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

Кафедра КиВТ.

Расчётно-графическое задание № 1 по дисциплине: “Вычислительные системы” на тему: “ Расчет и проектирование ВС оперативной обработки ”.

 

Цель работы:

Овладение навыками определения состава и структуры вычислительной системы минимальной конфигурации, обрабатывающей поток заданий в оперативном режиме, и расчета основных характеристик ВС на базе ее стохастической сетевой модели.

Постановка задачи:

Определить состав и структуру вычислительной системы минимальной конфигурации, построить соответствующую стохастическую сетевую модель системы и на базе этой модели произвести расчет основных характеристик ВС: времени реакции, коэффициента мультипрограммирования, уровня мультипрограммирования. Проанализировать полученные результаты и дать рекомендации по возможному улучшению характеристик ВС.

Исходные данные:

Параметры накопителей и СК:

Номер варианта

Среднее время доступа к данным (с)

Скорость передачи данных (Кбайт/с)

Емкость накопителя (Мбайт)

НМД

НМЛ

НМД

НМЛ

НМД

НМЛ

5

0,09

3,0

160

70

6,5

22

Параметры файлов и записей:

Файлы

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

F10

Длина файла

(Мбайт)

0.5

1.0

1.0

1.5

1.5

2.0

2.5

3.0

4.0

5.0

Средняя длина

записи (Кбайт)

5

8

15

6

14

18

10

15

20

25

Теоретические сведения:

1). Время реакции СОО - важнейшая характеристика системы оперативной обработки (СОО), среднее время между моментом поступления задания на обработку и моментом выдачи ответа пользователю.

2). Коэффициент мультипрограммирования СОО – среднее число R заявок находящихся на обслуживании во всех n узлах сети.

Уровень мультипрограммирования – количество запросов находящихся в стационарном режиме в сети.

,

3). Для оценки характеристик СОО используются различные модели, среди которых наибольшее распространение в последнее время находит модель СОО как разомкнутой стохастической сети массового обслуживания.

4). Минимальной называется конфигурация СОО, в которой существует стационарный режим при обработке заданий, и все необходимые для работы файлы размещены в накопителях внешней памяти.

5). При определении количества накопителей памяти (расчёта НМД, НМЛ, СК) необходимо удовлетворить условиям существования стационарного режима и полного размещения файлов в накопителях одновременно.

6). Экспоненциальная стохастическая сеть массового обслуживания – СтМО, если поток заявок от источника, маршруты передачи заявок и времена обслуживания их в СМО носят случайный характер; если поток заявок от источника – простейший, а времена обслуживания во всех системах сети распределены по экспоненциальному закону.

7). СтМО называется открытой (разомкнутой), если интенсивность λ0 не зависит от числа заявок, находящихся в сети. В разомкнутой СтМО существует стационарный режим, если выполняется условие λ < λmax

8). В стационарном режиме в открытой СтМО можно определить следующие, не зависящие от времени сетевые характеристики:

l – средняя суммарная длина очередей;

m – среднее число заявок, пребывающих в сети;

w – среднее время ожидания заявки в очередях;

u – среднее время пребывания заявки в СтМО;

Узловые характеристики: li, mi, wi , ui– для всех систем (узлов) , i=1,…, n.

9). Условие существования стационарного режимав СтМО: λ < λmax

10). Сетевые формулы Литтла справедливы только для сетей, в которых отсутствуют потери заявок.

11). соответствие между характеристиками СОО и сетевыми характеристиками СтМО:

среднее время обслуживания;

- трудоемкость обслуживания;

- быстродействие прибора;

Ход работы:

·  Расчёт количества НМД, НМЛ, СК

nд =0,09 nл =3,0

nj* = 1/lDj,

где l, Dj взяты из л. р. № 4

l=0,17

D1=1,765 D2=17,882 D3=12,355 D4=2 D5 =5,412

D6 =3,356 D7=2,824 D8=0,235 D9 =0,824 D10=0,353

Проверяем условие nЛ < nj*. Если оно выполняется, то файл размещается в НМЛ. В противном случае проверятся условие nД < nj * £ nЛ. Если оно выполняется, то файл размещается в НМД.

Таким образом файлы {2-7} располагаются в НМД, а {1,8,9,10} – в НМЛ.

