їх підтвердження.
Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати роботи представлено на науковій конференції «XIV науково-практична конференція магістрантів та аспірантів ПМК-2021 факультету прикладної математики».
Публікації. Результати дисертації викладено в наукових працях, у тому числі:
- XIV науково-практична конференція магістрантів та аспірантів ПМК-2021 факультету прикладної математики;
- XІI міжнародна науково-практична конференція молодих вчених “Інформаційні технології: економіка, техніка, освіта 2021” (НУБіП).
Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація виконана на 80 аркушах, вона містить перелік посилань на використані джерела з 20 найменувань. У роботі наведено 7 рисунків, 8 таблиць. Робота складається з вступу, чотирьох розділів та висновків.
У вступі представлена загальна характеристика роботи, передумови до її виконання, її актуальність та завдання.
У першому розділі даються основні визначення багатопроцесорних систем, вивчаються їх структури та методи їх тестування.
У другому розділі проведено порівняльний аналіз методів тестування багатопроцесорних систем, обґрунтовано вибір тематики дослідження та описано формальний метод визначення стану процесорів багатопроцесорної системи.
В третьому розділі обґрунтовано вибір інструментів для розробки програмного засобу (ПЗ), описано основні модулі та функції розробленого ПЗ, структури даних та моделі збереження даних.. Крім цього, в розділі описано основні алгоритми та організації тестових експериментів їх реалізації в ПЗ, а саме: алгоритм визначення максимальної кратності діагностованості БС, алгоритм перевірки системи на здатність до самотестування при заданій кількості несправних процесорів, алгоритми взаємного тестування процесорів, а також загальний алгоритм проведення тестового експерименту з використанням розробленого ПЗ.
В четвертому розділі пояснювальної записки проведено тестування розробленого програмного засобу, перевірено працездатність запропонованого методу організації тестового експерименту для різних вхідних параметрів багатопроцесорних систем, а також наведено приклади використання методу та ПЗ для аналізу, порівняння та дослідження здатності багатопроцесорних систем до самотестування.
Опис
Ключові слова
багатопроцесорні системи, самотестування багатопроцесорних систем, multiprocessor systems, self-testing of multiprocessor systems
Бібліографічний опис
Білих, О. С. Спосіб організації тестового експерименту по встановленню стану процесорів системи : магістерська дис. : 123 Комп’ютерна інженерія / Білих Олександр Сергійович. – Київ, 2021. – 90 с.