tóm tắt luận án nghiên cứu thuật toán điều khiển thích nghi luồng tham chiếu để nâng cao tốc độ cho các hệ xử lý song song chuyên dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CHU ĐỨC TỒN NGHIÊN CỨU THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI LUỒNG THAM CHIẾU ĐỂ NÂNG CAO TỐC ĐỘ CHO CÁC HỆ XỬ LÝ SONG SONG CHUYÊN DỤNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Mã số: 62.52.02.16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUN - 2013 Cơng trình cơng bố tại: Đại học Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Xuân Tiến PGS.TS Nguyễn Hữu Công Phản biện 1:……………………………………………… Phản biện 2:…………………………………………… Phản biện 3:……………………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại…………………………………………… Vào hồi………….giờ, ngày…… tháng……năm…… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Đại học KTCN; Trung Tâm Học liệu Đại học Thái Nguyên; Thư viện Quốc Gia Việt Nam tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung TÓM TẮT LUẬN ÁN Tính cấp thiết đề tài Nhiều lĩnh vực đồ họa máy tính, trí tuệ nhân tạo, phân tích số, tính tốn song song cơng nghiệp dầu khí, thiết bị khơng người lái, thiết bị nhận dạng bám sát đa mục tiêu di động , đòi hỏi phải xử lý khối lượng liệu lớn với tốc độ cao Hầu hết tốn này, máy tính khơng đáp ứng yêu cầu thực tế Nghiên cứu hệ xử lý song song tập chung hai hướng nghiên cứu sau: Một nghiên cứu hệ xử lý đa siêu máy tính (Suppercomputer), máy tính lớn (Mainframe), máy tính mini (Minicomputer) thực đa năng: cấu trúc phần cứng chức phần mềm máy tính cần phải tổ chức đa chức phức tạp Mơ hình tốn phức tạp, vượt qua khỏi cấu tính tốn thơng thường Do vậy, áp dụng cho ứng dụng chuyên dụng, tốc độ xử lý chúng thường chậm so với khả vi xử lý, thơng số thời gian thực khó kiểm sốt cách xác Hệ xử lý song song đa quy mô lớn kèm theo cấu phần mềm vận hành cấu trúc phức tạp Vì hệ máy tính có giá thành đắt Đây vấn đề khó khăn giải tốn đặc thù có u cầu tốc độ nhanh, giá thành rẻ phù hợp với điều kiện kinh tế Việt Nam Hai nghiên cứu hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng là: Hệ xử lý song song chuyên dụng phục vụ hay lớp toán cụ thể, gần chức Do đó, phương thức thao tác, cấu trúc tập hợp liệu cần xử lý, cấu trúc liệu kết xác tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung định trước, nên dễ phân rã chức hơn; dễ lựa chọn cách tổ chức liệu phương pháp xử lý thích hợp với yêu cầu tốc độ Với nhiệm vụ cụ thể cấu trúc liệu xác định, xây dựng thuật toán xử lý tối ưu, cấu trúc phần cứng thích hợp, tận dụng tài nguyên hệ thống hợp lý Do chức hệ xử lý song song chuyên dụng hữu hạn tường minh, nên chương trình Monitor xây dựng mức tối ưu nhất, dễ hiệu chỉnh quan trọng đáp ứng nhanh yêu cầu tiến trình vận hành hệ thống Qua phân tích đề tài luận án lựa chọn theo hướng nghiên cứu thứ hai hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng Trong hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng, không gian nhớ dùng chung (KGNDC) quan trọng: nơi lưu trữ sở liệu cần xử lý, chứa chương trình điều hành Khi nhiều luồng tham chiếu truy cập vào nhớ dùng chung thời điểm dẫn đến xung đột, hệ thống lúc bị treo tốc độ truy cập thấp, hiệu nhớ dùng chung giảm không đáp ứng yêu cầu tốc độ toán đặt Phần quan trọng KGNDC điều khiển luồng tham chiếu Trên sở vấn đề cần giải tổng hợp cấu điều khiển thích nghi luồng tham chiếu