Устройство для моделирования работы вычислительной системы

(51)5 С 06 Р 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 Ф 13П.Рюмин, К. В,Бал цифровых вычисред. С.А.Майоро 1972, с.248,7.2(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ (57) Изобретение от ОДЕЛИРОВАНИЯСИСТЕМЫ сится к специ аботка",ванне заая пакетная о 9 "Распараллендикатор 10 "Падачи скусстве специали тельнойовано ди дачи" и решение ьно х сис- управ е оброва ител устаде 1 ЛИ 3н а- ре адачи. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Проектированиелительных машин./11 ова. М,: Высшая школрис.7.23.Там же, с.249 р Изобретение относится к зированным средствам вычисли техники и может быть использ для моделирования выбора режимов работы информационно-вычислительных комплексов (ИВК) вычислительны тем, автоматизированных систем ления и обучения.Цель изобретения - расплирени ласти применения за счет модели ния выбора режима работы вычисл ь ных комплексов.На чертеже изобр . на схема ройства,Устройство содержит источник апряжения, ключи 2, элем- Э элементы И 4, индикатор 5 ст 1 венное разделение времени ик тор 6 "Искусственное раздв мени", индикатор 7 "Естественная пакетная обработка", индикатор 8 "Ис 801640708 зированным средствам вычислительноитехники и может быть использовано дляопределения режимов работы информационно-вычислительных комплексов АСУ.Цель изобретения - расширение областиприменения за счет моделирования выбора режима работы вычислительных комплексов. Устройство содержит источникнапряжения, выход которого соединенс входами группы ключей, выходы которых соединены с входами элементов ИЛИ,элементы И, индикаторы, Транспарантыфиксируют определенный режим работы,исходя из качественных свойств задачвходящего потока. 1 табл., 1 ил. Практика эксплуатации ИВК вычис фф лительных систем позволяет ввести в 1,Р рассмотрение следующие свойства -признаки задач: квантованность, масштаб времени, детерминированность, Я) важность, восстанавливаемость информационных массивов и стационарность к информационным массивам, При этом каждому из признаков в зависи" мости от характера задач можно поставить в соответствие одну из трех характеристик. Например, по квантованности (М=1):"1 - задачи с естествен" ным квантованием, 2 - задачи смешанного квайтования; 3 - неквантованныеЗадачи естественного квантования связаны с такими Физическими процессами, которые предусматривают поэтапное выполнение одинаковых по содержа 5 нию действий, причем соседние этапы могут разделяться временными промежутками. Таким задачам представляется объективная возможность организации решения нескольких задач на однопроцессорной ЗВМ и к ним относятся за,дачи диалога: ввод информации с дисплея, редактирование текста .программы и тд.Неквантованные задачи характеризуются тем, что они могут быть решены в виде единого акта, не требуя по собственной инициативе прерывания вычислительного процесса. К таким задачам относятся такие, как трансляция. Задачи, в которых вычислительный процесс может прерываться на некоторые промежутки времени по инициативе алгоритма самой задачи или оператора, ведущего задачу, являются за , дачами со смешанным квантованием. К этому виду, например, относится задача долгосрочного планирования, задачи с использованием системы управления базой данных (СУБД), когда инфор 30 мация размещена на нескольких магнитных дисках.По виду масштаба времени (М=2);1 - задачи реального масштаба времени, 2 - задачи существенного ограниченного ожидания, 3 - задачи слабо ограниченного ожидания.Задачи реального масштаба времени предполагают, что управляющие воздействия вычисляются и выдаются не поз же, чем того требует физическая сущность сохранения системой своей траектории, позволяющей достигнуть требуемой цели.Задачи с существенно ограниченным ожиданием допускают временные сдвиги моментов получения результатов. При, мером данного типа задач могут служить задачи, обеспечивающие общение операторов и должностных лиц АСУ. Задачи слабо ограниченного ожидания некритичны к существенным перемещениям во времени моментов постановки их на решение и должны решаться в приемлемые сроки.551По степени детерминированности(И=З)Ф 1 - детерминированные задачи,2 - ограниченно детерминированные задачи, 3 - задачи случайного характера.Для детерминированных задач имеется принципиальная возможность точнопланировать во времени моменты их постановки на решение, Ограничение де-.терминированности означает, что можно планировать. поступление задач снекоторой вероятностью, например,задачи, решаемые в период связи свнешними объектами,К задачам случайного характераотносятся задачи, связанные с внезапным изменением режима Функционирования АСУ, обусловленные аварийными и конфликтными ситуациями наобъектах.По степени важности. (М=4): 1постоянная высокая важность, 2 - переменная важность, 3 - обычная неизменная важность.Задачи постоянной высокой важности связаны с предоставлением некоторой информации высокоприоритетнымабонентам, переменной важности - суправлением по жесткой программе некоторыми процессами. Обычная неизменная важность характеризует задачирасчетного характера, не критичныек времени их реализации.