Контрольные вопросы и задания

• 1. При моделировании каких ситуаций используется объединение и разделение элементов (заявок)? Приведите примеры задач.
• 2. Какие основные блоки и способы их использования реализованы в ExtendSim для объединения и разделения элементов?
• 3. Опишите инструментарий ExtendSim для работы с ресурсами. Какие способы планирования ресурсов реализованы? Приведите примеры задач.
• 4. Используется Компьютер задействован в управлении технологическим оборудованием. Для контроля состояния оборудования каждые 20 мин запускается одна из трех типов задач. Через каждый 5 мин работы процессора каждая задача выводит результаты работы в базу данных. При обращении двух и более задач к базе данных (БД) образуется очередь, которая обслуживается по правилу FIFO. Общий объем памяти, выделенный для решения задач 800Кбайт. Компьютер работает в мультипрограммном режиме и во время выполнения операций вывода в БД процессор может выполнять другую задачу, если она загружена в память. После последнего вывода в БД задача выгружается из памяти и завершает свою работу. Количественные характеристики системы приведены в табл. 4.

Таблица 4. Исходные данные

Смоделировать работу системы в течение 10 000 мин. Оценить характеристики загрузки БД, ЦП, памяти и характеристик очереди задач к БД. Построить 1рафики загрузки элементов системы в процессе моделирования. Сделать выводы об эффективности системы.

• 5. К трем компьютерам вычислительной системы с интенсивностью 4 с (закон распределения экспоненциальный) поступают пакеты данных, которые необходимо обработать и передать на запись в общее внешнее хранилище. Обработка данных длится 9−11 с (закон распределения равномерный) и требует 3 условные единицы оперативной памяти, которая освобождается после обработки. Запись во внешнее хранилище происходит в режиме эксклюзивного доступа и длится 2—3 с. В каждом компьютере выделено 5 условных единиц оперативной памяти для обработки данных. Смоделировать обработку 1000 пакетов данных. Оценить характеристики эффективности работы вычислительной системы. Сделать выводы.
• 6. К компьютеру, работающему в системе управления технологическим процессом, с интенсивностью 10 мс поступает блок данных от датчиков. Обработка данных включает три этапа: запись, сравнение, выдача управляющего воздействия. Запись блока данных требует 1—3 мс (закон распределения равномерный) и 2 единицы ресурса компьютера; сравнение длится 2—3 мс (закон распределения равномерный) и 2 единицы ресурса компьютера; управляющее воздействие по результатам сравнения занимает 1—2 мс (закон распределения равномерный) и 1 единицу ресурса компьютера. Всего доступно 5 единиц ресурса. Смоделировать работу системы в течение 2000 мс. Оценить характеристик очереди на каждом этапе обработки, построить графики зависимости длины очереди от времени. Выявить «узкие» места в системе, подобрать оптимальные параметры функционирования системы.
• 7. На сервер в интервале 10—13 с. (закон равномерный) поступают сообщения (равновероятно) одного из трех видов: пользовательские, технические и управляющие. Сервер обрабатывает поступившую информацию по блочному принципу, а, именно, происходит сбор пакета из отдельных сообщений с последующей обработкой. Процесс сборки пакета имеет следующую последовательность:
  • — компоновка пользовательского и технического сообщений в течение 1—2 с (закон распределения равномерный) и формирование в результате неразъемной пары;
  • — присоединение к неразъемной паре управляющего сообщения в течение 3—4 с (закон распределения равномерный).

Далее собранный пакет обрабатывается равномерно в течение 15—20 с. Одновременно может обрабатываться 5 пакетов. Смоделировать работу системы в течение 1000 с. Оценить эффективность системы, сделать выводы.

