Имитационное моделирование различных режимов работы вычислительной системы

 

В этом разделе рассматриваются задачи, моделирующие ситуации, когда прерывается обслуживание заявок (транзактов) в устройствах, а также средства, позволяющие сэкономить машинное время при поиске заблокированных заявок.

МПВК является структурой первого типа (канал - центральный процессор). МПВК с общей шиной, предназначен для обработки заявок. Режим работы системы – трехсменный по 20 минут в сутки. Чтобы соответствовать условию ограничения по времени ( 28 с) заявки поступают с периодичностью в (3 ± 1) с

Безприоритетные заявки поступают на стенд с интенсивностью 0.8, на их обслуживание уходит 3 с.     

Заявки с относительным приоритетом, необходимые для дальнейшего использования, с интенсивностью 2.4 и 1.6, их обслуживание – экспоненциальное со средним временем 2 с. Заявки с относительным приоритетом могут захватить стенд, после их обслуживания фоновые изделия дообслуживаются.

Заявки с абсолютным приоритетом, с интенсивностью  1.4, занимают стенд на 2 с.

Составим модель работы системы в течение 24 часов.

 

Особенности стенда следующие. В модуле безприоритетные заявки (транзакты) занимают и освобождают стенд с помощью блоков SEIZE STEND и RELEASE STEND; в модуле заявки с относительным приоритетом транзакты захватывают и освобождают стенд с помощью блоков PREEMPT STEND (режим прерывания) и RETURN STEND; в модуле заявки с абсолютным приоритетом захват и освобождение стенда происходят с использованием блока PREEMPT STEND, РR (режим приоритетный) и RETURN STEND.

При единице модельного времени в одну секунду, модельное время составляет 24 × 3 × 3 × 60 = 12960 единиц.

 

Программа модели имеет вид:

 

GENERATE              3, 1

PREEMPT       STEND

ADVANCE      2, 1

RETURN         STEND

TERMINATE

GENERATE              3, 1

PREEMPT       STEND

ADVANCE      2, 1

RETURN         STEND

TERMINATE

GENERATE              3, 1

SEIZE                     STEND

ADVANCE      2, 1

RELEASE        STEND

TERMINATE

GENERATE              3, 1

PREEMPT       STEND, PR

ADVANCE      2, 1

RETURN         STEND

TERMINATE

GENERATE              3, 1

SEIZE        STEND

ADVANCE      2, 1

RELEASE        STEND

TERMINATE

GENERATE              12960

TERMINATE     1

START               1

 

 

Согласно отчёту, основные показатели моделирования системы таковы:

1) За время работы системы (согласно END TIME это 12960.000 единиц, а значит ровно 24 часа), число обслуженных требований в канале обслуживания (ENTRIES)  6470;

2) Коэффициент использования канала обслуживания (UTIL)  1 раз;

3) Среднее время обслуживания требования в канале (AVE.TIME) 2.003;

4) Задержка составляет (DELAY) 8672;

Так же в данном отчёте можно отнаблюдать цепь будущих событий (Future Events Chain, FEC) – это цепь, включающая события требований (транзактов), которые находятся в состоянии ожидания событий в будущем. В этой цепи находятся события, время наступления которых больше текущего модельного времени, то есть они должны произойти в будущем, но условия их наступления уже определены.

 

 

Сам отчёт выглядит следующим образом:

 

GPSS World Simulation Report - Untitled Model 1.2.1

 

 

              Friday, June 07, 2019 21:08:46 

 

      START TIME      END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

           0.000     12960.000 27   1     0

 

 

         NAME                  VALUE 

     STEND                  10000.000

 

 

 LABEL         LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

               1 GENERATE     4318     2161  0

               2 PREEMPT      2157        0  0

               3 ADVANCE      2157        0  0

               4 RETURN       2157        0  0

               5 TERMINATE    2157        0  0

               6 GENERATE     4329     2174  0

               7 PREEMPT      2155        0  0

               8 ADVANCE      2155        1  0

               9 RETURN       2154        0  0

              10 TERMINATE    2154        0  0

              11 GENERATE     4354     4354  0

              12 SEIZE           0        0  0

              13 ADVANCE         0        0  0

              14 RELEASE         0        0  0

              15 TERMINATE       0        0  0

              16 GENERATE     4328     2170  0

              17    PREEMPT      2158        0  0

              18 ADVANCE      2158        1  0

              19 RETURN       2157        0  0

              20 TERMINATE    2157        0  0

              21 GENERATE     4318     4318  0

              22 SEIZE           0        0  0

              23 ADVANCE         0        0  0

              24 RELEASE         0        0  0

              25 TERMINATE       0        0  0

              26 GENERATE        1        0  0

              27 TERMINATE       1        0  0

 

 

FACILITY    ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

 STEND        6470 1.000  2.003 1 10813 6505 1 0 8672

 

 

FEC XN PRI    BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

 10813 0  12961.308 10813 8 9

 21649 0  12961.814 21649 0 21

 21650 0  12962.183 21650 0 1

 21651 0  12962.501 21651 0 6

 21652 0  12963.048 21652 0 16

 21653 0  12963.101 21653 0 11

 21654 0  25920.000 21654 0 26

 

 

Оценка надежности системы и разработка мероприятий по ее повышению

Работоспособность системы или отдельных ее частей в процессе эксплуатации может быть нарушена в результате отказа аппаратуры – выхода из строя элементов или соединений между ними. В данном разделе рассмотрены варианты повышения надежности создаваемой системы.

