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

9013. Основные идеи философии И. Канта 42 KB
  Основные идеи философии И. Канта Иммануил Кант (1724 - 1804 гг.) - немецкий философ и ученый, родоначальник немецкой классической философии. Прожил всю жизнь в Кёнигсберге, где окончил университет и был в 1755 - 1770 гг. доцентом, а в...
9014. Система и метод философии Гегеля 47 KB
  Система и метод философии Гегеля Георг Фридрих Гегель (1770 - 1831 гг.) - создатель грандиозной системы Абсолютного идеализма. Все действительное, по Гегелю, разумно, постижимо средствами логики, т. е. постижимо в понятиях (такая концепция...
9015. Возникновение и развитие марксистской философии 35 KB
  Возникновение и развитие марксистской философии Марксистскую философию составляют диалектический и исторический материализм. Диалектический материализм изучает наиболее общие закономерности развития и функционирования мира в целом, отношения и взаим...
9016. Неклассическая философия рубежа XIX - XX вв. Отличие от классической философии 36 KB
  Неклассическая философия рубежа XIX - XX вв. Отличие от классической философии Иррационализм - обозначение неклассических, идеалистических течений в философии, которые, в противоположность рационализму, ограничивают или отрицают возможност...
9017. Философия жизни Ф. Ницше 46 KB
  Философия жизни Ф. Ницше В основе всего сущего знаменитым философом Фридрихом Ницше признается жизнь. Жизнь стоит над всем. Иррационализм Ницше - последовательное уничтожение разумного постижения - мир хаотичен. По Ницше, сознани...
9018. Экзистенциализм. Свобода и ответственность. Смысл человеческого бытия 45 KB
  Экзистенциализм. Свобода и ответственность. Смысл человеческого бытия Экзистенциализм - философия существования, иррационалистическая философия. Ее наиболее крупные представители - М. Хайдеггер, К. Ясперс, Г. Марсель, Ж. П. Сартр, А. Камю,...
9019. Герменевтика Ф. Шлейермахера, Х.- Г. Гадамера, В. Дильтея 35.5 KB
  Герменевтика Ф. Шлейермахера, Х.- Г. Гадамера, В. Дильтея Герменевтика - наука о понимании, изучает процессы передачи информации в познании, межсубъектные, междисциплинарные, межвременные. Герменевтика сложилась в ХХ в., ее основатель - Га...
9020. Позитивизм и этапы его развития (Б. Рассел, ранний Л. Витгенштейн) 38 KB
  Позитивизм и этапы его развития (Б. Рассел, ранний Л. Витгенштейн) Позитивизм в общем смысле - философское течение, основанное на принципе, что все подлинное, положительное (позитивное) знание может быть получено лишь как результат отдельных сп...
9021. Философия постмодернизма 35 KB
  Философия постмодернизма Постмодернизм - многозначный и динамически подвижный в зависимости от исторического, социального и национального контекста комплекс философских, научно-теоретических и эмоционально-эстетических представлений. Прежде все...