Моделирование распределенной микропроцессорной системы обработки данных - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Моделирование распределенной микропроцессорной системы обработки данных

Разработка структурной схемы и алгоритм функционирования исследуемой микропроцессорной системы (МПС). Модель исследуемой МПС в виде системы массового обслуживания. Листинг программы моделирования на языке GPSS, результаты имитационных экспериментов.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Рязанский государственный радиотехнический университет
2. Разработка структурной схемы исследуемой МПС
3. Анализ алгоритма функционирования исследуемой МПС
4. Модель исследуемой МПС в виде системы массового обслуживания (СМО)
5. Разработка программы моделирования на языке GPSS
В настоящее время использование современных компьютеров является мощным средством реализации имитационных моделей в САПР вычислительных средств. Для того, чтобы реализовать имитационную модель сложной системы в составе САПР требуются специальные средства автоматизации моделирования, в состав которых обычно входят язык описания объектов моделирования, средства обработка языковых конструкций (компилятор или интерпретатор), система организации имитационного процесса во времени.
Применение универсальных языков программирования в имитационном моделировании вычислительных систем позволяет достигнуть гибкости при разработке, отладке и испытании модели. Однако при этом затрачиваются большие усилия на программирование, так как моделирование элементов вычислительных систем, отсчёт модельного времени, управление и контроль процесса моделирования существенно усложняются. Поэтому целесообразно применять специализированные средства имитационного моделирования, которые имеют следующие преимущества перед универсальными языками:
- существенно меньшие затраты времени на программирование;
- возможность предварительной разработки набора стандартных компонент имитационных моделей для заданного класса объектов;
- удобство описания моделей, а также представления входных и выходных данных;
- автоматическое формирование необходимых типов данных и распределение памяти в процессе имитационного эксперимента и т.д.
Одним из таких специализированных и эффективных средств имитационного моделирования и исследования сложных техническим систем является GPSS (GENERAL PURPOSE SIMULATION SYSTEM). Это универсальная система имитационного моделирования дискретных объектов и процессов и одноимённый входной язык, предназначенные для построения моделей и проведения вычислительного эксперимента. Язык GPSS ориентирован на класс объектов, которые можно представить в виде систем массового обслуживания. В него входят специальные средства, позволяющие описывать поведение исследуемых систем в динамике.
Целью данной курсовой работы является изучение и освоение навык создания имитационных моделей систем массового обслуживания на ЭВМ с помощью специального языка моделирования GPSS , который позволяет при моделировании на ЭВМ проводить всего за несколько секунд реального времени эксперименты, отнимающие недели, месяцы и даже годы модельного времени.
Распределенная микропроцессорная система обработки данных обеспечивает обработку заявок, поступающих от территориально удаленного объекта с частотой 100 кГц, и состоит из трех микропроцессоров, объединенных в конвейер. Из входного буфера системы заявки с равной вероятностью направляются в буфер одного из двух микропроцессоров 1-го сегмента конвейера, объем которого рассчитан на 8 заявок. Время обработки заявки в 1 сегменте конвейера составляет 206 мкс. При достижении входным буфером порогового значения в 7 заявок происходит подключение резервного (четвертого) микропроцессора и заявка передается на обработку из начала входного буфера, достигшего порогового значения, в резервный микропроцессор. Резервный микропроцессор своего буфера не имеет. Микропроцессор в 2-го сегмента обрабатывает заявки за 115 мкс.
Смоделировать работу системы обработки данных в течение 5 мс. Определить объемы входных буферов системы и микропроцессора 2-го сегмента. Оценить вероятность подключения резервного микропроцессора. Как изменяются статистические показатели работы системы при увеличении интенсивности входного потока до 125 кГц.
Имеем систему, состоящую из 3-х и еще одного резервного микропроцессора. Также есть удаленный объект, из которого с частотой 100 кГц поступают заявки во входной буфер. Для удобства перейдем от частоты ко времени периода поступления заявок:
где - частота поступления, а Т- время периода поступления.
Таким образом, данные поступают во входной буфер системы через каждые 10 мкс и с равной вероятностью поступают в буферы первого и второго микропроцессоров, если же во входном буфере накапливается больше 7 заявок, то они направляются в резервный микропроцессор (четвертый). Далее заявки обрабатываются соответственно и выходят из первого сегмента. Затем поступают в буфер третьего микропроцессора и обрабатываются в микропроцессоре №3.
