6.2. Лабораторная работа №2

Для всех задач проанализировать характеристики СМО. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Задание 1

В вычислительный зал с интервалом времени 10  5 мин заходят пользователи, желающие произвести расчеты на ЭВМ. В зале имеется 8 ЭВМ, к одной ЭВМ подключен принтер. Время, необходимое для решения задачи и вывода результатов на печать, составляет 15  5 мин. Вывод результатов на печать не мешает проведению расчетов, время печати составляет 3  2 мин. В зал не допускается более 10 студентов. Смоделировать процесс обслуживания 100 пользователей. Подсчитать число пользователей, не нашедших свободного места в очереди. Определить среднее число пользователей в очереди, а также коэффициенты загрузки каждой ЭВМ и принтера. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Задание 2

Моделирование вычислительной системы ВС конвейерного типа (рис. 5). Данная система состоит из трех процессоров и оперативной памяти. Операнды проходят последовательную обработку в процессорах под воздействием команд, причем для некоторых процессоров существуют так называемые «пустые» команды. Список условных кодов команд с их временными характеристиками приведен в табл. 6.

Программа для первого процессора PR1 записана в карте функции KOMM1. Здесь аргументами функции являются значения времени, в которые должна выполняться та или иная команда, а в результате будет выдаваться код команды. Для второго и третьего процессоров существуют функции KOMM2 и KOMM3 соответственно. Функция TIME1 описывает среднее время выполнения команд, а TIME2 – половину поля равномерного распределения команд. Переменная CI содержит номер выполняемой команды в программе.

Смоделировать процесс обслуживания 100 операндов. Проанализировать характеристики СМО. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Рис. 5. Вычислительная система конвейерного типа

Таблица 6

Код команды	Время задержки
0	21
1	32
2	41
3	41
4	31

Задание 3

Система обработки и хранения информации (рис. 6) состоит из центрального процессора (ЦП) с ограниченным набором обрабатываемой информации и вспомогательной шины, состоящей из двух параллельно работающих процессоров (ВП1 и ВП2), которые подключаются при загрузке центрального процессора. Устройство управления (УУ) управляет работой ЦП, ВП1 и ВП2. Вся обработанная информация поступает на устройство сбора информации (УСИ), откуда пакетами по n заявок поступает в блок хранения информации (БХИ). Количество пользователей (П1, П2 и П3) ограничено тремя.

Рис. 6. Система обработки и хранения информации

Смоделировать процесс обслуживания 100 пользователей. Проанализировать характеристики СМО. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Задание 4

Вычислительная система содержит: 3 терминала, 2 буферных накопителя, 2 ЭВМ (рис. 7). Пользователи приходят через интервалы времени 10  2 мин. Если все три имеющихся терминала заняты, пользователю отказывают в обслуживании. Терминалы могут обеспечить обслуживание средней программы пользователя за 20  5, 40  10 и 40  20 мин соответственно номерам терминалов. Полученные программы сдаются в буферные накопители, откуда выбираются на обработку на первую ЭВМ – программы с 1-го и 2-го терминалов, на 2-ю ЭВМ – программы с 3-го терминала. Время обработки программ на 1-й и 2-й ЭВМ равно 15 и 30 соответственно.

Рис. 7. Вычислительная система массового обслуживания

Смоделировать процесс обслуживания 100 пользователей. Проанализировать характеристики СМО. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Задание 5

В процессор Пр поступают заявки от внешнего устройства ВУ1, при этом заполняется ОЗУ и процессор работает. Если в ОЗУ остается свободное место, то еще поступают заявки от ВУ2, иначе процессор работает с одной заявкой (рис. 8). Если от ВУ поступила заявка больше 640 Кб, то она не обслуживается, т.е. происходит переполнение ОЗУ.

Рис. 8. Вычислительная система

Смоделировать процесс обслуживания в течение 8 ч. Проанализировать характеристики СМО. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Задание 6

В состав двухпроцессорной системы входят: два процессора под символическими именами PR1 и PR2 и оперативная память (рис. 9). Система обрабатывает поток заявок Z1 и Z2, поступающих в систему по равномерному закону с интервалами 4  2 и 25  2 соответственно. Поток заявок Z2 обрабатывается только на PR1 и придерживает обработку заявок потока Z1, после чего прерванная заявка дообслуживается. Обслуживание заявок потока Z1 происходит по условию: если очередь PR2 > PR1, то обслуживание происходит на PR1, иначе на PR2. После обработки на процессорах заявка помещается в оперативную память.

Смоделировать процесс обслуживания в течение 10 ч. Проанализировать характеристики СМО. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Рис. 9. Двухпроцессорная система

Задание 7

Имеются три независимо работающих процессора с разными временами задержки и устройство неограниченной по размерам внешней памяти (рис. 10). Поток заявок, поступающий с периферийных устройств ПУ, обрабатывается на том процессоре, очередь к которому меньше. После обработки заявки происходит захват памяти, куда передаются результаты обработки.

Рис. 10. Распределенная вычислительная система

Смоделировать процесс обслуживания в течение 12 ч. Проанализировать характеристики СМО. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Задание 8

В вычислительном классе на обработку принимаются три класса заданий: А, В, С. Исходя из наличия оперативной памяти ЭВМ задания классов А и В могут решаться одновременно, а задания класса С монополизируют ЭВМ. Задания класса А поступают через 20  5 мин, класса В – через 20  10 мин и класса С – через 30  10 мин и требуют для выполнения: класс А – 20  5 мин, класс В – 21  3 мин и класс С – 28  5 мин. Задачи класса С загружаются в ЭВМ, если она полностью свободна. Задачи класса А и В могут дозагружаться к решающей задаче.

Смоделировать процесс обслуживания в течение 24 ч. Проанализировать характеристики СМО. Составить план полного факторного эксперимента для четырех существенных факторов, которые в наибольшей степени характеризуют свойства системы, и исследовать поведение модели СМО, меняя параметры системы.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. постановку задачи;

2. функцию поверхности отклика;

3. целевую функцию;

4. структурную схему;

5. Q-схему;

6. логическую схему;

7. блок-схему программы;

8. план полного четырехфакторного двухуровневого эксперимента;

9. текст программы с комментариями;

10. результаты моделирования;

11. формулы для расчета всех выходных параметров СМО;

12. интерпретация результатов моделирования: объяснение влияния факторов на результаты моделирования, выбор оптимального опыта.

Список литературы:

1. Томашевский В.Н. Имитационное моделирование в среде GPSS/ В.Н. Томашевский, Е. Жданова. М.: Бестселлер, 2003. 412 с.

2. Боев В.Д. Моделирование систем : Инструментальные средства GPSS World / В.Д. Боев. СПб. : БХВ-Петербург, 2004. 348 с.

3. Шрайбер Т. Дж. Моделирование на GPSS : пер. с англ. / Т. Дж. Шрайбер. М.: Машиностроение, 1980. 592 с.