КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: «Моделирование систем»
На тему: «Моделирование процесса функционирования вычислительного центра».
Автор проекта
студент гр. 321 ДИЗZS А.М. Аннакулиев
Руководитель проекта
доцент каф. ЭИ и АУ С.М. Щербаков
Ростов-на-Дону
Содержание
1. ЗАДАНИЕ. 3
2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА.. 4
3. ВРЕМЕННАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА.. 5
4. КРУПНАЯ БЛОК – СХЕМА.. 6
5. ДЕТАЛЬНАЯ БЛОК – СХЕМА.. 8
6. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ.. 13
7. ТЕКСТ ПРОГРАММЫ.. 15
8. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРЕМЕНТ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ 16
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАПИСИ.. 21
1 ЗАДАНИЕ
Задания на обработку данных, поступающие на ЭВМ характеризуются известным требуемым временем работы процессора и условно подразделяются на короткие и длинные. Короткие задания требуют менее 6 мин (3 + 2мин) времени работы процессора. Задания поступают на ЭВМ через каждые 8 ± 3 мин и требуют для своей обработки 4 ± 3 мин времени работы процессора. Короткие задания вводятся в ЭВМ с помощью дисплея за 3 + 2 мин. Дисплей остается занятым коротким заданием до момента окончания выдачи результатов на печать. Короткие задания имеют абсолютный приоритет над длинным при использовании процессора, т. е. они прерывают выполнение длинных заданий. Длинные задания перфорируются за 8 ± 5 мин и вводятся в ЭВМ с помощью перфокарточного ввода за 3 ± 2 мин. После обработки на процессоре как коротких, так и длинных заданий производится вывод результатов на печать в течение 2 ± 1 мин. Одновременно на ЭВМ обрабатывается только одно задание.
Смоделировать процесс функционирования ВЦ при условии, что обработать необходимо 100 заданий. Определить число коротких и длинных заданий, ожидающих обработки, а также число обработанных коротких заданий и коэффициент загрузки процессора.
MATLAB - это интерактивная система, основным объектом которой является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками, существенно сокращая время, необходимое для программирования на скалярных языках типа Fortran или C. Будучи ориентированной на работу с реальными данными, эта система выполняет все вычисления в арифметике с плавающей точкой, в отличие от систем компьютерной алгебры REDUCE, MACSYMA, DERIVE, Maple, Mathematica, Theorist, где преобладает целочисленное представление и символьная обработка данных.
Система MATLAB - это одновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболее сильных сторон системы состоит в том, что на языке MATLAB могут быть написаны программы для многократного использования. Пользователь может сам написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде М-файлов. По мере увеличения количества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можно попытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит к концепции пакетов прикладных программ (Application Toolboxes или просто Toolboxes), которые представляют собой коллекции М-файлов для решения определенной задачи или проблемы.
В действительности Toolboxes - это нечто большое, чем просто набор полезных функ-ций; часто это результат работы многих исследователей по всему миру, которые объеди- няются в группы по самым различным интересам, начиная от нейтронных сетей, дифференциальных уравнений в частных производных, сплайн-аппроксимации, статистики и размытых множеств до проектирования робастных систем управления, теории сигналов, идентификации, а также моделирования линейных и нелинейных динамических систем с помощью исключительно эффективного пакета SIMULINK. Именно поэтому пакеты прикладных программ MATLAB Application Toolboxes, входящие в состав семейства продуктов MATLAB, позволяют находиться на уровне самых современных мировых достижений в разных областях науки и техники.