По условию задания требуется определить объемы входных буферов системы и третьего микропроцессора. Вероятность подключения резервного микропроцессора определим как отношение числа заявок прошедших через микропроцессор №4 к общего числу заявок, вошедших в систему. Также выявим как изменяются статистические показатели при уменьшении периода поступления заявок.
2. Разработка структурной схемы исследуемой МПС
В нашем случае имеется система обработки информации от удаленного объекта, состоящая из:
- четырех микропроцессоров, объединенных в конвейер.
В свою очередь конвейер разбит на 2 сегмента. Первый содержит 2 микропроцессора и один резервный, а второй один микропроцессор.
Графически схема представлена на рис. 1:
Рис.1. Структурная схема исследуемой МПС
3. Анализ алгоритма функционирования исследуемой МПС
1. Вход заявки (транзакта) в модель;
3. Проверка количества транзактов в очереди входного буфера системы, если больше 7, то транзакты поступают в микропроцессор №4;
4. Равновероятный переход в буферы №1 и №2;
6. Выход из буфера системы (VHODBUF);
7. Вход в Микропроцессор №1 (PROC1);
9. Обработка транзакта за 20±6 мкс;
10. Выход из микропроцессора №1 (PROC1);
12. Вход в буфер №2 (BUF2) (по условию выполнения п.4);
13. Выход из буфера системы (VHODBUF);
14. Вход в Микропроцессор №2 (PROC2);
16. Обработка транзакта за 20±6 мкс;
17. Выход из микропроцессора №2 (PROC2);
19. Вход в микропроцессор №4 (PROC4) (по условию выполнения п.3);
20. Обработка транзакта за 20±6 мкс;
21. Выход из микропроцессора №4 (PROC4);
23. Выход из буфера системы (VHODBUF);
24. Вход в Микропроцессор №3 (PROC3);
26. Обработка транзакта за 20±6 мкс;
27. Выход из микропроцессора №3 (PROC3);
Блок-схема программы, моделирующей систему будет иметь вид:
4. Модель исследуемой МПС в виде системы массового обслуживания (СМО)
При решении задач моделирования с помощью СМО процесс анализа связан с исследованием прохождения через эти системы заявок (транзактов). Все транзакты являются случайными процессами и при моделировании СМО могут быть известны лишь законы распределения и числовые характеристики этих случайных распределений, т.е. СМО носит статистический характер.
Устройства, в которых производится обслуживание транзактов, называются обслуживающими аппаратами (ОА) или каналами . ОА в совокупности образуют статические объекты. Транзакты являются динамическими объектами. ОА (каналы) описываются в СМО с помощью булевых переменных: «свободно» или «занято» («1» или «0»).
В процессе работы СМО могут возникать очереди. Количество очередей может быть бесконечно или с ограничением. Правила, согласно которым заявки выбираются из очереди, называются дисциплиной обслуживания . Величина, выражающая преимущество на право обслуживания называется приоритетом .
В соответствии с полученной структурной схемой модели, представим её в виде СМО. В нашей модели роль сигналов, поступающих с частотой 100кГц, выполняют транзакты (динамические объекты), поступающие в модель каждые 10 (8) мкс. Приоритет этих транзактов, согласно заданию, одинаков (они поступают с равной вероятностью), но если во входном буфере накопилось больше 7 транзактов, тогда приоритет меняется. В качестве микропроцессоров: PROC1, PROC2, PROC3, PROC4 выступает ОА типа прибор (FACILITY); в качестве входного буфера системы и буферов микропроцессоров соответственно: VHODBUF, BUF1, BUF2, BUF3 - ОА типа память (STORAGE). За единицу модельного времени принята 1 мкс.
Передача сигналов из входного буфера системы (VHODBUF) осуществляется в буфер одного из двух микропроцессоров первого сегмента конвейера, т.е. либо в BUF1 , либо в BUF2 соответственно, с равной вероятностью или в резервный микропроцессор, который не имеет буфера ( по выше написанному условию). Затем обработанные данные поступают в буфер микропроцессора второго сегмента конвейера, т.е. в BUF3. И на этом система обработки заявок заканчивает свою работу. Данная модель реализована на рисунке ниже:
5. Разработка программы моделирования на языке GPSS
микропроцессорный программа модель имитационный
Согласно алгоритму функционирования исследуемой МПС, СМО и условию задачи реализуем программу на языке GPSS.
