3 лабораторные. Компьютерные системы

Отчет по лабораторной работе №2 по теме:
“ Определение рабочей нагрузки проектируемой системы”
по дисциплине "Компьютерные системы"


















Симферополь, 2020
Цель:
Определить следующие характеристики (согласно варианту):
1. Интенсивность поступления;
2. Долю задач класса m в общей смеси;
3. Трудоемкость процессорных операций;
4. Среднее число обращений к файлу Fk;
5. Общее число обращений к файлам;
6. Среднюю длину блока записей файлов;
7. Среднее число обращений источников информации (пользователей) к задаче;
8. Среднее количество прерываний центрального процессора;
9. Среднюю трудоемкость (количество операций) непрерывного счета на процессоре;
10. Длину файла.
Теоретическая часть:
Пусть рабочая нагрузка образована M классами задач, поступающими в систему с интенсивностями Xi, Х2, ..., Хм. Задачи каждого класса требуют в среднем выполнения ©1, ©2, ..., ©м процессорных операций. Они работают с файлами F1, F2, ..., FK, которые характеризуются длиной G1, G2, ..., GK и длиной блоков записей l1, l2, ..., lK. Задача с номером m обращается к файлу с номером k dmk раз. Если предполагается, что система будет иметь распределенную архитектуру (типа ВСТД или сети), то должна быть известна интенсивность обмена с удаленными источниками информации. Она может быть представлена числом обращений удаленных пользователей к задачам: q1, q2, ..., qM. Кроме того, стандартами оговаривается длина пакета сообщений Z.

Исходные данные для выполнения лабораторной работы:
Таблица 1 Исходные данные для проектирования системы
№ варианта Ограничение на Тип
ВС Базовая
ЭВМ Тип ВЗУ Тип памяти Исследуемое устройство (п. 2.1 задания) Тип
каналов Длина пакета. Копт (X с
и 5 о i а ?
fl
30 время, 34 с ммвк IBM PC винчестер, zip смешанная контроллер - - -


Таблица 2 Параметры задач, решаемых системой




Таблица 3 Трудоемкости задач и число обращений к файлам
Номер варианта Трудоёмкость процессорных Среднее число обращений к файлам Количество обращений
операций, млн.
оп. Fi F2 F3 F4 F.s F5 F7 Fs F9 Fio удаленных пользователей (ВСТ ЛВС)
10 10000 - 150 N - 100 50 ■ 40 ПНЬННП 20
11 1000 120 - ; 80 100 i >- 40 30 10 20
16 6000 150 200 60 40 - : 50 - 120 10
7 7000 100 •» i 50 F - =.= - 110 bhbFF 200 ПНИНМ 15
1 1000 100- 150 : L ■> : <■ 100 40 - FFF 10


Таблица 4 Параметры файлов
Параметры файлов Fi F2 F3 F4 F3 Fs F? Fs F9 Fio
Длина файла, Мбайт 420 250 380 260 320 375 300 350 260 350
Средняя длина блока записей, Кбайт 40 30 75 40 40 50 40 75 25 20
 
Выполнение работы:

1) Интенсивность поступления:
д _ уМ т
Л Д т=1лт f38\
1.5
А — 0.3
0.8
(0.6) Л = 2£=iAm=7
2) Доля задач класса m в общей смеси:
Pm Xm/Л р —
проверка: 0.543
0.214
0.043 ;
0.114
(0.08б)
Р — ym=1Pm = 1
3) Трудоемкость процессорных операций:
M
0 = pm*3n
m=1 II II /99 000 * 106\
1 000 * 106
6 000 * 106
7 000*106
1 000*106)
б.78б * 109
4) Среднее число обращений к файлу Fk:
 
5) Общее число обращений к файлам:
D = £ Dk
к=1 D=^k=0Dkk=378.571
6) Средняя длина блока записей файлов:
А'
75
40
K 40
l србл = (£lk*Dk ) / D; lk = 50
40
75
25
(20) 1 _ (Lk=o(^^k*DkP)') ппо
7) Среднее число обращений этих источников к задаче:
м
Q = pm * qm
т = \ Для сосредоточенных ВС (одной ЭВМ
или комплекса) Q = 0
8) Среднее количество прерываний центрального процессора:
Яцпр = D + Q + 1 НЦПР = 432.571+0+1;
Нцпр = 432.571
9) Средняя трудоемкость (количество операций) непрерывного счета на процессоре:
©о = 0 / Нцпр 00 = 6.786 *109/379.571;
0о= 1.788Ч07
10) Длина файла:
Z = 370 + 250 + 360 + 280 + 320 + 280 + 350 + 140 + 350 = 3 075 Мбайт.

Вывод:
В ходе выполнения лабораторной работы мы ознакомились с необходимой теоретической частью и получили такие значения, как:
1. Интенсивность поступления;
2. Доля задач класса m в общей смеси;
3. Трудоемкость процессорных операций;
4. Среднее число обращений к файлу Fk;
5. Общее число обращений к файлам;
6. Средняя длина блока записей файлов;
7. Среднее число обращений источников информации (пользователей) к задаче;
8. Среднее количество прерываний центрального процессора;
9. Средняя трудоемкость (количество операций) непрерывного счета на процессоре;
10. Итоговая длина файла;
Данные характеристики в дальнейшем будут использоваться для оптимизации на первых стадиях проектирования.

