Устройство для моделирования работы вычислительной системы Советский патент 1991 года по МПК G06F15/20 

Изобретение 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 обученияс

Цель изобретения - расширение об-- ласти применения за счет моделирования выбора режима работы вычислительных комплексово

На чертеже изображена схема устройства

Устройство содержит источник 1 напряжения, ключи 2, элементы ИЛИ 3, элементы И 4, индикатор 5 Естественное разделение времени, индикатор 6 Искусственное разделение времени, индикатор 7 Естественная пакетная обработка, индикатор 8 Ис скусственная пакетная обработка, индикатор 9 Распараллеливание за- 10 Параллельное

дачи и индикатор решение задачи 0

Практика эксплуатации ИВК вычислительных систем позволяет ввести в рассмотрение следующие свойства - признаки задач: квантованность, мас штаб времени, детерминированность, важность, восстанавливаемость информационных массивов и стационарность к информационным массивам При этом каждому из признаков в зависимости от характера задач можно поставить в соответствие одну из трех ха- рактеристико Например, по квантован- ности () - задачи с естественным квантованием, 2 - задачи смешанного квантования; 3 - неквантованные з адачи

о оо

Задачи естественного квантования связаны с такими физическими процессами, которые предусматривают поэтапное выполнение одинаковых по содержанию действий, причем соседние этапы могут разделяться временными промежутками 0 Таким задачам представляется объективная возможность организации решения нескольких задач на однопро- цессорной ЭВМ и к ним относятся за- дачи диалога: ввод информации с дисплея, редактирование текста программы и т.д„

Неквантованные задачи характери- зуются тем, что они могут быть решены в виде единого акта, не требуя по собственной инициативе прерывания вычислительного процесса К таким задачам относятся Т акие, как трансля- цияо Задачи, в которых вычислительный процесс может прерываться на некоторые промежутки времени по инициативе алгоритма самой задачи или оператора, ведущего задачу, являются задачами со смешанным квантованием, К этому виду, например, относится задача долгосрочного планирования, задачи с использованием системы управления базой данных (СУБД), когда информация размещена на нескольких магнитных дискахо

По виду масштаба времени (): 1 - задачи реальноцр масштаба времени, 2 - задачи существенного ограни- ченного 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 результатов0 Примером 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

i I

По степени детерминированности

(): 1 - детерминированные задачи, 2 - ограниченно детерминированные

Q

0 5 Q

,

Q

-д

5

задачи, 3 - задачи случайного характера.

Для детерминированных задач имеется принципиальная возможность точно планировать во времени моменты их постановки н а 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 объектахо

По степени важности (): 1 - постоянная высокая важность, 2 - переменная важность, 3 - обычная неизменная важностьо

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 (): 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 Т0д0

По степени стационарности входящего потока задач (): 1 - задачи с 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 требуется планирование или прогнозирование на некоторый отрезок времени вперед0 Эпизодические задачи решаются вне жесткой функциональной связи с обычным

20

оперативным режимом функционирования ИВК АСУ.

Анализ особенностей применения ЭВМ вычислительных систем (ВС) позволяет ввести в рассмотрение следующие режи- мы работы: V - режим естественного разделения времени (ресурсов), М„ режим искусственного разделения времени (ресурсов), V-j - режим естествен-- -, ной пакетной обработки, V.- режим искусственной пакетной обработки, Vg- - режим распараллеливания одной задачи по n-ЭВМ, V6 - режим параллельного решения одной задачи на п-ЭВМо

Принципиальной отличительной особенностью режима естественного разделения времени V является объективная возможность сведения некоторого процесса к последовательно-параллельной 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 Котепьникова0 Режим V 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 функционированияо

Распределение ресурсов между поставленными 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 Уг имеет множество модификаций, отличающихся широким диапазоном используе- мых методов управления,,

Режимы V и V4 пакетной обработки

30

35

40

Под режимом искусственной пакетной обработки V. понимается процесс реализации искусственно формируемых наборов задач, не связанных по управлению и информациио Особенностью режима является то, что в процессе реализации пакета задачи к нему не добавляются и из него не исключаю ся. Очевидно, что для часто реализуе мых пакетов целесообразно применить процедуру оптимального планирования.

