Построение системы критериев

Проблема выбора ВК, предназначенных для решения прикладных задач пользователя, рассматривается как слабоструктурированная задача многокритериального стратегического выбора. Предварительно составляется перечень возможных вариантов, из которого будет выбран наиболее предпочтительный ВК.

Выбор ВК зависит от следующих основных факторов.

Используемая прикладная программа предъявляет определенные требования к характеристикам аппаратной платформы, что накладывает ограничения на выбор конфигурации ВК или отдельных компонентов ВК. Прикладная программа обусловливает также выбор операционной системы и кластерного программного обеспечения. Важность этого фактора связана с тем, что для решения задачи пригодны не все, а только вполне определенные прикладные программы, стоимость которых может быть на порядок больше, чем стоимость ВК.

Размерность счетной задачи и необходимый временной выигрыш позволяют определить требуемые производительность, минимальный суммарный объем и тип оперативной памяти, суммарный объем и тип дискового пространства. Это, в свою очередь, позволяет выбрать ту или иную базовую аппаратную платформу, а также влияет на выбор типа процессора.

Точность расчетов в ряде случаев также оказывает влияние на выбор типа процессора. Чем выше требуемая точность, тем больше времени нужно для расчета.

Интенсивность обмена данными между вычислительными узлами позволяет выбрать технологию построения сети ВК.

Вошедшие в перечень варианты ВК должны удовлетворять следующим основным требованиям: (а) совместимость компонентов ВК с имеющимся программным обеспечением для выполнения расчетов; (б) приемлемая производительность ВК; (в) приемлемая стоимость ВК.

Особенность рассматриваемых объектов выбора (сложные технические системы, в частности, ВК) состоит в том, что они характеризуются большим числом показателей. Поскольку вариантов немного, то обычно все варианты несравнимы друг с другом по своим характеристикам. В этой ситуации известные методы решения задачи выбора лучшего объекта оказываются неэффективными. Поэтому прежде, чем применять какой-либо метод вербального анализа решений, необходимо решить еще одну вспомогательную, но крайне важную задачу: построить процедуру, которая позволяет агрегировать большое число базовых (технических, эксплуатационных, стоимостных) характеристик ВК в небольшое число критериев, имеющих порядковые шкалы оценок (количественные и качественные). Сокращенное описание объектов позволит упростить процедуру решения исходной задачи выбора. Выбор критериев и формирование шкал оценок проводится ЛПР самостоятельно или с привлечением системного аналитика. Предлагается следующий подход формирования набора критериев [12, 13].

Первоначально составляется перечень всех базовых показателей, характеризующих отдельные компоненты кластера, кластер в целом и условия его эксплуатации. Характеристики, описывающие ВК, можно представить в виде иерархической системы, нижним уровнем которой служат выделенные базовые показатели. Например, процессор характеризуется такими базовыми показателями, как архитектура (количество ядер / число поддерживаемых потоков), тактовая частота, объем кэша второго и третьего уровня, поддерживаемая частота системной шины. Некоторые из базовых показателей удобно объединять в составные показатели, которые выступают как оценки следующего уровня иерархии. После классификации эти общие оценки наполняются конкретным содержанием.

Следующим этапом является формирование вспомогательных шкал оценок для каждого базового показателя. Шкалы могут иметь числовые точечные, интервальные или вербальные (словесные) оценки. Шкалы оценок могут совпадать с обычно используемыми на практике, либо конструироваться специально для данного критерия. Например, производительность ВК оценивается в Гфлопсах, стоимость — в млн. рублей. Для сокращения размерности описания объекта часто бывает удобно перейти от непрерывной шкалы оценки к дискретной шкале, имеющей небольшое число оценок на шкале, и от количественной шкалы к качественной шкале. Например, можно оценивать стоимость оценками «низкая», «средняя», «высокая», указав для каждой из оценок соответствующие интервалы величин. Все сформированные оценки ЛПР упорядочивает от лучшей к худшей.

Далее ЛПР по своему усмотрению определяет число и состав критериев, их содержание. В качестве критерия можно выбрать один из базовых показателей (например, производительность, стоимость) или несколько характеристик, объединенных в составной критерий. ЛПР устанавливает, какие технические и эксплуатационные показатели будут считаться самостоятельными критериями, а какие будут отнесены к тому или иному составному критерию. Шкалы простых критериев, являющихся базовыми показателями, уже построены на предыдущем этапе. Для формирования шкал оценок по составным критериям можно воспользоваться несколькими процедурами. При формировании шкалы оценок составного критерия важно учесть, что одна часть характеристик, входящих в состав подобного критерия, может рассматриваться как самостоятельная, а другая часть характеристик может быть составной. Поэтому процедура построения шкалы составного критерия сама может состоять из нескольких этапов.

На основе анализа литературы [1, 2, 4, 5, 13, 14, 18, 19] был предложен список характеристик ВК, которые разделены на несколько групп. К первой отнесем технические характеристики кластера (процессор, базовая аппаратная платформа, технология построения сети, оперативная память, дисковая память).

Используемая операционная система и кластерное программное обеспечение составляют вторую группу. Производными от них является третья группа показателей: производитель технических и программных средств; производительность кластера; стоимость кластера (группа «Обобщенные характеристики»). И, наконец, в последнюю группу «Эксплуатационные характеристики» входят: энергопотребление, тепловыделение, уровень шума и условия окружающей среды.