tới KGNDC nhằm giảm thiểu tối đa xác suất xung đột truy cập tài ngun dùng chung, nâng cao tốc độ tính tốn có ý nghĩa quan trọng Từ phân tích trên, việc đặt toán nghiên cứu hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng đáp ứng tốc độ xử lý nhanh có độ tin cậy cao, giá thành hợp lý cần thiết sở hình thành đề tài luận án: “Nghiên cứu thuật tốn điều khiển thích nghi luồng tham chiếu để nâng cao tốc độ cho hệ xử lý song song chuyên dụng ” tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu luận án KGNDC hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng - Phạm vi nghiên cứu luận án giới hạn việc xây dựng mô hình tốn học tham chiếu tới KGNDC hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng, rõ điều kiện ràng buộc thông số thơng số thay đổi điều khiển để tổng hợp hệ điều khiển thích nghi luồng tham chiếu tới KGNDC nhằm nâng cao hiệu giảm thiểu xác suất xung đột truy cập tài nguyên dùng chung Phương pháp nghiên cứu luận án - Dựa lý thuyết kinh điển lý thuyết hàng đợi, lý thuyết xác suất cụ thể trình Morkov dừng, phân bố Pốt - xơng để xây dựng tính tốn hiệu cho mơ hình tốn học tham chiếu tới KGNDC hệ xử lý song song đa CPU - Mơ tả tốn học mơ hình nhớ dùng chung hệ xử lý song song đa CPU - Nghiên cứu xây dựng hệ thống điều khiển thích nghi luồng tham chiếu sử dụng công nghệ đương đại FPGA Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 4.1 Về mặt khoa học Ý nghĩa khoa học nghiên cứu triển khai ứng dụng điều khiển thích nghi luồng tham chiếu tới KGNDC cho hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng nhằm nâng cao hiệu năng, nâng cao tốc tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung độ, giảm thiểu tối đa xác suất xung đột truy cập tài nguyên dùng chung 4.2 Về thực tiễn Kết nghiên cứu làm tài liệu tham khảo cho sinh viên học viên cao học nhà nghiên cứu quan tâm nghiên cứu hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng Từ kết nghiên cứu đề tài làm sở cho nhiều nghiên cứu nhằm đưa ứng dụng rỗng rãi hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng vào hệ thống thực tế Việt Nam, hệ thống có yêu cầu cao tốc độ Cấu trúc luận án Luận án bao gồm ba chương thuyết minh, phần kết luận tài liệu tham khảo Chương Kiến trúc hệ xử lý song song đa CPU 1.1 Tài nguyên hệ thống 1.1.1 Tài nguyên phần cứng 1.1.2 Tài nguyên phần mềm 1.2 Các định nghĩa hệ xử lý song song 1.3 Phân loại hệ xử lý song song - Michel J.Flynn đưa mơ hình kiến trúc hệ xử lý song song là: (i) mơ hình SISD; (ii) Mơ hình SIMD; (iii) mơ hình MISD; (iv) mơ hình MIMD tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung - Handler phân loại hệ xử lý song song dựa cấp độ song song cấp độ xử lý theo chế đường ống cấu trúc phần cứng 1.4 Kiến trúc chung hệ xử lý song song đa CPU 1.4.1 Mơ hình 1.4.2 Những vấn đề liên quan đến hiệu 1.5 Kiến trúc hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng 1.5.1 Các đặc trưng hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng a) Chức chuyên dụng Chức chuyên dụng thể cấu trúc liệu mà hệ phải xử lý Cấu trúc liệu phần lớn liệu véc tơ có cấu trúc phần tử giống chúng xắp xếp có thứ tự (như cấu trúc: cự ly-phương vị-độ cao) cho phép dễ dàng véc tơ hoá sở liệu Hệ dễ thực thao tác xử lý liệu theo chế đường ống - chế nâng cao hiệu hệ xử lý b Cấu trúc phần cứng tối giản Do hệ xử lý song song chuyên dụng thực nhiệm xác định