Войтенко Андрей Владимирович

      Прогресс современных областей науки, техники, технологий и биотехнологий, технологий окружающей среды зависит от уровня теоретической и практической реализации методов проектирования автоматизированных технических объектов, технологических установок и линий, которые определяются как Сложные Динамические Системы (СДС).

      Моделирование СДС приобретает всё большую актуальность. Для реализации моделей СДС применяются многопроцессорные системы, причём нужно заметить, что вся потенциальная вычислительная мощность такой системы используется не полностью. Для достижения большей продуктивности системы разработчики параллельного программного обеспечения решают проблему распараллеливания программ.

      При параллельном моделировании Сетевых Динамических Объектов с Распределёнными Параметрами (СДОРП) решаются системы с большим количеством уравнений. При этом возникает проблема распределения вычислительной нагрузки по процессам.

      Целью магистерской работы является разработка и исследование проблемно-ориентированной параллельной моделирующей среды для сетевых динамических объектов с распределенными параметрами.

      Задачами исследований и разработок являются:

1. Анализ виртуальной параллельной симулирующей модели первого уровня распараллеливания.
2. Априорный анализ второго уровня распараллеливания.
3. Анализ целевых параллельных вычислительных систем.
4. Имплементация второго уровня распараллеливания.
5. Экспериментальное исследование и сравнение результатов экспериментальных данных с результатами априорного анализа.

      Магистерская работа будет состоять из следующих разделов:

• Анализ работ, посвященных разработкам и применению параллельных моделирующих сред. В данном разделе будет освящен вопрос Динамических Систем (ДС) как объектов моделирования, и выдвинуты требования к методам и способам моделирования ДС. Рассмотрены современные способы моделирования ДС, в частности язык моделирования с использованием SISD-систем, существующие параллельные архитектуры, Grid-системы доступа к мощным распределенным ресурсам, так же состояние и перспективы разработки параллельной моделирующей среды. Разработаны этапы построения виртуальных моделей и их девиртуализации.
• Объект исследования и его уровни распараллеливания. Будет приведена короткая технологическая характеристика Шахтных Вентиляционных Сетей (ШВС). Рассмотрены аэродинамические процессы, происходящие в ШВС, а так же математические уравнения описывающие ШВС как СДОРП. MIMD процессы минимальной зернистости (структурная схема организации обмена данными между процессами минимальной зернистости приведена на рисунке 1.1.).
  
  Анимация 1. Структурная схема организации обмена данными между процессами минимальной зернистости (gif-анимация 5 слайдов, 5 циклов)
  Охарактеризованы возможные уровни распараллеливания Виртуальной Параллельной Моделирующей Среды (ВПМС) ШВС, детально проанализирован первый (уровень минимальной зернистости) и второй (уровень элемента сети) уровни.
• Априорный анализ ВПСМ второго уровня распараллеливания. В данном разделе будут сформулированы основные критерии, используемые при априорном анализе ВПМС, проведен анализ для исследуемых уровней распараллеливания и сделан выводы относительно эффективности уровней.
• Разработка проблемно-ориентированной параллельной моделирующей среды для объектов с распределенными параметрами. В данном разделе будет описан процесс разработки моделирующей среды, а так же численных методов, которые будут использованы для решения математических уравнений.
• Экспериментальное исследование. В данном разделе тестовая ШВС, расчет которой проводился при априорном анализе, будет промоделирована при помощи разработанной моделирующей среды. Данные, полученные в результате моделирования для первого и второго уровня распараллеливания и данные априорного анализа будут подвергнуты совместному анализу и исследованию.

      Во время выполнения магистерской работы, предполагается создание моделирующей среды, которая может быть использована для исследования аэродинамических процессов, происходящих в ШВС. Данная моделирующая среда будет предоставлять в распоряжение пользователя анализ с использованием различных численных методов. Кроме того, пользователю будет доступны два уровня распараллеливания, выводы, об эффективность которых также является результатом данной магистерской работы.

1. Абрамов Ф.А., Фельдман Л.П., Святный В.А. Моделирование динамических процессов рудничной аэрологии. К.: Наук. думка, 1981. – 284 с.

2. Святный В.А. «Паралельне моделювання 2006»

3. Бенькович Е.С., Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Практическое моделирование динамических систем – СПб.: БХВ-Петербург, 2002. – 464 с.: ил.

4. Войтенко А.В. «Характеристики систем с распределенными параметрами»

5. Войтенко А.В., Чихиро Д.М., Якушик Л.Ю. «Уровни распараллеливания сетевых динамических объектов с распределенными параметрами