24417

Описание формальной модели ОС для абстрактной микропроцессорной ЭВМ

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Структуру ОС в t T можно представить с помощью графа Гt вершинами которого являются элементы Р={P0 Pn} множество процессов и множество ресурсов R={r0 rq} а ребра устанавливают связь между вершинами. ОС является динамически изменяемая система то некоторые элементы в моменты времени t1 t2 принадлежащие Т если t1≠t2 представляют структуру ОС в виде графа Гt1 и графа Гt2. Проследим изменения графа Гt отображая структуру ОС в любой момент времени t T. Определим множество Е как совокупность правил фиксирующих изменение структуры...

Русский

2013-08-09

155 KB

0 чел.

1. Описание формальной модели ОС для абстрактной микропроцессорной ЭВМ.

Рассмотрим формальную модель ОС для абстрактной многопроцессорной машины с целью иллюстрации работы различных блоков ОС. пусть T=[t0, tk] - время функционирования системы, где t0 - время начала функционирования системы, tk - время конца функционирования ОС. Структуру ОС в t  T можно представить с помощью графа Гt, вершинами которого являются элементы Р={P0, … ,Pn}  - множество процессов и множество ресурсов R={r0, … ,rq}, а ребра устанавливают связь между вершинами. Считаем, что множества Р и R не пустые. Т.к. ОС является динамически изменяемая система, то некоторые элементы в моменты времени t1, t2 принадлежащие Т, если t1≠t2, представляют структуру ОС в виде графа Гt1 и графа Гt2. Проследим изменения графа Гt, отображая структуру ОС в любой момент времени t  T. Выделим в некоторое множество σ все возможные вершины и ребра, которые могут быть получены на промежутке времени [t0, tk]. В дальнейшем каждый элемент множества σ (вершина или ребро) будем обозначать σj , j>=1. Определим множество Е как совокупность правил, фиксирующих изменение структуры графа Гt для любого t  T. Каждое правило из множества Е будет иметь вид:

yi: σj σj1, σj2, … , σjk, yj1, yj2, yj3, где yji - номер правила, σj , σj1, … , σjb принадлежат σ и это означает, что элемент σj в момент времени t  T  заменяется на набор элементов σj1, σj2, … , σjk, а yj1, yj2, — номера правил, на которые осуществляется переход, если элемент σj активен или блокирован, а yj3 означает правило, определяющее для заданного σj либо весь граф ресурсов (если σj — процесс), либо альтернативный ресурс (если σj — ресурс).

Обозначим через Y множество номеров правил из Е. Пусть σ0 некоторый начальный процесс, инициирующий работу системы, тогда M - формальную модель ОС, можно определить таким набором M=<T, σ, E, Y, σ0>.

Пусть каждый элемент σj  σ характеризуется следующей тройкой <m(σj), x(σj), s(σj)>, где m(σj) указывает имя элемента, x(σj) указывает тип элемента (процесс, память и т.д.), s(σj) определяет состояние элемента (активен, блокирован и т.д.).

Примем, что некоторый элемент σj в момент времени t непосредственно порождает цепочку элементов φi= σj1, σj2σjb (т.е. σj —> φi).

Будем считать, что граф Гt порождается вершиной σj, следовательно Гt(σj) = Гt = {Gt},

если существует набор правил y1, y2,… ,yi, для которых справедливо следующее утверждение σj Гt(σj), причем на каждом шаге выполняется только 1 правило из множества Е.

- граф процессов, порождаемый процессом  из множества P. Причем P  σ в некоторый момент времени t. Если - начальный процесс, то  (вложено в) . Будем считать, что с каждой вершиной или процессом  связан некий граф ресурсов, обозначаемый через , тогда . Вершины графа соединены ориентированными или неориентированными ребрами.

Ориентированное ребро , вершина  находится в иерархическом подчинении к . Т.е. процесс  является потомком процесса . Неориентированное ребро показывает, что существует связь между  и . Пример. Ребро  может означать, что процесс  и  использует общий ресурс r.

Вершинами графа ресурсов  будут ресурсы , , которые могут быть соединены ориентированными или неориентированными ребрами. Ориентированное ребро указывает, что ресурс  является потомком ресурса . Пример. Если  определяет память, то  может быть одним из сегментов памяти .

