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

39117. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ И ТЕОРИИ, ОКАЗАВШИЕ ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ НА РАЗВИТИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПСИХОЛОГИИ 102.5 KB
  Основным фактором детерминирующим развитие и функционирование живых организмов а также отдельных физиологических систем в составе организма выступает не прошлое событие а подготовка к еще не наступившим событиям которая обеспечивается прогнозированием результатов предстоящих действий на основе опережающего отражения и механизмами целеполагания. Любой поведенческий акт живого организма обеспечивается рядом системных механизмов и процессов которые организуются в функциональную систему: механизм афферентного синтеза...
39118. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ОБЩЕПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОБЪЯСНЕНИЮ ПСИХИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ 63.5 KB
  Строгий естественнонаучный подход к анализу и объяснению психических явлений в психологии поведения. В качестве одного из основателей объективной психологии поведения называют российского физиолога И. Вместе с тем это направление имеет множество научных достижений которые составляют золотой фонд мировой психологии: исследована эффективность различных типов подкрепления поощрения и наказания в процессах научения разработано множество тонких методов позволяющих регистрировать различные формы поведения животных установлено...
39119. КУЛЬТУРНО-ИСТОРИЧЕСКИЙ И СИСТЕМНО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ И ОБЪЯСНЕНИЮ ПСИХИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ 172 KB
  Культурное развитие человека представляет собой формирование и развитие в совместной деятельности и общении высших психических функций ВПФ. Источник развития человеческой психики находится во внешней идеальной форме в фиксированных в человеческой культуре средствах и способах деятельности и общения которыми необходимо овладеть. Формирование ВПФ выделяет человека из животного мира и заключается в присвоении культурноисторического опыта человечества что обеспечивает изменение структуры деятельности и психики человека. При этом...
39120. ТЕОРИИ ЭМОЦИОНАЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ. ТЕОРИИ МОТИВАЦИОННОЙ И ВОЛЕВОЙ РЕГУЛЯЦИИ 155 KB
  Состояние когнитивного диссонанса возникает тогда: когда человек воспринимает самого себя в качестве причины возникшей когнитивной несогласованности; когда действия субъекта основаны на свободном выборе и разрушают Яконцепцию; когда люди чувствуют личную ответственность за свои неверные действия и поступки; когда такие действия и поступки имеют серьезные последствия. Когда свои действия или поступки которые вызывают когнитивный диссонанс человек не может оправдать и объяснить внешними факторами уменьшение диссонанса...
39121. СТРУКТУРНЫЕ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ МЫШЛЕНИЯ (ИНТЕЛЛЕКТА) ЧЕЛОВЕКА 163.5 KB
  Такие возможности реализуются на основе эмпирического опыта и воздействий социального окружения; эмпирическим опытом который включает: формирование двигательных навыков путем упражнения извлечение информации из опыта взаимодействия с физическим миром логикоматематический опыт организации и координации познавательных действий; воздействием социального окружения. Взаимодействие субъекта и объекта это источник любого знания который складывается из двух типов опыта: координации действий и операций которые строятся...
39122. СТРУКТУРНЫЕ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ ПАМЯТИ ЧЕЛОВЕКА 104.5 KB
  СТРУКТУРНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ ПАМЯТИ ЧЕЛОВЕКА План 1. Теории и модели памяти в когнитивной психологии 1. Модели организации процессов памяти в когнитивной психологии Кратковременная память Ограниченность объема: в среднем 57 единиц информации. На самых глубоких уровнях: а происходит когнитивная семантическая обработка путем установления различных связей с информацией в долговременной памяти; б устанавливается смысл и содержание информации осуществляется ее субъективная оценка.
39123. Структурные, функциональные и генетические теории внимания человека 63.5 KB
  Теории и модели внимания в когнитивной психологии Д. Модель внимания на основе избирательного ослабления сигналов Существует перцептивный фильтр расположенный между входными сенсорными сигналами и вербальным семантическим анализом сообщения. Стадия предвнимания: происходит быстрое извлечение и обработка информации полученной рецепторами позволяющие выделить простые и наиболее заметные признаки объектов; обработка информации производится автоматически быстро параллельно; обработка информации происходит без сознательных усилий и...
39124. ТЕОРИИ СОЗНАНИЯ ЧЕЛОВЕКА 86.5 KB
  ТЕОРИИ СОЗНАНИЯ ЧЕЛОВЕКА План Структурное и функциональное определение и объяснение сознания сохраняет свою актуальность в психологии до настоящего времени. Попытки объяснить сознание человека в истории психологии были связаны: с анализом организации процессов внимания с анализом осознаваемых и неосознаваемых мотивов человека с описанием сознания как сцены на которой представлен феноменологический опыт субъекта ассоциативная психология гештальтпсихология с трактовкой сознания как активного начала организующего в единство...
39125. МЕТОДОЛОГИЯ В НАУКЕ 177 KB
  Методология в составе научного знания Современная психология это система знаний состоящая из большого многообразия достоверных и сомнительных фактов феноменологических описаний психических явлений а также их всевозможных интерпретаций и объяснений. Методология науки это: система знаний о принципах построения формах и способах организации научного познания о способах установления степени достаточной обоснованности и верифицированности знаний получаемых в процессе научного исследования естественных природных и социальных...