3. Перечень лабораторных работ Модуль 1. Операционные системы

Лабораторная работа № 1

Тема: Долгосрочное планирование процессов

Индивидуальные задания содержат описание и параметры вычислительной системы, подлежащей моделированию. В системе определяется набор вычислительных ресурсов (устройств ввода-вывода) и процессов, их использующих. Производится моделирование работы диспетчера ввода-вывода, заключающееся в подготовке диаграмм изменения состояний процессов и ресурсов. По полученной диаграмме производится оценка эффективности использования устройств ввода-вывода и алгоритмов долгосрочного планирования процессов. Полученные результаты моделирования и выводы оформляются в виде отчета.

Лабораторная работа № 2

Тема: Краткосрочное планирование процессов

Индивидуальные задания содержат описание и параметры вычислительной системы, подлежащей моделированию. В системе определяется набор процессов, имеющих конкретные статические приоритеты и заданную модель поведения. Моделируется работа диспетчера процессов в соответствии с многоуровневой дисциплиной диспетчеризации с динамическими приоритетами и обратными связями. Оценивается соответствие (в статистическом плане) требуемых и экспериментально получаемых характеристик процессов. Делаются выводы об адекватности дисциплины диспетчеризации. Полученные результаты моделиро-вания и выводы оформляются в виде отчета.

Лабораторная работа № 3

Тема: Управление памятью. Смешанная модель организации памяти

Индивидуальные задания содержат описание и параметры вычислительной системы, подлежащей моделированию. Задаются размеры адресных пространств и параметры страничной организации. В системе определяется сценарий поведения двух процессов. Кроме того процессы описываются набором харак-теристик, влияющих на распределение памяти. Производится моделирование работы подсистемы управления памятью, включая организацию виртуальной памяти, сегментацию и страничное распределение. Результаты моделирования оформляются в виде карты распределения памяти и состояния таблиц страниц и сегментов по состоянию на конец выполнения каждой операции, предписанной сценарием поведения процессов в системы. Оценивается эффективность использования памяти. Полученные результаты моделирования и выводы оформляются в виде отчета.

Лабораторная работа № 4

Тема: Диспетчеризация операций ввода-вывода

Индивидуальные задания содержат описание и параметры вычислительной системы, подлежащей моделированию. Задаются параметры аппаратной платформы, определяющие ее быстродействие и режимы работы устройств ввода-вывода. К исходным данным также относится набор характеристик потоков данных, получаемых вычислительной системой от внешних источников. Целью работы является определение расчетным путем пропускной способности вычислительной системы при заданной ее загрузке выполнением вычислительных (фоновых) задач. Полученные результаты расчетов оцениваются с точки зрения возможных путей модернизации системы с целью увеличения пропускной способности при минимальных затратах. Результаты расчетов и выводы оформляются в виде отчета.

Лабораторная работа № 5

Тема: Файловая система FAT16

Индивидуальные задания содержат описание и параметры дискового накопителя. Заданием на выполнение лабораторной работы является выделение логических томов создание файловой системы в одном из них. Операции «выделение» и «создание» подразумевают определение состава и содержания системных областей данных и их местоположения на носителе. Также производится «размещение» в созданной файловой системе файла заданного размера путем заполнения соответствующих системных областей и выделения достаточного дискового пространства. По результатам работы определяется эффективность использования дискового пространства файловой системой FAT16, для чего производится расчет накладных расходов на размещение системных областей данных. Полученные результаты и выводы оформляются в виде отчета.

Литература: [1], [9].

Модуль 2. Системы реального времени

Лабораторная работа № 6

Тема: Событийное управление. Конечные автоматы

Индивидуальные задания содержат описание объекта управления и его характеристики. В ходе выполнения работы производится идентификация процессов и их описание в виде конечных автоматов. Разрабатываются списки состояний и переходов с присоединенными условиями и действиями. Полученные результаты оформляются в виде отчета, содержащего диаграммы состояний и блок-схемы алгоритмов.

Лабораторная работа № 7

Тема: Диспетчеризация процессов в реальном масштабе времени

Индивидуальные задания содержат описание вычислительной системы, объекта и алгоритма управления. Производится идентификация процессов и их характеристик. Для полученного списка процессов выполняется моделирование работы диспетчера процессов в соответствии с дисциплиной диспетчеризации Rate-Monotonic scheduling. Результаты моделирования оцениваются с точки зрения реализуемости поставленной задачи на предложенной аппаратной платформе. По результатам работы оформляется отчет.

Лабораторная работа № 8

Тема: Распределение памяти в реальном масштабе времени

Индивидуальные задания содержат описание вычислительной системы и сценарий выполнения набора процессов. В ходе выполнения работы моделируются операции по выделению памяти в виде отработки системных вызовов в соответствии с алгоритмами константной сложности. Результаты моделирования оформляются в виде отчета, содержащего оценку накладных расходов вычислительных ресурсов.

Литература: [1], [12].

Модуль 3. Языки и нотации описания программных систем

Лабораторная работа № 9

Тема: Моделирование динамической системы в нотации UML

Индивидуальные задания содержат описание объекта и алгоритма управления. В ходе выполнения работы создается иерархия диаграмм UML, начиная с диаграммы вариантов использования и заканчивая диаграммой последовательности. Отчет оформляется с применением редактора Microsoft Visio.

Лабораторная работа № 10

Тема: Моделирование динамической системы в нотации SDL

Индивидуальные задания содержат описание объекта и алгоритма управления, совпадающие с соответствующими заданиями лабораторной работы №9. В ходе выполнения работы производится идентификация агентов, их внутренней структуры и сигнального механизма. Результаты работы представляются в виде отчета, оформленного с применением редактора Microsoft Visio. Отчет содержит иерархическое описание агентов системы и их взаимосвязей.

Литература: [2], [3].

Модуль 4. Программируемые логические контроллеры

Лабораторная работа № 11

Тема: Использование графической нотации LD для создания управляющих программ ПЛК

Индивидуальные задания содержат описание объекта и алгоритма управления. Задачей является разработка управляющей программы для ПЛК с применением графической нотации LD. Управляющая программа представляется в виде отчета по лабораторной работе.

Лабораторная работа № 12

Тема: Использование языка инструкций IL для создания управляющих программ ПЛК

Индивидуальные задания содержат описание объекта и алгоритма управления. Задачей является разработка управляющей программы для ПЛК с применением алгоритмического языка IL. Управляющая программа представляется в виде отчета по лабораторной работе.

Литература: [4], [10], [11].

Модуль 5. Системы числового программного управления

Лабораторная работа № 13

Тема: Системы координат многооперационных станков

Индивидуальные задания содержат описание конфигурации заготовки и чертежа детали. Также в задании содержится указание на тип многооперационного станка и метода обработки детали. Задачей является разработка последовательности перемещений рабочего органа станка в станочной системе (системах) координат. Результаты оформляются в виде отчета.

Лабораторная работа № 14

Тема: Подготовка управляющей программы для станка с ЧПУ

Данная лабораторная работа выполняется в продолжение работы №13, при этом исходными данными являются результаты выполнения предыдущей работы. Задачей является составление программы для системы ЧПУ многооперационного станка. Управляющая программа представляется в виде листинга последовательности кадров в кодировке ISO-7bit и оформляется в виде отчета по лабораторной работе.

Литература: [4], [5], [6].