Процесс печати матричного принтера

§ 1. Понятие асинхронного процесса (АП)

§ 2. Описание процесса

§ 3. Выделение множеств ситуаций, инициаторов, результантов, составление отношений непосредственного следования

§ 4. Репозиция процесса

§ 5. Редукция процесса

§ 6. Выделение подпроцессов

§ 7. Композиция процесса

• § 8. Список использованной литературы
• § 1. Задание
• 1. Выбрать вычислительный процесс и на его примере:
• — построить метамодель «асинхронный процесс» и определить свойства исходного процесса на основе анализа метамодели;
• — выполнить операции над процессом: репозиция, редукция, композиция, и оценить полученные результаты с практической точки зрения;
• — построить предметную интерпретацию метамодели на основе сети Петри и сделать вывод о динамических характеристиках исходного процесса.
• 2. Оформить отчет.
• § 2. Описание процесса
• Главным элементом матричного принтера является печатающая головка. Печатающая головка состоит из большого количества иголок, которые формируют матрицу символов. Ударяя некоторым набором иголок по чернильной ленте головка оставляет на бумаге след, символ.
• Головка закрепляется на каретке, которая по специальной направляющей совершает возвратно-поступательное движение поперек листа бумаги.
• В процессе печати лист бумаги перемещается вдоль тракта печати при помощи специального механизма. Его основу составляет обрезиненный валик, приводимый во вращение шаговым двигателем. К валику бумага прижимается вспомогательными обрезиненными роликами. Протяжка происходит за счет сил трения при повороте валика.
• Синхронное взаимодействие всех механизмов принтера, а также его связь с системным блоком ПК обеспечивается устройством управления. Это сложное электронное устройство, представляющее собой мини-компьютер. Именно оно осуществляет двухсторонний обмен информацией с ПК, хранение и необходимые преобразования информации, формирование управляющих сигналов на рабочие органы принтера.
• § 3. Построение модели АП
• Процессы
• Р = 1 — Устройство управления действует
• Р = 0 — Устройство управления бездействует.
• M = 1 — Память занята.
• M = 0 — Память свободна.
• R = 1 — Система валиков работает.
• R = 0 — Система валиков ожидает.
• H = 1 — Печатающая головка движется и отпечатывает символы на бумагу.
• H = 0 — Печатающая головка в исходном положении.
• E = 1 — Система обработки ошибок работает.
• E = 0 — Система обработки ошибок ожидает.
• I = 1 — Бумага есть.
• I = 0 — Бумаги нет.
• Ситуации
• Ситуации представляются двоичным вектором из пяти компонент (т.к. устройство управления всегда действует, то его можно исключить из рассмотрения). Эти ситуации описывают процесс печати одного листа. Предположим, что в валики заправлен либо лист, либо лента бумаги (I=1):
• S1. На принтер подаются данные для печати, которые записываются в память принтера:
• { M = 1, R = 0, H = 0, E = 0, I=1}
• S2. Идёт проверка на наличие бумаги:
• { M = 1, R = 0, H = 0, E = 1, I=1}
• S3.: Если бумаги, то выводится соответствующее сообщение:
• { M = 1, R = 0, H = 0, E = 1, I=0}
• S4.: Если бумага в наличии, то она втягивается в принтер, подводя под головку ту область с которой начнётся печать:
• { M = 1, R = 1, H = 0, E =0, I=1}
• S5.: Происходит печать листа: печатающая головка начинает двигаться и оставлять чернильные следы, там, где это необходимо:
• { M = 1, R = 1, H =1, E = 0, I=1}
• S6.: Напечатанный лист выходит из принтера и память принтера освобождается:
• { M = 0, R = 1, H =0, E = 0, I=1}
• Граф отношения F

• Множество инициаторов и результантов
• Множества I и R определяются из семантики процесса.
• I = { S1}
• R = { S3, S6}
• Траектории:
• -> ->
• -> -> -> ->
• Вывод:

Таким образом, составленный асинхронный процесс P является: эффективным, Данный асинхронный процесс является эффективным, т. к. процесс удовлетворяет следующим условиям:

1) Для любой ситуации найдется ситуация такая, что s предшествует r.

2) Для любой ситуации найдется ситуация такая, что предшествует s.

3) Не найдется ситуаций и таких, что одновременно

Т. е. из инициаторов процесса все траектории ведут в результанты, и каждая из траекторий, приводящая к результанту, начинается в каком либо инициаторе.

Т. к. процесс эффективный, и каждая допустимая последовательность классов ведет только в один заключительный класс, то процесс является управляемым.

Процесс является простым, т. к. из одного инициатора нельзя попасть ни в какой другой инициатор, и из одного результанта нельзя попасть ни в какой другой результант.

§ 4. Репозиция процесса Репозицией АП, называется процесс возобновления АП или его повторной активизации. Репозицией АП P= называется элементарный АП P'=.

S' могут содержать лишь те ситуации из исходного процесса, которые являются результантами или инициаторами и некоторые дополнительные ситуации из множества Sд;

F' задает траектории переходов от элементов из I' к элементам из R', возможно через дополнительные ситуации из Sд;

При I'=R и R'=I репозиция является полной.

Объединение полной репозиции и асинхронного процесса образует так называемый автономный процесс.

