ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
высшего профессионального образования
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники
Кафедра Электронных вычислительных машин
Исследование методов планирования и
управления процессами
в однопроцессорных системах
Отчет
по лабораторной работе № 2 по дисциплине
"Системы автоматизированного проектирования"
Выполнила студентка группы ВМ-51 ___________ / Н. /
Проверил преподаватель каф. ЭВМ ___________ / /
Киров, 2011 г.
Постановка задачи: провести исследование характеристик дисциплин обслуживания процессов с относительными и абсолютными приоритетами при их обработке в однопроцессорной системе.
Исходные данные:
При построении зависимости w = f ( V п ) и u = f ( V п ) значение V п должно варьироваться в пределах от 10 5 оп/c дооп/c .
Таблица 1 - Интенсивности поступления потоков обслуживаемых процессов
№ варианта задания | № потока |
Интенсивность потока
| № потока |
Интенсивность потока
| № потока |
Интенсивность потока
| № потока |
Интенсивность потока
| № потока |
Интенсивность потока
|
[1/c ] | [1/c ] | [1/c ] | [1/c ] | [1/c ] | ||||||
5 | 5 | 0,30 | 16 | 0,30 | 8 | 0,10 | 12 | 0,10 | 19 | 0,05 |
Таблица 2 - Параметры обслуживаемых процессов
№ процесса | Среднее количество вычислительных [Мфлоп] | Среднее число операций обращения к файлам данных при обслуживании процесса ( N i j ) | |||||||||
Номера файлов, к которым выполняется обращение | |||||||||||
F 1 | F 2 | F 3 | F 4 | F 5 | F 6 | F 7 | F 8 | F 9 | F 10 | ||
5 | 500 | - | 30 | 16 | - | 12 | - | 8 | - | - | - |
16 | 600 | - | 30 | 50 | 12 | 8 | - | 6 | - | 4 | - |
8 | 800 | - | 24 | 12 | - | 16 | - | - | 4 | - | 4 |
12 | 200 | 30 | 20 | - | - | 16 | - | 2 | - | 2 | - |
19 | 900 | - | 80 | - | 30 | - | - | 8 | - | - | 4 |
Таблица 3 - Характеристики операций обращения к файлам данных
№ файлов данных | Объем данных, передаваемых при выполнении одной операции обращения к файлу данных V FI [ Мбайт ] | Средний объем данных, передаваемых при выполнении одной операции ввода/вывода G FI [Кбайт] |
F1 | 0.5 | 5 |
F2 | 1.0 | 8 |
F3 | 1.0 | 15 |
F4 | 1.5 | 6 |
F5 | 1.5 | 14 |
F7 | 2.5 | 10 |
F8 | 3.0 | 15 |
F9 | 4.0 | 20 |
F10 | 1.5 | 10 |
Таблица 4 - Характеристики накопителей внешней памяти
№ файла данных | Среднее время выполнения одной операции ввода/вывода данных J FI [мкc/ оп. ] | |
Тип накопителя ВЗУ, на котором размещены файлы данных | ||
НМД 1 | НМД 2 | |
F 1 | 1,0 | - |
F 2 | - | 0,10 |
F 3 | 2,0 | - |
F 4 | - | 0,05 |
F 5 | 3,0 | - |
F 7 | 2,5 | - |
F 8 | - | 0,13 |
F 9 | 2,5 | - |
F 10 | - | 0,12 |
Ход работы:
1. Исследование модели на основе одноканальной СМО
Исследования проводились на модели, рассмотренной в лабораторной работе №1. Результаты исследования представлены на рисунках 1-4. Коэффициент вариации v=0.
