Лекция №5. Опережающая обработка информации.

Имеется тракт ОП-ЦП. ЦП вырабатывает адрес обращения, по которому происходит считывание команды. Во время считывания работает ОП, а ЦП простаивает. Пусть команда будет с непосредственной адресацией, следовательно во время ее выполнения в ЦП ОП будет простаивать. Производительность была бы выше, если бы ЦП постоянно выполняла бы команды, для этого нужно при выполнении очередной команды прочитать следующую, которую мы поместим в специальный буфер команд. Естественно, когда команда поступает из БП в ЦП, она затирается в БП. БП служит согласующим звеном между ОП и ЦП. Если время выполнения одной команды в ЦП меньше либо равна времени выборки команды из ОП, тогда БП не нужна. Но в действительности эти времена не постоянны.

Пусть время выполнения одной команды в ЦП изменяется от minT_оп до maxT_оп , время выборки команды из ОП лежит в диапазоне от minT_цп до maxT_цп . Для простоты будем считать, что передача информации из ОП в ЦП через БП происходит за нулевое время. И емкость буфера равна n.

Определим Т_оп и Т_цп как

 t₁ c вероятностью p₁

Т_оп = t₂ c вероятностью p₂ (*)

....................................

t_k c вероятностью p_k

₁ c вероятностью q₁

Т_цп = ₂ c вероятностью q₂ (**)

....................................

_k c вероятностью q_k

Нас интересует производительность системы, то есть появление команд на выходе.

Пусть S - среднее время выполнение команды этой системой.

_цп = - среднее время выполнения одной команды в ЦП. _оп = - среднее время выборки одной команды из ОП. Р_цп - вероятность простоя ЦП. Р_цп - вероятность простоя ОП. Тогда .

Так как БП имеет ограниченную емкость, то если в момент поступления команды из ОП в БП, последняя полностью заполнена, то возникает проблема. Существует два решения этой проблемы: 1) команда теряется и будет происходит считывание с тем же адресом обращения до тех пор пока ЦП не обработает очередную команду и следующая команда поступит на обработку из БП. 2) Считанная команда остается на внутренних регистрах ОП и при этом происходит блокировка работы памяти. Будем считать, что у нас вторая дисциплина.

Рассмотрим тракт ОП-БП-ЦП, в котором время работы устройств подчинены различным законам распределения.

Дискретное распределение.

Определим состояние системы тремя параметрами U₁U₂U₃, где U₁ - указывает сколько времени осталось до завершения считывания команды из ОП; U₂ - количество команд в буфере; U₃ - указывает сколько времени осталось до завершения выполнения команды в процессоре.

Построим граф переходов данной системы.

Граф переходов содержит 6(n+1) состояний. Найдем - вероятность пребывания в состоянии . Для этого составим систему уравнений. Уравнение для некоторой вершины графа в левой части содержат , а в правой части - сумму произведений пометок дуг, входящих в выбранную вершину, на вероятности с пометками вершин, из которых эти дуги исходят.

ДЗ. Выписать все уравнения и определить вероятности простоя как ЦП, так и ОП.