Моделирование вычислительных систем (стр. 1 из 4)
Задание 1. Разработка модели мультипрограммной вычислительной системы.
В соответствие с вариантом определить параметры средней задачи определить возможность размещения файлов на ВЗУ. Определить параметры минимальной конфигурации системы. Графически представить структуру разработанной модели.
При оперативной обработке информации ставится цель уменьшить среднее время решения задачи. Если поступившая заявка на выполнение работы немедленно принимается к исполнению, то вычислительная система функционирует в режиме оперативной обработки. Такие вычислительные системы получили специальное название – системы оперативной обработки (СОО). Процесс решения задачи Zi представляется произвольной последовательностью этапов счета (обработки в процессоре) и обращения к файлам F1,…, FN (обмена информацией между внешней и оперативной памятью системы).
Предполагается, что исследуемая СОО предназначена для решения заданного набора задач {Zi} (i=1,2,.., M). Где М – число задач, возлагаемых на систему с целью реализации определенных функций. Каждая задача Zi характеризуется интенсивностью потока запросов на ее решение, трудоемкостью Qi процессорных операций, трудоемкостью операций обмена с внешней памятью, которая задается средним числом обращений Nij к файлу Fj в процессе решения задачи Zi.
Множество файлов {Fj} (j=1,2,.., N), где N – число файлов, используемых в процессе решения множества задач {Zi} размещается во внешней памяти системы, состоящей из накопителей двух типов НЖМД и НМОД. Обмен информацией между оперативной и внешней памятью системы производится на уровне записей, представляющих структурно неделимую единицу информации при обмене. Файл Fj (j=1,2,..,N) характеризуется длиной файла Gj, средней длиной записи gj.
Накопители, используемые в составе внешней памяти СОО, характеризуются такими техническими параметрами как среднее время доступа к данным, размещаемым в НЖМД – UМД и в НМОД – UМОД, скорость передачи данных при обмене через канал передачи данных – VМД и VМОД для НЖМД и НМОД соответственно, емкость накопителя – GМД и GМОД.
В данном случае условия таковы:
| Задачи, решаемые системой, и интенсивности их поступления | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||
| Z1 | l1 | Z2 | l2 | Z3 | l3 | Z4 | l4 | Z5 | l5 |
| 7 | 2,0 | 14 | 1,8 | 10 | 0,5 | 19 | 0,5 | 1 | 2,0 |
Параметры задач:
| № задачи | Трудоемкость процессорных операций Qi | Среднее число обращений к файлам Nij | |||||||||
| F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | F7 | F8 | F9 | F10 | ||
| 1 | 100 | 10 | 5 | - | - | - | - | 2 | 1 | - | - |
| 7 | 700 | 10 | - | - | 5 | - | - | 1 | - | 2 | - |
| 10 | 1000 | - | 15 | - | - | 22 | 10 | 3 | - | 4 | - |
| 14 | 400 | 5 | - | 15 | 7 | - | - | 2 | - | 3 | - |
| 19 | 900 | - | 40 | - | 15 | - | - | 4 | - | - | 2 |
Параметры файлов:
| Файлы | DF1 | DF2 | DF3 | DF4 | DF5 | DF6 | DF7 | DF8 | DF9 | DF10 | |
| Длина файла, Мбайт (Gi) | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | |
| Средняя длина записи, Кбайт (gi) | 5 | 8 | 15 | 6 | 14 | 18 | 10 | 15 | 20 | 25 | |
Параметры накопителей:
| Тип | Название накопителя | Емкость, Мбайт | Скорость передачи данных (VН), Кбайт/сек | Среднее время доступа (UН), сек |
| НЖМД | IBM UltraStar XP Wide/Fast SCSI-2 | 4200 | 6900 | 0,0136 |
| НМОД | Fujitsu MEOD 130-MMac/PC | 128 | 1100 | 0,0383 |
Исследования проводятся на сетевых моделях СОО с однородным потоком заявок. Этап обращения к файлам рассматривается как последовательность двух фаз: подготовительной и передачи информации.
В модели отображаются только те устройства СОО, которые оказывают наиболее существенное влияние на процесс решения задач пользователей в смысле задержки получения ответа во времени. Каждое из устройств участвует в реализации определенного этапа в процессе решения задачи.
Любое устройство СОО представляется в модели одноканальной СМО. Дисциплина обслуживания заявок в любой СМО предполагается простейшей бесприоритетной очередью FIFO (обслуживание в порядке поступления). Одноканальная СМО характеризуется интенсивностью li входящего потока и средним временем U- обслуживания заявок.
Первым этапом построения сетевой модели системы оперативной обработки является усреднение параметров задач из множества задач {Zi}, возлагаемых на систему, с целью приведения неоднородного потока заявок к однородному. Параметры, получаемые в результате усреднения, описывают, так называемую, среднюю задачу. Приведение неоднородного потока заявок к однородному должно проводиться таким образом, чтобы однородный поток запросов на решение средней задачи создавал в среднем такую же нагрузку на систему, как неоднородный поток запросов на решение множества задач {Zi}. Вследствие этого параметры средней задачи определяются посредством усреднения параметров множества задач {Zi}, решаемых системой, по интенсивностям их поступления li (i=1,2,..,M), где М – количество входных потоков заявок.
Параметры средней задачи определяются следующим образом:
1. Интенсивность потока запросов на решение средней задачи:
 |
L=l1+l2+ l3 +l4+ l5 = 2+1,8+0,5+0,5+2 = 6,8
2.
Средняя трудоемкость процессорных операций при решении средней задачи:  |
3.
Среднее число обращений к файлу Fj:
 |
| D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 | D8 | D9 | D10 |
 | 5,51 | 3,97 | 4,43 | 1,62 | 0,74 | 1,93 | 0,29 | 1,68 | 0,15 |
4.
Суммарное число обращений к файлам в процессе решения средней задачи: