处理器特性优化和通过域分解的大规模系统优化技术方案

本发明专利技术公开了一种用于复杂硬件系统的优化处理器需求的系统和方法。复杂硬件系统配置约束组被公式化为目标函数和线性不等式组，并且由所述线性不等式组形成凸多胞形。利用混合整数线性编程方法对于凸多胞形优化目标函数，从而获得最优解。基于所述最优解确定复杂硬件系统的处理器需求。

【技术实现步骤摘要】
处理器特性优化和通过域分解的大规模系统优化
本公开的实施例一般涉及网络计算机配置。更具体地，本公开的实施例涉及在复杂硬件系统和计算机网络中的处理器优化。
技术介绍
随着飞行器变得更加复杂，复杂的硬件系统对计算处理能力的需求日益增长。为了满足计算处理能力需求，一般使用新一代的速度更快的处理器。与上一代的处理器相比较，速度更快的处理器使得复杂的硬件系统的集成和复杂性大幅增加。确定一组优化的处理器(数量和能力)满足复杂的硬件系统在实时环境内增长的计算需求是很难的问题。以前，工程师通过选择一种特定的处理器开始，然后继续估计许多所需处理器实例。实例数目的估计要求满足具有计算余量的计算要求，该计算余量是由进度能力规定手动评估冗余、分离、I/O和其他资源的应用需求产生的。这种检查所选择处理器的适当性过程是消耗时间的过程，该过程仍可导致不适当的资源或处理器数目余量。选择处理器的不确定性可以是复杂的硬件系统研制工作中相当大的不确定性来源。
技术实现思路
本专利技术公开了优化处理器需求和复杂硬件系统的大规模系统优化的系统和方法。系统配置约束组用公式表示为目标函数和线性不等式组，并且由这组线性不等式形成凸多胞形。利用混合整数线性编程方法对于凸多胞形优化目标函数。基于最优解确定系统的处理器需求。该系统和方法优化非常大型的系统，并确定处理器的最优数目和最佳性能，从而为这种系统提供计算资源。用这种方式，显著地简化了网络系统，如航空电子网络系统，的发展和性能优化，同时满足了网络系统的已知实时应用集的操作和功能需求。而且，可以最小化网络系统重量，和通过居中设计配置可以最大化承受配置变化的能力。此外，这里的网络系统优化可最小化将来变化的费用，同时满足总的系统安全约束。在第一个实施例中，方法优化了系统的处理器需求。该方法将系统配置约束组公式化表示为线性不等式组和目标函数，并且由线性不等式组形成凸多胞形。该方法还利用混合整数线性编程方法关于凸多胞形优化目标函数，从而获得最优解，并基于该最优解确定系统的处理器需求。在第二个实施例中，处理器需求优化系统包含输入模块，其可操作地接收公式化表示为线性不等式组和目标函数的系统配置约束组。该系统还包含混合整数线性编程模块，关于线性不等式组的凸多胞形可操作地优化目标函数，从而获得最优解。该系统还包含确定模块，基于最优解可操作地确定系统的处理器需求。在第三个实施例中，复杂的硬件系统的资源分配系统包含逻辑，用于确定集线器节点的中心传感器/试验器线路分配。该系统进一步包含逻辑，用于确定信息的中心参数分配、确定虚拟链路的中心信息分配、和确定处理器的中心应用分配。该系统还包含逻辑，如果中心系统资源分配满足余量需求，该逻辑用于报告中心系统资源分配。在第四个实施例中，系统资源分配的方法包含集线器节点的中心传感器/试验器线路分配。该方法进一步包含提供信息的中心参数分配、虚拟链路的中心信息分配、和处理器的中心应用分配。然后如果中心系统资源分配满足余量需求，那么该方法报告中心系统资源分配。提供以上说明是为了以简化的形式引入概念选择，将在以下的详细说明中进一步描述。以上说明既不是为了确定权利要求主题的关键特征或基本特征，也不是为了用作辅助内容来确定权利要求主题的范畴。附图说明当结合以下附图作为参考，通过参考详细说明和权利要求可以获得本公开实施例更完整的理解，其中，附图的同样的参考数字指代相似的元件。提供附图是促进本公开的理解，而不限定本公开的广度、范围、规模、或适用性。附图不一定是按比例制作。图1示出了示例性飞行器生产和服务方法的流程图。图2示出了飞行器的示例性方框图。图3示出了航空电子系统的计算单元和传感器的示例性位置的飞行器。图4示出了根据本公开实施例的航空电子系统的示例性结构。图5示出了一段时间内示例性未优化的处理器资源分配。图6示出了根据本公开实施例的航空电子系统优化的系统的示例性功能方框图。图7示出了根据本公开实施例的航空电子系统优化过程的示例性流程图。图8示出了根据本公开实施例的一段时间内的示例性处理器资源分配。图9示出了根据本公开实施例的航空电子资源分配优化过程的示例性流程图。具体实施方式以下的详细说明本质上是示例性的，并不是为了限定本公开或申请和本公开实施例的用途。提供的特定设备、技术、和应用说明仅仅是作为实例。这里描述的实例的修改对于本领域的技术人员来说将是很明显的，以及在不偏离本公开的精神和范畴的情况下，这里定义的一般原理可适用于其他实例和应用。而且，并不是受前述的
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技术介绍
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技术实现思路
