Лабораторна робота № 3 синтез системи оперативної обробки інформації мінімальної конфігурації

Тема:

Синтез системи оперативної обробки інформації мінімальної конфігурації

Мета:

Навчитись розраховувати та моделювати системи оперативної обробки за відсутності обмежень на час перебування задачі в обчислювальній системі при мінімальній вартості проектованої системи.

Основні теоретичні відомості

Система оперативної обробки (СОО) являє собою сукупність технічних засобів, зайнятих обслуговуванням п'яти задач, що надходять в систему в випадкові моменти часу з відомою інтенсивністю. Окрім означених п'яти задач в системі вирішуються фонові задачі, що мають самий низький пріоритет, і на час перебування п'яти задач в системі не впливають. Наявність фонових задач призводить до того, що вартість процесора, яка припадає на СОО, пропорційна необхідній швидкодії процесора, що забезпечується частиною продуктивності серійного процесора. В варіантах завдань, місткості запам'ятовуючих пристроїв також є несерійними, що пояснюється присутністю фонових задач.

Вхідними даними для виконання лабораторної роботи є:

1. Характеристики задач:

n=5 - кількість потоків задач різноманітного типу;

R (і) - середня кількість процесорних операцій для вирішення і-їзадачі (1=1, 2,..., n);

I_n (і) - інтенсивність надходження запитів на вирішення і-ї задачі (і=1, 2,..., n).

2. Характеристики файлів:

M(j) – обсяг j-го файлу (j=1, 2,..., 10);

N (і, j) - середня кількість звернень до j-го файлу з і-ї задачі, (і=1, 2,..., n), (j=1, 2,..., 10);

L (j) - середня довжина запису в j-ому файлі, (j=1, 2,..., 10).

3. Характеристики пристроїв:

T_nmd, T_gml - середній час доступу до інформації на вінчестер і ГМД відповідно;

V_nmd, V_gml - швидкість передачі інформації на вінчестер і ГМД відповідно;

M_nmd, M_gml - місткість зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв на вінчестер і ГМД відповідно.

4. Вартісні характеристики:

S_nmd, S_gml, S_ck - вартість ГМД, вінчестер та селекторного каналу відповідно;

D_p - вартісний коефіцієнт процесора.

Вхідні дані беруться в відповідності з заданим варіантом з табл. 3.1 – 3.4.

Синтез СОО мінімальної конфігурації базується на тому, що коефіцієнт завантаження кожної з систем масового обслуговування, що входить в розімкнуту стохастичну мережу масового обслуговування, яка є математичною моделлю проектованої СОО, не перевищує одиниці. Це призводить до того, що в СОО, що синтезується, не може виникнути нескінченна черга, тому в такій системі можливо існування стаціонарного режиму. Синтез СОО мінімальної конфігурації включає ряд етапів:

• Визначення характеристик середньої задачі;

• Визначення мінімальної швидкодії процесора;

• Визначення можливості розміщення файлів на різноманітних зовнішніх запам'ятовуючих пристроях;

• Визначення кількості зовнішніх запам'ятовуючих пристроях;

• Розподіл файлів на зовнішніх запам' ятовуючих пристроях;

• Визначення кількості селекторних каналів;

• Розподіл зовнішніх запам' ятовуючих пристроїв між селекторними каналами;

• Розрахунок часу перебування задач в СОО мінімальній конфігурації;

• Розрахунок вартості мінімальної конфігурації.

Визначення параметрів середньої задачі

Мета даного етапу - отримати параметри середньої задачі однорідного потоку, що створює таке ж навантаження на обчислювальну систему, як і вхідний неоднорідний потік запитів на вирішення задач.

Параметри середньої задачі визначаються в такому порядку:

a) інтенсивність потоку запитів на вирішення середньої задачі

(3.1)

б) середня трудомісткість в процесорних операціях при вирішенні середньої задачі

(3.2)

в) середнє число запитів до файлу F(j)

(3.3)

г) сумарне число запитів до файлів в процесі виконання середньої задачі

(3.4)

д) імовірність використання j-го файлу при вирішенні задач

P(j)=D(j)/(Do+1), (3.5)

е) середня трудомісткість етапу лічби

R_p=Ro/(Do+1), (3.6)

ж) імовірність виходу задачі з системи

Po= l/(Do+1) (3.7)

Визначення мінімальної швидкодії процесора

Позначимо через V_pr швидкодію процесора. Тоді, коефіцієнт завантаження процесора Q_pr з врахуванням параметрів середньої задачі обчислюється по формулі:

Q_pr=I_по*R_о/V_pr=I_по*R_p* (D_o+1)/V_pr < 1, (3.8)

Мінімальна швидкодія процесора визначається по формулі:

V_pr(min)=1.1 I_по* R_о (3.9)

Визначення можливості розміщення файлів на

зовнішніх запам'ятовуючих пристроях

На даному етапі слід визначити, на якому з двох типів зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв розміщувати файли (вінчестер чи ГМД). Звичайно зберігання інформації на ГМД обходиться дешевше, але час доступу до цієї інформації значно перевищує час доступу до записів на вінчестер.

