Особенности разработки и анализа имитационной модели мультипроцессорной вычислительной системыстатья из журнала
База данных: Каталог библиотеки СФУ (Б 877)
Библиографическое описание: Брехов, Олег Михайлович. Особенности разработки и анализа имитационной модели мультипроцессорной вычислительной системы = Features of development and analysis of the simulation model of a multiprocessor computer system / О.М. Брехов, Г.А. Звонарёва, В.В. Рябов. - (Учебные ресурсы). - Текст : непосредственный // Открытое образование. - 2017. - № 3. - С. 48-56 : рис. - Библиогр.: с. 54-55 (6 назв.). - ISSN 1818-4243.
Аннотация: Рассматриваются особенности разработки имитационной модели для оценки временных характеристик мультипроцессорной вычислительной системы, а также использование регенеративного метода анализа модели. В качестве рабочей нагрузки принимаются характеристики программной реализации решения обратной задачи кинематики робота. Данная задача заключается в определении разворотов в сочленениях манипулятора по известному угловому и линейному положению его схвата. Был выбран аналитический алгоритм решения задачи, а именно метод простых кинематических связей. Работа программы характеризуется наличием распараллеленных вычислений, в ходе которых возникают ресурсные конфликты между задействованными ядрами процессора при одновременных обращениях к памяти через общую шину. В связи с высокой информационной связностью между параллельно выполняющимися потоками программы предполагается, что все процессорные ядра используют разделяемую оперативную память. Имитационная модель учитывает вероятностные обращения к памяти и отслеживает возникающие очереди к общим ресурсам. В ходе моделирования накапливается статистика, выявляющая производительные и накладные временные затраты на выполнение программы для каждого задействованного процессорного ядра. Результаты моделирования показывают неравномерность загруженности ядер, простои в очередях к общим ресурсам и временные потери при ожидании других ядер из-за информационных зависимостей. Результаты моделирования оцениваются регенеративным методом, что позволяет определить среднее время нахождения заявок на обращение к памяти в очередях и доверительные интервалы этих значений для различных степеней доверия. Приведённый подход к построению имитационной модели мультипроцессорной вычислительной системы и её анализ могут использоваться для анализа функционирования параллельных вычислительных систем, а также в образовательных целях для обучения студентов по курсам "Вычислительные системы" и "Имитационное моделирование".
Over the past decade, multiprocessor systems have been applied in computer technology. At present, multi-core processors are equipped not only with supercomputers, but also with the vast majority of mobile devices. This creates the need for students to learn the basic principles of their construction and functioning. One of the possible methods for analyzing the operation of multiprocessor systems is simulation modeling. Its use contributes to a better understanding ofthe effect of workload and structure parameters on performance. The article considers the features of the development of the simulation model for estimating the time characteristics ofa multiprocessor computer system, as well as the use of the regenerative method of model analysis. The characteristics of the software implementation of the inverse kinematics solution of the robot are adopted as a workload. The given task consists in definition ofturns in joints of the manipulator on known angular and linear position of its grasp. An analytical algorithm for solving the problem was chosen, namely, the method of simple kinematic relations. The work of the program is characterized by the presence of parallel calculations, during which resource conflicts arise between the processor cores, involved in simultaneous access to the memory via a common bus. In connection with the high information connectivity between parallel running programs, it is assumed that all processing cores use shared memory The simulation model takes into account probabilistic memory accesses and tracks emerging queues to shared resources. The collected statistics reveal the productive and overhead time costs for the program implementation for each processor core involved. The simulation results show the unevenness of kernel utilization, downtime in queues to shared resources and temporary losses while waiting for other cores due to information dependencies. The results of the simulation are estimated by the regenerative method, which allows determining the average time spent searching for memory access in queues and the confidence intervals of these values for various degrees of trust. The given approach to the construction of the simulation model of a multiprocessor computer system and its analysis can be used to analyze the functioning of parallel computing systemsand for educational purposes for teaching students at the courses "Computer Systems" and "Simulation Modeling".
Over the past decade, multiprocessor systems have been applied in computer technology. At present, multi-core processors are equipped not only with supercomputers, but also with the vast majority of mobile devices. This creates the need for students to learn the basic principles of their construction and functioning. One of the possible methods for analyzing the operation of multiprocessor systems is simulation modeling. Its use contributes to a better understanding ofthe effect of workload and structure parameters on performance. The article considers the features of the development of the simulation model for estimating the time characteristics ofa multiprocessor computer system, as well as the use of the regenerative method of model analysis. The characteristics of the software implementation of the inverse kinematics solution of the robot are adopted as a workload. The given task consists in definition ofturns in joints of the manipulator on known angular and linear position of its grasp. An analytical algorithm for solving the problem was chosen, namely, the method of simple kinematic relations. The work of the program is characterized by the presence of parallel calculations, during which resource conflicts arise between the processor cores, involved in simultaneous access to the memory via a common bus. In connection with the high information connectivity between parallel running programs, it is assumed that all processing cores use shared memory The simulation model takes into account probabilistic memory accesses and tracks emerging queues to shared resources. The collected statistics reveal the productive and overhead time costs for the program implementation for each processor core involved. The simulation results show the unevenness of kernel utilization, downtime in queues to shared resources and temporary losses while waiting for other cores due to information dependencies. The results of the simulation are estimated by the regenerative method, which allows determining the average time spent searching for memory access in queues and the confidence intervals of these values for various degrees of trust. The given approach to the construction of the simulation model of a multiprocessor computer system and its analysis can be used to analyze the functioning of parallel computing systemsand for educational purposes for teaching students at the courses "Computer Systems" and "Simulation Modeling".
Год издания: 2017
Источник: Открытое образование
Выпуск: № 3
Номера страниц: 48-56
Количество экземпляров:
- Книгохранилище научной литературы (пр. Свободный, 79, 3 этаж): свободно 1 из 1 экземпляров
Ключевые слова: gpss, вычислительные системы, имитационное моделирование, кинематические связи, моделирование, мультипроцессорные системы, обучение студентов, процессорные ядра, разделяемая память, регенеративный метод, студенты
Рубрики: Образование. Педагогика,
Высшее профессиональное образование,
Применение вычислительной техники в педагогике,
Вычислительная техника,
Вычислительная техника в целом
Высшее профессиональное образование,
Применение вычислительной техники в педагогике,
Вычислительная техника,
Вычислительная техника в целом
ISSN: 1818-4243
Идентификаторы: полочный индекс Б 877, шифр otob/2017/3-798325725