Основная расчётная формула времени ожидания при относительных приоритетах:
| M | |
w k = | S | r i J i ( 1 + n 2 i ) |
R k ) ( 1 - R k - 1 ) | ||
i = 1 |
где M – количество процессов, поступающих на обслуживание в систему,
R = ( r 1 + r 2 + r 3 + …. + r M )
Рисунок 1 – График зависимости времени ожидания ωi от производительности процессора Vp
при относительных приоритетах
Рисунок 2 – График зависимости времени пребывания в системе ui от производительности процессора Vp при относительных приоритетах
Основная расчётная формула времени ожидания при абсолютных приоритетах:
|
J i R k - 1 | + | M | |
w k = | S | r i J i ( 1 + n 2 i ) | ||
(1 - R k ) | R k ) ( 1 - R k - 1) | |||
i = 1 |
Рисунок 3 – График зависимости времени ожидания ωi от производительности процессора Vp при абсолютных приоритетах
Рисунок 4 – График зависимости времени пребывания в системе ui от производительности процессора Vp при абсолютных приоритетах
2. Исследование трёхкомпонентной стохастической сети одноканальных СМО
Исследования проводились на модели, рассмотренной в лабораторной работе №1. Результаты исследования представлены на рисунках 5-8.
Основные формулы расчёта приведены в п.1. Коэффициент вариации v=0.
Рисунок 5 – График зависимости времени ожидания ωi от производительности процессора Vp
при относительных приоритетах
Рисунок 6 – График зависимости времени пребывания в системе ui от производительности процессора Vp при относительных приоритетах
Рисунок 7 – График зависимости времени ожидания ωi от производительности процессора Vp при абсолютных приоритетах
Рисунок 8 – График зависимости времени пребывания в системе ui от производительности процессора Vp при абсолютных приоритетах
Исходный текст расчётов в системе MathCad приведён в приложении 1.
Выводы: в ходе выполнения лабораторной работы было проведено исследование характеристик дисциплин обслуживания очереди потоков процессов с относительными и абсолютными приоритетами в однопроцессорной системе, представленной:
1. одноканальной СМО, имеющей общую входную очередь заявок;
2. трёхкомпонентной стохастической сетью одноканальных СМО, каждая из которых имеет свою собственную очередь заявок.
По результатам проведённых исследований можно сказать следующее:
- при использовании приоритетных дисциплин обслуживания, так же, как и бесприоритетных, необходимо для потоков каждого процесса обеспечить минимальное быстродействие процессора, при котором обслуживание процесса будет выполнено (вывод системы в стационарный режим). При увеличении быстродействия процессора уменьшаются времена ожидания и пребывания процессов в системе, и после достижения определённого его уровня времена стабилизируется. Пороговое значение быстродействия для стабилизации можно считать максимально требуемым для обслуживания заданного количества процессов с заданными входными интенсивностями поступления заявок, так как дальнейшее его увеличение выигрыша во времени не даёт, но увеличивает стоимость системы. для дисциплин с абсолютными приоритетами стабилизировавшееся время ожидания при максимальной производительности процессора для процессов с малым приоритетом больше, чем для дисциплин с абсолютными приоритетами. Это связано с низкой возможностью таких процессов «вклиниться» между выполнениями более приоритетных и частым вытеснением их с процессора более приоритетными. при использовании дисциплины с абсолютными приоритетами время ожидания наиболее приоритетного процесса должно быть меньшим, чем при относительных, так как процесс может вытеснять с процессора все другие. Однако, на графике такой ситуации не видно, следовательно, расчётная формула, приведённая в методичке, не верна. при построении графиков зависимости времён пребывания в системе от производительности процессора наблюдалось, что график процесса с 4тым приоритетом при некотором значении производительности смещался ниже, чем графики более приоритетных процессов. Данный процесс имеем минимальную трудоёмкость, которая в 2,5 раза меньше трудоёмкости второго по числу выполняемых операций процесса, поэтому при достаточно высокой производительности процессора он успевает выполнится в промежутках между более приоритетными, даже при использовании дисциплины с абсолютными приоритетами.
Приложение 1
Текст расчётов для системы MathCad
а) для одноканальной
б) Для трёхкомпонентной стохастической сети
