Модель МПС с индивидуальной памятью.

 

Рисунок 3.18 - МПС с индивидуальной памятью

 

В наиболее простом случае процессоры обмениваются информацией с общей памятью или количество информации, передаваемой при обменах, может быть столь незначительно, что допустимо пренебречь влиянием процессов обмена на процесс обслуживания заявок. В таком случае можно считать, что процессоры функционируют независимо и работу N-процессорной системы в режиме разделения функций можно рассматривать как процесс функционирования N одноканальных систем массового обслуживания (рисунок 3.18). Каждая из систем массового обслуживания состоит из потока заявок, поступающих с интенсивностью , очереди О_i и процессора Пр_i.

Для этой модели характеристики обслуживания заявок каждого типа могут быть вычислены в предположении, что входящие потоки – пуассоновские, при произвольном распределении длительностей обслуживания и различных дисциплинах обслуживания заявок. В частности, при экспоненциальном распределении длительности обслуживания и дисциплине FIFO среднее время ожидания заявок в системе с номером i = 1,…,N и загрузкой  равно

,                                     (3.60)

среднее время пребывания заявок

,                          (3.61)

среднее число заявок в очереди

и среднее число заявок в системе .

МПС как целый объект обслуживает суммарный поток заявок, поступающий на вход системы с интенсивностью

Заявка из суммарного потока с вероятностью  будет ожидать обслуживания в среднем W_i единиц времени. С учетом этого среднее время ожидания заявки из суммарного потока определяется выражением

                                                 (3.62)

Аналогично среднее время пребывания заявки в системе

                                                  (3.63)

Рассмотрим случай, когда каждый из процессоров обслуживает точно N-ю часть суммарного потока заявок и средняя длительность обслуживания одинакова для всех процессоров и равна . В таком случае  При равномерном распределении нагрузки из (3.62) и (3.60), а также из (3.63) и (3.61) следует, что средние времена ожидания и пребывания заявок равны соответственно

                                              (3.64)

                                              (3.65)

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что такое Марковский случайный процесс?

2. Что называют потоками случайных событий?

3. Какие функциональные зависимости описывают уравнения Колмогорова?

4. Нарисуйте граф схемы «гибели и размножения».

5. Напишите и объясните формулу Литтла.

6. В чем состоит задача Эрланга? Нарисуйте граф СМО по задаче Эрланга.

7. Нарисуйте и объясните граф одноканальной СМО с неограниченной очередью.

8. Нарисуйте и объясните граф многоканальной СМО с неограниченной очередью.

9. Что используется в системах оперативной обработки в качестве критерия эффективности?

10. Как назначаются задачи на решение в алгоритме SPT?

11. В чем суть алгоритма RR (round-robin)?

12. В чем суть алгоритма FB (foreground-background)?

13. В чем заключается алгоритм Макнотона?

14. Как вычисляется оптимальное время q решения задач в алгоритме Макнотона?

15. В чем суть алгоритма LPT?

16. Как строятся мультипроцессорные системы с общей памятью?

17. Как строятся мультипроцессорные системы с индивидуальной памятью?

18. Какие преимущества имеет структура МПС с общей памятью перед МПС с индивидуальной памятью?

 

 

 

 

Глава 4.
Компьютерные сети

 

Распределенные вычислительные системы (вычислительные сети) создаются с целью объединения информационных ресурсов нескольких компьютеров (под словом „несколько“ понимается от двух до нескольких миллионов компьютеров). Ресурсы компьютера - это, прежде всего память, в которой хранится информация, и производительность процессора (процессоров), определяющая скорость обработки данных. Поэтому в распределенных системах общая память и производительность системы как бы распределены между входящими в нее ЭВМ. Совместное использование общих ресурсов сети породило такие понятия и методы как распределенные базы и банки данных, распределенная обработка данных. В концептуальном плане вычислительные сети, как и отдельные компьютеры, являются средством осуществления информационных технологий и ее процессов.

Вычислительные сети принято подразделять на два класса: локальные вычислительные сети (ЛВС) и глобальные вычислительные сети (ГВС) [2].

Под локальной вычислительной сетью понимают распределенную вычислительную систему, в которой передача данных между компьютерами не требует специальных устройств, а достаточно электрического соединения компьютеров с помощью кабелей и разъемов. Так как электрический сигнал ослабевает (уменьшается его мощность) при передаче по кабелю и тем сильнее, чем протяженнее кабель, то, естественно, длина проводов, соединяющих компьютеры, ограниченна. Поэтому ЛВС объединяют компьютеры, локализованные на весьма ограниченном пространстве. Обычно длина кабеля, по которому передаются данные между компьютерами, не должна превышать в лучшем случае 1 километра. Указанные ограничения обусловили расположение компьютеров ЛВС в одном здании или в рядом стоящих зданиях. Обычно службы управления предприятий так и расположены, что и определило широкое использование в них для реализации процессов обмена локальных вычислительных сетей.

Глобальные сети объединяют ресурсы компьютеров, расположенных на значительном удалении, таком, что простым кабельным соединением не обойтись и приходится добавлять в межкомпьютерные соединения специальные устройства, позволяющие передать данные без искажения и по назначению. Эти устройства коммутируют (соединяют, переключают) между собой компьютеры сети и в зависимости от ее конфигурации могут быть как пассивными коммутаторами, соединяющими кабели, так и достаточно мощными ЭВМ, выполняющие логические функции выбора наименьших маршрутов передачи данных. В глобальных вычислительных сетях, помимо кабельных линий, применяют и другие среды передачи данных. Большие расстояния, через которые передаются данные в глобальных сетях, требуют особого внимания к процедуре передачи цифровой информации, с тем, чтобы посланные в сети данные дошли до компьютера-получателя в полном и не искаженном виде. В глобальных сетях компьютеры отдалены друг от друга на расстояние не менее одного километра и объединяют ресурсные возможности компьютеров в рамках района (округа) города или сельской местности, региона, страны и т.д.

Отдельные локальные и глобальные вычислительные сети могут объединяться, и тогда возникает сложная сеть, которую называют распределенной сетью.

Таким образом, в общем виде вычислительные сети представляют собой систему компьютеров, объединенных линиями связи и специальными устройствами, позволяющими передавать без искажения и переключать между компьютерами потоки данных. Линии связи вместе с устройствами передачи и приема данных называют каналами связи, а устройства, производящие переключения потоков данных в сети можно определить одним общим названием - узлы коммутации.