ОЦІНКА ЧАСОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАДАЧ В БАГАТОПРОЦЕСОРНИХ СИСТЕМАХ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ З ВИКОРИСТАННЯМ СІТОК ПЕТРІ

Заголовок (російською): 
ОЦЕНКА ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАДАЧ В МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕТЕЙ ПЕТРИ
Заголовок (англійською): 
EVALUATION OF TIME CHARACTERISTICS OF PROBLEMS IN MULTIPROCESSOR REAL-TIME SYSTEMS USING PETRI NETWORKS
Автор(и): 
Зайцев В.Г.
Цибаєв Є.І.
Автор(и) (англ): 
Zaitsev Vladimir
Tsybaev Evgeniy
Ключові слова (укр): 
модель; задача реального часу; сітка Петрі; багатопроцесорна система
Ключові слова (рус): 
модель; задача реального времени; сетка Петри; многопроцессорная система
Ключові слова (англ): 
model; real-time task; Petri net; multiprocessor system
Анотація (укр): 
Розглянуто проблему визначення часових характеристик задач у системах реального часу, успішність роботи яких залежить не тільки від їх логічної правильності, а і від часу, за який вони отримують результат. Визначення таких часових характеристик системи на стадії проєктування є досить складною проблемою. Її вирішення на сьогодні засновано на двох основних напрямах: теоретичних розрахунках, пов’язаних з отриманням так званих критеріїв здійсненності і моделюванням роботи системи на моделях. Серед моделей найбільш розповсюдженими є статистичні моделі систем масового обслуговування. Однак, як у першому, так і у другому випадках неможливо отримати гарантований результат, що суттєво ускладнює процес проєктування. Останнім часом з метою моделювання запропоновано використовувати моделі, що засновані на застосуванні апарату сіток Петрі. Але проведені дослідження стосуються лише моделювання однопроцесорних систем. Запропоновано метод оцінювання часових характеристик задач в системах реального часу шляхом аналізу даних, отриманих моделюванням розподілу процесорного часу між задачами згідно обраних алгоритмів планувальника з використанням моделі сіток Петрі для багатопроцесорних систем. Метод гарантує отримання часових характеристик задач при обранні конкретних типів процесорів і планувальника, що потрібно для початку технічного проєктування багатопроцесорних системи реального часу.
Анотація (рус): 
Рассмотрена проблема определения временных характеристик задач в системах реального времени, успешность работы которых зависит не только от их логической правильности, но и от промежутка времени, за который они получают результат. Определение таких временных характеристик системы на стадии проектирования является достаточно сложной проблемой. Ее решение в настоящее время основано на двух основных направлениях: теоретических расчетах, связанных с получением так называемых критериев осуществимости, и моделировании работы системы. Среди моделей наиболее распространенными являются статистические модели систем массового обслуживания. Однако, как в первом, так и во втором случаях невозможно получить гарантированный результат, что существенно усложняет процесс проектирования. В последнее время предложено использовать модели, основанные на применении аппарата сетей Петри. Но раньше проведенные исследования касаются только моделирования однопроцессорных систем. Предложен метод оценки временных характеристик задач в системах реального времени путем анализа данных, полученных моделированием распределения процессорного времени между задачами, согласно избранных алгоритмов планировщика, с использованием модели сетей Петри для многопроцессорных систем. Метод гарантирует получение временных характеристик задач при выборе конкретных типов процессоров и планировщика, что необходимо для успешного начала технического проектирования многопроцессорных системы реального времени.
Анотація (англ): 
The work is devoted to the problem of determining the temporal characteristics of tasks in real-time systems, the success of which depends not only on their logical correctness but also on the time for which they receive the result. Determining such temporal characteristics of the system at the design stage is a rather difficult problem. Its solution is currently based on two main areas: theoretical calculations related to obtaining the so-called feasibility criteria and modeling the operation of the system on statistical models of queues. It is hard to get a guaranteed result, which significantly complicates the design process. Statistical models guarantee the production of predicted average statistical values of parameters, which may be sufficient for soft real-time systems, but this is not enough when designing hard real-time systems. Within the framework of the created model, it is possible to allow extrusion another task. After a while, the interrupted task can be resumed. Thus there is interference – the mutual influence of active tasks on the time of their execution, which must be taken into account recently. However, the studies carried out concern only the simulation of single-processor systems. .The method of estimation of time characteristics of tasks in real time systems by data analysis is proposed, obtained by simulating the allocation of processor time between tasks according to the selected scheduler algorithms using a Petri net model for multiprocessor systems. The method guarantees the timing of tasks when selecting specific types of processors and floaters, what you need to get started designing real-time multiprocessor systems.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 42, 2020
Назва журналу, номер, рік випуску (рус): 
Управление развитием сложных систем, номер 42, 2020
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems, Number 42, 2020
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
42_r2_stor_43-50.pdf
Дата публікації: 
03 Апрель 2020
Номер збірника: 
42
Розділ: 
ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ УПРАВЛІННЯ
Університет автора: 
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут iмені Iгоря Сiкорського», Київ
Литература: 
  1. Комп’ютерні системи реального часу: навчальний посібник / Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”. В.Г. Зайцев, Є.І. Цибаєв. – Київ, 2019. Електронний ресурс КПІ ім. Ігоря Сікорського: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/29604.
  2. Системы реального времени: конспект лекцій / Владим. гос. ун-т; сост. А. С. Голубев. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010. – 127 с.
  3. Операційні системи: навчальний посібник / Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”: В.Г. Зайцев, І.П. Дробязко. – Київ, 2019. Електронний ресурс КПІ ім. Ігоря Сікорського: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/29600.
  4. Baker T. Multiprocessors EDF and Deadline Monotonic Shedulability Analysis // Proceeding of 24 IEEE Real – Time Systems Symposium, 2003, p. 120 – 129.
  5. Andersen B., Daruah S., Jonson J. Static – Priority Shedulings on Microprocessors // Proccedings of 22 IEEE Real – Time System Symposium. 2001, p. 193 – 202.
  6. A.D. Ferrari. Real – Time Scheduling Algorithms // Dr. Dobb’s Jornal. 1994, N12, p. 60 – 66.
  7. Сети Петри. Электронній ресурс: http://www.hpc-education.ru/files/lectures/2011/ershov/ershov_2011_lectures05.pdf
  8. Зайцев В.Г., Цибаєв Є.І. Модель оцінки часових характеристик у комп’ютерних системах реального часу з використанням сіток Петрі // Управління розвитком складних систем, 2019, 40. – С. 76 – 86.
  9. Фальк В.Н. Введение в сети Петри и моделирование систем. Учебное пособие. – Москва, 2009. Электронный ресурс: https://studfiles.net/preview/1529418
  10. Стеценко І.В. Система імітаційного моделювання засобами сіток Петрі / І.В. Стеценко, О.В. Бойко / Математичні машини і системи. – 2009. – № 1. – С. 117 – 124.

