ОПТИМІЗАЦІЯ ЗАВДАНЬ У БАГАТОПРОЦЕСОРНИХ ВБУДОВАНИХ СИСТЕМАХ

Анотація

Актуальність даної  роботи полягає в тому, що існуючі розподіл завдань у багатопроцесорних вбудованих системах відіграє ключову роль у процесі розробки пристроїв, що застосовуються в різноманітних галузях. Незважаючи на досягнутий прогрес, залишається чимало дослідницьких викликів, які вимагають глибокого аналізу та впровадження ефективних рішень. Одним із головних викликів є забезпечення надійності вбудованих систем, особливо в умовах, де критично важлива безпека. Хоча функціональні можливості таких систем зазвичай визначені ще на етапі проєктування, забезпечення їхньої стабільної роботи в режимі реального часу залишається складним завданням. Потрібно не тільки гарантувати правильність обчислень, але й дотримуватися часових обмежень, що вимагає нових підходів до управління ресурсами багатопроцесорних систем. Ще однією важливою проблемою є необхідність дотримання жорстких вимог реального часу. Це є характерною рисою вбудованих систем, які відрізняються від систем загального призначення, що мають більшу гнучкість у функціональності, але не гарантують такої передбачуваності та надійності. Тому оптимізація планування завдань, яка враховує специфіку вбудованих систем, потребує подальших досліджень. Важливо також враховувати різноманітність вбудованих систем, які поділяються на системи управління та потокові системи, що мають різні вимоги до обробки даних. Системи управління повинні оперативно реагувати на події зовнішнього середовища, мінімізуючи затримки, тоді як потокові системи обробляють безперервні потоки даних, вимагаючи високої пропускної здатності та ефективності. Розробка універсальних рішень, здатних оптимізувати продуктивність обох типів систем, є актуальним завданням для науковців та інженерів.Тому, оптимізація завдань у багатопроцесорних вбудованих системах має значний потенціал для розвитку і є актуальною щодо надійності, гарантій реального часу та ефективного управління ресурсами, що сприятиме створенню більш безпечних та продуктивних систем.

У даній роботі розроблено метод оптимізації виконання завдань з використанням реплікації у багатопроцесорній системі, який дає змогу ефективно мінімізувати загальний час виконання, забезпечити баланс навантаження і мінімізувати затримки зв’язку. Особливістю методу є реалізація міграції завдань згідно реплікації з використанням цільової функції оптимізації. Проведений експеримент з системою продемонстрував, що обраний метод оптимізації ефективно вирівнює навантаження, але для оптимізації енергоспоживання потрібні додаткові цільові функції. Результати моделювання показують, що збільшення кількості процесорів призводить до зменшення максимального завантаження і кількості міграцій, збільшення кількості завдань підвищує навантаження на систему та кількість міграцій на початкових етапах, механізм міграції ефективно балансує навантаження, особливо на початкових етапах виконання.

Напрямами наступних досліджень є деталізація вбудованих пристроїв і їх класифікація. Для кожного класу вбудованих пристроїв необхідно буде адаптувати алгоритми та метод оптимізації завдань, а також розробляти цільову функцію оптимізації.