• 8. Сообщения поступают на сервер с интенсивностью 2 мс (закон распределения экспоненциальный). Для дальнейшей обработки и передачи по каналу связи сообщения группируются по 7. Пакет сообщений обрабатывается с интенсивностью 10 мс (закон распределения экспоненциальный) и передается по каналу связи 12—14 мс (закон распределения равномерный). После передачи пакет разгруппировывается на исходные сообщения. В процессе разгруппировки 3% сообщений считаются утерянными. Смоделировать работу системы в течение 2000 мс. Определить по результатам моделирования загрузку системы на всех этапах, количество потерянных и переданных сообщений.
• 9. На обработку от двух источников поступают заявки с интенсивностью 0,2 и 0,3 (закон распределения экспоненциальный). Заявки от первого источника имеют приоритет в обслуживании. Далее заявки группируются, размер группы распределен равномерно в интервале 3—6. Далее заявки обрабатываются двухканальным устройством с интенсивностью 0,1 (закон распределения экспоненциальный). Смоделировать работу системы в течение 1000 единиц времени. Оценить характеристики эффективности системы. Сделать выводы.
• 10. Моделируется работа грид системы. Поступают заявки от пользователей в среднем через 3 мс по экспоненциальному закону распределения. Заявки предварительно обрабатываются в течение 0,5—0,6 мс по равномерному закону распределения первым компьютером. Далее заявки направляются на параллельную обработку по двум направлениям. По первому направлению заявки последовательно обрабатываюг второй и третий компьютеры в среднем соответственно 1 и 1,5 мс по экспоненциальному закону распределения. По второму направлению заявки обрабатывает четвертый компьютер в среднем 2,8 мс по экспоненциальному закону распределения. После обработки происходит объединение результатов и их отправка пользователю пятым компьютером за 1 мс. Исследовать работу системы в течение 1000 мс. Сделать выводы о за! руженности системы.
• 11. В вычислительную систему от датчиков поступают сообщения типа, А и В. Сообщения типа, А поступают равномерно в интервале 10—15 мс, сообщения типа В — равномерно в интервале 12—14 мс. Перед обработкой сообщения группируются в задания, в каждом задании — 2 сообщения тина, А и 2 сообщения тина В. Далее задание проходит обработку на одном из двух процессоров, выбор процессора равновероятен. Обработка занимает в среднем 4 мс (закон распределения экспоненциальный). После обработки 2% заданий бракуется и поступает на повторную обработку. Успешно обработанные задания поступают в распределитель, где задания разбиваются на исходные сообщения и записываются в хранилище, но одному в течение 1—2 мс (закон распределения равномерный). Смоделировать работу системы в течение 1000 мс. Оценить загрузку системы, характеристики очереди сообщений на всех этапах обработки, количество сообщений, отправленных на повторную обработку. Сделать выводы об эффективности работы системы.
• 12. Некоторая фирма производит центробежные насосы, сборка которых осуществляется по заказу покупателей. Заказы поступают в случайные моменты времени равномерно с интервалом 18—22 мин. Когда поступает заказ, делается две его копии. Оригинал заказа используется для получения двигателя со склада и подготовки его для сборки (время выполнения 6—12 мин). Первый экземпляр копии используется для заказа и адаптации насоса (10—14 мин), а второй экземпляр для начала изготовления плиты основания (15—16 мин). Когда насос и плита основания готовы, производится пробная подгонка (4—6 мин). Далее все три компонента собираются вместе (5—7 мин). Обработка заказа на всех этапах обслуживания подчиняется равномерному закону распределения. Промоделировать сборку 100 цешробежных насосов. Единица модельного времени 1 секунда. Сделать выводы об эффективности процесса сборки насосов.
• 13. В систему поступают заявки по равномерному закону в интервале 3—
• 7 мин. Для каждой заявки создается одна копия. Заявка и копия проходят параллельную обработку в двух каналах обслуживания равномерно в интервале 4—
• 8 мин. После обработки заявка и копия собираются в один пакет, который обслуживается третьим каналом равномерно в интервале 5—7 мин. Смоделировать работу системы по обработке 100 пакетов. Оценить загрузку каналов системы, характеристики очереди заявок на этапах обработки. Оценить эффективность системы, сделать выводы.
• 14. Специализированная вычислительная система состоит из трех процессоров и общей оперативной памяти. Задания, поступающие на обработку в среднем через интервалы времени 5 мин (закон распределения экспоненциальный), занимают объем оперативной памяти размером в страницу. После трансляции первым процессором в течение 4—6 мин (закон распределения равномерный) их объем увеличивается до двух страниц, и они посгупают в оперативную память. Затем после редактирования на втором процессоре, которое занимает 2—3 мин (закон распределения равномерный) на страницу, их объем возрастает до трех страниц. Отредактированные задания через оперативную память поступают в третий процессор на решение, требующее в среднем 1,5 мин, СКО = 0,4 мин (закон распределения нормальный) на страницу, и покидают систему, минуя оперативную намять. Выделенный объем оперативной памяти позволяет хранить 100 страниц. Смоделировать работу вычислительной системы в течение 500 ч. Определить характеристики занятия оперативной памяти по всем трем этапам обработки задания, вероятности загрузки процессоров, среднее время прохождения задания через систему. Сделать выводы об эффективности системы.