Устройство для моделирования работы вычислительной системы

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для определения режимов работы информационно-вычислительных комплексов АСУ Цель изобретения - расширение области применения за счет моделирования выбора режима работы вычислительных комплексов о Устройство содержит источник напряжения, выход которого соединен с входами группы ключей, выходы которых соединены с входами элементов ИЛИ, элементы И, индикаторы Транспаранты фиксируют определенный режим работы, исходя из качественных свойств задач входящего потока, 1 табл0, 1 ил0

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1640708 (gy)t1 С 06 Е 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4672011/24 (22) 03.04.89 (46) 07.04.91. Бюл. 1Ф 13 (72) В.В.Мачулин, В.П.Рюмин, К.В.Балдин и Н.Г.Мороз (53) 681.3(088.8) (56) Проектирование цифровых вычислительных машин./Под ред. С.А.Майорова. M. Высшая школа, 1972, с.248, рис.7.23.

Там же, с.249, рис.7.24. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к специалиИзобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для моделирования выбора режимов работы информационно-вычислительных комплексов (ИВК) вычислительных систем, автоматизированных систем управления и обучения.

Цель изобретения — расширение области применения за счет моделирования выбора режима работы вычислительных комплексов.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 напряжения, ключи 2, элементы ИЛИ 3, элементы И 4, индикатор 5 "Естестtt венное разделение времени, индикатор 6 "Искусственное разделение времени", индикатор 7 "Естественная пакетная обработка", индикатор 8 "Ис2 зированным средствам вычислительной . техники и может быть использовано для определения режимов работы информационно-вычислительных комплексов АСУ.

Цель изобретения — расширение области применения за счет моделирования выбора режима работы вычислительных комплексов. Устройство содержит источник напряжения, выход которого соединен с входами группы ключей, выходы которых соединены с входами элементов ИЛИ, элементы И, индикаторы, Транспаранты фиксируют определенный режим работы, исходя из качественных свойств задач входящего потока. l табл., 1 ил. скусственная пакетная обработка", индикатор 9 "Распараллеливание задачи" и индикатор 10 "Параллельное решение задачи".

Практика эксплуатации ИВК вычислительных систем позволяет ввести в рассмотрение следующие свойства— признаки задач: квантованность, масштаб времени, детерминированность, 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=l): "1 — задачи с естествен" ным квантованием, 2 — задачи смешан ного квайтования; 3 — неквантованные задачи.

1b40708

Задачи естественного квантования связаны с такими физическими процессами, которые предусматривают поэтапное выполнение одинаковых по содержа5 нию действий, причем соседние этапы могут разделяться временными промежутками. Таким задачам представляется объективная возможность организ ации решения нескольких задач на однопроцессорной 38М и к ним относятся за, дачи диалога: ввод информации с дисплея, редактирование текста .программы и т..д.

Некв анто в анные з адачи х ар акт еризуются 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- 25, 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 (M=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- 40 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 суц1ественным перемещениям во времени моментов постановки их на решение и должны решаться в приемлемые сроки.

l 1

По степени детерминированности (И=З): 1 — детерминированные задачи, 2 — ограниченно детерминированные задачи, 3 — задачи случайного характера.

Для детерминированных з дач имеется принципиальная возможность точно планировать во времени моменты их постановки на решение, Ограничение детерминированности означает, что можно планировать. поступление задач с некоторой вероятностью, например, задачи, решаемые в период связи с внешними объектами, К задачам случайного характера относятся задачи, связанные с внезапным изменением режима функционирования АСУ, обусловленные аварийными и конфликтными ситуациями на объектах.

По степени важности. (И=4): 1 постоянная высокая важность, 2 — переменная важность, 3 - обычная неизменная важность.

Задачи постоянной .высокой важности связаны с предоставлением некоторой информации высокоприоритетным абонентам, переменной важности — с управлением по жесткой программе некоторыми процессами. Обычная неизменная важность характеризует задачи расчетного характера, не критичные к времени их реализации.

По степени восстанавливаемости информационных массивов (И=5): 1 — невозможное восстановление, 2 - трудное восстановление, 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 информационные массивы большой емкости,.и т,д.

По степени стационарности входя" щего потока задач (И=6)Ф 1 — задачи с переменной интенсивностью, 2 — задачи с постоянной интенсивностью, 3эпизодические 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 требуется планирование или прогнозирование на некоторый отрезок времени вперед. Эпизодические задачи решаются вне жесткой функциональной связи с обычным

1640708

5 оперативным режимом функционирования

ИВК АСУ.

Анализ особенностей применения ЭВМ вычислительных систем (ВС) позволяет ввести в рассмотрение следующие режимы работы: Vi — режим естественного разделения времени (ресурсов), V режим искусственного разделения времени (ресурсов), V > — режим естествен-10 ной пакетной обработки, Ч вЂ” режим искусственной пакетной обработки, V — режим распараллеливания одной задачи по п-ЭВМ, Ч вЂ” режим параллельного решения одной задачи íà п-ЭВМ.

Принципиальной отличительной особенностью режима естественного разделения времени Ч1 является объективная возможность сведения некоторого процесса к последовательно-параллель- 20 ной обработке информации и принятию решений по жестко заданной схеме. В основе организации такого режима лежит идея квантования непрерывных процессов, реализация которой обосновыва- 25 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 по35 ставленными на решение задачами зависит от принятой к реализации общей идеи организации многопрограммной работы, от приоритетности задач, от характеристик абонентов, от возника- 40 ющих в системе аварийных ситуаций и т.п. Поступление в систему каждой новой задачи, которая должна решиться с поступившими ранее, требует перераспределения ресурсов. Режим Vz имеет множество модификаций, отличающихся широким диапазоном используемых методов управления.