2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА
Рисунок 1 – схема вычислительного центра
3 ВРЕМЕННАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА
Рисунок 2 – Временная схема процесса
4 КРУПНАЯ БЛОК – СХЕМА
Рисунок 3 – Крупная блок – схема
Рисунок 4 – Крупная блок – схема. Продолжение
Рисунок 5 – Крупная блок- схема. Продолжение
5 ДЕТАЛЬНАЯ БЛОК – СХЕМА
Рисунок 6 – Детальная блок – схема
Имитация
Рисунок 7 – Имитация
Рисунок 8 – Имитация. Продолжение
Рисунок 9 – Имитация. Продолжение
6 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ
T – время работы вычислительного центра;
t1 – время поступления заданий в систему;
t2 – время работы дисплея;
t3 – время работы процессора;
t4 – время работы перфоратора;
t5 – время ввода прерванного задания в ЭВМ с помощью перфораторного ввода;
t6 – время работы принтера;
D – коэффициент определяющий занятость дисплея (если D=0, то дисплей свободен, при D=1 дисплей занят);
P – коэффициент необходимый для генерирования случайного выбора: задание для его выполнения или приема;
n – коэффициент характеризующий приоритет задания находящегося на выполнение в процессоре:
если n =1, в процессоре обрабатывается длинное задание;
если n =2, в процессоре обрабатывается прерванное задание;
если n =3, в процессоре обрабатывается короткое задание;
Kz – коэффициент определяющий имеется ли короткое задание в ЭВМ;
О – очередь2 (очередь длинных и прерванных заданий);
Z – количество длинных заданий в очереди2, которые ожидают обработку в процессоре;
Zd100 – коэффициент характеризующий нахождение длинных заданий в очереди2;
Zk – количество коротких заданий в очереди1, которые ожидают обработку в процессоре;
Zd100 – коэффициент характеризующий нахождение длинных заданий в очереди2;
Zk – количество коротких заданий в очереди1, которые ожидают обработку в процессоре;
Zp100 – коэффициент характеризующий нахождение прерванных длинных заданий в очереди2, которые ожидают обработку в процессоре;
d – количество обработанных в процессоре длинных заданий, ожидающих вывода результатов на печать;
d2 – количество обработанных в процессоре прерванных заданий,
ожидающих вывода результатов на печать;
k – количество обработанных в процессоре коротких заданий, ожидающих вывода результатов на печать;
dn – количество прерванных длинных заданий, ожидающих перфорирование;
nep – количество перфорированных заданий, ожидающих ввода в ЭВМ;
r – количество длинных и прерванных заданий, которые обращались на обработку в ЭВМ;
N – количество обработанных заданий;
N1 – количество обработанных коротких заданий;
N1S – осредненное количество обработанных коротких заданий;
ks – количество симуляций;
Ks – среднее значение коэффициента загрузки процессора.
7 ТЕКСТ ПРОГРАММЫ
Рисунок 10 – Текст программы
Рисунок 11 – Текст программы. Продолжение
Рисунок 12 – Текст программы. Продолжение
8 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРЕМЕНТ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
Смоделированный процесс функционирования ВЦ при условии, что обработать необходимо 100 заданий имеет следующий вид:
Рисунок 13 – Анализ результатов
Рисунок 14 – Анализ результатов. Продолжение
Рисунок 15 – Анализ результатов. Продолжение
В смоделированном процессе функционирования ВЦ при условии, что обработать необходимо 100 заданий определили:
1. Число коротких заданий ожидающих обработки Zk=0;
2. Число длинных заданий ожидающих обработки Z=0;
Интенсивность поступления заданий меньше интенсивности их обработки поэтому, число заданий ожидающих обработки всегда равно нулю.
3 Число обработанных коротких заданий N1S = 50;
4 Коэффициент загрузки процессора Кs =0,40.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
MATLAB – высокоуровневая система программирования, позволяющая резко сократить затраты труда при проверке алгоритмов и проведении прикидочных расчетов. Возможность проведения больших расчетов на MATLAB'е определяется в основном теми затратами времени, на которые может пойти пользователь: здесь приходится выбирать между легкостью и наглядностью программирования и представления результатов, с одной стороны, и затратами времени на счет – с другой. Система очень удобна для освоения и апробации численных методов, что мы и хотим показать здесь прежде всего. Именно поэтому она рекомендуется как одна из основных для физиков и многих других естественно-научных специальностей в ведущих американских университетах. Детальное освоение любой большой программной системы – это достаточно длительный процесс, основу которого составляют индивидуальная работа, и наши занятия призваны дать лишь первоначальный импульс этому процессу в отношении MATLAB'а. Темы 2 – 4 представляют сравнительно элементарное введение, а в остальных рассматриваются более сложные примеры, показывающие, как можно использовать программные и графические возможности системы для исследования численных алгоритмов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАПИСИ
1. Советов Б. Я., Яковлев С. А. «Моделирование систем», учебник для;
2. Веников З. А. «Теория подобия и моделирования», Москва, 1976г;
3. Лебедев А. Н. «Основы теории моделирования», Пенза, 1977г;
4. Советов Б.Я., Яковлев С.А – «Моделирование систем»;
5. Буслено Н.Л., - «Моделирование сложных систем» Москва 1968г;
6. Рябов В.Ф., Советов Б.Я. – «Машинное моделирование при
проектирование больших систем» Ленинград 1978г.