SД={S7}

S7 — Завершение процесса печати, память принтера освобождается,

S7={0, 0, 0, 0, 0}

S’IR SД={S1, S6, S7}

F'={(S6, S7), (S7,S1)}

I'={ S6}

R'={ S1}

Объединение АП с его репозицией

Вывод: Репозиция неполная, т.к. I'?R. В результате операции репозиции был получен процесс P', который можно описать как завершение процесса печати и освобождение памяти принтера для следующих заданий. Объединение АП с его репозицией P', описывает печать листа текста с последующей подготовкой к печати следующего задания. Является эффективным, управляемым, непростым.

§ 5. Редукция Редукция процесса состоит в сведении данного асинхронного процесса к более простому, в выделении части процесса.

S ={10 001, 10 011, 10 010, 11 011, 11 101, 1 001};

I = {10 001};

R = {10 010, 1 001};

В качестве входных компонентов выберем E и I.

X ={01, 11, 10};

={01, 10};

S*={S1, S3, S4, S5, S6}={10 001,10010,11 001,11101, 1 001};

Траектории:

1. 10 001 -> 10 011 -> 10 010

2. 10 001 -> 10 011 -> 11 001 -> 11 101 -> 1 001

Редукция процесса P — это процесс по выбранному множеству .

={10 001, 10 011, 10 010}= {S1 S2 S3};

= {10 001}= {S1};

= {10 010}= {S3};

:

Таким образом, построив редукцию, мы выделили из полного описания процесса его некоторую простую часть — аварийное завершение печати при отсутствии или неправильном положении бумаги.

§ 7. Композиция процесса Рассмотрим композицию.

Рассмотрим АП: процесс заправки нового листа бумаги.

Выделим компоненты процесса:

PF = 1 — Валик прижимающий лист в рабочем положении.

PF = 0 — Валик откинут.

Р = 1 — Устройство управления действует

Р = 0 — Устройство управления бездействует.

E = 1 — Система обработки ошибок работает.

E = 0 — Система обработки ошибок ожидает.

I = 1 — Бумага есть.

I = 0 — Бумаги нет.

Ситуации:

1. — вставка нового листа;

2. — подведение листа к печатающей головке в соответствии с разметкой страницы;

3. — подготовка к печати;

Таблица ситуаций, результантов и инициаторов:

Граф процесса:

матричный принтер механизм информация Т. к. процесс элементарный, примем, что он совпадает со своей редукцией по выходной компоненте

Т. е.:

={0110, 1111, 0101};

={0110};

={0101};

:

В качестве второго процесса возьмем исходный процесс, редуцирование которого по входной компоненте ={01,11, 10}описано выше.

={01,11, 10};

Редукция процесса P — это процесс по выбранному множеству .

={10 001, 10 011, 10 010}= {S1 S2 S3};

= {10 001}= {S1};

= {10 010}= {S3};

:

Построим, если это возможно, процесс P3=, ситуации которого представимы в виде пар S3 = (S1, S2), такой что:

S1S1(Y1*), S2S2(X2*), т. е. S3 S1(Y1*) S2(X2*);

выходная компонента у1 ситуации S1 равна входной компоненте х2 ситуации S2 — у1 = х2;

если в S3 компонента S2I2(X2*), то S1R1(Y1*);

если (Si1, Sj2) F3(Sk1, Sl2), то либо

(Si1FSk1)& (Sj2F2Sl2), либо

(Si1FSk1)& (Sj2 = Sl2), либо

(Si1 = Sk1)& (Sj2F2Sl2).

Ситуации процесса:

={10 000, 110 100, 10 110, 1 110, 1 010};

={110 000};

={ 1 010};

В результате сцепления двух процессов мы получили композицию. Процесс загрузки листа бумаги в принтер, печати страницы.

ПРЕДМЕТНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ АСИНХРОННОГО ПРОЦЕССА

1. Построение сети Петри

Взаимодействие событий в асинхронных системах имеет, как правило, сложную динамическую структуру. Поэтому такое взаимодействие проще описать, если указать не непосредственные связи между событиями, а те ситуации, при которых данное событие может реализоваться. Такие ситуации называются условиями реализации событий.

В нашем случае множество условий состоит из ситуаций репозиции исходного процесса, т. е. показывает готовность компонентов процесса к действию; а множество — это наступление некоторых событий, т. е. выполнение шагов процесса.

Начальная разметка графаусловие начала работы, т. е. первоначальная активация, которая соответствует условию S1.

2. Графическое представление сети Петри:

;

;

;

3. Граф разметок.

4. Основные свойства сети Петри

— безопасна

— безопасна

— безопасна

— безопасна

— безопасна

Т. к. все места сети безопасны, то и вся сеть в целом безопасна.

Т. к. для, сеть ограничена.

Т. к. переход может сработать при наличии фишек в и, а такая разметка существует, то переход — потенциально живой в сети.

Т. к. переход может сработать при наличии фишек в, ,, а такая разметка существует, то переход — потенциально живой в сети.

Т.к. срабатывание какого-либо перехода не влияет на срабатывание остальных переходов, то переходы в данной сети устойчивы, а, следовательно, и сама сеть тоже устойчива.

Таким образом, данная сеть является безопасной, ограниченной, живой (потенциально), устойчивой.

§ 8. Список использованной литературы

1. Конспект лекций Лазаревой И. М. по предмету «Теория вычислительных процессов и структур».

2. А. В. Гордеев, Ф. Ю. Молчанов «Системное программное обеспечение», Санкт-Петербург, «ПИТЕР», 2001 г., 734 с.