НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o196.pdf (1744.02Кб)

УДК 004.2; 004.31

1 МГТУ имени Н.Э. Баумана, Москва, Россия 2 Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия

В рамках данной статьи рассматривается возможность аппаратной поддержки функционала платформы управления мобильными устройствами (MDM-платформа, Mobile device management) с использованием вычислительной системы со многими потоками команд и одним потоком данных, разработанной в рамках проекта в МГТУ имени Н.Э. Баумана. В университете MDM-платформа используется для предоставления профессорско-преподавательскому составу, студентам, аспирантам и администрации различных мобильных сервисов для облегчения учебного процесса: мобильное расписание, обмен документами, текстовые сообщения, интерактивные занятия и другие. Большинство предоставляемых сервисов интенсивно используют данные, хранящиеся в базах данных MDM-платформы. При обращении к базам данных часто используются составные SQL- запросы, включающие операторы языка SQL, основанные на теоретико-множественном подходе. Аппаратная поддержка операций над множествами, реализуемая вычислительной системой со многими потоками команд и одним потоком данных (МКОД-система), позволяет получить ускорение при выполнении алгоритмов и операций, включающих действия над множествами. Таким образом, аппаратная поддержка обработки SQL-запросов МКОД-системой позволяет получить выигрыш от реализации SQL-запросов в парадигме МКОД.
Научная новизна работы заключается в том, что в её рамках впервые набор алгоритмов базовых операторов языка SQL был представлен в формате, аппаратно поддерживаемом МКОД-системой. Помимо этого, впервые операторы INNER JOIN, LEFT JOIN и LEFT OUTER JOIN были реализованы для МКОД-системы и протестированы на ней (тестирование производилось для ПЛИС Xilinx Virtex-II Pro XC2VP30). Практическая значимость работы заключается в том, что результаты исследования будут использованы в проекте «Создание российского аналога системного программного обеспечения для централизованного управления персональными устройствами и платформами в корпоративных сетях» Санкт-Петербургского политехнического университета (при финансовой поддержке государства в лице Министерства образования и науки Российской Федерации).
В рамках исследования тестирование было проведено на основе структур данных, полученных в ходе апробации MDM-платформы в СПбПУ. Результаты тестирования показали, что на небольших объёмах данных МКОД-система обеспечивает выигрыш в тактах в среднем в два раза для таких операторов, как INNER JOIN и LEFT JOIN. Вместе с тем, было обнаружено, что МКОД-система не даёт выигрыша в тактах для оператора LEFT OUTER JOIN. Сравнение осуществлялось с обработкой запросов процессором Intel Core 2 Duo.
Результатом настоящей работы стали направления дальнейшего развития и совершенствования МКОД-системы, в том числе в области аппаратной поддержки новых команд.

1. Thomson G. BYOD: enabling the chaos // Network Security. 2012. Vol. 2012, is. 2. P. 5-8. DOI: 10.1016/S1353-4858(12)70013-2
2. Chiu Kin Fung. Adoption of mobile learning in schools: impact of changes in teacher values // Proc. of The 2015 International Mobile Learning Festival (IMLF2015), Hong Kong, China, 21-23 May 2015. P. 437-456.
3. Mouzaa C., Barrett-Greenly T. Bridging the app gap: An examination of a professional development initiative on mobile learning in urban schools // Computers & Education. 2015. Vol. 88. P. 1-14. DOI:10.1016/j.compedu.2015.04.009
4. Becher A., Bauer F., Ziener D., Teich J. Energy-aware SQL query acceleration through FPGA-based dynamic partial reconfiguration // Proc. of the 24th International Conference on Field Programmable Logic and Applications (FPL). IEEE Publ., 2014. P. 1-8. DOI: 10.1109/FPL.2014.6927502
5. Castellana V.G., Minutoli M., Morari F., Tumeo A., Lattuada M., Ferrandi F. High Level Synthesis of RDF Queries for Graph Analytics // Proceedings of the IEEE/ACM International Conference on Computer-Aided Design (ICCAD '15). IEEE Press, Piscataway, NJ, USA, 2015. P. 323-330.
6. Sukhwani B., Thoennes M., Min H., Dube P., Brezzo B., Asaad S., Dillenberger D. A Hardware/Software Approach for Database Query Acceleration with FPGAs // International Journal of Parallel Programming. 2015. Vol. 43, is. 6. P. 1129-1159. DOI:10.1007/s10766-014-0327-4
7. Hsiue K.D. FPGA-based hardware acceleration for a key-value store database: M.Eng.Thesis. Massachusetts Institute of Technology, Department of Electrical Engineering and Computer Science, 2014. Available at: http://hdl.handle.net/1721.1/91829 (accessed 01.11.2015).
8. Попов А.Ю. Электронная вычислительная машина с многими потоками команд и одним потоком данных: пат. 71016 РФ. 2008. Бюл . № 5. 1 с .
9. Samochadin A., Timofeev D., Maslov M. Architecture of a Platform for Building Context-Aware Educational Mobile Services // Proceedings of the 11th International Conference on Engineering Education (EDUCATION '15), Salerno, Italy, June 27-29, 2015. P. 36-40.
10. Попов А.Ю. Исследование производительности процессора обработки структур в системе с многими потоками команд и одним потоком данных // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 11. DOI: 10.18698/2308-6033-2013-11-1048
11. Попов А.Ю. О реализации алгоритма Форда-Фалкерсона в вычислительной системе с многими потоками команд и одним потоком данных // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 9. С. 162-180. DOI:10.7463/0914.0726416
12. Попов А.Ю. Реализация алгоритмов обхода графов в вычислительной системе с многими потоками команд и одним потоком данных // Наука и Образование. МГТУ им . Н . Э . Баумана . Электрон . журн . 2015. № 10. С . 453-472. DOI:10.7463/1015.0820736