دراسة حول استخدام الخوارزميات الجينية في الجدولة

Abstract

الدور الذي تلعبه أنظمة الزمن الحقيقي ذات المعالجة المتوازية يتزايد بسرعة مذهلة. يوجد عدة عوامل تؤثر في كفاءة أداء هذه الأنظمة، منها مشكلة توزيع المهام على المعالجات المتوفرة في النظام، والتي تسمى بجدولة المهام اشتكى مصممو النظم من عدم تمكنهن من الحصول على الحل الأمثل لمسألة الجدولة فمسألة الجدولة تعد من التحديات الصعبة والمعقدة (NP-hard) التي تواجه الباحثين في الأنظمة المتوازية، وخاصة أنظمة الزمن الحقيقي متعددة المعالجات، ولا توجد خوارزمية عامة يمكن أن تضمن الحل الأمثل كما هو الحال في جدولة مهام أنظمة الزمن الحقيقي وحيدة المعالج. ركزت معظم الخوارزميات التي طورت الجدولة المهام على هدف واحد مثل زمن التنفيذ. تهتم في هذه الرسالة بدراسة مسألة جدولة مهام نظام الزمن الحقيقي اللين متعدد المعالجات لبيئة غير متجانسة، حيث اعتبرنا أن مسألة الجدولة متعددة الأهداف، تتمثل هذه الأهداف في تقليل مقدار التأخير الكلي وتقليل عدد المعالجات المستخدمة في تنفيذ المهام المجدولة. من أجل تحقيق الهدف المرجو من هذه الدراسة تعرض بداية بعض المفاهيم المتعلقة بالمعالجة المتوازية وأنظمة الزمن الحقيقي، ومن جهة أخرى بعض المفاهيم الأساسية في الأمثلية والخوارزميات الجينية لننتقل بعدها إلى دراسة نظرية مبسطة وتفصيلية المسألة الجدولة والأمثلية الجينية. ثم بهدف التمهيد إلى ما قمنا به نشير إلى كيفية تحديد مكونات الخوارزمية الجينية بشكل فعال عند دمجها مع مسألة الجدولة من بعض الأبحاث المتعلقة بالجدولة الجينية. أخيراً بالاستفادة مما سبق ذكره تقدم نموذج رياضي ثنائي الهدف النظام الزمن الحقيقي الذي نقترح آلية لجدولة مهامه تقوم هذه الآلية على أمثلة نموذج مسألة الجدولة باستخدام أحد خوارزميات الأمثلية الجينية بهدف التحقق من كفاءة الآلية المقترحة قمنا بإجراء عملية محاكاة أوضحت نتائج هذه المحاكاة فعالية آليتنا في تقليل عدد المعالجات المستخدمة مع الحد من التأخير الكلي.