 

References: 
  1. Zaitsev, V.G., & Tsybaev, E.I., (2019). Real-time computer systems: a textbook. National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”: Kyiv. Igor Sikorsky KPI Electronic Resource: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/29604.
  2. Golubev, A.S., (2010). Real-time systems: lecture notes. Vladimir: Publishing house Vladim. State University, 127.
  3. Zaitsev, V.G., Drobyazko, I.P. & Tsybaev, E.I., (2019). Operating Systems: Tutorial, 1. Real-time computer systems: a textbook. Kyiv: Igor Sikorsky KPI Electronic Resource: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/29600.
  4. Baker, T., (2003). Multiprocessors EDF and Deadline Monotonic Shedulability Analysis. Proceeding of 24 IEEE Real – Time Systems Symposium, Pp. 120 – 129.
  5. Andersen, B., Daruah, S. & Jonson, J., (2003). Static – Priority Shedulings on Microprocessors. Proccedings of 22 IEEE Real – Time System Symposium, Pp. 193 – 202.
  6. Ferrari, A.D., (1994). Real – Time Scheduling Algorithms. Dr. Dobb’s Jornal, 12, 60 – 66.
  7. Petri nets, (2011). [Electronic resource]: Access mode : http://www.hpc-education.ru/files/lectures/2011/ershov/ershov_2011_lectures05.pdf
  8. Zaitsev, V.G. & Tsybaev, E.I., (2019). A model for estimating time characteristics in real-time computer systems using Petri nets. Management of Complex Systems Development, 40, 76 – 86.
  9. Falk, V.N., (2009). Introduction to Petri Nets and System Modeling. Tutorial. Moscow. [Electronic resource]: https://studfiles.net/preview/1529418.
  10. Stetsenko, I.V., & Boyko, O.V., (2009). System of simulation modeling by means of Petri nets. Mathematical Machines and Systems, 1, 117 – 124.