PARALLEL.RU - Информационно-аналитический центр по параллельным вычислениям

Институт физики полупроводников СО РАН,
сектор отказоустойчивых вычислительных систем и сетей.

Ведущий научный сотрудник, д.т.н Юрий Константинович Димитриев,
Зав. сектором, к.т.н Анатолий Филиппович Задорожный,
Старший научный сотрудник, к.т.н Михаил Сергеевич Тарков,
Старший научный сотрудник, к.т.н Виктор Александрович Мелентьев.

Разработка модели отказоустойчивой параллельной программной системы и ее воплощение в архитектуре вычислительной системы (ВС) с массовым параллелизмом.

Параллельной программной системой (ППС) называем совокупность программных средств опе-рационной системы, интерфейсов и инструментальных средств, ориентированных на эффектив-ные подготовку и исполнение прикладных параллельных программ. Отказоустойчивость как свойство ППС достигается использованием особых средств на разных уровнях - от выбора алгоритма до проектирования системы.

Теория:

1. Разработка модели представления и организации исполнения параллельной программы, адап-тирующейся к изменению выделенных ей ресурсов. Методы и алгоритмы децентрализованного динамического управления программными и аппаратными ресурсами вычислительной системы, осуществляемого в условиях потока отказов и восстановлений ее элементов. Создаваемая модель параллельной программной системы базируется на предлагаемой концеп-ции виртуальной подсистемы (ВП). Виртуальная подсистема представляет собой часть вычис-лительного комплекса (процессоры, оперативная память, периферийные устройства и т.п.), вы-деленную для выполнения параллельной программы.
2. Разработка диагностической модели ВС, обеспечивающей автоматическое определение тех-нического состояния системы при наличии множественных отказов, когда единицей диагности-рования являются отдельные обрабатывающие модули. Исследование диагностических свойств структур ВС. Методы и алгоритмы синтеза и анализа диагностических структур; методы и де-централизованные алгоритмы самодиагностирования и самовосстановления живучих ВС (ВС с деградацией призводительности).
3. Разработка показателей и методов оценки структурной живучести ВС в динамике изменения ее технического состояния. Методы анализа структурной живучести и многокритериальной ди-намической оптимизации структуры ВС. Алгоритмы машрутизации, основанные на использо-вании введенных показателей структурной живучести.
4. Разработка технологии и средств параллельного программирования для масштабируемых жи-вучих ВС, поддерживающих предлагаемую модель вычислений. Технология базируется на ис-пользовании средств для описания структуры целевого программного комплекса и для его ди-намической адаптации к структуре выделенных ему физических ресурсов.

Программные системы:

Воплощение предложенной модели параллельной программной системы в средствах програм-мирования и в операционной системе, позволяющих параллельной программе в каждый момент времени оптимально использовать все исправные ресурсы системы и динамически настраивать-ся на измененные вследствие отказов ресурсы ВС.

1. Создание распределенной операционной системы (РОС), реализующей концепцию отказо-устойчивой виртуальной подсистемы. Создание комплекса программ, обеспечивающих от-казоустойчивое выполнение совокупности совместно реализуемых виртуальных подсистем. Используемые для реализации РОС средства управления процессами и ресурсами основаны на обобщении семафоров Дейкстры.
2. Создание комплекса программ, обеспечивающих децентрализованное диагностирование и реконфигурацию виртуальных подсистем в условиях множественных отказов на системном уровне.
3. Создание языков параллельного программирования путем расширения соответствующих языков последовательного программирования примитивами управления процессами и ре-сурсами, образующими ядро РОС.

Системы безаварийного управления крупными объектами, длительно протекающими научными экспериментами и долгосрочными технологическими процессами; системы глобального мониторинга; системы предсказания погоды и климатических изменений; бортовые системы различного назначения; вычислительные системы массового параллелизма.

Элементы архитектуры отказоустойчивой параллельной ВС, реализующей концепцию вирту-альной подсистемы, апробированы при создании авторами проекта экспериментальной мульти-микропроцессорной системы МИКРОС. Разработаны и частично апробированы на системе МИКРОС средства параллельного программирования и элементы ядра базовой РОС.

Созданы языки параллельного программирования Си-С и Фортран-С.

В настоящее время модель ППС реализуется на базе мульти-транспьютерной системы ИФП СО РАН. Создается распределенная операционная система, обеспечивающая живучее функционирование, и средства параллельного программирования для мульти-транспьтерной ВС. Первая очередь проекта предполагает сдачу ВС в экспериментальную эксплуатацию и обеспечение свободного телекоммуникационного доступа к системе.

630090 Новосибирск, проспект акад. М.А. Лаврентьева, 13, ИФП СО РАН
Димитриев Юрий Константинович;
Тел. 8-3832-333689 (раб.), 8-3832-321076 (дом), факс 8-3832-33-27-71.
e-mail dimi@isp.nsc.ru