Надежность системы определяется вероятностью безотказной работы, т.е. вероятностью того, что при определенных условиях эксплуатации в заданный интервал времени не произойдет одиночного отказа.

Выражение для вычисления безотказной работы:

                                                         (4.1)

Где:

t – интервал времени;

l_i – интенсивность отказов i-го блока;

m – число блоков ВС;

 

Рис.4.1. Граф работоспособности системы

 

Где:

S_i – состояния системы;

S₁ – система работоспособна;

S₂ – в системе обнаружен отказ;

S₃ – состояние необнаруженного отказа;

S₄ – состояние выполнения профилактических испытаний;

S₅ – в системе установлен скрытый отказ в результате профилактических испытаний.

l₀ – интенсивность потока отказов;

l_пф – интенсивность профилактических испытаний;

m_пф - интенсивность профилактики;

H – интенсивность восстановления;

g – доля контролируемого оборудования;

 

В разрабатываемой системе эти данные соответствуют таблице 4.1:

 

№	l0	lпф	mпф	H	g
13	0,67	0,6	0,88	0,5	0,43

Таб. 4.1. Исходные данные для проверки работоспособности системы

 

Составим систему уравнение Колмогорова:

 

- P₁×(g×l₀ + (1-g)× l₀ + l_пф) + P₂×_×H + m_пф×P₄ = 0

- P₂×H + g×l₀×P₁ + g×l₀×P₃ = 0

- P₃×(g×l₀ + l_пф) + (1-g)× l₀P₃ = 0

- P₄×m_пф + P₁×l_пф + P₅×H = 0

- P₅×H + l_пф×P₃ = 0

 

 

Найдем вероятности:

 

P₁ определяет стационарную вероятность нахождения ВС в состоянии S₁.

 

Для расчета надежности была использована программа DIFUR1. Результаты вычислений:

 

 

Рис.4.2. Граф переходов

 

Рис. 4.3 Машинный расчёт (Матрица переходов)

 

 

Рис.4.4. Вероятность переходов

 

Рис.4.5. График показывающий, что наступил установившийся режим

 

 

Проведя подробный анализ проектирования вычислительной системы типа МПВК, выяснилось, что комплексы с общей шиной имеют два весомых минуса.

Первый – невысокое быстродействие, так как одновременный обмен информацией возможен между двумя устройствами, не более. По этой причине в комплексах с общей шиной число процессоров не превосходит двух-четырех. Этот недостаток может быть несколько компенсирован путем использования общей шины с высоким быстродействием, большим, чем быстродействие входящих в комплекс устройств. Однако, этот путь приводит к усложнению и удорожанию комплекса.

Второй недостаток МПВК с общей шиной заключается в относительно низкой надежности системы из-за наличия общего элемента – шины. Надо иметь ввиду, что надежность общей шины определяется не только надежностью проводов и кабелей (их собственная надежность достаточно высока), но и надежностью всех соединений, входных и выходных цепей устройства. Отказ хотя бы одного из элементов приводит к отказу всего комплекса. Этот недостаток можно компенсировать за счет введения резервной шины.

Рис. 4.6. Базовая архитектура Мультипроцессора с двумя общими шинами

 

 Хотя это несколько усложняет комплекс, однако надежность его существенно возрастает. Если же резервную шину сделать активной, т. е. работающей одновременно с основной, то можно не только повысить надежность, но и увеличить производительность комплекса за счет того, что обмен информацией может осуществляться одновременно между двумя парами устройств.

 

Заключение

В процессе проектирования КС типа МПВК были изучены методы проектирования систем данного типа. Так же были изучены на практике, с помощью вычислений и программных средств, способы  построения современных ЭВМ.

Была решена задача выбора оптималь­ного (по критерию производительности) комплекса устройств, для заданных характеристик решаемых задач и условий эксплуатации системы. А именно, была разработана программа в среде GPSS World, на основе предварительных вычислений, благодаря которым было получено подробное описание КС.

Программа показала процесс работы КС в течении 24 часов. На основе полученного отчёта о работе, был разработан комплекс мероприятий по увеличению надёжности системы в процессе её будущей эксплуатации.

 

 

Список литературы

1. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 320 с.: ил. (Серия «Проектирование»).

2. А. М. Ларионов, С.А. Майоров, Г. И. Новиков ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ.Ленинград ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ Ленинградское отделение 1987

 

3. https://studfiles.net/preview/1511376/page:5/

4. https://center-yf.ru/data/stat/sredstva-obrabotki-informacii.php

5. https://www.yaklass.ru/materiali?chtid=455&mode=cht

6. https://works.doklad.ru/view/ngdkSWKm5GA.html

 

 

 

 

---

Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 160; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!