Лабораторные работы Вычислительные системы
  • Регистрация
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса)

Отчет по расчетно-графическому заданию №2 “Расчет и проектирование оптимальных надежных устройств и модулей ВС” по дисциплине «Вычислительные системы».

Цель работы: освоение методики выбора типов модулей для реализации устройства ВС заданной надежности, а также оптимального распределения резервных блоков в модуле, минимизирующего стоимость этого модуля.

Постановка задачи:

1) По заданному варианту стоимостных и надежностных параметров способа реализации модулей, входящих в устройство (процессор), выбрать оптимальный набор способов, минимизирующих общую стоимость устройства при заданной его надежности. В качестве последней задать величину Ро = 1 - q1*, где q1*=0,002. Подсчитать полученную таким способом минимальную стоимость устройства и соответствующую ему надежность.

2) По заданному варианту надежностных параметров элементов модуля и способу использования резерва в блоке произвести оптимальное резервирование элементов, минимизирующее резерв при заданной надежности модуля. Эта надежность должна быть не ниже надежности соответствующего модуля, определенной в предыдущем пункте. Способы использования резерва: нагруженное и ненагруженное резервирование.

Исходные данные:

1) Рассматриваемое устройство ВС – процессор.

Стоимость модулей процессора, усл. ед. Ненадежность модулей процессора, (1-р)105

K

4

i

1

2,4,5,6,7

2

15,16,17

3

8,9,11,13

4

12,14,16

M

2

i

1

25,20,19,16,15

2

95,90,85

3

72,64,55,47

4

35,32,29

2) В качестве резервируемого модуля фигурирует память микропрограмм из s = 4 элементов. Ненадежность резервированного модуля должна быть не больше ε = q- ненадежности памяти микропрограмм, рассчитанной в п.1.

Число резервных элементов z = 8.

Вектор ненадежностей элементов

М

qk

2

q1

0,012

q2

0,013

q3

0,014

q4

0,009

Ход работы:

1. Оптимальный выбор типов модулей устройства ВС

Процессор ВС состоит из четырех модулей: 1 – сумматор, 2 – модуль управления, 3 – блок регистров, 4 – память микропрограмм. Пусть первый модуль реализуется пятью способами (m1=5), второй – тремя (m2=3), третий – четырьмя (m3=4) и четвертый – тремя (m4=3).

Ненадежность процессора Q0 - не более 2,00*10-5.

Реализуя алгоритм, имеем следующую последовательность действий:

Массив (qij) в данном случае совпадает с массивом 1-p, поскольку с большой точностью qij = ln pij = 1- pij. Непосредственной проверкой исходных массивов убеждаемся, что они удовлетворяют условиям ci1 < ci2 < ... < ci m и qi1 > qi2 > ... > qi m.

2. Формируем массив bij по формуле

, j ¹ mi, bi m= 0,

Полагаем q = - lnP0 = - ln(1-Q0) =200*10 -5.

3. Задаем начальный план и выполняем по шагам алгоритм

Последнее приближение в этой цепочке, план x8, не удовлетворяет условию

qijxij £ qo,

поскольку q0=200*10-5, а сумма qij слева в неравенстве равна 202*10-5. Поэтому переходим к п.7 алгоритма и вычисляем запас надежности d, соответствующий плану x7:

d = 200*10 –5 – 197*10 –5 =3*10 –5.

Ему соответствует стоимость C(хопт)=24,5 и ненадежность Q=197*10-5. Ненадежности модулей при этом, в стотысячных долях: сумматора – 25*10-5, модуля управления – 95*10-5, регистров – 47*10-5 и памяти микропрограмм – 35*10-5.

Таким образом, в результате решения задачи рекомендуется для процессора выбрать первую реализацию сумматора, первую реализацию модуля управления, четвертую реализацию блока регистров и первую реализацию памяти микропрограмм. Стоимость процессора при этом составит 24,5, а его надежность – 0,998, что удовлетворяет требованиям.

2. Оптимальное использование резервных блоков в модуле

Память микропрограмм процессора состоит из четырех элементов - банков ПЗУ.

Требуется зарезервировать ПЗУ минимальным количеством банков так, чтобы ненадежность модуля микропрограмм процессора не превысила ε = 35*10-5.

Нагруженное резервирование

.

Представим протокол пошаговой реализации алгоритма в виде таблицы.

Шаг

х

Q(x)*10-5

y

Шаг

х

Q(x)*10-5

y

1

(0,0,1,0)

3420

1

4

(1,1,1,1)

59

4

2

(0,1,1,0)

2137

2

5

(1,1,2,1)

40

5

3

(1,1,1,0)

951

3

6

(1,2,2,1)

23

6

Из таблицы видно, что условие выполняется при у = 6. Количество резервных модулей мы не превысили, значит, оптимальной структурой является структура (1,2,2,1), ей соответствует ненадежность Q(x) = 23*10-5.

Ненагруженный резервирование

.

Фрагмент протокола реализации алгоритма представлен в табл.

Шаг

х

Q(x)*10-5

y

Шаг

х

Q(x)*10-5

y

1

(0,0,1,0)

3390

1

3

(1,1,1,0)

921

3

2

(0,1,1,0)

2107

2

5

(1,1,1,1)

29

4

Из таблицы видно, что условие выполняется при у = 4. Количество резервных модулей мы не превысили, значит, оптимальной структурой является структура (1,1,1,1), ей соответствует ненадежность Q(x) = 29*10-5.

текст программы вычислений

Вывод: была освоена методика выбора типов модулей для реализации устройства ВС заданной надежности, а также оптимального распределения резервных блоков в модуле, минимизирующего стоимость этого модуля. Результаты, полученные при расчетах, и комментарии к ним приведены после каждого пункта.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

По темам:

История Украины

Культурология

Высшая математика

Информатика

Охотоведение

Статистика

География

Военная наука

Английский язык

Генетика

Разное

Технологиеские темы

Украинский язык

Филология

Философия

Химия

Экология

Социология

Физическое воспитание

Растениевосдство

Педагогика

История

Психология

Религиоведение

Плодоводство

Экономические темы

Бухгалтерские темы

Маркетинг

Иностранные языки

Ветеринарная медицина

Технические темы

Землеустройство

Медицинские темы

Творчество

Лесное и парковое хозяйство