Послідовність розрахунків наступна:

а) інтенсивність звернення до j-го файлу

I_nn(j) =І_поD(j), j=1, 2,..., 10, (3.10)

б) граничний час доступу до інформації

T(j)=1/I_nn(j), j=1, 2,..., 10. (3.11)

Якщо T(j)<T_nml, то файл F(j) слід розмістити на вінчестер. Якщо, T(j)>T_nml, то файл F(j) можна розміщувати на ГМД.

Визначення кількості зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв

Кількість зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв знаходиться з двох умов: коефіцієнт завантаження менший одиниці та можливість розміщення файлів по місткості.

Розрахунок кількості зовнішніх запам' ятовуючих пристроїв проводиться в наступному порядку:

a) кількість звернень до вінчестера:

вінчестеру, (3.12)

б) кількість звернень до ГМД:

ГМД, (3.13)

в) інтенсивність запитів до вінчестера:

(3.14)

г) інтенсивність звернення до ГМД:

(3.15)

д) кількість вінчестерів по коефіцієнту завантаження:

(3.16)

е) кількість ГМД по коефіцієнту завантаження

(3.17)

ж) кількість вінчестерів по місткості:

вінчестеру, (3.18)

з) кількість ГМД по міскості:

ГМД (3.19)

и) вибір кількості вінчестерів і ГМД для проектованої системи:

(3.20)

(3.21)

Розміщення файлів на зовнішніх запам'ятовуючих пристроях

При розміщенні файлів на накопичувачах зовнішньої пам'яті потрібно керуватися наступними принципами:

а) файл, по можливості, повинен цілком міститься в накопичувачі;

б) інтенсивність звернення до вінчестера та ГМД повинна бути приблизно однаковою;

в) коефіцієнт завантаження кожного накопичувача не повинен бути вищим одиниці;

г) не можна перевищувати ємність накопичувача.

Визначення кількості селекторних каналів

Послідовність розрахунку кількості селекторних каналів включає в себе:

а) інтенсивність звернення до селекторних каналів:

I_ck=I_по *D_о, (3.22)

б) імовірність звернення до вінчестера:

вінчестеру (3.23)

в) імовірність звернення до ГМД:

ГМД (3.24)

г) середня довжина запису у разі звертання до вінчестера:

вінчестеру, (3.25)

д) середня довжина запису у разі звертання до ГМД:

ГМД, (3.26)

е) середній час передачі середнього запису через селекторний канал:

(3.27)

ж) кількість селекторних каналів:

Z_сk ≥ I_ck * T_ck. (3.28)

Розрахунок середнього часу відповіді та вартості СОО для мінімальної конфігурації

Середній час відповіді в СОО визначається виразом

(3.29)

де - середній час перебування середньої заявки в процесорі;

) - середній час перебування на заявки на вінчестері;

) - середній час перебування заявки на ГМД;

- середній час перебування заявки в селекторному каналі.

Вартість СОО визначається по формулі:

(3.30)

Завдання для виконання

1. Перед виконанням роботи ознайомитись з теоретичними відомостями.

2. В відповідності до отриманого номеру варіанту вибираються вхідні дані (табл.. 3.1-3.4).

3. Розрахунок СОО.

4. Порівняння аналітичних розрахунків.

Контрольні запитання

1. Дати визначення СОО.

2. Характеристики задач?

3. Характеристики файлів?

4. Характеристики пристроїв?

5. Навести етапи синтезу СОО.

6. Охарактеризувати етап синтезу СОО, в якому визначаються параметри середньої задачі.

7. Охарактеризувати етап визначення мінімальної швидкодії процесора.

8. Принципи розміщення файлів на зовнішніх запам'ятовуючих пристроях.

Література

1. Ларионов А.М., Майоров С.А., Новиков Г.И. Вычислительные комплексы, системы и сети. - Л.: Энергоатомиздат; Ленинградское отделение, 1987. - 288 с.

2. Основы теории вычислительных систем/ Под ред. С.А. Майорова. - М.: Высш. шк., 1978. - 408 с.

3. Голованов О.В., Дуванов С.Г., Смирнов В.Н. Моделирование сложных дискретных систем на ЭВМ третьего поколения. - М.: Энергия, 1978. - 160 с.

4. Коваль Г. И. и др. Программирование в системе виртуальных машин ЕС ЭВМ: Справочное издание / Г. И. Коваль, Т. М. Коротун, Е. М. Лавришева. - М.: Финансы и статистика, 1990. -

256 с.

Таблиця 3. 1- Інтенсивність надходження задач

Таблиця 3. 2- Трудомісткість алгоритмів та число запитів до файлів

Таблиця 3. 3- Характеристики файлів

Таблиця 3. 4- Характеристика зовнішніх пристроїв

Дата добавления: 2015-05-24