Будем считать, что все вершины графа Гt расположены по уровням, причем на нулевом уровне находится единственная вершина . На уровне  помещаем вершины, каждая из которых зависит хотя бы от одной вершины предыдущего уровня и не зависит ни от одной вершины последующих уровней. Вершины, расположенные на одном уровне, не зависят друг от друга.


2. Тонкопленочная и толстопленочная технологии производства микросхем.

Тонкоплёночными интегральными микросхемами называются микросхемы, все элементы и межсоединения которых выполнены на одной общей подложке в виде плёнок из резистивных, диэлектрических, проводящих и других материалов толщиной от нескольких сотых до десятых долей микрометра (но не более 1 мкм).

Пассивные элементы схемы (резисторы, конденсаторы и др.) изготовляют методами тонкоплёночной технологии; активные элементы схемы (диоды, транзисторы и др.) – по обычной технологии, но в миниатюрном или бескорпусном оформлении и монтируют на подложке.

Тонкопленочные микросхемы, в которых используются навесные активные элементы, называют гибридными интегральными микросхемами.

Достоинства тонкопленочных микросхем—возможность получения резисторов и конденсаторов с широким диапазоном номиналов и точными параметрами, высокая температурная стабильность их и возможность автоматизации процесса напыления.

Надежность повышается за счет сокращения числа соединений в схеме и уменьшения механических напряжений от ударов, ускорений и вибраций вследствие уменьшения массы. Ускорение в l000g воздействует на элемент с массой 1 мг силой 0,01 Н.

Основной недостаток тонкопленочных интегральных микросхем— невозможность изготовления в настоящее время по тонкопленочной технологии активных элементов схемы. Это связано с трудностью получения монокристаллических полупроводниковых пленок на аморфных и поликристаллических подложках, обычно применяемых для тонкопленочных микросхем. Необходимость в монтаже активных элементов снижает надежность и увеличивает стоимость микросхем.

Конструктивной основой тонкопленочных микросхем является изоляционная подложка, которая существенно влияет на параметры тонких пленок и надежность всей схемы. Общие требования, предъявляемые к подложке независимо от конструкции и назначения микросхем, следующие: гладкая поверхность, высокая плос-кость, беспористость, механическая прочность, близость коэффициентов термического расширения подложки и пленки, хорошая теплопроводность, стойкость к термоударам, химическая стойкость, большое удельное электросопротивление, низкая стоимость.

Основными элементами тонкоплёночной интегральной микросхемы являются:

1) Резисторы выполняют в виде полосок различной формы. Отношение длины к ширине у таких резисторов много больше единицы.

Сопротивление определяют из соотношения:

, где ро – удельное сопротивление материала; l – длина резистивной плёнки; d – толщина, b – ширина.

2) Конденсаторы получают в виде трёхслойной структуры проводник-диэлектрик-проводник. При этом нижняя обкладка 2 конденсатора выходит за периметр верхней обкладки 3 а периметр диэлектрической пленки 1 выходит за периметр нижней обкладки. Это исключает возможность замыкания обкладки и устраняет погрешность от их смещения. Такая конструкция характерна для конденсаторов повышенной емкости (сотни — тысячи пикофарад)  и имеет площадь верхней обкладки более 5 мм2. Для конденсаторов небольшой емкости (десятктки пикофарад) обкладки конденсаторов выполняют в виде двух взаимно пересекающихся проводников разделенных пленкой диэлектрика 2. Расчетная площадь конденсаторов составляет 1 ... 5 мм2 (рис. 15.2, б). Ёмкость конденсатора с параллельно расположенными электродами:

, где ипсилон – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя, S – активная площадь конденсатора, равная площади верхней обкладки (кв.см.), d – толщина диэлектрического слоя (см).

3) Соединительные проводники выполняют в виде проводящих плёнок толщиной 0,5…5 мкм. Более толстые плёнки не обеспечивают хорошей адгезии с основанием.

Толстоплёночными интегральными микросхемами называются такие, в которых резисторы, конденсаторы, контактные площадки и межсоединения изготовляют путём последовательного нанесения на поверхность подложки различных по составу паст с последующим их выжиганием. Пассивные элементы формируются из плёнок толщиной более 1 мкм (обычно от 5 до 25 мкм).

Минимальная площадь подложки составляет 6 кв. мм., максимальная 500 кв. мм., а наименьшая толщина – 0,6 мм.

Основными видами паст являются:

1) проводящие (обладают низким удельным сопротивлением и обладают малой активностью при контакте с химически активными материалами при высокой температуре);

2) резистивные (металлы комбинируются с изоляционными или полупроводниковыми материалами);

3) диэлектрические (для создания изоляционных слоев и полупроводниковыми материалами);

4) лудящие (состоят из низкотемпературного припоя и органического связующего, в состав которого входит флюс на основе канифоля).

Элементами толстопленочных интегральных микросхем являются резисторы, конденсаторы и соединительные проводники.

Резисторы являются основными элементами, определяющими качественные показатели микросхем и микросборок. Толстолле-ночная технология позволяет получать резисторы в диапазоне от 1 Ом до 1 МОм с отклонениями в пределах ±20%, Последующая подгонка обеспечивает точность до ±1%.

Конденсаторы в толстопленочных микросхемах используют малой емкости (до 300 пФ). В толстопленочных гибридных микросхемах используют многослойные дискретные (навесные) керамические конденсаторы. На площади, необходимой для нанесения конденсатора с номиналом 300 пФ, можно расположить навесной многослойный конденсатор на 10 000 пФ.

Соединительные проводники изготовляют из золота и сплавов «платина — золото» или «палладий — золото». Сопротивление золотых проводников составляет 0,005 Ом/ед пл., а из сплавов «палладий— золото»--0,10 Ом/ед пл


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69318. Розв’язування СЛАР на основі LU-розладу матриці 542 KB
  До цієї задачі належать задачі обчислення визначників і обчислення елементів оберненої матриці. Іноді обчислення визначників і елементів оберненої матриці називають другою і третьою основними задачами лінійної алгебри. 2 заснований на використанні оберненої матриці...
69319. Аналіз похибок розв’язування СЛАР 336 KB
  Аналіз похибок через число обумовленості матриці Нехай обчислене значення x помилка розв’язку ε = b відхил або нев’язка розв’язку системи рівнянь x = b. Нев’язка може бути малим а помилка розв’язку великою. 52 cond = 1 число обумовленості матриці що дорівнює максимально...
69320. Ітераційні методи розв’язування СЛАР 307.5 KB
  Метод простої ітерації умови збіжності Для розріджених великих систем рівнянь досить добрі результати можна отримати як це було показано в попередньому параграфі застосуванням методу визначальних величин.
69321. Властивості власних значень і власних векторів матриці 115 KB
  Метод характеристичного рівняння матриці Коли на деякий вектор х діє матриця А то в загальному випадку отримується новий вектор у = Ах який відрізняється від вектора х як своїм модулем розміром так і орієнтацією в багатовимірному просторі.
69322. Степеневий метод обчислення власних значень 149.5 KB
  Для оцінки окремих власних значень матриці можна використовувати теорему Гершгоріна яка стверджує що матриця А порядку nxn має n власних значень кожне з яких лежить в межах круга: 4. Якщо λ власне значення матриці то завжди можна вибрати відповідний йому...
69323. Власні значення симетричних матриць 174 KB
  Остаточно маємо формули алгоритму Ланцош довільний нормований вектор; При цьому вважається, що Якщо то було випадково взято ортогональним одному з власних векторів. Тоді Т розпадається на дві тридіагональної матриці; характеристичний поліном – на добуток двох поліномів...
69324. LR-та QR-алгоритми обчислення власних значень 325.5 KB
  Цей метод базується на перетворенні подібності матриці А таким чином щоб власні значення матриці отриманої внаслідок перетворення знаходилися простіше чим для початкової матриці. Найбільш просто обчислювати власні значення трикутної матриці для якої...
69325. Інтерполяція алгебраїчними поліномами. Інтерполяційні поліноми Лагранжа та Ньютона 213 KB
  Таку заміну називають наближенням функції fx. Тоді при вирішенні задачі замість функції fx оперують з функцією φx а задача побудови функції φx називається задачею наближення. Такий спосіб наближення базується на теоремі Вейерштраса про наближення неперервної функції...
69326. Кусково-поліноміальна інтерполяція. Інтерполяція сплайнами 507 KB
  Поліном 3-го ступеня будемо називати кубічним сплайном Sx що відповідає вихідної функції fx і заданий на сітці впорядкованих вузлів =x0 x1 xn=b якщо задовольняютьсянаступні умови: а. Будемо виводити формулу для рівновіддалених вузлів коли: xi xi 1 = h Знайдемо значення функції...