Un Método de Optimización Basado en Modelos para la Programación de Particiones Multicore ARINC 653
Autores: Han, Pujie; Hu, Wentao; Zhai, Zhengjun; Huang, Min
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un Método de Optimización Basado en Modelos para la Programación de Particiones Multicore ARINC 653
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Arinc 653
Particiones multicore
Programación
Método de optimización
Algoritmo genético
Verificación de modelos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
ARINC 653 Parte 1 Suplemento 5 (ARINC 653P1-5) proporciona capacidades de particionamiento temporal para aplicaciones en tiempo real que se ejecutan en procesadores multicore en sistemas de Aviónica Modular Integrada (IMA). Sin embargo, es difícil programar un conjunto de particiones multicore ARINC 653 para lograr una ocupación mínima del procesador. Este documento propone un método de optimización basado en modelos para la programación de particiones multicore ARINC 653. El sistema de procesamiento multicore IMA se modela como una red de autómatas temporizados en UPPAAL. Se emplea un algoritmo genético paralelo para explorar el espacio de soluciones del sistema IMA. Debido a la falta de información a priori para el modelo del sistema, la configuración de los operadores genéticos se controla de manera auto-adaptativa mediante un algoritmo de Q-learning. Durante la evolución, cada individuo en una población se evalúa de forma independiente mediante verificación de modelos composicionales, que verifica cada partición en el sistema IMA y combina todos los resultados de programabilidad para formar una evaluación de aptitud global. Los experimentos muestran que nuestro método basado en modelos supera a los métodos analíticos tradicionales al manejar las mismas cargas de trabajo en las particiones multicore ARINC 653, al tiempo que alivia la explosión del espacio de estados de la verificación de modelos a través de la aceleración por paralelización.
Descripción
ARINC 653 Parte 1 Suplemento 5 (ARINC 653P1-5) proporciona capacidades de particionamiento temporal para aplicaciones en tiempo real que se ejecutan en procesadores multicore en sistemas de Aviónica Modular Integrada (IMA). Sin embargo, es difícil programar un conjunto de particiones multicore ARINC 653 para lograr una ocupación mínima del procesador. Este documento propone un método de optimización basado en modelos para la programación de particiones multicore ARINC 653. El sistema de procesamiento multicore IMA se modela como una red de autómatas temporizados en UPPAAL. Se emplea un algoritmo genético paralelo para explorar el espacio de soluciones del sistema IMA. Debido a la falta de información a priori para el modelo del sistema, la configuración de los operadores genéticos se controla de manera auto-adaptativa mediante un algoritmo de Q-learning. Durante la evolución, cada individuo en una población se evalúa de forma independiente mediante verificación de modelos composicionales, que verifica cada partición en el sistema IMA y combina todos los resultados de programabilidad para formar una evaluación de aptitud global. Los experimentos muestran que nuestro método basado en modelos supera a los métodos analíticos tradicionales al manejar las mismas cargas de trabajo en las particiones multicore ARINC 653, al tiempo que alivia la explosión del espacio de estados de la verificación de modelos a través de la aceleración por paralelización.