Визначено актуальність імітаційного моделювання процесів відмов і відновлень працездатності устаткування обчислювальних систем (ОС). Запропоновано спосіб формалізації ОС за наявності відмов устаткування за допомогою "трійки" приладів масового обслуговування. Викладено методику дослідження впливу процесів відмов і відновлень центрального процесора на характеристики ОС. Наведено результати апробації методики на імітаційній моделі обчислювального процесу і робочого навантаження на ОС, що складається з декількох ЕОМ. Оцінено чутливість багатомашинної ОС до появи відмов програмного й апаратного забезпечень.

Розглядаються питання теорії обчислювальних структур і методи моделювання динамічних обчислювальних систем, а також класичні методи моделювання складних обчислювальних структур та методи розрахунку характеристик якості функціонування обчислювальної системи. Наводяться приклади побудови моделей та обчислення їх характеристик.

Запропоновано методику вибору робочої зони змін параметрів імітаційної моделі обчислювального процесу в обчислювальній системі. Наведено результати апробації методики під час пошуку "вузьких місць" в обчислювальній системі.

Запропоновано перспективний метод експертної оцінки та оптимізації безпеки комп'ютерних систем, який може бути використаний для формування та обгрунтування положень політики безпеки комп'ютерних систем за критерієм "Ризик безпеки - гарантія безпеки - вид інформаційної діяльності - вартість". Наявність факторів "вид інформаційної діяльності" та "вартість" надає запропонованому методу новизну та суто практичну спрямованість.

Викладено рекомендації, які можуть бути корисними для формування політики безпеки комп'ютерних систем - найбільш суттєвої, але ще мало визначеної складової в процесі створення, експлуатації та забезпечення безпеки інформації в захищених комп'ютерних системах.

Дисертацію присвячено питанням побудови імітаційних моделей і систем моделювання (на прикладі моделювання електронних систем). У роботі розвинуто напрям, який грунтується на концепції структурно-функціональної декомпозиції. Запропоновано нову модель імітаційного середовища моделювання, яка складається з трьох основних елементів: імітаційної моделі об'єкта дослідження, системи моделювання та обчислювального ресурсу. Кожний з елементів у результаті декомпозиції являє собою сукупність взаємодіючих процесів обчислювального середовища. Запропоновано засоби та алгоритми розподіленого (у тому числі і паралельного) моделювання електронних систем, а також алгоритми декомпозиції імітаційних моделей і розподілу обчислювальних ресурсів, ефективність яких підтверджено практично.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано ефективність застосування системи Галуа для побудови базисів теоретико-числових перетворень, на основі яких реалізуються методи та засоби обробки інформації в комп'ютерних системах (КС). Розроблено метод обробки інформації в КС на основі дискретного ортогонального перетворення в базисі Галуа для спектрального аналізу, який використовує ортогоналізований базис Галуа, що дозволило зменшити надлишковість або збільшити точність відновлення інформаційних потоків. Запропоновано метод обробки інформації в КС на основі дискретного біортогонального вейвлет-перетворення для частотно-часового аналізу інформаційних потоків. Удосконалено метод декодування на основі циркулянтних перетворень із матрицями кодових систем Галуа у разі завадозахищеного інформаційного обміну в розподілених КС.

Розроблено методи синтезу конвеєрних обчислювальних систем (ОС) через відображення просторового графа синхронних потоків даних у структуру ОС і розклад виконання операцій у ній, який забезпечує за заданого періоду виконання алгоритму в L тактів мінімізацію тривалості тактового інтервалу, об'єму пам'яті, а також апаратних витрат, включаючи кількість процесорних елементів, їх регістрів, мультиплексорів, з'єднань. Розроблено методи синтезу конвеєрних ОС для програмованих логічних інтегральних схем (ПЛІС), проектування ОС з використанням мови VHDL, відображення алгоритмів обробки синхронних потоків даних з операторами керування, спосіб синтезу буферних схем.

Розробники додатків відіграють важливу роль у побудові безпечних комп'ютерних систем. Аналіз можливих вразливостей, причин їх виникнення дозволить розробникам точніше ідентифікувати можливі проблеми безпеки додатків, концентрувати зусилля на створенні захищених додатків.