nhiệm vụ xác lập lớp tốn nên thơng số cấu trúc xác định xác Hệ khâu tổ chức phần cứng bảo đảm tối giản thuật toán phân hoạch chuẩn c Tốc độ hiệu cao d Độ tin cậy cao tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung Đây yêu cầu, đồng thời đặc điểm hệ xử lý song song chun dụng Thoạt nhìn u cầu xung đột với yêu cầu tốc độ cao hệ Tuy nhiên, khác với máy tính đa dụng, hệ xử lý song song chuyên dụng phần lớn hệ thống khó bảo trì, chí khơng thể bảo trì (như hệ xử lý đặt vệ tinh, tên lửa tự dẫn, nằm hệ thống cảnh báo sớm đặt lòng biển ) nên địi hỏi độ tin cậy phải cao 1.5.2 Kiến trúc hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng a Mơ hình hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng b Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng c Lệnh rẽ nhánh 1.6 Luận giải, định hướng nghiên cứu đề tài Qua việc phân tích, giới thiệu hệ xử lý song song đa CPU đa hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng mục (1.4) (1.5) Đối với hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng, hiệu phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ truy cập vào tài nguyên chung, quan trọng KGNDC khả xung đột cao (vì tần suất sử dụng KGNDC cao nhiều so với tài nguyên khác I/O port, thiết bị ngoại vi…) Một nhiệm vụ khâu tổng hợp hệ thống giảm thiểu khả xung đột tham chiếu vào KGNDC đơn CPU nhiệm vụ quan trọng Ví dụ: Hệ thống giám sát phương tiện bay Các phương tiện bay: (i) cự ly khác (ii) tốc độ khác Các thông số cần giám sát cho đối tương bay: (i) cự ly (ii) phương vị tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung (iii) độ cao, kiểm soát thơng số vẽ quỹ đạo bay Từ đưa định khác (tiêu diệt, không tiêu diệt…) Vành khăn cự ly N1024 Vành khăn cự ly N1023 Vành khăn cự ly N1 U Xung kích phát tần số 375 Hz Xung phản xạ từ mục tiêu cự ly khác t t Chu kỳ lặp lại xung Hình 1.13 Cự ly quan sát hệ tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung - Tình hình nghiên cứu nước: Cơng trình nghiên cứu “ Xử lý tốn cấp cho thơng tin tình báo đa”, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Quốc Phòng, tác giả Nguyễn Văn Liên (2010-2012) Trong đề tài rõ cần phải xử lý đồng thời tham số cự ly, phương vị độ cao cho 1024 vành khăn cự ly Nhưng đề tài chưa đề cập đến KGNDC - Tình hình nghiên cứu ngồi nước: Cơng trình nghiên cứu điển hình có tác giả nghiên cứu từ năm 2000 đến tiếp tục nghiên cứu hệ xử lý song song Cơng trình nghiên cứu công bố năm 2000, Baghdadi A., Zergainoh N E Năm 2004, Chou Y., Fahs B., AND Abraham S, năm 2004 có cơng trình tác giả: Ken Mai, Ron Ho, Elad Alon, Dean Liu, Dinesh Patil, Mark Horowitz Tuy nhiên đề tài ứng dụng cho hệ thống lớn đa CPU đa năng, siêu máy tính Do đề tài nghiên cứu khơng hạn chế số lượng CPU hàng nghìn CPU Vì mà nhiều tham số ràng buộc chặt chưa rõ, việc vẽ đồ thị khảo sát miền rộng gặp nhiều khó khăn Còn hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng, số lượng CPU không nhiều, phân rã chức tốt 1.7 Kết luận chương Với việc đánh giá phân tích chương giải số vấn đề sau: - Giới thiệu nét khái quát hệ xử lý song song đa hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng - Lựa chọn đối tượng nghiên cứu hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng cụ thể KGNDC tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 10 phụ thuộc vào trạng thái hệ thống (mà không phụ thuộc vào