- 8 -

Московский энергетический институт (Технический университет)

Лабораторные работы № 1  3

по курсу

ПОИСКОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Москва 2004

СОДЕРЖАНИЕ

1. Лабораторная работа № 1 ..................................5

2. Лабораторная работа № 2 ..................................16

3. Лабораторная работа № 3 ..................................28

4. Приложение 1 ...........................................37

________________

Дзегеленок Игорь Игоревич

Аляева Юлия Владимировна

Кузнецов Александр Юрьевич

Лабораторные работы № 1  3

по курсу

ПОИСКОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

(Кафедра вычислительных машин, систем и сетей)

Московский энергетический институт (Технический университет)

Утверждено

учебным управлением МЭИ

Лабораторные работы № 1  3

по курсу

ПОИСКОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Москва 2004

Лабораторные работы по курсу <<Поисковое проектирование вычислительных систем>>. И.И. Дзегеленок, Ю.В. Аляева, А.Ю.Кузнецов. - М.: Изд-во МЭИ, 2004. - 40 с.

Содержит описания лабораторных работ № 1  3 по дисциплине “Поисковое проектирование вычислительных систем” (9 семестр).

В первой работе посредством имитационного моделирования проводится сравнительный анализ вариантов параллельных мультикомпьютерных сетей (ПМК-сетей), представляющих собой возможные направления развития архитектуры сетевых вычислений. Вторая работа посвящена изучению особенностей построения и эффективного применения ПМК-сети, реализованной в виде действующего макета на базе персональных компьютеров, объединенных в локальную сеть. В третьей работе осваивается технология постановки и решения открытых задач поиска вариантов организации малоизученных и получающих все более широкое распространение профессиональных ЭВМ (рабочих станций).

Предназначены для студентов специальности 22.01, изучающих данную дисциплину в виде элективного курса (по выбору). Могут оказаться полезными для студентов родственных специальностей, заинтересованных в освоении методологии направленного поиска эффективных вариантов построения, применения и эволюционного развития современных компьютерных систем и технологий.

________________________

© Московский энергетический институт (Технический университет), 2004г.

Лабораторная работа №1 Поисковое проектирование рабочей станции

Цель работы: Приобретение практических навыков постановки и решения открытых задач на примере поискового проектирования рабочей станции.

Инструментальные средства

Для выполнения лабораторной работы Вам предлагается воспользоваться учебной версией Решателя открытых задач.

Решатель - это мощный инструмент, помогающий проектировщику ставить и решать открытые задачи получения нового знания о закономерностях построения вычислительных систем (ВС).

Такие задачи возникают при проектировании ВС новых поколений, когда внешние показатели качества до конца не ясны, внутренние параметры определяются на именных неупорядоченных шкалах, область определения параметров является несвязной, и наконец, “секреты” образования конкурентоспособных решений практически неизвестны.

В основе Решателя лежит разработанная в МЭИ теория индуктивного продолжения функции выбора.

Программная реализация Решателя выполнена в виде проблемно-настраиваемой оболочки экспертной системы индуктивного типа. Основное отличие - наличие фазы активного пополнения знаний, реализуемой путем порождения эмпирических гипотез.

Информационная технология

Реализуемая в данной лабораторной работе информационная технология заключается в следующем:

1. Оболочка Решателя настраивается на заданную проблемную среду. Формируемая экспертом база знаний включает имена (содержательные обозначения) всех определяемых внутренних параметров и их порядковых значений. Составной частью базы знаний является база фактов, содержащая примеры удачных и неудачных проектных решений. Каждому факту соответствует упорядоченный набор (вектор) порядковых значений внутренних параметров.

2. По имеющимся в базе знаний примерам удачных и неудачных фактов осуществляется индуктивный выбор обобщенной скалярной функции выбора, раскрывающей степень влияния каждого внутреннего параметра (точнее, каждого его значения) на “свободно” сформулированную цель проектирования.

3. Исходя из допущения о частичной упорядоченности удачных проектных решений, порождаются эмпирические гипотезы - альтернативные решения, требующие качественной оценки (“+” или “-”) со стороны Эксперта. реализуемые механизмы “любопытства” направлены на выявление противоречий в оценках Решателя и Эксперта.

4. Эмпирические гипотезы, получившие оценку “+” (удачные решения) и “-” (неудачные решения) присоединяются к текущей базе фактов, что позволяет получить новое уточнение функции выбора (повторение п. 2).

5. Критерием остановки служит либо отсутствие эмпирических гипотез, либо слабая динамика изменений коэффициентов текущей функции выбора, либо подтверждение выдаваемого на экран списка лучших решений.

6. Полученная в результате сотрудничества Эксперта (пп. 1, 3) и Решателя (пп. 2, 4, 5) функция выбора есть искомая закономерность “удачи”. Особый интерес представляют “лучшие” решения, не принадлежащие сформированной базе фактов. Важно, что они обладают наибольшим запасом устойчивости к неблагоприятному изменению значений внутренних параметров. Так можно прийти к “открытию” конкурентоспособных вариантов организации ВС.

Исходные данные

В приложении 1 представлена информация о существующих моделях рабочих станций различных производителей. Судя по техническим характеристикам, каждая рабочая станция имеет свои достоинства и недостатки. Но чтобы найти единую закономерность “удачи”, имеющуюся информацию необходимо огрубить. Для этого по каждой внешней характеристике введем порядковые значения так, как это показано в табл. 1.

Теперь каждой рабочей станции сопоставляется упорядоченный ряд (вектор) порядковых значений.

Предлагается следующий способ вынесения качественных оценок РС со стороны Эксперта. В таблице 2 перечислены параметры рабочих станций, характеристики которых в наибольшей степени влияют на выбор той или иной рабочей станции для работы в заданной проблемной среде. Определены следующие проблемные среды: работа с графикой, вычисления, выполнение запросов к Базам данных, комбинации вышеперечисленных проблемных сред.

Тогда, к удачным вариантам следует отнести те рабочие станции, у которых все наиболее важные параметры для заданной проблемной среды имеют согласованные значения. Например, для проблемной среды “Графика” удачными решениями станут:

неудачными:

Варианты заданий

Предлагаемые для выполнения варианты заданий приведены в табл. 2. Каждому варианту соответствует одна из возможных постановок открытых задач поискового проектирования рабочих станций. Для каждого варианта существует своя проблемная среда, свой набор параметров рабочих станций, важных для успешного решения поставленных задач данной проблемной среды, и набор типов существующих рабочих станций для формирования заключения о применимости их для решения поставленных задач.

Таким образом, каждая бригада, приступая к выполнению работы, будет представлять определенные требования некоторого гипотетического Заказчика.

Таблица 1.