Синтез компьютерной системы минимальной конфигурации

Проектируемая система оперативной обработки (СОО) представляет собой совокупность технических средств, занятых обслуживанием пяти задач, которые поступают в систему в случайные моменты времени с известной интенсивностью. Кроме указанных пяти задач в системе решаются и фоновые задачи, имеющие самый низкий приоритет и на время пребывания пяти задач в системе не влияющие. Наличие фоновых задач приводит к тому, что процессор можно рассматривать нетиповым устройством, т.е. стоимость процессора, приходящаяся на СОО, пропорциональна требуемому быстродействию процессора, которая обеспечивается частью производительности серийного процессора. В вариантах заданий ёмкости запоминающих устройств также является несерийными, что объясняется неявным присутствием фоновых задач.

Исходными данными для выполнения лабораторной работы являются:

1. Характеристики задач:

n = 5 - количество потоков задач различного типа;

R(i) - среднее количество процессорных операций для решения i-й задачи (i = 1, 2,..., n);

In(i) - интенсивность поступления запросов на решение i-й задачи (i = 1, 2,..., n);

2. Характеристики файлов:

M(j) - объём j-го файла (j = 1, 2,..., 10);

N(i,j) - среднее количество обращений к j-му файлу из i-й задачи; (i = 1, 2,..., n); (j = 1, 2,..., 10);

L(j) - средняя длина записи в j-ом файле; (j = 1, 2,..., 10);

3. Характеристики устройств:

Thd, Tst- среднее время доступа к информации на жестких дисках HD и стримерах ST соответственно;

Vhd, Vst - скорость передачи информации на HD и ST соответственно;

Mhd, Mst - ёмкость внешних запоминающих устройств на HD и ST соответственно;

4. Стоимостные характеристики:

Shd, Sst, Sck - стоимость ST, HD и селекторного канала соответственно;

Dp - стоимостной коэффициент процессора, определяющий стоимость единицы быстродействия.

Исходные данные берутся в соответствии с заданным вариантом из табл. 1.

Синтез СОО минимальной конфигурации основан на том, что коэффициент загрузки каждой из систем массового обслуживания, входящей в разомкнутую стохастическую сеть массового обслуживания, которая является математической моделью проектируемой СОО, не превышает единицы. Это приводит к тому, что в синтезируемой СОО не может возникнуть бесконечная очередь ни к одному устройству, входящему в состав СОО, и, следовательно, в такой системе возможно существование стационарного режима.

Синтез СОО минимальной конфигурации включает ряд этапов:

· определение характеристик средней задачи;

· определение минимального быстродействия процессора;

· определение возможности размещения файлов на различных внешних запоминающих устройств;

· определение количества внешних запоминающих устройств;

· распределение файлов на внешних запоминающих устройствах;

· определение количества селекторных каналов;

· распределение внешних запоминающих устройств между селекторными каналами;

· расчёт времени пребывания задач в СОО минимальной конфигурации;

· расчёт стоимости минимальной конфигурации.

Определение параметров средней задачи

Цель данного этапа — получение параметров средней задачи однородного потока, который создаёт в среднем такую же нагрузку на вычислительную систему, как и исходный неоднородный поток заявок на решение задач.

Параметры средней задачи определяются в следующем порядке:

а) интенсивность потока заявок на решение средней задачи

Ino = å In(i);

i=1

б) средняя трудоёмкость в процессорных операциях при решении средней задачи

Ro = (å In(i)*R(i)) / Ino;

i=1

в) среднее число обращений к файлу F(j)

D(j) = (å In(i)*N(i,j)) / Ino;

i=1

j=1, 2,..., 10;

г) суммарное число обращений к файлам в процессе выполнения средней задачи

Do = å D(j);

j=1

д) вероятность использования файла j-го при решении задач

P(j) = D(j) / (Do + 1);

е) средняя трудоёмкость этапа счёта

R_p = Ro / (Do + 1);

ж) вероятность выхода задачи из системы

Po= 1 / (Do + 1).

Определение минимального быстродействия процессора

Обозначим через Vpr быстродействие процессора. Тогда коэффициент загрузки процессора hpr с учётом параметров средней задачи вычисляется по формуле

hpr = Ino*Ro / Vpr = Ino*Rp*(Do + 1) / Vpr < 1.

Минимальное быстродействие процессора определяется по формуле

Vpr. min = 1.1* Ino* Ro.

Определение возможности размещения файлов на

Различных внешних запоминающих устройствах

На данном этапе следует определить, на каком из двух типов внешних запоминающих устройств - HD или ST - размещать файлы. Обычно хранение информации на ST обходится дешевле, но время доступа к этой информации значительно превышает время доступа к записям на HD.

Последовательность расчётов следующая:

а) интенсивность обращения к j-му файлу

Inn(j) = Ino * D(j);

j = 1, 2,...,10;

б) предельное время доступа к информации

T(j) = 1 / Inn(j);

j = 1, 2,...,10.

Если T(j) < Tst, то файл F(j) следует разместить на HD. Если же T(j) > Tst, то файл F(j) размещается на ST.

Определение количества внешних запоминающих

Устройств

Количество внешних запоминающих устройств находится из двух условий: коэффициент загрузки меньше единицы и возможность размещения файлов по ёмкости.

Расчёт количества внешних запоминающих устройств ведётся в следующем порядке: