Методика использования системы имитационного

Создание прототипа интегрированной среды
и методов комплексного анализа
функционирования распределённых
вычислительных систем реального времени
(РВС РВ)
ГК № 14.740.11.0399
Московский Государственный Университет
имени М.В. Ломоносова
Факультет Вычислительной Математики и Кибернетики
Лаборатория Вычислительных Комплексов
Конференция ФЦП Кадры-2013, Москва
Требования к системе моделирования
РВС РВ
Цель: поддержка проектирования РВС РВ.
Требования:
• Открытость системы
• Совместное
использование
моделирования и верификации
средств
• Возможность сопряжения с аппаратурой
• Регистрация
моделирования
и
обработка
событий
• Возможность взаимодействия со сторонними
системами
Архитектура системы имитационного
моделирования ДИАНА
Построение модели на UML
UML с вставками на языке С
Верификация модели в UPPAAL




Вычисление WCET линейных
участков кода на С
Трансляция в автоматы UPPAAL
Формальная проверка свойств
модели
Восстановление контрпримера в
терминах UML
Генерация кода федератов HLA
и интеграция со сторонними системами



HLA (IEEE-1516) – стандарт архитектуры среды
выполнения моделей.
State Chart XML – простой формат
представления диаграмм состояний,
подходящий для их автоматической генерации.
RAP (Reliability Allocation Problem) –
оптимизационная задача, требующая
многократного проведения имитационных
экспериментов.
Пример кода HLA федерата:
Среда выполнения моделей MT-CERTI
MT-CERTI – разработанная авторами
модификация системы CERTI
Федерат 1
Федерат 2
Федерат n
libRTI
libRTI
libRTI
Служебные федераты:
Сокет Unix
RTIA 1
RTIA 2
RTIA n
Сокет TCP
WAN
RTIG
• федерат-контроллер
аппаратных устройств
(MILSTD-1553)
• федерат-трассировщик
Сравнение производительности
CERTI и MT-CERTI
Кол-во
сообщений
Время работы (мс)
Модель «Лавина»
Модель «Пинг-Понг»
CERTI
MT CERTI
CERTI
MT CERTI
10
4,1
2,8
10,2
6,3
100
38,1
26,1
94,4
65,2
1000
399,7
269
884,6
666,2
10000
6063
3015,2
8770,7
6570,6
100000
60601
30182,4
87643,2
66524,8
Визуализация результатов
моделирования


Vis4 – модификация средства
визуализации Vis3 (ЛВК ВМК МГУ)
OTF (Open Trace Format) – открытый
формат представления трасс,
разработанный в техническом
университете Дрездена
Основные результаты (1)
• Разработана
первая
отечественная
среда
полунатурного имитационного моделирования РВС
РВ, поддерживающая стандарт HLA
• Разработан способ описания модели РВС РВ,
поддерживющий два уровня абстракции
• Разработан
алгоритм
трансляции
диаграмм
состояний UML в сети временных автоматов,
доказана его корректность
• Разработан и реализован метод, позволяющий
применять средства верификации для оценки
наихудшего времени выполнения программ
Основные результаты (2)
• Разработаны и реализованы 4 вида эволюционных
алгоритмов и алгоритм имитации отжига для
решения задачи выбора механизмов обеспечения
отказоустойчивости РВС РВ. Выполнена интеграция
среды моделирования с этими методами
• Создан
экспериментальный
образец
стенда
полунатурного моделирования и интеграции РВС РВ
• Разработана программа внедрения результатов
НИР в образовательный процесс
• Подготовлены научно-методические материалы для
учебных материалов по тематике проекта
Направления развития
• Замена централизованной архитектуры MT-CERTI
на каскадную
• Реализация
более
эффективных
алгоритмов
синхронизации времени
• Оптимизация алгоритма трансляции диаграмм UML
в автоматы UPPAAL
• Поддержка работы с аппаратным каналами ARINC,
FC
• Автоматическая
обработка
результатов
моделирования
Основные достижения (1)
• Защищена 1 докторская диссертация (ещё 1
планируется в 2013/2014 учебном году)
• Защищено 4 кандидатских диссертации (ещё 4
планируются в 2013/2014 учебном году)
• Опубликовано 18 статей в ВАКовских и ведущих
зарубежных журналах (ещё 3 статьи находятся в
печати)
• 19 выступлений на конференциях (ИмМод,
WinterSim)
• 13 молодых студентов, аспирантов, докторантов и
молодых исследователей, закрепленных в сфере
науки
Основные достижения (2)
• Сформировано
исследовательское
партнёрство с такими организациями как
АО "ОКБ Сухого", ЦНИИ "Электроприбор"
и НТЦ "Модуль"
• Стартовал проект по созданию средства
мониторинга и анализа канала МКИО
• Заинтересованность в сотрудничестве со
стороны исследовательского центра Onera
(Франция)
Вопросы?
Страница проекта:
http://lvk.cs.msu.su/dyana
Отчёты:
http://lvk.cs.msu.su/reports
Лаборатория Вычислительных Комплексов
ВМК МГУ
http://lvk.cs.msu.su
Тел.: +7 (495) 939 4671
Дмитрий Волканов
email: dimawolf@cs.msu.su