Режимы V и Ч4 пакетной обработки имеют одно общее свойство: решение лю- g0 бой задачи и "пакета" может быть реализовано в виде единовременного акта. Однако в реализации режимов есть существенные различия. Режим естественной пакетной обработки V обеспечивает. реализацию пакетов связанных задач, причем формирование пакета осуществляется ситуациями, складывающимися в процессе функционирования. б

Под режимом искусственной пакет.ной обработки Ч4 понимается процесс реализации искусственно формируемых наборов задач, не связанных по управлению и информации. Особенностью режима является то, что в процессе реализации "пакета" задачи к нему не добавляются и из него не исключаются. Очевидно, что для часто реализуемых пакетов целесообразно применить процедуру оптимального планирования.

Режимы V u Чб являются узкоспециализированными. Режим V5 реализуется с целью сокращения времени решения задачи. Он требует проведения специальных преобразований исходного алгоритма, приведения его к виду ярусно-параллельного графа с последующей поярусной реализацией на ПЭВМ системы. Режим V преследует цель повышения достоверности результатов и дополнительных пояснений не требует.

Проанализировав все задачи по указанным признакам и распределив их по подмножествам с непротиворечивыми свойствами, для каждого подмножества можно определить требуемые, допустимые и совместимые режимы работы ЦВК

АСУ, позволяющие обеспечить эффективную реализацию потока задач.

Результаты анализа приведены в таблице, где использование какого-либо свойства задачи для режимов работы обозначено единицей, а неиспользование — нулем.

Устройство работает следующим образом.

При необходимо сти выбор а режима работы вычислительной системы по каждому из шести признаков классификации задач включается соответствующий ключ 2. При этом включается один или несколько индикаторов 5-10, если возможно для решения данной задачи использование нескольких режимов работы. Например, при поступлении на вход

ИВК вычиспительной системы задач со следующими 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-, I.6-е. В этом случае на все шесть входов только второго элемента И 4 поступают разрешающие потенциалы,что

1б40708 приводит к срабатыванию элемента И, с выхода которого сигнал поступает на индикатор 8. Итак, при поступлении на вход ИВК вычислительной системы перечисленных задач с различны5 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 входяшего потока. 15

Формул а изобретения

Устройство для моделирования работы вычислительной системы„ содержашее 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 gp 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- З5 ч а ю m; e 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 разделе ие времени, 1Естественная пакетная об- 45 работка", "Искусственная пакетная обработка", "Распараллеливание за. дачи", "Параллельное 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 ключа

>5 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 четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего элемента

И, третий вход которого и второй вход первого элемента И подключены к выходу шестого элемента.ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом шестого элемента И, а выход третьего элемента ИЛИ подключен к третьему входу первого элемента И, второму входу второго элемента И и второму входу шестого элемента И, выход седьмого ключа, соединен с третьим входом четвертого элемента И, третьим входом пятого элемента И, первым входом шестого элемента ИЛИ и первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьим входам второго и шестого элементов И, выход восьмого ключа соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементов

ИЛИ, а выход девятого ключа — с третьим входом седьмого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента ИЛИ подключен к четвертым входам первого и шестого элементов И, а выход девятого элемента ИЛИ вЂ” к четвертому входу второго элемента ИЛИ, выход десятого ключа соединен с первым входом девятого элемента ИЛИ, второй вход которого и первый вход восьмого элемента ИЛИ соединены с выходом одиннадцатого ключа, а выход двенадцатого ключа соединен с вторым входом восьмого элемента ИЛИ, третьим входом девятого элемента ИЛИ и четвертыми входами третьего, четвер" того и пятого элементов И, выход тринадцатого ключа соединен с первыми . входами десятого и одиннадцатого элементов ИЛИ, выходы которых объединены и подключены к пятым входам первого, второго и пятого элементов И, выход четырнадцатого ключа соединен с вторыми входами десятого и одиннадцатого элементов ИЛИ, третьи входы которых соединены с выходом пятнадцатого ключа и пятыми входами третьего и четвертого элементов И, выход шест10

1640708 7г з

0

0 1

0 1

1 1

0

1 1

1 1

0 1

1

1

2

0

1 1

0 - 1

0 1

1

0 0

0 1

1 1

2

0

1 1

1 1

1 1

1

0 0

1 1

1 1

2 .3 надцатого ключа соединен с первыми входами двенадцатого и тринадцатого элементов ИЛИ, вторые входы которых, первый вход четырнадцатого элемента

ИЛИ и шестой вход первого элемента

И соединены с выходом семнадцатого ключа, выходы двенадцатого и тринадцатого элементов ИЛИ подключены к шестым входам соответственно второго и третьего элементов И, а шестые входы четвертого, пятого и шестого эле5 ментов И подключены к выходу четырнадцатого элемента ИЛИ, второй вход которого и третий вход двенадцатого элемента ИЛИ соединены с выходом восемнадцатого ключа.

1640708

Составитель Б. Фукалов.

Техред С.11нгунова Корректор Т.Малец

Редактор С.Патрушева

Заказ 1017 Тираж 416 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, !01