VHODBUF STORAGE 700 ;объем входного буфера системы
SIMULATE ;разрешение на моделирование
TEST LE S$VHODBUF,7,BL3 ;проверка количества транзактов во ;входном буфере системы, если больше 7, ;то переход на метку BL3
ENTER VHODBUF ;вход во входной буфер системы
TRANSFER 0.5,BL1,BL2 ;перераспределение транзакта с ;вероятностью 0.5 на метки BL1, BL2
LEAVE VHODBUF ;выход из входного буфера системы
TRANSFER,BL4 ;перераспределение транзакта на
LEAVE VHODBUF ;выход из входного буфера системы
TRANSFER,BL4 ;перераспределение транзакта на
LEAVE VHODBUF ;выход из входного буфера системы
TERMINATE 0 ;удаление транзакта без изменения ;счетчика завершения
GENERATE 5000 ;создание модельного времени
TERMINATE 1 ;удаление транзакта и уменьшение ;счетчика завершения на единицу
START 1 ;установка начального значения счётчика ;моделирования
VHODBUF STORAGE 700 ;объем входного буфера системы
SIMULATE ;разрешение на моделирование
TEST LE S$VHODBUF,7,BL3 ;проверка количества транзактов во ;входном буфере системы, если больше 7, ;то переход на метку BL3
ENTER VHODBUF ;вход во входной буфер системы
TRANSFER 0.5,BL1,BL2 ;перераспределение транзакта с ;вероятностью 0.5 на метки BL1, BL2
LEAVE VHODBUF ;выход из входного буфера системы
TRANSFER,BL4 ;перераспределение транзакта на
LEAVE VHODBUF ;выход из входного буфера системы
TRANSFER,BL4 ;перераспределение транзакта на
LEAVE VHODBUF ;выход из входного буфера системы
TERMINATE 0 ;удаление транзакта без изменения ;счетчика завершения
GENERATE 5000 ;создание модельного времени
TERMINATE 1 ;удаление транзакта и уменьшение ;счетчика завершения на единицу
START 1 ;установка начального значения счётчика ;моделирования
В процессе имитационного эксперимента в массиве параметров накапливаются статистические данные о процессах в СМО, по которым вычисляются выходные параметры моделируемой системы.
Проведём анализы файлов отчёта 1-го и 2-го имитационных экспериментов, содержащих всю необходимую информацию о результатах моделирования и статистические данные о работе всех узлов схемы.
1. Сначала определим необходимые для нормальной работы объёмы буферов. Находим их из данных максимального содержимого памяти (MAX) для входного буфера системы (STOERAGE, VHODBUF) и буфера третьего микропроцессора (STORAGE, BUF3) в приложениях, стр.19,21.
Буфер системы должен иметь объём не менее: 6 у.е. памяти*;
Буфер третьего МП должен иметь объём не менее: 41 у.е. памяти;
Буфер системы должен иметь объём не менее: 8 у.е. памяти;
Буфер третьего МП должен иметь объём не менее: 95 у.е. памяти;
*1 у.е. памяти в нашем случае равна объёму одного транзакта.
Таким образом для входного буфера системы объем равен 8 у.е. памяти, а для третьего буфера 95 у.е.
2. Оценка вероятности подключения резервного МП (согласно анализу задания):
3. При увеличении интенсивности входного потока до 125 кГц изменились статистические показатели:
- Максимальное число занятых каналов входного буфера системы за время моделирования увеличилось с 6 до 8 (параметр МАХ);
- Коэффициент использования 4-го МП изменился с 0 до 0,207 (параметр UTIL);
- Изменилось максимальное число занятых каналов МКУ за период моделирования:
Таким образом, приходим к выводу: при увеличении частоты поступления транзактов требования на объем входного буфера системы повышаются на 54 у.е., вероятность подключения резервного микропроцессора уменьшается на 10%, очереди буферов уменьшаются. Можно сделать заключение о том, что при повышении быстродействия прохождения транзактов через МПС требуется более емкий входной буфер системы.
В результате проделанного проекта была реализована программа на языке GPSS, разработанная посредством СМО и алгоритма функционирования данной МПС. С помощью имитационных экспериментов были получены выходные параметры моделируемой системы, характеризующие данную МПС.
1) Рыжиков Ю.И. Имитационное моделирование. Теория и технологии. СПб.: КОРОНА принт; М.: Альтекс-А, 2004.
2) Томашевский В., Жданова Е. Имитационное моделирование в среде GPSS. М.: Бестселлер, 2003.
3) Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. М.: ДМК Пресс, 2004.
4) Шрайбер Т.Дж. Моделирование на GPSS. М.: Машиностроение, 1980.
5) Скворцов С.В., Телков И.А. Языки моделирования в САПР ВС: Учебное пособие. Рязань: РРТИ, 1992.
Результаты имитационного эксперимента №1:
GPSS World Simulation Report - my_gpss_reliz_ALL_all.154.1
Tuesday, November 08, 2011 02:02:20
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY
VHODBUF 700 698 0 6 500 1 0.448 0.001 0
BUF3 100 60 0 41 486 1 19.373 0.194 0
FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
Результаты имитационного эксперимента №2:
GPSS World Simulation Report - my_gpss_reliz_ALL_all.155.1
Tuesday, November 08, 2011 02:15:51
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY
VHODBUF 700 694 0 8 573 1 5.826 0.008 0
BUF3 100 6 0 95 549 1 44.436 0.444 0
CEC XN PRI M1 ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
Концептуальная модель процесса обслуживания покупателей в магазине. Описание системы моделирования GPSS. Разработка моделирующей программы на специализированном языке имитационного моделирования в среде AnyLogic. Результаты вычислительных экспериментов. курсовая работа [906,9 K], добавлен 12.07.2012
Определение назначения и описание функций имитационных моделей стохастических процессов систем массового обслуживания. Разработка модели описанной системы в виде Q-схемы и программы на языке GPSS и C#. Основные показатели работы имитационной модели. курсовая работа [487,4 K], добавлен 18.12.2014
Разработка концептуальной модели системы обработки информации для узла коммутации сообщений. Построение структурной и функциональной блок-схем системы. Программирование модели на языке GPSS/PC. Анализ экономической эффективности результатов моделирования. курсовая работа [802,8 K], добавлен 04.03.2015
Система GPSS World как мощная универсальная среда моделирования как дискретных, так и непрерывных процессов, предназначенная для профессионального моделирования самых разнообразных процессов и систем. Системы массового обслуживания. Листинг программы. курсовая работа [499,6 K], добавлен 25.12.2013
Распределение функций между аппаратной и программной частями микропроцессорной системы. Выбор микроконтроллера, разработка и описание структурной, функциональной и принципиальной схемы. Выбор среды программирования, схема алгоритма и листинг программы. курсовая работа [304,4 K], добавлен 17.08.2013
Назначение и устройство микропроцессорной системы контроля. Описание функциональной схемы микропроцессорной системы контроля. Расчет статической характеристики канала измерения. Разработка алгоритма функционирования микропроцессорной системы контроля. курсовая работа [42,0 K], добавлен 30.08.2010
Сфера применения имитационного моделирования. Исследование и специфика моделирования системы массового обслуживания с расчетом стационарных значений системы и контролем погрешности получаемых значений. Реализация ее в GPSS и на языке высокого уровня Java. курсовая работа [818,7 K], добавлен 23.05.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Моделирование распределенной микропроцессорной системы обработки данных курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Курсовая Работа На Тему Синтез Бензальацетона
Дипломная Работа На Тему Оцінка Вартості Нематеріальних Активів
Контрольные Работы Музыка 1 Класс
Диссертация Про Наемничество
Реферат: Высшая математика в профессиональной деятельности военного юриста
Дипломная работа по теме Организация учета субъекта малого предпринимательства ООО 'Вендинг-С'
Реферат: The Evolution Of British Poetry Essay Research
Реферат по теме Точки роста инновационной среды - актуальные вопросы региональной политики
Реферат На Тему Mass Media
Курсовая работа по теме Отопление и вентиляция сельскохозяйственного здания
Курсовая работа: Предвидение общая характеристика
Реферат: Hong Kong 2 Essay Research Paper Hong
Доклад по теме Как создать и поддерживать биологическое равновесие?
Реферат Лексическое И Грамматическое Значение Слов Кратко
Статья: Расчет поля симметричного распределения зарядов в неоднородной среде по теореме Гаусса
Реферат по теме Опыты Резерфорда )
Реферат На Тему Конструкционные Материалы
Отчет По Прохождению Практики В Школе
Дипломная работа по теме Загальна характеристика господарської діяльності приватного підприємства 'ТК Домострой'
Реферат: I Ain
Учет материалов на примере ООО "Стимул" - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Особливості гормонального статусу жінок та його вплив на організм - Медицина статья
Значение организационной (корпоративной) культуры - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа