45447

Моделирование систем РВ Проблема моделирования сетей при случайном доступе. Применение модели реального времени. Модель реального Мира

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Моделирование СРВ необходимо для того чтобы оценить разрабатываемую систему по времени функционирования и передачи данных. Σt=tреакции человека tнажатия на педаль тормоза tпередачи для обработки сигнала уз. 1 tпередачи сигнала от уз. механизма t1 время передачи информации от основного контроллера к сетевому t2 время передачи данных сетевым контроллером на шину t3 разброс передачи сообщения в сети возникает в следствии того что используется один сетевой канал t4 время приема данных с шины на сетевой контроллер t5 время...

Русский

2013-11-17

123.5 KB

7 чел.

  1.  Моделирование систем РВ Проблема моделирования сетей при случайном доступе. Применение модели реального времени. Модель реального Мира.

Моделирование СРВ.

Моделирование систем реального времени – изучение принципов, обеспечивающих заданные временные характеристики в распределенных вычислительных системах.

Моделирование СРВ необходимо для того, чтобы оценить разрабатываемую систему по времени функционирования и передачи данных. Моделирование времени, передача информации от источника к приемнику, максимальная задержка времени исполнения команды в распределенной системе.

1. Обеспечение механической связи – взаимное влияние элементов осуществляется с применением дополнительных вспомогательных узлов.

2. обеспечение электрической информационной связью (на каждый датчик и элемент управления устанавливается контроллер, все контроллеры объединяются в сеть с целью взаимодействия. С этой целью информационная система должна оценить время за которое человек, нажавший на педаль тормоза, получит желательный результат).

Σt=tреакции человека + tнажатия на педаль тормоза + tпередачи для обработки сигнала уз. 1 + tпередачи сигнала от уз. 1 к уз. 2 +

           + tобработки сигнала узлом 2 + tвыдачи управляющего воздействия уз. 2 + tсрабатывания исполнит. механизма

t1 – время передачи информации от основного контроллера к сетевому

t2 – время передачи данных сетевым контроллером на шину

t3 – разброс передачи сообщения в сети (возникает в следствии того, что используется один сетевой канал)

t4 – время приема данных с шины на сетевой контроллер

t5 – время передачи информации с сетевого контроллера на основной

Основной задачей моделирования является определение максимального времени передачи информации в распределенной системе управления от одного узла к другому. При моделировании систем реального времени надо получить наихудший результат, который гарантирует время передачи информации. Гарантированное время передачи информации – время, за которое система выполняет действия в независимости от внешних факторов. В процессе моделирования предметная область делится на две модели: модель функционирования типового узла и модель распределенной системы управления.

Модель типового узла является детерминированной моделью с известным поведением, поэтому всегда можно вычислить время выполнения операции на данном узле. В системе реального времени это время является фиксированным и называется временем исполнения.

Модель распределенной системы управления: зависит от способа взаимодействия узлов в сети и оно может быть фиксированным или вероятностным.

Существует два основных метода доступа к среде: TokinRing и CSMA/CA. Если используется TokinRing, то система обладает детерминированным поведением и временные задержки зависят от скорости передачи данных и количества сообщений.

Это время будет гарантированным при условии, что все процессы и задачи являются периодическими. Для апериодических задач максимальная задержка R=tmax + tцикла

Проблема моделирования сетей при случайном доступе

При доступе узла к среде непосредственно при передаче информации проверяется занятость канала. Если канал занят, то сообщение ставится в очередь в соответствии с его приоритетом и отправляется только при освобождении канала (параметр t3). Этот параметр называется jitter и является разбросом постановки сообщения в очередь. Параметр определяется пользователем, для каждого сообщения выбирается он отдельно.


Т
з = Тм - Тотпр.сообщ , где Тм – время передачи,

Jm = Тотпр.сообщ. или Jm ≠ Тотпр.сообщ.

Jm определяет возможность отправки сообщения в заданный цикл.

Jm + Тотпр.сообщ. < Тм  

Разброс передачи сообщения в системах со случайным доступом необходим для обеспечения гарантированного времени передачи.

Dm – крайний критический срок исполнения. Он определяет время, до которого текущая передача сообщения является актуальной. При превышении Dm сообщение должно быть отброшено.

Суммарно для систем со случайным доступом требуется получение неблагоприятного времени ответа Rm, то есть времени по истечении которого система не может гарантировать функционирование в режиме РВ.

Rm = Jm + Wm + Cm , где m – сообщение.

Если Rmтек > Rmрасчет , то невозможно функционировать в системе РВ.

Cm – максимальное время физической посылки сообщения m по шине.

Cm включает:

  1.  tперед.дан. – время передачи информации по шине (полезная информация).
  2.  tперед.наклад.расходов – время передачи накладных расходов.

Накладные расходы – это биты информации, необходимые для передачи сообщения в защищённом виде, для указания источников и приёмников информации, CRC-кода и информации для аутентификации.

  1.  tперед.дополн.данных - время передачи дополнительных данных.

