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

12 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

23106. Теорія молекули водню. Обмінна взаємодія 371 KB
  Оскільки гамільтоніан не залежить від спінових змінних то хвильова функція зображається добутком спінової функції на просторову . За допомогою хвильової функції знаходимо середнє значення повного гамільтоніана системи: де кулонівський інтеграл К характаризує ел. наближені хвильові функції Кулонівський інтеґрал К є малим числом і головну роль відіграє обмінний інтеґрал який у ділянці малих є додатною величиною а при змінює знак. Таким чином для симетричної просторової функції є можливим зв'язаний стан системи і теорія...
23107. Прискорювачі заряджених частинок та принципи їх роботи 62.5 KB
  При непрямих методах прискорення електричне поле індукується змінним магнітним полем або використовується змінне електричне поле у вигляді біжучих або стоячих хвиль. Ідея прискорення заряджених частинок електричним полем яке породжується змінним магнітним полем. Основна складова потужний електромагніт обмотка якого живиться змінним струмом з частотою сотні МГц. При зміні маг потока зявляється вихрове ел поле і на кожний електрон в камері діє сила eE.
23108. Общая характеристика экономики государственного сектора 262 KB
  Под государственным сектором экономики страны понимают сектор, представляющий и обслуживающий интересы всего населения. Государство является основным институтом, организующим и координирующим взаимоотношения граждан и социальных групп в стране и обеспечивающим условия для их совместной деятельности
23109. Сучасні уявлення про ядерні сили. Моделі атомного ядра 136.5 KB
  За сучасними поглядами сили між нуклонами є виявом сильної кваркглюонної взаємодії. Така частинканосій сильної міжкваркової взаємодії називається глюоном. При взаємодії глюонів з кварками колір кварків змінюється. Аромат кварків їхній електричний та баріонний заряди не змінюються тобто колір є найбільш важливою властивістю кварків при взаємодії.
23110. Теорія молекули водню. Обмінна взаємодія 59.5 KB
  Теорія молекули водню. Відносне розміщення цих центрів атомних ядер визначає просторрову конфігурацію молекули при цьому стійкому рівноважному стану відповідає мінімум енергії молекули. Відносний рух ядер коливання ядер і обертання молекули як цілої це окремі задачі. Таким чином для Н2 хвильове рівняння можна записати у вигляді: де V потенціальна енергія молекули V=V1V2 енергія першого ел.
23111. Методи визначення роботи виходу електрона 973.5 KB
  Методи визначення роботи виходу електрона. Енергію яку потрібно виконати для вибиття електрону з металу або рідини у вакуум називається роботою виходу. Еіон енергія іонізації А робота виходу електрона за межі поверхні тіла кін. Величина роботи виходу A в значній мірі залежить від чистоти поверхні емітера.
23112. Досліди Франка і Герца по визначенню потенціалів іонізації 52 KB
  При непружніх зіткненнях електрона з атомом відбувається передача енергії від електрона атому. Якщо внутрішня енергія атома змінюється неперервно то атому може бути передана будьяка порція енергії. Якщо ж стани атома дискретні то його внутрішня енергія при зіткненні з електороном повинна змінюватись також дискретно на значення що дорівнюють різниці внутрішньої енергії атома в стаціонарних станах. Отже про непружньому зіткненні електрон може передати атому лише певні значення енергії.
23113. Методи отримання низьких температур 31.5 KB
  Для отримання та утримання низьких температур звичайно використовують зріджені гази. В посудині Дюара яка містить зріджений газ що знаходиться під атмосферним тиском. 1 Для отримання зріджених газів використовують спеціальні пристрої в яких сильно стиснутий газ при адіабатичному розширенні охолоджується що видно з рівняння адіабати . Але таким способом не можна отримати температури нижчі від температури конденсації газу.
23114. Методи визначення роботи виходу електрона 40.5 KB
  Методи визначення роботи виходу електрона. Енергію яку потрібно прикласти для вибиття електрону з металу або рідини у вакуум називається роботою виходу. Еіон енергія іонізації А робота виходу електрона за межі поверхні тіла кін. Величина роботи виходу A в значній мірі залежить від чистоти поверхні емітера.