或详细说明中提出的任何表述或暗含的理论约束。本公开应当与权利要求范畴一致，且不限定本文描述和示出的实例。本文可以在功能和/或逻辑方框部件和各种处理步骤方面描述本公开的实施例。应当理解的是，可以通过将构造许多硬件、软件、和/或固件部件执行特定的功能来实现这种方框部件。为了简洁，在这里可以不描述传统技术以及与处理器设计、共核系统(CCS)、复杂的硬件系统、计算、数学公式、和系统的其他功能方面(和系统的单独操作部件)相关的部件。此外，本领域的技术人员将理解，本公开的实施例可以结合多种计算装置进行实施，且这里描述的实施例仅仅是公开的实例。这里在实际的非限制应用，即，如航空电子系统的复杂硬件系统中的优化资源的背景下描述了公开的实施例。然而，公开的实施例并不限于这种航空电子应用，并且这里描述的技术也可用于其他优化应用中。例如，实施例可适用于复杂的硬件系统优化，例如但不限于，海军系统优化、海军航空/航海/地面武器控制系统优化、海底声学分析系统优化、空中交通管制系统优化、医疗卫生信息系统优化、声学和电磁信号处理器优化、飞行控制系统优化、系统控制器优化、导航控制器控制/系统优化，等等。此外，实施例可适用于优化复杂的硬件系统，例如但不限于，海运/表面/地下、地面、空间、和空中交通工具系统，例如飞行器、宇宙飞船、航天运载火箭、汽车、地面车辆、潜艇、船只，等等。在阅读本说明之后本领域的普通技术人员将明显看出，以下是实例和公开的实施例，这些实例和公开的实施例并不限于根据这些实例进行操作。可利用其他实施例，且在不偏离本公开的示例性实施例的范畴的情况下，可以做出结构变化。更具体地，参考附图，可以在图1所示的飞行器制造和服务方法100与图2所示的飞行器200的背景下描述公开的实施例。在生产之前，示例性方法100可包括飞行器200的说明和设计104与原料采购106。在生产期间，进行飞行器200的部件和组件制造108与系统集成110。之后，飞行器200可进行检定和交付112，为的是放置在服务114中。当在为顾客服务时，飞行器200可以设定日常维护和服务116(也可包括修改、结构变形、翻新等)。可以通过系统综合供应商、第三方、和/或操作人员(如，顾客)执行或实现方法100的每个过程。为了说明，系统综合供应商可包括但不限于许多飞行器制造商和主要系统的转包商；第三方可包括但不限于许多配件商、转包商、供应商；操作人员可以是但不限于航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。如图2所示，由示例性方法100生产的飞行器200可包括机身218、多个系统220和内部222。高级系统220的实例包括一个或多个推进系统224、电气系统226、液压系统228、和环境系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.10.01 US 12/896,4211.一种在包括多个处理器和传感器的网络中分配资源的方法，所述方法包括：确定处理所述网络中多个虚拟链路上的信息所需的处理器的最少数量以及处理器计算能力，其中每个虚拟链路表示所述网络中的所述传感器之一和至少一个所述处理器之间的专用数据通信路径；并且其中确定所述处理器的最少数量以及处理器计算能力包括：将所述处理器、传感器和虚拟链路建模为线性不等式组；由所述线性不等式组形成凸多胞形；在所述凸多胞形上优化目标函数，从而获得所述处理器的数量和计算余量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述线性不等式组包括：(6b)h≥0其中ui是处理器，x是未知分配变量，h是未知处理器速度，d是进度变量，ej是分配给仓的应用i的执行时间的总数，ql是处理器ui的仓大小，q1是ql的仓增量，pj是第i个应用的周期。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述线性不等式组包含：其中raj是应用j所需的RAM，RAi是由ACMgi提供的全部RAM，roj是应用j所需的ROM，ROi是由ACMgi提供的全部ROM，rnj是应用j所需的非易失性存储器，RNi是由ACMgi提供的全部非易失性存储器，pj是第i个应用的周期，q1是仓增量。4.一种在包括多个处理器和传感器的网络中分配资源的系统，其包含：计算机，该计算机被编程以确定处理所述网络中多个虚拟链路上的信息所需的处理器的最少数量以及处理器计算能力，其中每个虚拟链路表示所述网络中的所述传感器之一和至少一个所述处理器之间的专用数据通信路径；并且其中确定所述处理器的最少数量以及处理器计算能力包括：将所述处理器、传感器和虚拟链路建模为线性不等式组；由所述线性不等式组形成凸多胞形；在所述凸多胞形上优化目标函数，从而获得所述处理器的数量和计算余量。5.根据权利要求4所述的系统，进一步包含显示模块，其可操作地显示所述系统的处理器需求。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述线性不等式组包括：s.t.(6b)h≥0

【专利技术属性】
技术研发人员：R·S·马提卡利，A·瑙德西科，K·科萨凡，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：