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

53296. Healthy eating 39.5 KB
  Развитие способности к комбинированию и трансформированию речевых единиц, способности осуществлять продуктивные речевые действия на английском языке; развивать навыки интерактивного чтения, умения делать выводы.
53297. Healthy lifestyle 40.5 KB
  P1 Drink clean fresh water. Drink at least eight glasses of water every day. Limit soda and caffeine drinks. It is important to eat green and orange vegetables and fruit every day. Fresh vegetables and fresh fruit like bananas and oranges and tomatoes or carrots are the best. P2 Get plenty of rest and sleep. Children need about eight or ten hours of sleep each night. Make time for you self. Walk in the fresh air. Read and listen to soft music.
53298. ДОМАШНІЙ ХІМІЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ 63 KB
  Для дослідів буде потрібно невелику кількість овочів, фруктів, харчової соди, оцту, соків, тому, необхідно звернутися до батьків з проханням, не жаліти, якщо дитина зіпсує їх в своїх дослідах, адже вона пізнає навколишній світ, а це - крок у велику науку. Посудом у домашній лабораторії слугуватимуть скляні ампули від пігулок
53299. Характеристика образів повісті Я. Стельмаха «Химера лісового озера, або Митькозавр з Юрківки» 152.5 KB
  Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки. Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки. Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки Сергієм і Митьком. Які думки у вас виникли коли ви знайшли сандалю що це взуття якогось дослідника якого зїв Митькозавр.
53300. Вивчення властивостей моноцукрів і дицукрів 102.5 KB
  АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ: Програмою предмету передбачено вивчення основних методів дослідження хімічного складу речовини, знання яких необхідні спеціалісту для контролю технологічного процесу обробки сировини, напівфабрикатів, кулінарних і кондитерських виробів. Вивчення теми сприяє розвитку творчого професіоналізму, навиків експериментальної роботи, розвитоку творчого мислення, встановлення причиннно - наслідкових зв´язків, інтересу до пізнавальної діяльності, навиків самостійної роботи з учбовою і науковою літературою.
53301. Хранение, использование и учет прекурсоров в химическом кабинете общеобразовательного учебного заведения 91.5 KB
  Прекурсоры вещества часто используемые при производстве изготовлении переработке наркотических средств и психотропных веществ включённых в Перечень наркотических средств психотропных веществ и прекурсоров утвержденный Постановлением Кабинета Министров Украины от 06. Согласно Закону Украины Об обороте в Украине наркотических средств присихотропных веществ их аналогов и прекурсоров от 15. № 503V необходимо вести строгий учет прекурсоров.
53302. Україна в подіях Північної війни. Повстання гетьмана Івана Мазепи 46.5 KB
  Повстання гетьмана Івана Мазепи. Виявити роль і значення Івана Мазепи в українському національно-визвольному русі. Внутрішня і зовнішня політика Мазепи. Мазепи.
53303. Національно-визвольна війна українського народу проти Речі Посполитої середини ХVІІ ст 64.5 KB
  Нагадую правила гри: за кожне порушення дисципліни викрики підказку журі має право зняти з команди від 2 до 5 балів. Кому розпочинати гру визначається за допомогою жеребкування Отже у нас все готове до початку КВК залишилось побажати тільки успіхів учасникам гри і оголосити склад журі. Оголошується склад журі Змагання сьогоднішнє я відкриваю 1 щиро усіх вас вітаю. Команда Ерудити Любить КВК наш дружний клас І оголосить засідання зараз Ось болільники а ось журі.
53304. Украинско-московский межгосударственный договор 1654 года. Продолжение Национально-освободительной войны 76.5 KB
  Цели: выяснить предпосылки и определить основные положения и значение украинско-московского договора 1654 года, а также дать историческую оценку событиям Национально-освободительной войны в 1654-1655 годах; развивать у учащихся жизненные умения и навыки: работать с историческими источниками и на основе их делать выводы и обобщения, давать оценку историческим событиям, высказывать свою точку зрения по отношению к ним...