МАСШТАБИРУЕМАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ В БОРТОВОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ АНПА

Аннотация

Рассмотрению вопросов разработки распределенных вычислительных систем (РВС) уделяется большое внимание в современной научно-технической литературе. При этом, как правило, в работах обсуждается только один из наиболее значимых аспектов, например, производительность, надежность, отказоустойчивость, энергоэффективность и масшта- бируемость. Основной вклад настоящей статьи состоит в попытке комплексного рассмот- рения проблемы проектирования РВС, опирающегося на пример многоканальной бортовой РВС обработки информации автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА). Це- лью статьи является формулировка единой концепции многоканальной бортовой РВС обра- ботки информации в реальном времени. В результате предложены архитектура и принципы функционирования многоканальной бортовой РВС, основывающиеся на известных подходах к обеспечению отказоустойчивости и энергоэффективности, но учитывающие особенности масштабируемых систем. Предлагаемые решения можно рассматривать как усиление тра- диционных подходов к проектированию масштабируемых систем. Отказоустойчивость достигается путем применения средств тестового диагностирования. При этом для сокра- щения сложности этих средств в каждый программный модуль (ПМ) системы предвари- тельно вводится избыточность, для которой далее строится тест. В работе показывается, что этот тест обнаруживает ошибки в адресации обменов между функциональными бло- ками ПМ, реализующими процесс обработки информации. По результатам анализа реакции на тест происходит обнаружение отказавшего ПМ, после чего он прекращает свою работу, а вместо него запускается новый ПМ, реализующий тот же процесс. Предложения в части энергоэффективности рассчитаны на случай присутствия в системе избыточных процессо- ров (в том числе многоядерных), которые привлекаются к исполнению ПМ системы с одно- временным снижением тактовой частоты и напряжения питания. Поскольку потребляемая в РВС мощность существенно зависит от этих параметров, происходит ее заметное сни- жение. Для решения задачи используется оптимальный жадный алгоритм, предполагающий последовательное введение в систему дополнительных процессоров. Важно, что данное предложение по увеличению энергоэффективности РВС сообщает последней дополнитель- ные возможности по отказоустойчивости. Практическая значимость предложенной кон- цепции заключается в возможности её использования не только в АНПА, но и в других случа- ях комплексного проектирования современных масштабируемых многоканальных бортовых РВС обработки информации в реальном времени с повышенными требованиями по отказо- устойчивости и энергоэффективности.