Çok çekirdekli mimari üzerinde gerçek zamanlı görev zamanlama ve iletişim yönetim algoritmalarının birlikte tasarımı

İşlemci mimarilerinin fiziksel sınırlara yaklaşması, ticari ve akademik süreçlerde kullanılan tüm bilgisayar sistemlerinde koşut sistemleri zorunlu hale getirmiştir. Koşut sistemler, bir amaca hizmet etmek üzere çok sayıda işlemcinin bir topoloji kapsamında bir araya getirildiği bilgisayar sistemleridir. Söz konusu amaç belirlenen bir problemin çözülmesi veya bir sistemin hizmet sağladığı görevlerin dağıtılması olabilir. Bu sistemler üzerindeki işlemciler dağıtılmış veya paylaşımlı kaynakları kullanabilirler ve dağıtılmış bellekli sistemlerde işlemciler konumlandırılmış olan bir sistem alan ağı üzerinden aralarında veri paylaşımı sağlarlar. Genel yaklaşımda, bilgisayar sistemlerinin en temel başarım ölçütleri sırasıyla doğruluk ve etkinlik olarak tanımlanabilir. Genelleştirilmiş bir sistem görevinde doğruluk sadece çıktıların doğruluğu ile ölçülmektedir ve sistemlerin anlık yoğunluğuna göre görevlerin tamamlanmasının gecikebilmesi kabul edilebilir bir durumdur. Gerçek zamanlı sistemler, zamanlılık esasıyla çalışan özelleşmiş bilgisayar sistemleridir ve bu sistemler üzerindeki tüm görevlerin, belirlenmiş zaman sınırı öncesi tamamlanması beklenmektedir. Bu sistemlerde gerçekleştirilen gerçek zamanlı bir görevin zamanında gerçekleştirilmemesi sistemin yanlış çalışmasına sebep olur ve sistemin çalışma alanına bağlı olarak felakete varan sonuçlar doğurabilir. Gerçek zamanlı sistemler başta savunma ve sağlık olmak üzere birçok kritik süreçlerde kullanılan bilgisayar sistemleridir ve günümüzde değişen eğilimler söz konusu sistemlere olan ihtiyaçları arttırmaktadır. Bununla birlikte gerçek zamanlı sistemlerin artan ve değişen ihtiyaçlar doğrultusunda karmaşıklaşması, sistemlerde gereksinim duyulan işlem gücünü de artırmaktadır. Tez kapsamında yapılan çalışmada, gerçek zamanlı sistemlerle uyumlu ve çok işlemcili ve dağıtılmış bellekli bir yonga mimarisi ve yonga üzeri ağ yapısı önerilmiştir ve önerilen ağ yapısı üzerinde işletilecek belirlenebilir ve tahmin edilebilir bir iletişim örüntü kümesi tanımlanmıştır. Önerilen iletişim örüntülerinin tahmin edilebilir tasarlanmasından faydalanılarak iletişim süreçleri de gerçek zamanlı görevler olarak ele alınmıştır ve hem iletişim hem de işlem görevlerini birlikte yöneten zaman odaklı bir görev zamanlama algoritması ortaya koyulmuştur. Sistemin iletişim katmanında yonga üzeri fotonik ağlar gibi yeni ve gelecek vaat eden teknolojilerden faydalanılmıştır. Sistemin başarımını ölçmek amacıyla, sistem üzerinde gerçek zamanlı sistemlerden seçilmiş dünya problemleri üzerinden teorik ve benzetim çalışmaları yapılmıştır. Yapılan çalışma sonuçları, önerilen sistem mimarisi ve üzerinde tanımlanan iletişim ve yönetim algoritmalarının gerçek zamanlı sistemler için uygun ve yüksek başarımlı bir yaklaşımı ortaya koyduğunu göstermiştir.