20218

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕССОРА

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Исследование способов организации вычислительного процесса в цифровых управляющих системах и определение быстродействия процессора ЭВМ. В ходе выполнения работы студент знакомится с основными способами организации вычислительного процесса для различных режимов работы

Русский

2014-10-11

58.88 KB

10 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное ГОСУДАРСТВЕННОЕ бюджетное ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет информатики

и вычислительной техники

Кафедра информационно-

вычислительных систем

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО

БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕССОРА

отчет

по лабораторной работе №2

Вариант № 41

Выполнил: студент ИВТ-21 _______ Тимофеев И.А. _________

       подпись                                       дата

  Проверил: к.т.н., доцент  ________   Васяева Е.С.   _________

       подпись                                       дата

Оценка  _____________

Йошкар-Ола

2014 г.

Цель работы

Исследование способов организации вычислительного процесса в цифровых управляющих системах и определение быстродействия процессора ЭВМ. В ходе выполнения работы студент знакомится с основными способами организации вычислительного процесса для различных режимов работы ВС и получает навыки расчета его количественных характеристик и формирования требований к быстродействию процессора для обеспечения заданного качества работы.

Исходные данные

Интенсивность потока заявок , с-1

1,1

6,1

5,1

7,3

1,3

Штраф за задержку заявок

1,00

3,00

4,00

10,00

20,00

Трудоёмкость обслуживания заявок , тыс. оп.

11,40

23,40

9,60

20,40

11,20

Быстродействие процессора B (тыс. оп/с) и коэффициент пропорциональности k

B=450,00; k=0,20

Рис. 1. Исходная граф-схема алгоритма

Рассмотрим цифровую управляющую систему (ЦУС), на которую поступает пять потоков заявок (М=5) с интенсивностями 1=1,1 с-1, 2=6,1 с-1, 3=5,1 с-1, 4=7,3 с-1, 5=1,3 с-1.

Обработка заявок осуществляется программами, трудоемкость которых равна 1=11400, 2=23400, 3=9600, 4=20400, 5=11200 операций соответственно. Коэффициент пропорциональности k=0,20 . Кроме того, предполагается, что быстродействие процессора выбрано В=450000 оп/c и определены значения штрафов за задержку заявок каждого типа 1=1, 2=3, 3=4, 4=10, 5=20.

Определим нижнее значение быстродействия для ЦУС с неограниченным временем пребыванием заявок (2.10)

.

Заданное быстродействие процессора B больше рассчитанного Вmin. Если бы это условие не выполнялось, заданное предполагаемое быстродействие процессора следовало бы увеличить до значения Вmin, округленного до ближайшего большего. Выбирать быстродействие процессора меньше Вmin нецелесообразно, т.к. система становится неустойчивой.

При минимальном быстродействии процессора коэффициент простоя (2.19) системы равен

Теперь необходимо проверить существование в системе стационарного режима. Для этого определим среднее значение длительностей обслуживания заявок разных типов i и значения загрузок i со стороны заявок каждого типа

Суммарная загрузка процессора ЦУС в этом случае равна (2.9)

Все условия существования стационарного режима соблюдаются, т.к. i<1 и R<1. В этом случае при заданном предполагаемом значении процессора коэффициент простоя системы равен:

Для расчета характеристик бесприоритетных дисциплин обслуживания необходимо знать вторые начальные моменты средних значений длительности обслуживания заявок каждого типа, определяемых по (2.14)

При использовании бесприоритетной дисциплины обслуживания время заявок всех типов одинаково (2.13) и равно

Определим функцию штрафа для ЦУС с бесприоритетными дисциплинами обслуживания, подставляя полученное значение  в (2.11)

 

Чтобы улучшить характеристики ЦУС по сравнению с использованием бесприоритетных  дисциплин обслуживания необходимо оптимально распределить приоритеты потокам заявок с учетом правила (2.15). Значения  для заданных характеристик потоков заявок таковы

После распределения первый приоритет (наивысший) должен назначаться пятому потоку, второй – четвертому, третий – третьему, четвертый – второму и пятый (самый низкий) – первому потоку. Такое распределение приоритетов справедливо как для относительных, так и для абсолютных приоритетов.

Теперь определим характеристики дисциплин обслуживания с относительными приоритетами. Среднее время ожидания заявок (2.17) и функцию штрафа (2.11) рассчитывают с учетом распределенных приоритетов, т.е. 1 рассчитывается для пятого потока; 2 – для четвертого и т.д.

Функция штрафа по сравнению с бесприоритетными дисциплинами обслуживания уменьшилась, что доказывает преимущество использования относительных приоритетов в сравнении с бесприоритетными дисциплинами.

Теперь определим характеристики дисциплин обслуживания с абсолютными приоритетами. С учетом распределенных приоритетов среднее время ожидания заявок (2.18) для дисциплин обслуживания с абсолютными приоритетами и функция штрафа по (2.11) равны соответственно

Для абсолютных приоритетов функция штрафа также уменьшилась по сравнению с бесприоритетными дисциплинами обслуживания и дисциплинами обслуживания с относительными приоритетами, что указывает на оптимальное распределение приоритетов.

