16227

Оценка оперативности решения задач на ЭВМ в условиях отказов

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине Теоретические основы автоматизированного управления Лабораторная работа № 3 Оценка оперативности решения задач на ЭВМ в условиях отказов Цель работы: Приобрести навыки анализа СМО допускающих прерыв...

Русский

2013-06-20

108 KB

0 чел.

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине

«Теоретические основы автоматизированного управления»

Лабораторная работа № 3

Оценка оперативности решения задач на ЭВМ в условиях отказов

Цель работы: Приобрести навыки анализа СМО, допускающих прерывание обслуживания заявок, на основе метода имитационного моделирования с использованием ЭВМ

Материальное обеспечение:

Компьютер, система моделирования на ЭВМ.

Теоретическая часть

При проведении модельных исследований и, в частности, при построении моделей прибегают к разного рода ограничениям и допущениям. При этом ограничения предполагают уменьшение множества альтернатив, например значений какого либо параметра. В свою очередь введение допущений означает принятие одной альтернативы из множества возможных. Например поток заявок, поступающих в систему, носит случайный характер, и в общем случае может подчиняться произвольному закону распределения времени между моментами генерации заявок. Выбор какого-нибудь конкретного характера потока, а частности, простейшего, и будет допущением, вводимым в модель.

Довольно часто при исследовании элементов автоматизированных систем принимают допущение о их абсолютной надежности. В терминах теории массового обслуживания это означает, что отсутствует прерывание обслуживания заявок на приборе вследствие нарушения его нормального функционирования. Действительно, такой подход правомочен при изучении поведения исследуемого объекта на коротком отрезке времени, когда вероятность наступления отказа неукоснительно стремится к нулю с уменьшением временного промежутка. Однако, если исследователя интересует поведение объекта на длительном периоде его функционирования, подобное допущение ведет к существенному смещению значений оцениваемых параметров и, в итоге приводит к неоправданной идеализации модели. Поэтому в ряде случаев учет надежностных характеристик исследуемых объектов является обязательным условием построения модели.

Основными надежностными характеристиками элементов автоматизированных систем выступают:

среднее время наработки на отказ - TО и закон распределения этого времени F(TО);

среднее время восстановления - TВ  и закон его распределения F (TВ);

Процесс возникновения отказа и восстановления работоспособности элемента интерпретируемого одноканальной СМО, может быть описан следующим образом (рис. 1).

В модель вводится еще один генератор заявок. Вырабатываемые им транзакты обладают наивысшим приоритетом, абсолютным по отношению к другим заявкам, присутствующим в модели. Моменты генерации определяются значениями TО и F(TО). Задержка заявки на приборе зависит соответственно от значений TВ и F (TВ). Прерванные в обслуживании транзакты могут покидать СМО в необслуженном состоянии, образуя поток потерянных заявок, или возвращаться на прибор как для продолжения обслуживания, так и для обслуживания сначала. Характер поведения прерванных заявок определяется логикой функционирования исследуемого объекта.

Постановка задачи на лабораторную работу

Подготовка к работе:

По данному описанию и рекомендованной литературе изучить основные положения, связанные с организацией приоритетного обслуживания заявок в СМО, и общую структуру программы на языке моделирования GPSS.

Задание по экспериментальной части:

Исследовать показатели оперативности решения задач на ЭВМ в условиях отказов.

Исходные данные:

интенсивность потока запросов на решение задач - ;

среднее время выполнения программы решения задач на ЭВМ - tп;

среднее время наработки ЭВМ на отказ - TО;

среднее время восстановления ЭВМ - TВ.

Допущения:

исследуется однопроцессорная ЭВМ, работающая в однопрограммном режиме

буферная память имеет неограниченный объем

Требуется определить:

характер изменения среднего времени решения задач на ЭВМ  - tр и вероятности их своевременного решения  P (tр  tдоп) при изменении исходных данных в некотором диапазоне

Методические указания по выполнению работы:

Модели, подлежащие исследованию, записаны на рабочей дискете с системой моделирования под именами:

model.gps  - модель абсолютно надежной ЭВМ;

modelnad.gps - модель ненадежной ЭВМ.

Запуск модели осуществляется набором в командной строке сообщения:

gpss.bat <имя модели>.

По окончании прогона модели результаты помещаются на рабочий диск в файл с однотипным именем и расширением .lst.

Описания моделей в виде текстов программ на GPSS приведены в приложении.

При выполнении экспериментальной части студент должен:

проанализировать задание в соответствии с указанным преподавателем вариантом и уточнить задачу исследования;

вызвать на компьютере для редактирования текст программы с требуемой для работы моделью;

ввести необходимые исходные данные и запустить модель на выполнение;

проанализировать результаты моделирования на экране в интерактивном режиме и получить листинг;

пункты 2-4 повторить по каждому сочетанию исходных данных для своего варианта;

исследования провести при условии абсолютной надежности ЭВМ и в случае возникновения отказов.