«ВЫБОР БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕССОРА И ДИСЦИПЛИНЫ
ОБСЛУЖИВАНИЯ ПРИ СИНТЕЗЕ КС»

 
Задание
1. Найти минимальное значение быстродействия при котором существует стационарный режим обработки заданий.
2. Рассчитать оптимальное быстродействие процессора для КС. Режим обработки - отсутствие ограничений на время ожидания заявок. Коэффициент к выбирается произвольно (к > 0).
3. Определить времена ожидания заявок в очереди для потоков с входными данными по вариантам из Приложение 2.
Вариант 3

I Трудоёмкость процессорных операций, млн. оп. Среднее число обращений к файлам Количество обращений удаленных пользователей (ВСТ ЛВС)
FI F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 FIO


Параметры файлов F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F1O
Длина файла, Мбайт 370 250 360 280 320 375 280 350 140 350
Средняя длина блока записей, Кбайт 40 30 75 40 40 50 40 75 25 20


4 4000 120 40 - - - 30 - 180 - - 25
5 5000 - 150 80 - 60 - 120 - - - 30
6 6000 80 - 80 - - 70 - - 200 80 30
7 7000 100 - - 50 - - ПО - 200 - 25
8 8000 - 120 60 - 80 - - 30 - 180 20
 
ХОД РАБОТЫ
Характери стика Формула Значение
Интенсивн
ости Л =
Доля задач класса m в
общей
смеси Еш = Акщ/А p =
( 0.402
0.286
0.143
0.061
0.204)
Трудоёмко сти процессор ных операций по классам задач вт (млн) II 4000
5000
6000
7000 (8000)
Минимально необходимое быстродействие
Минималь но необходим ое быстродей ствие Г = 1 Bmin = = 2.73 • 1010
Поскольку неравенство строгое, Bmin = 2.8 • 1010
Оптимальное быстродействие
Коэффици ент пропорцио нальности II
■J ■ k = 0.4
1=1 4.9
м
L = E^’
1=1 2.73 • 1010
Оптимальн ое быстродей ствие Bopl = L + 0,5 IT1 ^AL(2) + [(2Z2 + AAL(2))AA£(2)]“’’ (,
 
Bopt 9.208 • 1010
Времена ожидание заявок
Среднее время обслужива ния заявки 3-в‘ *‘~В’ /0.146\
0.183
0.219
0.256 (0.293)
Загрузка системы ы Р = 0.218
0.256
0.153
0.076
0.293)
0(2) 0т = 201 0.042
0.066
0.095
0.131 (0.171)
Суммарна я загрзука системы Л/
i=l 0.996
Время ожидания
заявок D a i А*Я(2)
t'k-l^k | ;«1 (к — 1,...,^/,)
1-^-1 2(1-^_,)(1-^)
я s. ёад(Ч
1V =J -и1 * + ‘-1 (к=М, + 1,...,М1+М2),
к l-RMi 2(1-Rk_^-Rk) ' 1 1 2)
м
R 9
-1- '- + (к=М,+М, +1 М)
l-RMi 2(1-ЛМ+А/2)(1-Л) '•12 /
—1
1 — бп, 2 — ап, 3 — он. 4 - ап, 5 - бп
Заявки с абсолютным приоритетом
 
2 Л- * т2
2 * (1 - Р-) 0.062 с
4 (Р-) * 194 Л- * Т- + Л4 * Т4
1 - Р- 2 * (1 - р-) * (1 - (р- + Р4)) 0.590 с
Заявки с относительным приоритетом
3 (Р- + Р4) *^3 Л- * Т- + Л4 * Т4 + Л3 * Тз
1 - (Р- + Р4) 2 * (1 - (?2 + Р4)) * (1 - (Р- + ?4 + Рз)) 0.783 с
Заявки без приоритета
1 (р2 + р4 + Рз) * $1 Л2 * т2 + Л4 * т4 + Лз * тз + Л1 * т1 1 - (Р- + Р4 + Рз) 2 * (1 - (р- + Р4 + Рз)) * (1 - Р) 63.598 с
5 (Р2 + ?4 + Рз + Р1) * $5 Л- * т- + Л4 * Т4 + Лз * Тз + Л1 * Т1 + Л5 * Т5
1 - (Р2 + Р4 + Рз + Р1) 2 * (1 - (р- + Р4 + Рз)) * (1 - Р) 104.693 с

Результат расчётов:
Минимальное быстродействие Bmin = 2.8 • 1010 Оптимальное быстродействие Bopt = 9.208 •IO10 Время ожидания заявок:
2 - 0.062 с
4 - 0.590 с
3 - 0.783 с
1 - 63.598 с
5 - 104.693 с
Вывод
В ходе лабораторной работы проведены расчёты, необходимые для синтеза компьютерной системы. Были определены минимально необходимое быстродействие процессора и его оптимальное значение (для системы с неограниченным временем пребывания заявок). Также были рассчитаны времена ожидания заявок при смешанной дисциплине.