Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Архитектура высокопроизводительных вычислительных систем. Лабораторный практикум
.pdf
51
Программа имеет имя Commutator, находится в папке lab 6 и позволяет выполнить следующие операции.
1. Установить параметры коммутатора:
a) Длины очередей высокого ВП и низкого приоритета НП,
а также исходящей очереди;
b) Временные параметры коммутатора;
c) Дисциплину обслуживания (FIFO или приоритетную – PQ);
d) Использование дополнительных сервисов для регулирова-
ния числа обслуженных пакетов.
Сначала устанавливаются параметры коммутатора. После уста-
новки числа портов на модели появляются их изображения. Кликнув
мышью по картинке порта, можно задать параметры каждого порта.
Начало работы происходит после нажатия на кнопку «Старт».
Кнопка «Пауза» позволяет приостановить выполнение, а затем продолжить его вторым нажатием. Моделирование работы системы протекает непрерывно до тех пор, пока не будет нажата кнопка «Стоп».
Результатами моделирования являются количества коммутированных
(переданных) и потерянных пакетов. Кроме того, выводятся графики
зависимости этих величин от времени моделирования [5].
Порядок выполнения лабораторной работы
Подготовка к работе
1. Знакомство со всеми разделами руководства.
2. Получение у преподавателя задания на исследование коммута-
тора с различными параметрами портов и потока пакетов.
3. Исследование заданной системы.
4. Оформление отчета.
Последовательность выполнения лабораторной работы
Провести эксперименты и построить графики:
а) количество обработанных пакетов;
б) количество потерянных пакетов.
52
Задания наборов значений для всех вариантов:
Аргумент: Период поступления пакетов низкого приоритета
(мс). Набор значений: 500; 1500; 3000;
Параметры.
а) Период поступления пакетов высокого приоритета (мс). Набор
значений: 1000; 3000; 6000.
б) Время коммутации (мс). Набор значений: 300; 500; 1000.
Порты (применить ко всем портам):
Время пребывания пакетов в коммутаторе принять равным
1000 мс.
Параметры, которые выбираются из табл. 6.1:
– НП – Низкоприоритетная очередь;
– ВП – Высокоприоритетная очередь;
– Длина исходящей очереди;
– Число портов.
Задание 1. Установить дисциплину обслуживания – FIFO и до-
полнительный сервис – None.
Выполнить запуски имитационного процесса, варьируя парамет-
ры коммутатора в заданных диапазонах в соответствии с вариантом
и табл. 6.1.
Задание 2. Установить дисциплину обслуживания – PQ и допол-
нительный сервис – None.
Выполнить запуски имитационного процесса, варьируя парамет-
ры коммутатора в заданных диапазонах в соответствии с вариантом
и табл. 6.1.
Задание 3. Установить дисциплину обслуживания – FIFO и до-
полнительный сервис – RED.
Выполнить запуски имитационного процесса, варьируя парамет-
ры коммутатора в заданных диапазонах в соответствии с вариантом
и табл. 6.1.
53
Задания параметров экспериментов
Варианты
НП
ВП
Длина исх. очереди
Число портов
1 4 4 4 4 2 5
5 5 5 3 6
6 6 4 4 4
5 6 5 5 6
5 4 4 6 4
5 7 5 7 5
6 4 4 8 7
5 4 5 9 6
4 5 4
10 5 6 5 5
Содержание отчета о выполненной работе
Отчет должен содержать следующее:
1. Название и цель работы.
Таблица 6.1
2. Исходные данные.
3. Для каждого задания – семейство графиков следующих зави-
симостей:
а) количество обработанных пакетов;
б) количество потерянных пакетов.
Контрольные вопросы
1. Для чего большие по размеру файлы передаются в виде совокупности пакетов?
2. Какие функции выполняет коммутатор?
3. Для чего используется буферная память в коммутаторе?
4. Назовите причины потери пакетов при передаче через коммутатор.
5. Как реализуется очередь FIFO? Чем она отличается от очереди LIFO?
6. С какой целью используются очереди с высоким и низким приоритетами?
7. Как реализуется алгоритм RED?
8. Как влияет длина пакета на прохождение через коммутатор?
9. Что происходит при отбрасывании пакета, как в этом случае обеспечивается
правильная передача данных?