Розглянуто проблему побудови транспортних маршрутів ГВС. Запропоновано метод вирішення даної задачі як задачі комівояжера за допомогою генетичного алгоритму.

Проаналізовано задачі оцінювання ризиків в комп'ютерних системах (КС) і проблему побудови універсальної імітаційної моделі перетворювача вхідних розподілів ймовірностей у вихідні. Запропоновано і реалізовано підхід щодо оцінювання ризиків в КС на базі алгебраїзації моделей.

Рассмотрено решение задачи оптимальной фильтрации сигналов в стохастических дифференциальных системах. Для приближенного нахождения апостериорной плотности вероятности вектора состояния объекта наблюдения применяется спектральный метод, в основе метода лежит представление решения робастного уравнения Дункана-Мортенсена-Закаи в виде ряда по функциям некоторой полной ортонормированной системы. Спектральный метод упрощает процесс решения задачи, он удобен для применения современных вычислительных систем.

Розглянуто методи комбінаторної оптимізації та низку підходів до їх реалізації за допомогою еволюційних алгоритмів. Новітні ідеї у цій галузі на цей час успішно використовуються під час проектування багатьох суперкомп'ютерних систем. Розглянуто генетичні алгоритми (ГА), які спочатку були створені для розв'язання задач оптимізації як ефективний механізм комбінаторного перебору варіантів рішення. Описано методи розв'язання задач багатокритеріальної оптимізації. Описано метод автоматичного динамічного балансування навантаження в мережі на основі ГА, викладено методику застосування цього методу. Наведено результати експериментальних досліджень системи автоматичного балансування навантаження. Викладено детальний аналіз способів побудови кластерних обчислювальних систем на базі технологій апаратно-програмної віртуалізації й окреслено принципи створення та методи дослідження віртуальних кластерних архітектур. Наведено результати експериментального дослідження таких архітектур. Здійснено пошук оптимальних конфігурацій віртуальних кластерних архітектур із застосуванням ГА.

Показано обчислення коефіцієнтів передавальної функції лінійної системи з зосередженими постійними параметрами, що відтворює задану амплітудно-частотну характеристику, за допомогою двох методів. Застосовано перетворення Гільберта для розрахунку фазо-частотної характеристики з мінімальною фазою. Методи порівняно на конкретному прикладі. Всі розрахунки виконано в системі MATLAB.

Розглянуто моделі обчислювальних процесів з обробленням масивів даних за різницевими зрізами. Запропоновано моделі у вигляді інформаційних графів для згортки та алгебричного підсумовування елементів векторного масиву чисел. Наведено числові приклади розглянутих обчислювальних процесів, які ілюструють відповідні часові співвідношення для обчислювальних операцій багатооперандного підсумовування чисел.

Викладено результати досліджень щодо підвищення точності оцінювання параметрів бітових помилок (ПБП) на фоні одиничних адитивних помилок. Позиційний метод оцінювання довжин і позицій вставок / випадань бітів, що базується на обчисленні різниці двох позицій синхросимволів в еталонній і прийнятій псевдовипадковій рекурсивній послідовності, дозволяє підвищити точність оцінювання ПБП на фоні одиничних адитивних помилок. Метод перестановки відносних позицій синхросимволів (ВПС), який передбачає здійснення перестановки елементів черги в кожний момент часу, лише на базі вхідного та вихідного елементів дозволяє за допомогою послідовної реалізації обчислювальних процесів підвищити точність оцінювання ПБП і забезпечує меншу апаратну складність пристрою, побудованого на базі позиційного методу. Наголошено на тому, що розробка цих методів дозволила майже на порядок зменшити апаратну складність кінцевих пристроїв виявлення й оцінювання ПБП. Удосконалено кореляційний метод паралельної обробки коефіцієнтів взаємної кореляції, який базується на застосуванні пірамідальної згортки значень коефіцієнтів взаємної кореляції, що дало можливість підвищити точність оцінювання бітових помилок і швидкодію пристрою, достатню для знаходження ПБП у режимі реального часу з великою роздільною здатністю. На базі запропонованих методів розроблено алгоритми, структурні схеми пристроїв оцінювання ПБП, здійснено їх програмну реалізацію у промислових комп'ютерних системах.