trạng thái trước đó) - Sử dụng phân bố tham chiếu tới KGNDC hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng phân bố Pốt – xơng do: Các hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng phân rã tốt chức thực nên thời gian tham chiếu nhiều so với thời gian làm việc hệ đơn CPU hệ thống 2.2 Xây dựng mô hình tốn học tham chiếu nhớ dùng chung hệ xử lý song song đa CPU 2.2.1 Mơ hình truyền thống tham chiếu nhớ dùng chung hệ xử lý song song đa CPU Bộ nhớ dùng chung MUX Control + Kênh địa + Kênh điều khiển Hình 2.1 Tham chiếu nhớ dùng chung hệ xử lý song song 2.2.2 Xây dựng mơ hình cải tiến tham chiếu nhớ dùng chung hệ xử lý song song đa CPU Để xây dựng mơ hình toán học, luận án xác định từ định nghĩa hiệu E Hiệu truy cập E định nghĩa tỷ số: E  N acc / N acc0 tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 11 Trong đó: Nacc – Tổng số lượng tham chiếu thành công N acc0 - tổng số tham chiếu phát động hệ thống Nếu coi xác suất tham chiếu tới KGNDC E để đảm bảo tham chiếu thành cơng ta cần 1/E phép thử Gọi P xác suất ghi tham chiếu lối vào rỗi, cịn bận có xác suất Q = 1- P El hiệu hệ thống điều kiện ghi lối vào trạng thái rỗi Ep hiệu hệ thống điều kiện ghi lối vào trạng thái bận Ba đại lượng có quan hệ chặt chẽ với biễu diễn toán xác suất có điều kiện Để đảm bảo tham chiếu thành cơng cần N acc/N acc0, ta có: N acc 1 P Q  N acc El Ep E Biểu thức hiệu viết lại sau: E El E p PE p  QEl (2.1) Đây mơ hình tốn học để xác định hiệu kiến trúc nhớ dùng chung với đệm đóng vai trị hàng đợi lối vào lối mô đun nhớ vật lý Để xác định mơ hình xuất tham số điều khiển cần tính ba thành phần là: (i) P – Xác suất ghi tham chiếu lối vào rỗi; (ii) Ep – Hiệu tham chiếu ghi lối vào bận; (iii) El – Hiệu ghi tham chiếu lối vào rỗi Những đại lượng phức tạp phụ thuộc nhiều tham số liên quan đến cấu trúc hệ thống tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 12 2.2.2.1 Xác định đại lượng P – Xác suất để ghi tham chiếu lối vào rỗi - Để khảo sát P ta cần mơ hình hố tồn trình tham chiếu CPU đến nhớ dùng chung Trên sở mơ hình lý thuyết hàng đợi, mơ tả hình 2.2.a, kết hợp với đặc điểm hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng, xem kiến trúc nhớ dùng chung hệ thống gồm k hàng đợi độc lập theo quy tắc M/D/1/m Điều có nghĩa: trình tham chiếu tới nhớ dùng chung q trình Poission có phân bố Markov (M); thời gian phục vụ nhớ xác định (D); không gian nhớ phục vụ tham chiếu kích thước hàng đợi mơ đun nhớ m - Xác suất để ghi tham chiếu lối vào rỗi xác định: m P  P N i  n  n 0 (2.15) m  1    n  ei  1ni n 0 i 0 i  n i 1 i  n  1 n  i ! 2.2.2.2 Xác định Ep - Hiệu hàng đợi mô đun nhớ đầy Xét trường hợp hiệu hàng đợi mô đun nhớ đầy: Khi phát động tham chiếu từ đơn CPU bất kỳ, có xác suất phục vụ (tham chiếu có xác suất thành cơng định) Vì ta tính Ep Hiệu hàng đợi mơ đun nhớ đầy, Ep tính sau: tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 13 EP  2q (2.18) 2q    2nq TP (TP  1) / b 2.2.2.3 Xác định El - Hiệu ghi tham chiếu lối vào băng nhớ rỗi Xét trường hợp hiệu ghi tham chiếu lối vào băng nhớ rỗi: Khi phát động tham chiếu xác suất khơng thành cơng tồn Vì cần phải tính El (Hiệu ghi tham chiếu lối vào băng nhớ rỗi), tính sau: giả thiết luồng tham chiếu ba trạng thái: (i) trạng thái tự do, (ii) trạng thái luồng tham chiếu thực tham chiếu thành công, (iii) trạng thái thực tham chiếu không