Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»

(МТУСИ)

__________________________________________________________________

Кафедра «Математическая кибернетика и информационные технологии»

Практическая работа № 2

По дисциплине «Интеллектуальные системы»

По теме «Моделирование многопроцессорных вычислительных структур»

Вариант 28

Выполнил:

Проверил:

Доктор технических наук, профессор

Кулагин В.П.

Москва, 2026

Содержание

Цель работы 3

Постановка задачи 3

Условие задачи 4

Выполнение 5

Построение структурной схемы 5

1 ВАРИАНТ МОДЕЛИ СЕТИ ПЕТРИ 5

Интерпретация вершин СП-модели 10

Описание модели с помощью матричных методов 11

Описание модели с помощью алгебраических выражений 13

2 Вариант модели сети петри 16

Анализ СП-модели при помощи матричных методов 18

Интерпретация вершин СП-модели 20

Описание модели с помощью матричных методов 21

Исследование СП-модели на основе матричных методов 22

Анализ СП-модели при помощи дерева достижимых разметок. 26

Вывод 27

Цель работы

Изучение методов использования иерархических сетей Петри при анализе многоуровневых вычислительных структур с распределенными ресурсами.

Постановка задачи

1. Построить структурную схему для заданного варианта ВС.

2. Построить модель ВС в терминах иерархической сети Петри (СП). Дать интерпретацию вершин СП-модели в терминах блоков и функций ВС.

3. Описать построенную модель с помощью матричных методов, а также с помощью алгебраических выражений. (для упрощенных)

4. Провести анализ полученной СП-модели при помощи матричных методов и дерева достижимых разметок. (для сложной схемы)

5. Провести анализ построенной СП-модели с использованием программного комплекса. Убедиться в корректном функционировании СП (отсутствие тупиковых ситуаций и бесконечно размеченных позиций).

6. На основе исследования сделать выводы о корректности модели, предложить варианты устранения недостатков в случае их обнаружения.

7. Сделать выводы по работе.

Условие задачи

Даны вычислительные структуры ВС1 и ВС2 и канал ввода-вывода состоящих из подканалов ПКВ1, ПКВ2 и параллельный процессор состоящих из двух процессорных элементов ПЭ1, ПЭ2. BC1 выполняет ввод данных с использованием подканалов ПКВ1. BC2 выполняет обработку данных на процессоре со следующей структурой (ПЭ1||ПЭ2).  Подканал ПКВ2 выполняет вывод данных.

Выполнение Построение структурной схемы

На основании условия задачи определим алгоритм работы многопроцессорной системы:

В системе существуют следующие вычислительные структуры: ВС1, ВС2 которые принимают, обрабатывают и выводят информацию с помощью подканалов ввода-вывода: ПКВ1, ПКВ2;

Рассмотрим структурную схему ВС

Рисунок 1. Структурная схема ВС

1 Вариант модели сети петри

Исходя из заданных условий, построим сеть Петри

Рисунок 2. Схема сети Петри

Построим ДДР, отталкиваясь от предложенной сети Петри

Рисунок 3. ДДР первой сети Петри

Как можно заметить у нас появился тупик в сети. Попробуем разрешить данный недостаток путем закольцевания сети.

Рисунок 4. Схема корректной сети Петри

Теперь мы получили корректное дерево достижимых разметок

Рисунок 5. ДДР корректной сети Петри

Интерпретация вершин сп-модели

Интерпретация переходов:

• Т1 – формирование условия для ввода данных в многопроцессорную систему;

• Т2 – формирование условия для ввода новых данных;

• Т3 – начало передачи данных в ВС1;

• Т4 – конец передачи данных в ВС1;

• Т5 – начало передачи данных в ВС2;

• Т6 – конец передачи данных в ВС2;

• Т7 – начало вывода из многопроцессорной системы

• Т8 – окончание вывода из многопроцессорной системы

• Т9 – канал ввода-вывода

Интерпретация позиций:

• Р1 – наличие данных для ввода в систему;

• Р2 – занятость ПКВ2;

• Р3 – занятость ПКВ1;

• Р4 – ввод данных;

• Р5 – данные готовы для передачи в ВС1;

• Р6 – данные вводятся в ПЭ1 в ВС1;

• Р7 – данные вводятся в ПЭ2 в ВС1

• Р8 – данные готовы для передачи в ВС2;

• Р9 – данные вводятся в ПЭ1 в ВС2;

• Р10 – данные вводятся в ПЭ1 в ВС2;

• Р11 – данные выводятся из ВС2;

• Р12 – данные выводятся из вычислительной системы

• Р13 – вывод данных из многопроцессорной вычислительной системы