Определение параметров минимальной конфигурации СОО.

Интенсивность lл обращений к файлам, размещенным в НМЛ:

lЛ = DpЛl lЛ=44,45*0,071*0,17=0,537;

pЛ - вероятность обращения к «ленточным» файлам:

Ограничение снизу на количество НМЛ:

Необходимо еще удовлетворить условию:

где Gj - длина файла Fj, GЛ - емкость одного НМЛ.

=22

= 12.5 /22 = 0,568; = 0,17*44,45*3*0,071=1,61

;

=9.5/6,5=1,462

Условие стационарности:

lЛnЛ / mЛ < 1; 0,537*2/3=0,358

0,358 < 1 режим стационарен.

; Л= 70 (кбайт/c) ; д= 160 (кбайт/c)

;

;

nК l D = 0,133*0,17*44,45=0,983 => mk=1

Количество mК селекторных каналов СОО:

Условие стационарности:

lКnК / mК < 1 lКnК / mК=0,537*0,133/0,67=0,11

0,11 < 1 режим стационарен.

·  Построение стохастической сетевой модели СОО минимальной конфигурации.

В нашем случае структура сети определяется следующим графом:

 

S2

P01 P24

P12

S0 S1 S4

P10 P13 P34

S3

P41

S0 - источник заявок

S1 - процессор СОО

S2 и S3 - соответственно совокупность НМД и НМЛ

S4 - совокупность селекторных каналов.

Матрица Р вероятностей передач для такой сети имеет вид:

   

S0

S1

S2

S3

S4

S0

0

1

0

0

0

 

S1

p10

0

p12

p13

0

p =

S2

0

0

0

0

1

 

S3

0

0

0

0

1

 

S4

0

1

0

0

0

   

S0

S1

S2

S3

S4

 

S0

0

1

0

0

0

 

S1

0,022

0

0,9

0,07

0

p =

S2

0

0

0

0

1

 

S3

0

0

0

0

1

 

S4

0

1

0

0

0

p10 = 1/(D+1); p10=1/(44,45+1)=0,022 - вероятность завершения выполнения задания на очередном этапе счета

p12 = pД D/(D+1); p12=0,92*44,45 / (44,45+1)=0,9

p13 = pЛD/(D+1); p13=0,071*44,45 / (44,45+1)=0,07

Параметры (Кi,

К1 = 1

К2 = mД=2

К3 = mЛ=2

К4 = mК=1

1= q1/ B; 0,12/11=0,01

2 = nД=0,09

4 = nК=0,133

·  Расчёт основных характеристик ВС оперативной обработки:

Сетевые характеристики:

; l=3.43

Среднее число заявок прибывающих в сети:

; m=6.002

Среднее время ожидания заявки в очередях:

; w=20.177

Среднее время пребывания заявки в СтМО:

; u= 35.326

Узловые характеристики:

l1=0.006

l2=0.068

l3=0.448

l4=2.908

p01=0.923

p02=0.523

p03=0.298

p04=0.213

m1=0.083

m2=0.694

m3=1.53

m4=3.695

w1=0.001

w2=0.01

w3=0.828

w4=0.388

u1=0.011

u2=0.1

u3=2.828

u4=0.493

Вывод: в результате выполнения работы были рассчитаны основные характеристики СОО, а именно: среднее число заявок в узле; среднее число заявок в очереди; среднее время ожидания и среднее время пребывания для каждого узла, а также сетевые характеристики. На основании проделанных выше вычислений видно, что система находится в стационарном режиме.

При анализе результатов видно что узлы S3 и S4 наиболее загружены, среднее время пребывания заявки в этих узлах значительно выше также как и среднее время ожидания заявки в очередях. Для оптимизации работы системы в целом следует увеличить количество каналов в узлах S3 и S4. В узлах S1 и S2 среднее время пребывания заявки и среднее время пребывания заявки в очередях мало, также прослеживается то, что заявки практически не создают очередей, что говорит об эффективном использовании этих узлов.

Библиографический список.

1. Кирюхин В. В Методические указания к циклу лабораторных работ по дисциплине «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ» для студентов направления 6.0915 – «Компьютерная инженерия» специальности 7.091501 – «Компьютерные системы и сети» / В. В. Кирюхин. – К.:СНТУ, 2003.-58с.

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