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

3015

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИЯ

РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

СИСТЕМОТЕХНИКА,

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ,

СИСТЕМЫ И СЕТИ ЭВМ

Методические указания к лабораторным работам

Рязань 2000

Лабораторная работа № 1

СИНТЕЗ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ С НЕОГРАНИЧЕННЫМ ВРЕМЕНЕМ ПРЕБЫВАНИЯ ЗАЯВОК

1.       Цель работы

Целью данной работы являются освоение порядка синтеза сис­тем реального времени с неограниченным временем пребывания заявок, на основе проведенного анализа выбор оптимальной дисцип­лины обслуживания заявок и определение оптимального значения быстродействия процессора в смысле выбранного критерия.

2.       Порядок синтеза систем реального времени с неограниченным временем пребывания заявок

2.1.    Нижняя оценка быстродействия процессора

Для систем с неограниченным временем пребывания заявок необходимо, чтобы быстродействия процессора было достаточно для обслуживания заданного потока без отказов, т.е. система должна работать в стационарном режиме, для которого суммарная загрузка от всех входящих потоков должна быть меньше единицы

где      λ­_IV_i=r_i - загрузка системы от входящего потока с номером i;

     λ_i - интенсивность поступления заявок;

     V_i- время обслуживания заявки с номером i;

     М - число входящих потоков заявок.

Длительность обслуживания заявки типа i связана с трудоём­костью программы обработки Q; и быстродействием процессора В. Тогда, сделав необходимые преобразования, несложно получить значение начальной производительности процессора

2.2.    Назначение приоритетов заявкам

Для уменьшения среднего времени ожидания для заявок неко­торого типа этим заявкам предоставляется преимущественное право па обслуживание, называемое приоритетом. Приоритеты имеют зна­чения целых положительных чисел 1,2,3,..., причем меньшему чис­лу соответствует больший приоритет.

Для получения выигрыша в среднем времени ожидания для некоторого класса заявок при использовании дисциплины обслужи­вания с приоритетами по отношению к бесприоритетной дисципли­не необходимо выполнение условия:

,

которое и используется для назначения приоритетов  в данной работе.

2.3.    Выбор оптимальной дисциплины обслуживания

Выбор оптимальной дисциплины обслуживания может быть произведён на основе анализа критерия эффективности для систем данного класса.

Ограничения на время пребывания заявок в системе с неограниченным временем пребывания заявок не вводятся, однако считается, чем дольше заявки находятся в системе, тем ниже качество функционирования. Потеря качества функционирования из-за задержки обслуживания заявок характеризуется функцией штрафа

где      α_i - штраф за задержку .заявки типа i,

  α_iλ_iw_i - штраф за задержку обслуживания заявок типа i, посту­пающих за единицу времени.

С увеличением качества системы С_w уменьшается.

Если штрафы одинаковы для всех типов заявок, то α_i=1 и кри­терий

приобретает смысл средней длины очереди всех заявок в системе.

Используя критерий штрафа, можно получить оптимальную дисциплину обслуживания как имеющую минимальное значение средней очереди всех типов заявок в системе.

2.4.    Уточнение быстродействия процессора

После того как найдена оптимальная дисциплина обслужива­ния, возникает задача уточнения быстродействия процессора, за­ключающаяся в определении оптимального значения в смысле неко­торого критерия. Построение такого критерия можно провести из следующих соображений.

С целью уменьшения времени ожидания заявок в системе не­обходимо иметь процессор с высоким быстродействием. Однако с увеличением быстродействия процессора растет коэффициент его простоя

Для уменьшения простоя процессора естественно выбрать его по возможности с меньшим быстродействием. Очевидно, что можно предположить о существовании некоторого оптимального решения, позволяющего определить быстродействие процессора с учётом двух указанных противоречивых факторов. При таком подходе в ка­честве критерия эффективности может быть использован функцио­нал вида:

где      β_i - некоторые весовые коэффициенты, задаваемые при построе­нии системы.

Минимальное значение С_η позволяет определить оптимальное значение быстродействия процессора системы реального времени с неограниченным временем пребывания заявок.

3.       Порядок выполнения работы

3.1.    Выберите необходимый режим работы по меню на  экране монитора.

3.2.    Ознакомьтесь с правилами работы программы моделиро­вания системы реального времени, отображаемой на экране монито­ра. Исследования проводятся для системы, имеющей один процес­сор, на вход которой поступают 5 потоков заявок. Характеристики потоков заявок, значения трудоемкости программ и временные ог­раничения в зависимости от варианта представлены в табл. 1 и 2. Из табл.. 1 по номеру варианта выбираются номера потоков и в случае необходимости временные ограничения. Характеристики соответст­вующих потоков и параметры прикладных программ приведены в табл. 2.

3.3.    По заданному варианту занесите характеристики пото­ков в соответствии с выбранными приоритетами, учитывая, что наивысшим приоритетом обладает очередь, расположенная в верхней части экрана.

3.4.    Рассчитайте первоначальную производительность про­цессора и, округлив её до ближайшего большего десятка, занесите в модель системы В_n и В_k, приняв в начальной стадии исследования B_k=2B_n.

Варианты заданий                                                          Таблица 1