Дополнительные данные – это информация, определяемая протоколом передачи данных. Служит для передачи основной и накладной информации.

Sm – представляет размер сообщения в байтах.

τbit – такт передачи шины.

Соответственно этот параметр зависит от протокола передачи информации, скорости передачи и длины сообщения.

Wm – задержка организации очереди сообщений.

где hp(m) – множество сообщений с приоритетом более высоким, чем у сообщения m;

lp(m) – множество сообщений с приоритетом более низким, чем у текущего сообщения.

Wm = W0 = 0

W1=1

W2=2 = W1+E

Wm является рекурсивным, так как при учёте задержек следующих сообщений

необходимо учитывать задержки, полученные в результате формирования предыдущих сообщений.

Если у сообщения такой же приоритет, то помещается в hp(m).

Bm = max (Ck)

 klp(m), где Ck – время физической посылки сообщения.

Bm – максимальное время, на которое может задерживаться текущее сообщение более низкими по приоритету сообщениями.

В момент передачи более высокоприоритетного сообщения шина может быть занята сообщением с более низким приоритетом. Для передачи текущего сообщения требуется ожидание, равное времени передачи сообщения.

Если lp(m) → ∞, то Bm = 130τ – это наихудшее время, за которое должно отправиться текущее сообщение.

Tj – период передачи сообщения.  

Для получения результата: Wm0 = 0 нет никаких задержек.

Для высокоприоритетного сообщения: W1= Bm = 130τ

Приведённый алгоритм не учитывает возможность ошибок при передаче информации по сети.

Для эффективности использования данного алгоритма рекомендуется назначать приоритеты сообщений по принципу D - J, Rm.

Моделирование нераспределенной системы.

Если в разрабатываемой системе присутствует узел, который выполняет функции центрального вычислительного узла, то для моделирования системы применение моделирования стохастической системы является необоснованным, так как весь процесс управления регулируется одним объектом. Основным объектом является информационный поток, поступающий от периферийных устройств к центральному.

А)    Б)

В качестве алгоритма взаимодействия может использоваться принцип сдвигающегося регистра. Если структура древовидная, то модель системы делится на группы связанные с подсистемой. Моделирование производится по нескольким этапам.

В качестве базового используется транспортная модель системы, поэтому решение системы осуществляется методами линейного программирования. В процессе построения модели необходимо вычислить следующие параметры: основные характеристики центрального вычислительного узла (т.е. производительность); скорость передачи информации между периферийным и главным устройствами; возможный период появления сообщений; величину накладных расходов, используемых для кодирования сообщений; необходимость распределения устройств по приоритетам.

Анализ характеристик должен осуществляться по европейским рекомендациям комитета по электронике IEEE.

Применения модели реального времени

Роль модели:

1. Прогнозирование свойств и поведения объекта внутри области применениям за ее пределами. Моделирование выполняется с целью проверки адекватности системы реального времени в устойчивых состояниях. Дает наиболее точную оценку.

2. Управление объектом путем выбора наихудших характеристик, выявленных при построении модели. Обеспечение автоматизации системы с применением стандартных методов. Адекватная модель системы реального времени будет реализована только в том случае, если любое возмущающая воздействие будет обработано системой без ухудшения качества функционирования самой системы.

3. Возможность изучения моделей или объектов

В процессе моделирования определяются ситуации, которые могут возникнуть в процессе функционирования. Модель позволяет оценить вероятность возникновения таких ситуаций в целях анализа влияния.

4. Получение навыков по управлению объектом

Получение набора значений, которые однозначно определяют состояние системы в заданный момент времени. Это позволяет определить очередность подачи воздействий на систему. Алгоритм модели рв  должен обеспечивать стабильность функционирования самой системы и исключения влияний системы на другие системы.

5. Возможность улучшения свойств объекта и улучшения качества функционирования системы

Модель позволяет выявить характеристику расширяемости и гибкости. Для подключения к системе дополнительных функций. Модель позволяет выявить критичные участки при анализе гибкости.

Основное применение модели системы реального времени – это разработка систем реального времени. Построение модели реального мира заключается :

Первичная модель реального мира может быть построена базе модели интеллектуального здания. Каждая подсистема здания представляет собой автономную подсистему, которая реализует те действия, которые совершаются внешними возмущениями. Любая подсистема является искусственной и человек может воздействовать на систему в качестве окружающей среды.

При моделировании интеллектуального здания необходимо обеспечить реакцию каждой подсистемы на изменение условий. Описание реакции производится построением систем реального времени: подсистема освещения позволяет построить реакцию на появление человека. На данный момент модель интеллектуального здания является упрощенной моделью реального мира, которая не учитывает модель поведения объекта. Модель поведения объекта должна быть построена при решении проблем, связанных с возникновением случайных ситуаций. Проблема построения модели – модель поведения человека, т.е. имитация его настроения. Проблема построения модели заключается в построении следующих задач:

1. Проблема управления человеком (проблема управления настроением). Нужна классификация настрения.

