Имитационное моделирование для анализа выполнимости приложений реального времени

Описывается развиваемый авторами подход к проверке выполнимости многозадачных приложений реального времени в различных сочетаниях дисциплины планирования и протокола доступа к разделяемым общим информационным ресурсам при исполнении данного приложения на многоядерной вычислительной платформе. Структура приложения задается в виде простого формализованного профиля, состоящего из сегментов трех видов, и описывающего доступ задач приложения к разделяемым информационным ресурсам; для каждого сегмента дается оценка необходимого ему объема вычислительного ресурса процессора. В основе данного подхода лежит введенное авторами понятие плотности программного приложения, которое характеризует потенциальную эффективность использования вычислительного ресурса приложением с определенным профилем. Значение эффективности определяется путем оценки выполнимости приложения с заданным профилем в зависимости от производительности процессора. Практическим инструментом для такой оценки служит разработанная авторами программа имитационного моделирования, обеспечивающая более точные, по сравнению с известными аналитическими методами, оценки. Приводится архитектура этого инструмента и общие сведения по его двум разнородным реализациям, а также представленные графиками результаты проведенных с их помощью экспериментов на ряде эталонных примеров, включая конфигурации Лю-Лейланда многозадачного приложения реального времени, вместе с их анализом и объяснением. Предложенный подход позволяет находить и выбирать оптимальное сочетание дисциплины планирования и протокола доступа для многозадачного приложения с заданным профилем.

1. Liu C., Layland J., “Scheduling Algorithms for Multiprocessing in a Hard Real-Time Environment”, Journal of the ACM, 20:1 (1973), 46–61.

2. Andersson B., Baruah S., Jonsson J., “Static-Priority Scheduling on Multiprocessors”, Proc. 22nd IEEE Real-Time Systems Symposium, 2001, 193–202.

3. Laplante P.A., Real-Time Systems Design and Analysis, John Wiley & Sons, Inc., 2004.

4. Baker T., “Multiprocessors EDF and Deadline Monotonic Schedulability Analysis”, Proc. 24th IEEE Real-Time Systems Symposium, 2003, 120–129.

5. Andersson B., “Global Static-Priority Preemptive Multiprocessor Scheduling with Utilization Bound 38%”, Proc. 12th International Conference on Principles of Distributed Systems, 2008, 73–88.

6. Baranov S.N., “Real-Time Multi-Task Simulation in Forth”, Proc. 18th Conf. FRUCT Association, 2016, 21–26.

7. Baranov S.N., Nikiforov V.V., “Application Density and Feasibility Checking in Real-Time Systems”, System Informatics, 2016, № 7, 1–9.

8. Baranov S.N., Nikiforov V.V., “Density of Multi-Task Real-Time Applications”, Proc. 17th Conf. FRUCT Association, 2015, 9–15.

9. Никифоров В.В., Программа ОЭКПП для оценки эффективности конфигураций программных приложений, Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2016618872 от 9 августа 2016 (RU), 2016, http://www1.fips.ru/wps/portal/Registers/

10. Баранов С.Н., Программа RTMT для имитационного моделирования исполнения многозадачных приложений, Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2016613095 от 16 марта 2016 (RU), 2016, http://www1.fips.ru/wps/portal/Registers/

11. Forth 200x, 2016, http://www.forth200x.org/forth200x.html.