Примечание: при необходимости следует уточнить исходные данные и искомые характеристики у преподавателя

Содержание отчета

Схема исследуемой СМО.

Исходные данные для проведения исследования.

Распечатки листингов с результатами.

Графики с результатами зависимостей, указанных в варианте работы.

Выводы по результатам исследований.

Контрольные вопросы

Как учитываются надежностные характеристики прибора в модели.

Физический смысл понятий «занятие прибора» и «захват прибора».

Пояснить общий алгоритм функционирования модели.

Как в модели задаются случайные величины?

Как в модели описываются исходные данные?

Назначение основных элементов листинга с результатами моделирования.

Варианты работы

(заявок/ч)

tп

(мин)

TО

(ч)

TВ

(мин)

tдоп

(мин)

Вид исследуемых зависимостей

1.

20,25,30

1

100

30

5

tр и P (tр  tдоп) от

2.

10

2,3,4

100

30

5

tр и P (tр  tдоп) от tп

3.

20,25,30

1

100

30

3

tр и P (tр  tдоп) от

4.

10

2,3,4

100

30

3

tр и P (tр  tдоп) от tп

5.

20,25,30

1

150

45

5

tр и P (tр  tдоп) от

6.

10

2,3,4

150

45

5

tр и P (tр  tдоп) от tп

Литература:

Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. М.: Машиностроение, 1979.

Моделирование сложных дискретных систем на ЭВМ третьего поколения: (Опыт применения GPSS). Голованов О.В. и др. М.: Энергия, 1978.

Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Курсовое проектирование. М.: Высшая школа, 1988.

Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Лабораторный практикум. М.: Высшая школа, 1988.

Черненький В.М. Имитационное моделирование. Разработка САПР. Книга 9. М.: Высшая школа, 1990.

Шрайбер Т.Дж. Моделирование на GPSS. М.: Машиностроение, 1980.


ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Описание программной модели решения задач на ЭВМ в условиях отказов (файл modelnad.gps) 

SIMULATE

Начало моделирования

1 FUNCTION RN$1,C13

Описание закона распределения случайных

0,0/0.1,0.104/0.2,0.222/0.3,0.357/0.4,0.511/0.5,0.693/

величин

0.6,0.915/0.7,1.304/0.8,1.610/0.9,2.303/0.97,3.507/

0.995,5.298/0.999,7

1 TABLE M$1,0,60,50

Описание выходных данных

1 VARIABLE 3600/X$1

Пересчет значений параметров времени к

2 VARIABLE 60*X$2

единой шкале (секунды)

11 VARIABLE 3600*X$11

12 VARIABLE 60*X$12  

 GENERATE V$11,FN$1

Генерация отказа

 PRIORITY 5

Назначение высшего приоритета заявке, имитирующей отказ

PREEMPT 1,PR

Захват заявкой прибора (отказ прибора)

 ADVANCE V$12,FN$1

Задержка заявки на приборе (восстановление прибора)

 RETURN 1

Освобождение прибора

 TERMINATE

Уничтожение заявки, имитирующей отказ

 GENERATE V$1,FN$1

Генерация заявок на решение задач на ЭВМ

 QUEUE 1

Занятие очереди

 SEIZE 1

Занятие прибора (начало выполнения программы решения задачи)

 DEPART 1

Освобождение очереди

 ADVANCE V$2,FN$1

Задержка заявки на приборе (выполнение программы))

 RELEASE 1

Освобождение прибора (окончание выполнения программы)

 TABULATE 1

Сбор статистики

 TERMINATE 1

Удаление заявки из модели

 INITIAL X$1,20,X$2,1

Описание исходных данных

 INITIAL X$11,100,X$12,30

 START 10000

Задание числа заявок

 END

Конец моделирования

Исходные данные:

X$1 - интенсивность потока запросов на решение задач (заявок/ч);

X$2 - среднее время выполнения программы на ЭВМ (мин);

X$11 - среднее время наработки ЭВМ на отказ (ч);

X$12 - среднее время восстановления ЭВМ (мин).


Описание программной модели решения задач на ЭВМ в условиях абсолютной надежности (файл
model.gps) 

Конец моделирования

Исходные данные:

X$1 - интенсивность потока запросов на решение задач (заявок/ч);

X$2 - среднее время выполнения программы на ЭВМ (мин).


Источник
отказов

Очередь на обслуживание заявок

Выходной поток заявок

Входной поток заявок

Обслужива-ющий прибор

Источник заявок

Рис.1.