По степени восстанавливаемостиинформационных массивов (М=5): 1 - невозможное восстановление, 2 - трудноевосстановление, 3 - легкое восстановление.Для случая безусловного сохранения информационных массивов требуется специальная организация вычислительного процесса, дополнительные затраты производительности и памяти. Трудное восстановление присуще, например,задачам., содержащим информационныемассивы большой емкости,.и т,д.По степени стационарности входя"щего потока задач (И=6)Ф 1 - задачис переменной интенсивностью, 2 - задачи с постоянной интенсивностью, 3 -эпизодические задачи.Для потоков с переменной во времени интенсивностью число событий,которые могут произойти на одинаковых по длине непересекающихся отрезках, различно. В решении задач с постоянной интенсивностью не требуетсяпланирование или прогнозирование нанекоторый отрезок времени вперед. Эпизодические задачи решаются вне жесткой Функциональной связи с обычным1 Ь 40708 5оперативным режимом Функционирования ИВК АСУ.Анализ особенностей применения ЭВМ вычислительных систем (ВС) позволяет ввести в рассмотрение следующие режимы работы: Ч 1 - режим естественного разделения времени (ресурсов), Ч - режим искусственного разделения времени (ресурсов), Ч- режим естественной пакетной обработки, Ч, - режим искусственной пакетной обработки, Ч - режим распараллеливания одной задачи по п-ЭВМ, Чб - режим параллельного решения одной задачи на п-ЭВМ.Принципиальной отличительной особенностью режима естественного разделения времени Ч 1 является объективная возможность сведения некоторого процесса к последовательно-параллель ной обработке информации и принятию решений по жестко заданной схеме. В основе организации такого режима лежит идея квантования непрерывных процессов, реализация которой обосновыва ется известной теоремой Котельникова. Режим Ч искусственного разделения времени (ресурсов) можно определить как наиболее общий режим, позволяющий на любом отрезке времени обеспечить параллельно-последовательное решение произвольной совокупности задач в соответствии с заданной стратегией организации функционирования,Распределение ресурсов между по 35 ставленными на решение задачами зависит от принятой к реализации общей идеи организации многопрограммной работы, от приоритетности задач, от характеристик абонентов, от возникающих в системе аварийных ситуаций и т,п. Поступление в систему каждой новой задачи, которая должна решиться с поступившими ранее, требует перераспределения ресурсов, Режим Ч имеет множество модификаций, отличающихся широким диапазоном используемых методов управления.Режимы Ч и Ч,1 пакетной обработки имеют одно общее свойство: решение лю бой задачи и "пакета" может быть реализовано в виде единовременного акта. Однако в реализации режимов есть существенные различия. Режим естественной пакетной обработки Ч обеспечивает. реализацию пакетов связанных задач, причем Формирование пакета осуществляется ситуациями, складывающимися в процессе Функционирования. бПод режимом искусственной пакет.ной обработки Ч понимается процессреализации искусственно Формируемыхнаборов задач, не связанных по управлению и информации. Особенностьюрежима является то, что в процессереализации "пакета" задачи к немуне добавляются и из него не исключаются, Очевидно, что для часто реализуемых пакетов целесообразно применитьпроцедуру оптимального планирования.Режимы Ч . и Чб являются узкоспециализированными. Режим Ч реализуется с целью сокращения времени решения задачи. Он требует проведенияспециальных преобразований исходногоалгоритма, приведения его к видуярусно-параллельного графа с последующей поярусной реализацией на ПЭВМсистемы. Режим Чо преследует цель повышения достоверности результатов идополнительных пояснений не требует.Проанализировав все задачи по указанным признакам и распределив их поподмножествам с непротиворечивымисвойствами, для каждого подмножестваможно определить требуемые, допустимые и совместимые режимы работы ЦВКАСУ, позволяющие обеспечить эффективную реализацию потока задач.Результаты анализа приведены втаблице, где использование какого-либо свойства задачи для режимов работы обозначено единицей, а неиспользование - нулем.Устройство работает следующим образом,При необходимости выбора режимаработы вычислительной системы по каждому из шести признаков классификации задач включается соответствующийключ 2. При этом включается один илинесколько индикаторов 5-10, если возможно для решения данной задачи использование нескольких режимов работы. Например, при поступлении на входИВК вычиспительной системы задач соследующими качественными характеристиками: естественного квантования,реального масштаба времени, детерминированной, постоянной высокой важности,трудного восстановления и с переменной интенсивностью, замыкаются соответствующие ключи 1-,4-,7-,10-,14-,1.6-е. В этом случае на все шесть входов только второго элемента И 4 поступают разрешающие потенциалы,чтоприводит к срабатыванию элемента И, с выхода которого сигнал поступает на индикатор 8. Итак, при поступлении на вход ИВК вычислительной системы перечисленных задач с различны 5 ми качественными характеристиками для их решения необходимо выбрать режим искусственого разделения времени.