Режимы Vj. и V6 являются узкоспе- . 5 циализировачнымио Режим Vs реализуется с целью сокращения времени решения задачир Он требует проведения специальных преобразований исходного алгоритма, приведения его к виду ярусно-параллелысого графа с последующей поярусчой реализацией на ПЭВМ системы Режим Vg 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 ЦБК АСУ, позволяющие обеспечить эффективную реализацию потока задачо

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

Устройство работает следующим образом.

При необходимости выбора режима работы вычислительной системы по каждому из шести признаков классификации задач включается соответствующий ключ 2. При этом включается один или 45 несколько индикаторов 5-10, если возможно для решения данной задачи использование нескольких режимов рабо- ты0 Например, при поступлении на вход ИВК вычислительной системы задач со

имеют одно общее свойство: решение лю-50 следующими качественными характерисбой задачи и пакета может быть реализовано в виде единовременного ак- та, Однако в реализации режимов есть существенные различия. Режим естественной пакетной обработки Vj обеспечивает реализацию пакетов связанных задач, причем формирование пакета осуществляется ситуациями, складывающимися в процессе функционирования„

тиками: естественного квантования, реального масштаба времени, детермини рованной, постоянной высокой важности трудного восстановления и с перемен- 55 ной интенсивностью, замыкаются соответствующие ключи 1-,4-,7-,10-,14-, 16-е. В этом случае на все шесть входов только второго элемента И 4 поступают разрешающие потенциалы,что

0

-,

5

0

5

0

Под режимом искусственной пакетной обработки V. понимается процесс реализации искусственно формируемых наборов задач, не связанных по управлению и информациио 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 Vj. и V6 являются узкоспе- 5 циализировачнымио Режим Vs реализуется с целью сокращения времени решения задачир Он требует проведения специальных преобразований исходного алгоритма, приведения его к виду ярусно-параллелысого графа с последующей поярусчой реализацией на ПЭВМ системы Режим Vg 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 ЦБК АСУ, позволяющие обеспечить эффективную реализацию потока задачо

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

Устройство работает следующим образом.

При необходимости выбора режима работы вычислительной системы по каждому из шести признаков классификации задач включается соответствующий ключ 2. При этом включается один или 5 несколько индикаторов 5-10, если возможно для решения данной задачи использование нескольких режимов рабо- ты0 Например, при поступлении на вход ИВК вычислительной системы задач со

тиками: естественного квантования, реального масштаба времени, детерминированной, постоянной высокой важности, трудного восстановления и с перемен- ной интенсивностью, замыкаются соответствующие ключи 1-,4-,7-,10-,14-, 16-е. В этом случае на все шесть входов только второго элемента И 4 поступают разрешающие потенциалы,что

приводит к срабатыванию элемента И, с выхода которого сигнал поступает на индикатор 80 Итак, при поступлении на вход ИВК вычислительной системы перечисленных задач с различными качественными характеристиками для их решения необходимо выбрать режим искусственого разделения временно Схема работает аналогично, если не- обходимо выбрать режимы работы при поступлении на вход ИВК вычислительной системы любой другой совокупности качественных характеристик задач входящего потока

Формула изобретения

Устройство для моделирования работы вычислительной системы,, содер- жащее 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, 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 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- чающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет моделирования выбора режима работы вычислительных комплексов, оно дополнительно содержит с шестого по восемнадцатый ключи, с седьмого по четырнадцатый элементы ИЛИ и индикаторы Естественное разделение времени, и Искусственное разделение времени, Естественная пакетная об- работка, Искусственная пакетная обработка, Распараллеливание задачи, 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 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, третим 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 - к четвертому входу второго элемента ИЛИ, гыход 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, четвертого и пятого элементов И, выход три- надцатого 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 шестнадцатого 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 элементов И подключены к выходу четырнадцатого элемента ИЛИ, второй вход которого и третий вход двенадцатого элемента ИЛИ соединены с выходом восемнадцатого ключа.

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

М | N V, Vz J V3 V4 Vff J V,

2,

s

г.

Ь

s

4

т.

&

f

5

&.

гё.

. &

&.

4

s

5

Ґ