Чтобы сравнить эффективность использования относительных и абсолютных приоритетов, можно проверить условие (2.16)

 

-0,0582+-0,6468+-1,4988+2,4309+1,8805= 2,107>0,

что доказывает наличие выигрыша при использовании дисциплины обслуживания с относительными приоритетами по сравнению с абсолютными.

Теперь необходимо определить оптимальное быстродействие процессора для бесприоритетных дисциплин обслуживания Bopt (2.20), рассчитав для этого вторые начальные моменты трудоемкости обслуживания заявок (2.21) и суммарную интенсивность потоков заявок .

.

 

Для бесприоритетных дисциплин обслуживания коэффициент простоя (2.19) равен

Коэффициент простоя системы увеличился, так как рассчитанное оптимальное быстродействие процессора Bopt больше заданного предполагаемого В. На основании этого можно сделать вывод, что система недостаточно загружена заявками, так как интенсивности входных потоков незначительны. Поэтому следует использовать приоритетные дисциплины обслуживания и выбирать быстродействие процессора меньше оптимального.

Оптимальное быстродействие для дисциплин обслуживания с относительными приоритетами определяется как область допустимых значений при пересечении графиков Вopt(*) и Bopt(*). Для построения графиков используется выражение (2.22).

Вывод

Наблюдая уменьшение рассчитанной функции штрафа Сw по сравнение с этой величиной, полученной для ЦУС с бесприоритетными дисциплинами обслуживания, можно увидеть, что достигается эффективность реализации дисциплин обслуживания заявок, как с относительными, так и с абсолютными приоритетами. Исходя из условия (2.16) можно сказать, что использование дисциплины обслуживания с относительным приоритетом эффективнее чем с абсолютным приоритетом.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19252. РЕАКТОР ИТЭР 579.5 KB
  Лекция 15 Реактор ИТЭР Основные параметры ИТЭР бланкет системы диагностики плазмы выбор материалов первой стенки перспективы. Проектирование термоядерных реакторов началось в семидесятых годах прошлого века когда на установках были получены данные позво
19253. Понятие излучения. Реактор как источник излучений. Первичные и вторичные источники излучений. Задачи с источником на границе 71.5 KB
  Лекция 1. Понятие излучения. Реактор как источник излучений. Первичные и вторичные источники излучений. Задачи с источником на границе. 1.1. Понятие излучения. В рамках курса с учетом акцента на задачи радиационной защиты введем понятие излучения так. Излучение и
19254. Понятие радиационной защиты. Классификация защит. Построение задачи расчета защиты 39 KB
  Лекция 2. Понятие радиационной защиты. Классификация защит. Построение задачи расчета защиты. 2.1. Понятие радиационной защиты. Под радиационной защитой понимают материалы конструкцию располагаемые между источником опасности излучения и объектом защиты для о
19255. Понятие поглощенной и эквивалентной дозы. Коэффициенты качества излучения. Предельно допустимая доза облучения 36.5 KB
  Лекция 3. Понятие поглощенной и эквивалентной дозы. Коэффициенты качества излучения. Предельно допустимая доза облучения. 3.1. Понятие поглощенной дозы. Поглощенная доза излучения доза излучения D – отношение энергии переданной излучением веществу в некотором о...
19256. Газокинетическое уравнение переноса нейтронов в неразмножающей среде. Решение уравнения переноса для нерассеянной компоненты излучения 122.5 KB
  Лекция 4. Газокинетическое уравнение переноса нейтронов в неразмножающей среде. Решение уравнения переноса для нерассеянной компоненты излучения. 4.1. Газокинетическое уравнение переноса нейтронов в неразмножающей среде. Неразмножающей подкритической будем н...
19257. Классификация и обзор методов расчета полей нейтронов и гамма-квантов 70 KB
  Лекция 5. Классификация и обзор методов расчета полей нейтронов и гаммаквантов. 5.1. Классификация методов расчета полей нейтронов и гаммаквантов. Методы расчета полей нейтронов и гаммаквантов можно разделить на приближенные и точные. Приближенные методы не
19258. Модель сечения выведения для быстрых нейтронов: основные предположения, границы применимости. Сечение выведения смесей и гетерогенных сред 78 KB
  Лекция 6. Модель сечения выведения для быстрых нейтронов: основные предположения границы применимости. Сечение выведения смесей и гетерогенных сред. 6.1. Модель сечения выведения для быстрых нейтронов. Модель сечения выведения – приближенный метод вычисления мо
19259. Модификация модели сечения выведения для различных спектров быстрых нейтронов и неводородосодержащих сред 37.5 KB
  Лекция 7. Модификация модели сечения выведения для различных спектров быстрых нейтронов и неводородосодержащих сред. 7.1. Модификация модели сечения выведения для различных спектров. При получении значений сечений выведения для задач реакторной защиты обычно пр...
19260. Основные процессы взаимодействия гамма-квантов с веществом. Газокинетическое уравнение переноса гамма-квантов в задачах с внешним источником 124 KB
  Лекция 8. Основные процессы взаимодействия гаммаквантов с веществом. Газокинетическое уравнение переноса гаммаквантов в задачах с внешним источником. 8.1. Понятие гаммаизлучения. Электромагнитное излучение высокой энергии высокой частоты испускаемое возбуж