thành công Giả sử tồn đại lượng: q - xác suất để luồng tham chiếu trạng thái tự khởi tạo tham chiếu;  - xác suất để luồng tham chiếu trạng thái tự do;  - xác suất luồng tham chiếu thực tham chiếu thành công;  - xác suất để luồng tham chiếu thực tham chiếu không thành công; - xác suất để tham chiếu thành công  2q  q  (1  2q  q )  4q (1  q) El    2(1  q) (2.25) 2.3 Kết luận chương Chương luận án giải vấn đề sau: tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 14 - Đã xây dựng mơ hình tốn học tham chiếu tới KGNDC cho hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng, ràng buộc tham số tính tốn điều khiển kích thước hàng đợi m, b… - Mơ hình tốn học tham chiếu KGNDC sử dụng chương việc xây dựng hệ thống có cấu điều khiển thích nghi luồng tham chiếu tới KGNDC cho hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng Chương Xây dựng mơ hình điều khiển thích nghi cho hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng 3.1 Xây dựng phần mềm khảo sát 3.1.1 Xây dựng modul phần mềm khảo sát Hình 3.1 Giao diện phần mềm tính tốn hiệu hệ xử lý song song đa CPU 3.1.2 Xây dựng modul phần mềm tính tốn hiệu hệ xử lý song song đa CPU quan hệ với chu kỳ nhớ dùng chung Tc tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 15 Hình 3.2 Giao diện phần mềm tính tốn hiệu hệ xử lý song song đa CPU quan hệ với chu kỳ nhớ dùng chung Tc 3.1.3 Xây dựng modul phần mềm tính tốn hiệu hệ xử lý song song đa CPU quan hệ với số lượng luồng tham chiếu n Hình 3.3 Giao diện phần mềm tính tốn hiệu hệ xử lý song song đa CPU quan hệ với số lượng luồng tham chiếu n 3.1.4 Xây dựng modul phần mềm tính tốn hiệu hệ xử lý song song đa CPU quan hệ với chu kỳ nhớ Tc khảo sát giá trị ρ =0,5 tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 16 Hình 3.4 Giao diện phần mềm tính tốn hiệu hệ xử lý song song đa CPU quan hệ với chu kỳ nhớ Tc khảo sát giá trị ρ = 0.5 3.2 Khảo sát, đánh giá hiệu mơ hình điều khiển Sử dụng chương trình phần mềm luận án xây dựng khảo sát hiệu hệ theo mối quan hệ tiết lập, ta nhận đồ thị tương quan chúng Các kết sau: Cụ thể, T =Tc = 16, kết mô không hàng đợi (m=0) cho kết 0,27; hiệu 0,65 sử dụng hàng đợi E 0.8 0.6 0.4 0.2 Mơ hình Bailey (m=0) m=2 T 11 13 15 17 19 21 Hình 3.5 Hiệu tham chiếu ngẫu nhiên băng nhớ logic theo T so sánh hai trường hợp m=2 trường hợp băng nhớ logic (m =0, Tl =Td =0) tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 17 Hình 3.6 Sự phụ thuộc E theo chu kỳ vật lý mô đun nhớ Tc m thay đổi E E 1.0 1.0 0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 m=6 m=4 m=2 m=0 0.2 0.0 10 m=6 m=4 m=2 m=0 0.2 n 15 20 25 30 35 40 45 50 n 0.0 10 a) 15 20 25 30 35 40 45 50 b) Hình 3.7 Đồ thị E theo số luồng tham chiếu n a) Tc =10; b) Tc = Theo kết khảo sát, hiệu tăng kích thước hàng đợi tăng Tuy nhiên khơng thể thiết kế đệm với kích thước q lớn, sau ghi liệu vào nhớ vài chu kỳ sau có tham chiếu yêu cầu đọc liệu tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 18 1.0 0.8 0.6 m=6 m=4 m=2 m=0 0.4 0.2 0.0 Tc 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Hình 3.8 Đồ thị E theo chu kỳ vật lý mô đun nhớ Tc giữ cố định ρ= 0,5 Với hệ thống gồm có n luồng tham chiếu, l băng nhớ lơgíc, Tl =1, m= 4 q=1.0 (tải đầy đủ) Để hiệu E > 0,90 với   0,1 , với m =2 , cần chọn  1 (Hình 3.16.a) sử dụng FPGA theo phương thức Hình 3.16.b Trong cấu trúc khối “Tín hiệu điều