Схема работает аналогично, если необходимо выбрать режимы работы при поступлении на вход ИВК вычислительной системы любой другой совокупности качественных характеристик задач входящего потока. 15Формула изобретенияУстройство для моделирования работы вычислительной системы содержащее шесть элементов И, источник напряжения, шесть элементов ИЛИ, пять ключей, выход первого ключа соединен с первым входом первого элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, 25 выход второго ключа соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И, выход третьего ключа соединен с первым 30 входом третьего элемента И, выход четвертого ключа соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход пятого ключа соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, о т л и- З 5 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет моделирования выбора режима работы вычислительных комплексов, оно дополнительно содержит с шестого по 40 восемнадцатый ключи, с седьмого по четырнадцатый элементы ИЛИ и индикаторы "Естественное разделение времени"э и "Искусственное разделение времени", "Естественная пакетная обработка", "Искусственная пакетная обработка", "Распараллеливание за. дачи", "11 араллельное решение задачи", входы включения которых соединены соответственно с выходами с первого по шестой элементов И, входы питания всех ключей подключены к выходу источника напряжения, выход первого ключа соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго ключа5 соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего ключа соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ и первыми входами четвертого и пятого элементов И, выход четвертого ключа соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу пятого. элемента И, выход пятого ключа соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход шестого ключа соединен с вторым входом четвертого элемента И, третьим входом третьего элемента ИЛИ и вторым входом четвертогоэлемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего элементаИ, третий вход которого и второй входпервого элемента И подключены к выходу шестого элемента.ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с первымвходом шестого элемента И, а выходтретьего элемента ИЛИ подключен ктретьему входу первого элемента И,второму входу второго элемента И ивторому входу шестого элемента И, выход седьмого ключа, соединен с третьим входом четвертого элемента И, третьим входом пятого элемента И, первымвходом шестого элемента ИЛИ и первымвходом седьмого элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к третьим входамвторого и шестого элементов И, выходвосьмого ключа соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементовИЛИ, а выход девятого ключа - с третьим входом седьмого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента ИЛИ подключен кчетвертым входам первого и шестогоэлементов И, а выход девятого элемента ИЛИ - к четвертому входу второгоэлемента ИЛИ, выход десятого ключасоединен с первым входом девятого элемента ИЛИ, второй вход которого ипервый вход восьмого элемента ИЛИ соединены с выходом одиннадцатого ключа,а выход двенадцатого ключа соединенс вторым входом восьмого элемента ИЛИ,третьим входом девятого элемента ИЛИи четвертыми входами третьего, четвер"того и пятого элементов И, выход тринадцатого ключа соединен с первыми .входами десятого и одиннадцатого элементов ИЛИ, выходы которых объединеныи подключены к пятым входам первого,второго и пятого элементов И, выходчетырнадцатого ключа соединен с вторыми входами десятого и одиннадцатого элементов ИЛИ, третьи входы кото- .рых соединены с выходом пятнадцатогоключа и пятыми входами третьего ичетвертого элементов И, выход шест10 1640708 О01 0 1 0 11 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 111 2 3 1 0 0 1 1 0 1 0 1 О 1 1 0 0 0 1 1 1 1 2 3 О О1 1 1 11 0 1 0 0 0 1 1 1 1 2 .3 надцатого ключа соединен с первымивходами двенадцатого и тринадцатогоэлементов ИЛИ, вторые входы которых,первый вход четырнадцатого элементаИЛИ и шестой вход первого элементаИ соединены с выходом семнадцатогоключа, выходы двенадцатого и тринадцатого элементов ИЛИ подключены к шестым входам соответственно второго и третьего элементов И, а шестые входы четвертого, пятого и шестого элементов И подключены к выходу четырнадцатого элемента ИЛИ, второй вход которого и третий вход двенадцатого элемента ИЛИ соединены с выходом восемнадцатого ключа. Чг Чз ЧФ Ч Ч1640708 Составитель Б.ФукаловТехред С.Мигунова Кор Редакто ор Т.Малец Патруше изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, О Заказ 1017 Тираж 41 б ВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открьгтиям при ГКНТРаушская наб., д. 4(5