Задачи синтеза ВС и методы их решения
Синтез – это процесс разработки вычислительной системы, наилучшим образом соответствующей своему назначению. Исходными данными для проектирования являются:
a) рабочая нагрузка;
b)ограничения на характеристики системы в целом;
c) критерий эффективности, позволяющий оценить качество ВС.
При проектировании систем применяются те же модели, что и при анализе. Они позволяют определить структуру ВС, наилучшим образом сбалансированную с ее рабочей нагрузкой.
Результатами проектирования являются: состав устройств и связи между ними, а также режимы обработки задач.
Математически задача проектирования вычислительной системы формулируется следующим образом. Пусть Q = (q1, q2, … , qM) – вектор параметров, характеризующих класс задач A, решение которых является функцией системы; S = (s1, . . . , sN) – вектор параметров, характеризующий конфигурацию (структуру) системы; С = (с1, . . . , сR) – вектор параметров режима обработки; Y = (y1, . . . , yN) – вектор характеристик системы, связанный с параметрами задач Q, конфигурации S и режима обработки С зависимостью Y = F(Q, S, С); S = {Si} – множество возможных конфигураций вычислительных систем; C = {Cj} – множество возможных режимов обработки.
Ограничения на параметры и характеристики системы za, . . . , zw Î (Y È X) представляются в виде
za Î z*a, . . . , zw Î z*w,
где z*a, . . . , z*w - области допустимых значений соответствующих характеристик и параметров.
Критерий эффективности системы представляется заданной функцией E = Ф(Y), зависящей от характеристик системы, которые в свою очередь предопределяются ее параметрами Y = F(q, S, С). В установленных обозначениях задача проектирования вычислительной системы формулируется так: определить конфигурацию S и режим обработки C, максимизирующие эффективность системы
max E = max Ф(Y) (1)
SÎS, CÎC
при выполнении ограничений
za Î z*a, . . . , zw Î z*w. (2)
В отличие от задачи анализа, направленной на определение характеристик системы Y по заданным параметрам X, задача проектирования состоит в определении параметров конфигурации S и режима обработки C, соответствующих параметрам рабочей нагрузки Q и характеристикам системы Y, заданным в виде (1), (2). Для задач проектирования характерны два следующих момента. Во-первых, предполагается наличие модели Y = F(Q, S, С), устанавливающей зависимость характеристик системы от ее параметров. Во-вторых, задача синтеза представляет собой оптимизационную задачу и предполагает использование метода оптимизации, соответствующего виду целевой функции (1) и ограничениям (2). Метод оптимизации должен гарантировать определение глобального оптимума целевой функции E = Ф(Y), определенной на множестве конфигураций S и режимов обработки С.
В общей постановке размерность задачи проектирования и разнообразие моделей превосходят возможности современных методов расчета. Поэтому на практике проектирование разбивается на этапы, на каждом из которых используются свои классы моделей и методы расчета. Основными этапами являются:
1)выбор класса ВС;
2)определение ее базовой конфигурации;
3)оптимизация структуры в соответствии с заданными ограничениями;
4)выбор режима обработки.
ЛЕКЦИЯ 5
Дата добавления: 2015-12-29; просмотров: 620;