SIMULATE

Начало моделирования

1 FUNCTION RN$1,C13

Описание закона распределения случайных

0,0/0.1,0.104/0.2,0.222/0.3,0.357/0.4,0.511/0.5,0.693/

величин

0.6,0.915/0.7,1.304/0.8,1.610/0.9,2.303/0.97,3.507/

0.995,5.298/0.999,7

1 TABLE M$1,0,60,50

Описание выходных данных

1 VARIABLE 3600/X$1

Пересчет значений параметров времени к

2 VARIABLE 60*X$2

единой шкале (секунды)

 GENERATE V$1,FN$1

Генерация заявок на решение задач на ЭВМ

 QUEUE 1

Занятие очереди

 SEIZE 1

Занятие прибора (начало выполнения программы решения задачи)

 DEPART 1

Освобождение очереди

 ADVANCE V$2,FN$1

Задержка заявки на приборе (выполнение программы))

 RELEASE 1

Освобождение прибора (окончание выполнения программы)

 TABULATE 1

Сбор статистики

 TERMINATE 1

Удаление заявки из модели

 INITIAL X$1,20,X$2,1

Описание исходных данных

 INITIAL X$11,100,X$12,30

 START 10000

Задание числа заявок

 END


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21765. Специальные вентиляционные режимы 223.5 KB
  Высокая температура в очаге пожара приводит к нагреву воздуха что вызывает нарушение вентиляции шахты в целом и отдельных ее участков изменяется дебит вентиляционных потоков и их направление. При пожарах могут применяться следующие вентиляционные режимы: неизменный по дебиту и направлению; ослабленный или усиленный по дебиту и неизменный по направлению; реверсивный в целом по шахте или на отдельных участках с изменением количества воздуха; нулевой при котором прекращается доступ воздуха к очагу пожара путем выключения вентиляторов или с...
21766. Проектирование вентиляции шахт 1.43 MB
  При проектировании вентиляции шахты решаются задачи выбора схем вентиляции участков и шахты прогноза выделений вредных газов в выработки определения расхода воздуха для вентиляции шахты проверки сечения выработок по допустимой скорости движения воздуха выбора калорифера для подогрева поступающего в шахту воздуха в зимнее время проверки устойчивости движения воздуха в выработках расчета депрессии шахты регулирования распределения воздуха по выработкам шахты выбора способа вентиляции шахты и вентилятора главного проветривания...
21767. Расчет расхода воздуха для шахты в целом 2.99 MB
  3 Расчет расхода воздуха для шахты в целом Расход воздуха для шахты в целом определяется по формуле Qш=11ΣQучΣQп.ΣQкΣQут м3 мин 1 где 11 коэффициент учитывающий неравномерность распределения воздуха по сети горных выработок; ΣQуч расход воздуха для проветривания выемочных участков м3 мин; ΣQп.в расход воздуха подаваемый к всасам ВМП для обособленного проветривания тупиковых выработок м3 мин. На газовых шахтах расход воздуха для проветривания тупиковых выработок проводимых за пределами выемочных участков кроме...
21768. Расчет количества воздуха 1.55 MB
  В соответствии с 200 ПБ проветривание шахт должно быть организовано таким образом чтобы состав скорость и температура воздуха в действующих горных выработках соответствовали требованиям настоящих Правил. Расход количество воздуха для проветривания шахт должен определяться в соответствии с руководствами инструкциями утвержденными в установленном порядке. Расход воздуха подаваемого в горные выработки должен соответствовать расчетному.
21769. Исследование спектральных характеристик систем с ШИМ c выходом по переменному току 360 KB
  Задачей работы является приобретение навыков теоретического расчета фильтров импульсно-модуляционных систем при прохождении через них сигналов с ШИМ-II
21770. Компьютерная безопасность и взлом компьютерных систем 92.5 KB
  Компьютерные преступления приобрели в странах с развитой телекоммуникационной инфраструктурой настолько широкое распространение, что для борьбы с ними в уголовное законодательство были введены специальные составы преступлений. Однако во всех странах мира отмечается лавинообразный рост компьютерной преступности
21771. Основы С. Быстрый старт 943.54 KB
  Освоение основ языка ANSI С, создания и практического освоения функций ввода и вывода, математических функций, написание программы по индивидуальному варианту
21772. Условный оператор if и оператор выбора switch 785.71 KB
  Задача лабораторной работы состоит в практическом освоении оператора условия и выбора, совмещения их с функциями ввода и вывода, математическими функциями в одном приложении, написание приложения по индивидуальному варианту.
21773. Система охранной сигнализации на базе оборудования «Болид» 850.38 KB
  Изучение системы охранной сигнализации на базе оборудования «Болид». Настройка тактики работы системы охранной сигнализации при помощи программы «Pprog»