Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»

(МТУСИ)

__________________________________________________________________

Кафедра «Математическая кибернетика и информационные технологии»

Лабораторная работа № 2

По дисциплине «Интеллектуальные системы»

По теме «Моделирование многопроцессорных вычислительных структур»

Вариант 26

Выполнил:

Студент группы МБСТ0000

Иванов Иван Иванович

_________________________

Проверил:

Доктор технических наук, профессор

Кулагин Владимир Петрович

_________________________

Москва, 2025

Цель работы

Изучение методов использования иерархических сетей Петри при анализе многоуровневых вычислительных структур с распределенными ресурсами

Постановка задачи

1. Построить структурную схему для заданного варианта ВС.

2. Построить модель ВС в терминах иерархической сети Петри (СП). Дать интерпретацию вершин СП-модели в терминах блоков и функций ВС.

3. Описать построенную модель с помощью матричных методов, а также с помощью алгебраических выражений.

4. Провести анализ полученной СП-модели при помощи матричных методов и дерева достижимых разметок.

5. Провести анализ построенной СП-модели с использованием программного комплекса. Убедиться в корректном функционировании СП (отсутствие тупиковых ситуаций и бесконечно размеченных позиций).

6. На основе исследования сделать выводы о корректности модели, предложить варианты устранения недостатков в случае их обнаружения.

7. Сделать выводы по работе.

8. Оформить отчет.

Индивидуальное задание

26.	Даны вычислительные структуры BC1, BC2 и ВС3, связанные по кольцевой системе. Канал ввода-вывода вводит и выводит данные для всех вычислительных структур. Процессоры вычислительных структур имеют следующий вид: BС1 - (ПЭ1||ПЭ2), BC2 - (ПЭ2||ПЭ3), ВС3 - ((ПЭ1−ПЭ2) −ПЭ3).

Выполнение

1. Структура схема для заданного варианта №26

На основании условия индивидуальной задачи определим алгоритм работы многопроцессорной системы.

В каждой вычислительной структуре имеется процессорные элементы, который отвечает за получение, обработку и отправку данных. Поэтому внесем в структурную схему, представленную на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема ВС

2. Построить модель вс в терминах иерархической сети Петри (сп)

Сеть Петри, моделирующая организацию работы ВС1, ВС2, ВС3, представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема сети Петри (полная)

Для проверки работоспособности полученной сети Петри упростим ее, объединив переходы и позиции в группы, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема сети Петри (упрощенная)

Интерпретация вершин сп-модели

Интерпретация переходов:

• T1 – Начала ввода данных в многопроцессорную систему;

• T2 – Начала ввода дополнительных данных в многопроцессорную систему;

• T3 – Окончания ввода данных в многопроцессорную систему;

• T4 – Окончания ввода дополнительных данных в многопроцессорную систему;

• Т5 – Начало передачи данных в ВС1;

• Т6 – Окончания передачи в ВС1;

• T7 – Начало вывода данных из многопроцессорной системы;

• T8 – Процесс вывода данных из многопроцессорной системы.

• T9 – Окончание вывода данных из многопроцессорной системы.

Интерпретация позиций:

• P1 – Данные готовы для ввода в многопроцессорную систему;

• P2 – Готовность к дополнительному ввод данных;

• P3 – Канал ввода-вывода;

• P4 – Данные вводятся;

• P5 – Дополнительные данные вводятся;

• P6 – Данные готовы для передачи в ВС1;

• P8, P7 – Принятия данных в ПЭ1 и ПЭ2;

• P9 – Данные выведены из ВС1;

• P10 – Данные начали выводится;

• P11 – Данные выводятся;

• Р12 – Данные выведены из многопроцессорной системы.

Описание модели с помощью матричных методов

Для нахождения функции инцидентности следует использовать формулу: F: РхT;

В результате получим матрицу:

Для нахождения функции инцидентности следует использовать формулу: H^T: TхP;

В результате получим матрицу:

Начальная разметка (µ0) выглядит следующим образом: µ0 (1;1;1;0;0;0;0;0;0;0;0;1)

Описание модели с помощью алгебраических выражений

Рассмотри СП-модель, разделив ее на фрагменты, которые показаны на рисунках 4 – 7.

Рисунок 4. Последовательный фрагмент (N1)

Рисунок 5. Циклический фрагмент (N2)

Рисунок 6. Циклический фрагмент (N3)

Рисунок 7. Циклический фрагмент (N4)

Рисунок 8. Циклический фрагмент (N5)

Таким образом, получим итоговое алгебраическое описание модели:

Вариант 2 модели сети петри

Далее мы усложним нашу сеть, добавив дугу из T5 в P1, показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Усложненная схема сети Петри

На рисунке 9, показана возникновение ошибок в усложнённой схеме в ходе работы ПО.

Рисунок 9. Усложненная схема сети Петри возникновение ошибки в ходе работы ПО