2. Обеспечение адекватной реакции модели на поведение человека. Адекватная реакция заключается в компенсации тех качеств, которые вносят возмущающий характер;

3. Задача создания благоприятных условий для функционирования реального мира и функционирования объектов реального мира.

- модель реального мира, включающая модель внешних воздействий с учетом весовых коэффициентов А, модели СРВ (f(y)), где y – измеряемый параметр, z(y) – функция модели поведения, которая ограничивает модель СРВ. При этом модель удовлетворяет любой системе независимо от средств вычисления и средств передачи данных.

 

EMBED Equation.3  

Модель СРВ

Модель реального мира

Модель внешних воздействий

Модель поведения объектов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25049. Соціокультурні світи 34 KB
  Будьякий соціокультурний світ відрізняється не тільки своєрідністю культури але й звичаями життя у ньому. Соціокультурні світи можуть бути замкнуті у сферу якоїнебудь окремої етнічної культури наприклад світ Стародавнього Єгипту чи світ інків. Але на відміну від національних культур вони не обов`язково виникають на основі етнічної спільності і можуть охоплювати різні народи і країни наприклад світ європейського середньовіччя світ арабської культури.
25050. Вихідним моментом інформаційно-семіотичного підходу до культури 58.5 KB
  І такими видами смислів виступають знання цінності і регулятиви. Відповідно цьому знання те що дається пізнанням цінності те що встановлюється за допомогою оцінки і регулятиви те чим регулюються дії представляють собою три основних види смислів. Знання когнітивний смисл лат cognitio знання пізнання це інформація про властивості об'єкту. Невірне помилкове твердження це також знання тільки недостовірні якщо враховувати що у знаннях є елемент суб'єктивності і що істинність їх відносна; Таким чином знання важлива...
25051. Мир культуры во всем его разнообразии и богатстве творится человеком 36.5 KB
  Как человек творит культуру так и культура формирует человека обусловливает цели и смысл его бытия развивает его собственную сущность. Существенными определяющими ведущими для человека в целом являются не биологические а общественные закономерности его развития 191. Анализируя соотношение человека и культуры исследователи отмечают его многоаспектный характер. Духовность человека это богатство мыслей сила чувств и убеждений.
25052. Желчнокаменная болезнь 1.23 MB
  Желчнокаменная болезнь (камни в желчном пузыре) известна с глубокой древности. Упоминания о ней встречаются в трудах врачей эпохи Возрождения. Развитие анатомии в ХVI-ХVII веках способствовало изучению заболеваний печени и желчного пузыря.
25053. Методи й принципи культурології 32 KB
  Він становить епістемологію культури епістемологіяце теорія пізнання представлену загальною системою методологічних підходів принципів і методів пізнання систематизації й аналізу світових культурних процесів: Діахронний виклад явищ фактів і подій світової та вітчизняної культури у хронологічній послідовності. Археологічний вивчення загального стану розвитку культури минулих поколінь на підставі матеріальних знахідок. Психологічний вивчення субєктивних механізмів функціонування культури індивідуальних якостей людини та...
25054. Створення контркультури 38 KB
  Поняття контркультура з'явилось в західній літературі у 1960 р. Контркультура об'єднує концепції які утворюють еклектичну суміш з різних понять екзистенціалізму фрейдизму вульгаризованого марксизму руссоїзму анархізму цинізму східної філософії та релігії. Контркультура протиставляла себе тим що ставила на перше місце чуттєвоемоційне переживання буття що знаходиться за рамками умогляднологічних методів пізнання. Контркультура як правило не просто має парадигму відмінну від парадигми домінуючої культури а й явно протиставляє...
25055. Жизнедеятельность общества 38 KB
  Культура играет важную роль в жизни человека и общества которая состоит прежде всего в том что культура выступает средством аккумуляции хранения и передачи человеческого опыта. Именно культура делает человека личностью. Культура личности обычно ассоциируется с развитыми творческими способностями эрудицией пониманием произведений искусства свободным владением родным и иностранными языками аккуратностью вежливостью самообладанием высокой нравственностью и т. Культура сплачивает людей интегрирует их обеспечивает целостность...
25056. Контркультура 40.5 KB
  Она определила функциональное направление и начала выполнять действие определенное законами диалектического процесса развития общества. Культура как олицетворение процесса жизнедеятельности вырабатывала своеобразный комплекс правила игры коллективного сосуществования определяла критерии оценивания тех или других интеллектуальных действий вырабатывала методы и методики передачи информации которое оказывало содействие развитию общества. Соответственно цивилизационный процесс существенно различается у народов каждой исторической эпохи а...
25057. Народная культура 44.5 KB
  Попкультура совокупность произведений различных видов искусства музыки живописи скульптуры прикладного искусства и т. Попкультура ныне включает в себя музыку кинематограф и мультипликацию литературу средства массовой информации включая комиксы и Интернет моду кулинарию рекламу спорт туризм дизайн и множество других элементов. Культура приобретает приставку поп в случае если она превращается в нечто большее чем просто игру разума или творческое рефлексирование некое произведение должно стать широко популярным в обществе....