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

10 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

8636. Философия Платона. Платоновская идея 125.5 KB
  Дайте толкование мифу о пещере. Что символизируют люди в пещере, тени, вещи, костёр, солнце. Дайте определения Платоновскому понятию «идея». Дайте определения Платоновскому понятию «идея идей».
8637. Западная философия 19 века (философия жизни, экзистенциализм, позитивизм, психоанализ) 174.5 KB
  Западная философия 19 века (философия жизни, экзистенциализм, позитивизм, психоанализ) Вопросы: 1. Сформулируйте основной тезис экзистенциализма. Какие виды экзистенциализма следует различать? 2. Раскройте содержание основных принципов экзисте...
8638. Философия античности. Диалектика мифа. Квантовая теория и истоки учения об атоме и другие 305.5 KB
  Философия античности. Лосев А.Ф.Диалектика мифа. Гейзенберг. В.Квантовая теория и истоки учения об атоме. Платон: Природа души и ее свойства. Мир идеей и его познание. Теоретическое знание и философское познание. Философия как стремление...
8639. Философия Ренессанса. Гайденко П.П. Культура эпохи Возрождения. И другие 214.5 KB
  Философия Ренессанса. Гайденко П.П. Культура эпохи Возрождения. Джованни Пико делла Мирандола. Речь о достоинстве человека. Никколо Макиавелли. Государь. Лосев А.Ф. Бытовые типы Возрождения. Оборотная сторона титанизма. Гайденко П.П. Культура ...
8640. Немецкая классическая философия. Теория познания. Нравственная философия 263.5 KB
  Немецкая классическая философия. И. Кант: Теория познания. Нравственная философия. Г.В.Ф. Гегель: Наука логики. О природе диалектического. Всемирная история. В конце XVIII – XIX вв. в Германии наступил расцвет философии, который можно сравнит...
8641. Философия Нового времени и Просвещения. Экспериментальный метод научного познания 158 KB
  Философия Нового времени и Просвещения. Черникова И.В. Механизм – образ природы Нового времени. Рене Декарт: Научное познание: методология рационализма. Интеллектуальная интуиция. Френсис Бэкон: Цель научного познания. Экспериментальный метод н...
8642. Философия Средневековья. Августин Аврелий и Фома Аквинский 225 KB
  Философия Средневековья. Августин Аврелий и Фома Аквинский: О философии. Поиск Бога и доказательство Его бытия. Теодицея: причины возникновения зла в мире. Теория познания: вера и разум. Августин Аврелий. Время и вечность. Библия. Первая книга ...
8643. Определение философии. Речь Гегеля. Энциклопедия философских наук 181 KB
  Определение философии. Гегель Г.В.Ф. Речь Гегеля. Энциклопедия философских наук. Соловьев Вл. Исторические дела философии. Хайдеггер М. Основные понятия метафизики. Мамардашвили М.К. Философия - это сознание вслух. Г.В.Ф. Гегель (1770 - 18...
8644. Античная греческая философия 92.5 KB
  Античная греческая философия. ПЛАН 1. Становление античной философии. Философия досократиков (Милетская школа, Пифагор, Гераклит, Элейская школа, Демокрит). Философия классической эпохи (Софисты, Сократ, Платон, Аристотель). Фи...