Системотехника, вычислительные комплексы, системы и сети ЭВМ: Методические указания к лабораторным работам, страница 5

В МВС с общей памятью каждый из процессоров П1, ...,ПN имеет доступ к любому модулю памяти ОЗУ1, . , ОЗУL. Последние могут функционировать независимо друг от друга, и в каждый момент времени могут выполняться до L однородных обращений с целью записи или чтения информации. Конфликтные ситуации разре­шаются коммутаторами К, начинающими обслуживать первым уст­ройство с наивысшим приоритетом. Каждый из каналов ввода-вывода КВВ1, ..., КВВК имеет доступ ко всем модулям памяти и обеспечивает ввод-вывод информации через внешние устройства ВУ.

2.2.    Сетевые модели МВС с общей памятью

МВС с общей памятью функционируют в режиме разделения нагрузки, при котором любая программа может выполняться на лю­бом процессоре. Процесс обслуживания заявок при этом можно рассматривать как процесс функционирования одной N-канальной сис­темы массового обслуживания, сетевая модель которой представле­на на рисунке 3. На вход системы поступает поток заявок с общей интенсивностью λ, за­явки накапливаются в общей очереди О со средним временем ожидания w и средней длиной очереди l, средняя длительность об­служивания заявки ка­ждым процессором равна V, и среднее вре­мя пребывания заявок в системе u.

Обслуживание любой заявки из суммарного потока требует в среднем Θ процессорных операций, и заявка, поступающая на об­служивание, захватывает процессор до полного завершения обслу­живания. В этом случае

где      В - быстродействие процессора.

Параметры системы λ, N и V должны отвечать условию суще­ствования стационарного режима r<1, где r - загрузка процессора. Поскольку на каждый процессор поступает N-я доля входного потока, то

и, следовательно, параметры МВС должны отвечать соотношению

Если принять, что входящий поток заявок пуассоновский, то с использованием результатов, полученных в теории массового об­служивания, могут быть получены аналитические выражения для основных характеристик системы с одноуровневой памятью:

где P₀ - вероятность тог, что в системе нет ни одной заявки, т.е. все N процессоров простаивают.

Модель рис.3 соответствует многопроцессорной системе рис.2 только в том случае, когда вся информация, обрабатываемая процес­сорами, размещается в оперативной памяти. Если часть информации размещается во внешней памяти, то в процессе обслуживания заявок возникает необходимость обращения к памяти второго уровня, под­ключённой через каналы ввода-вывода.

Функционирование МВС в ре­жиме разделения нагрузки с двух­уровневой памятью можно представить разомкнутой сете­вой моделью рис.4. Обслуживание зая­вок состоит из эта­пов счета, выпол­няемых процессо­рами, которые мо­делируются систе­мой S₁, и этапов обращения к памя­ти, моделируемой системой S₂. Этап обращения к памя­ти следует за этапом счета с вероятностью р, и с вероятностью (1-р) заявка покидает систему. В данной сети внешняя память представлена С-канальной системой массового обслуживания, т.е. предпола­гается, что любое обращение к внешней памяти может быть обслу­жено любым из потоков ввода-вывода.

На основе использования аппарата линейных стохастических сетей могут быть найдены следующие характеристики МВС с общей памятью двух уровней:

- средняя длина очереди заявок, ожидающих обслуживание в системе,

- интенсивности потоков, входящих в системы S₁ и S₂ соответ­ственно,

  и 

- среднее время ожидания заявок в очереди

- среднее время пребывания заявок в системе

где      l₁ и l₂ - средняя длина очереди заявок в S₁ и S₂ соответственно,

V₁ и V₂  - среднее время обслуживания заявок в S₁ и S₂ соответ­ственно.

В данной лабораторной работе проводится исследование МВС, исходные параметры которой в зависимости от варианта представ­лены в табл. 3.

3.       Порядок выполнения работы

3.1.    Выберите необходимый режим работы на экране мони­тора.

3.2.    Ознакомьтесь со структурной схемой исследуемой мно­гопроцессорной системы, отображаемой на экране. В случае отсут­ствия реакции на нажатие клавиши ENTER нажмите ее повторно.

3.3.    Перейдите к таблице параметров исследуемой системы.

3.4.    Введите параметры МВС с общей памятью одного уров­ня в таблицу параметров, отображаемую на экране. Для записи но­мера варианта клавишу первой цифры нажмите дважды. При вводе параметров, соответствующих номеру вашего варианта, вместо за­пятой используйте клавишу точки. Чтобы система работала как МВС с одноуровневой памятью, значение вероятности p положите равной  нулю.

Таблица 3

Параметры МВС с общей памятью

Вариант	Интенсивность входящего потока λ, с-1	Средняя трудо-емкость алгоритмов Θ, тыс. операций	Число каналов С	Среднее время обмена V2, с	Вероятность p
1	0,5	18	2	0,1	0,55
2	0,7	20	3	0,12	0,44
3	2,5	15	4	0,15	0,4
4	5,0	18	3	0,12	0,5
5	10,0	10	5	0,1	0,6
6	12,0	20	4	0,08	0,4
7	15,0	17	2	0,11	0,5
8	16,0	16	3	0,15	0,4
9	14,0	21	5	0,12	0,3
10	20,0	20	2	0,1	0,5
11	7,0	26	4	0,13	0,8
12	6,5	24	3	0,1	0,2
13	6,0	28	2	0,17	0,4
14	5,5	30	5	0,08	0,6
15	5,0	35	4	0,11	0,7
16	4,5	25	3	0,16	0,5
17	4,0	38	2	0,07	0,65
18	3,5	40	5	0,05	0,35
19	3,0	45	3	0,12	0,3
20	2,5	50	2	0,1	0,8

3.5.    Определите минимальное быстродействие процессоров В_мин при условии N=1, т.е.

В качестве В_мин примите ближайшее большее значение с точностью до 10 тыс. операций/с.