khiển cho FPGA” chất cấu phát luồng tham chiếu tính mật độ trung bình theo thời gian để định cần hàng chờ kích thước m tối ưu Cơ cấu chấp hành lập trình để tái kiến trúc cho FPGA cho phù hợp Bằng cách ta tiệm cận hệ thống thích nghi theo mật độ luồng tham chiếu Để điều khiển FPGA cần từ mã nhị phân có độ dài bit để điều khiển nối mạch theo chức yêu cầu thể bảng 3.2 Chú ý, khởi tạo bước phát mã 000 để đảm bảo hở mạch toàn Theo bảng điều khiển 3.2 ta có: Trường hợp sử dụng nhịp trễ lối vào tầng đường ống hành: bước 1-mã 001; bước 2-mã 100; bước 3-mã 110 Trường hợp sử dụng nhịp trễ lối vào tầng đường ống hành: bước 1-mã 001; bước 2-mã 101; bước 3-mã 111 Trường hợp sử dụng nhịp trễ lối vào tầng đường ống hành: bước 1-mã 011; bước 2-mã 111; bước 3-mã 111 tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 21 Hình 3.16 Mơ hình điều khiển kích thước hàng đợi m Bảng 3.2 Bảng điều khiển Tín hiệu điều khiển cho FPGA dạng mã nhị phân bit với: 000 -> hở mạch Đầu D1 111-> khơng làm Đầu vào D3 001 010 011 100 101 Đầu D2 Đầu D3 ống 110 Trình tự phát mã điều khiển Đầu vào Tầng đường Đầu vào D2 Phát bước Phát bước Phát bước 3.6 Kết luận chương Chương giải vấn đề sau: tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 22 - Xây dựng thuật tốn, chương trình tính tốn hiệu mơi trường Delphi - Đưa kết mô cho thấy với trường hợp mơ hình tốn học tham chiếu tới KGNDC khơng sử dụng đệm kích thước hàng đợi m có hiệu thấp nhiều so với trường hợp có sử dụng đệm kích thước hàng đợi vào/ra m khác - Kích thước m tham số quan trọng để tối ưu hoá cấu trúc nhớ theo lớp tốn hệ xử lý song song đa CPU vừa có hiệu cao lại vừa có độ tin cậy cao Đó sở cho cấu điều khiển thích nghi Lúc kích thước m hàm tần suất tham chiếu hệ thống vào KGNDC Nếu sử dụng thêm cấu phát xác định tần suất truy cập, điều khiển để cấu trúc FPGA thay đổi kích thước hàng đợi cho bank nhớ cho phù hợp với tần suất Kết luận chung kiến nghị Kết luận: Hệ xử lý song song đa CPU ngày ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, kể dân quân Với kỹ thuật công nghệ tiên tiến hướng nghiên cứu thiết kế hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng có hiệu cao, cấu trúc tối ưu, mềm dẻo phù hợp với lớp toán ứng dụng, hướng Quá trình nghiên cứu luận án đóng góp vấn đề sau: - Đã tìm chứng minh mơ hình tốn học cho phép xác định hiệu truy cập nhớ dùng chung hệ xử lý song song tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung 23 đa CPU chuyên dụng hàm chu kỳ nhớ kích thước hàng đợi vào/ra m thông số khác liên quan - Xây dựng hệ thống điều khiển thích nghi theo tham số kích thước hàng đợi m Tập hợp kết thu luận án sử dụng công cụ hỗ trợ cho việc thiết kế tổng hợp hệ xử lý song song đa CPU chuyên dụng, đáp ứng yêu cầu thực tiễn Các giải pháp kỹ thuật đưa khả thi công nghệ tiên tiến cho phép thực Kiến nghị Luận án dừng lại mơ hình điều khiển thích nghi theo tham số hệ thống kích thước hàng đợi m nên tính linh hoạt mềm dẻo chưa cao Vì hướng nghiên cứu tiếp luận án tích hợp thêm số tham số khác vào chế điều khiển thích nghi như: chu kỳ làm việc nhớ Tc, số lượng băng nhớ b KGNDC… tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung tom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dungtom.tat.luan.an.nghien.cuu.thuat.toan.dieu.khien.thich.nghi.luong.tham.chieu.de.nang.cao.toc.do.cho.cac.he.xu.ly.song.song.chuyen.dung