54
Лабораторная работа № 7
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
С ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫМ ДОСТУПОМ (ВСТД)
Краткая теория
Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели
особенностей работы вычислительной системы с телекоммуникационным доступом, содержащей центральную ЭВМ, коммутаторы
и абонентские пункты.
При большом количестве каналов применяется многоуровневая
система коммутаторов, имеющая топологию дерева. Такая структура
используется в высокопроизводительных вычислительных системах,
локальных сетях и вычислительных системах с телекоммуникационным доступом (ВСТД).
Типовой состав технических средств ВСТД укрупненно представлен на рис. 7.1. Пользователи (абоненты) взаимодействуют с системой посредством терминалов (абонентских пунктов), подключаемых через каналы связи к средствам обработки данных – центральному процессору, ЭВМ или вычислительному комплексу. Информация передается по каналам в форме пакетов (кадров), которые представляют собой блоки данных. Пакеты несут в себе, кроме собственно данных, служебную информацию, необходимую для управления
процессами передачи и защиты данных от искажений [7].
Структура системы, исследуемой в лабораторной работе, приведена на рис. 7.2. В ней три коммутатора обеспечивают поступление
от 15 абонентских пунктов пакетов в центральный коммутатор, который играет роль мультиплексора в классической схеме ВСТД. Структура имеет древовидный характер.
55
ЭВМ
(вычисли-
тельный
комплекс)
ЭВМ
(вычисли-
тельный
комплекс)
Устройство
сопряжения
с каналами
связи
Устройство
сопряжения
с каналами
связи
...
Каналы
связи
Каналы
связи
Терминалы
Терминалы
Рис. 7.1. Типовая структура системы телеобработки
ЭВМ
(вычисли-
тельный
комплекс)
ЭВМ
(вычисли-
тельный
комплекс)
коммутатор
коммутатор
...
коммутатор
коммутатор
...
коммутатор
коммутатор
коммутатор
коммутатор
...
(удаленной обработки) данных
Рис. 7.2. Структура исследуемой системы телеобработки
56
Абонентские пункты генерируют пакеты сообщений с частотой,
Коммутатор
Коммутатор
Очередь для пакетов с
высоким приоритетом
Очередь для пакетов с
нормальным
приоритетом
Исходящая очередь
Пакет
Пакет
Пакет
Пакет
Пакет
Пакет
задаваемой пользователем, и передают их в сеть. Имеется возможность
задавать пакетам один из двух приоритетов: высокий или низкий. Своих очередей у абонентских пунктов нет. Пакеты идут напрямую в очереди соответствующего коммутатора, как показано на рис. 7.3.
Рис. 7.3. Схема подключения абонентского пункта к коммутатору
Центральная ЭВМ, как и коммутатор, имеет порт, через который
происходит обмен данными. Размеры его буферов могут задаваться
пользователем.
Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на персональном компьютере,
работающем в среде ОС Windows. В нем используется программа
имитационного моделирования, составленная на языке Delphi 7.0.
имеет имя VSTD и находится в папке lab 7.
Программа позволяет выполнить следующие операции.
1. Задать параметры абонентских пунктов:
– количество пакетов высокого и низкого приоритета, переда-
ваемых за 10 секунд;
– скорость приема пакетов за 10 секунд.
2. Установить параметры коммутаторов:
– длины очередей высокого и низкого приоритета, а также ис-
ходящей (изменяются в пределах от 4 до 10 пакетов);
57
– количество коммутаций за 10 секунд;
– количество пакетов, переданных за 10 секунд;
– дисциплину обслуживания (FIFO или приоритетную – PQ);
– использование дополнительных сервисов для регулирования
числа обслуженных пакетов.
3. Задать параметры центральной ЭВМ:
– количество пакетов, обработанных за 10 секунд;
– число пакетов, переданных за 10 секунд.
Моделирование работы системы протекает непрерывно до тех
пор, пока не будет нажата кнопка «Стоп». Результатами моделирования являются общее количество коммутированных и потерянных пакетов. Кроме того, представляются графики зависимости
этих величин от времени моделирования [5].
Порядок выполнения лабораторной работы
Подготовка к работе
1. Знакомство со всеми разделами руководства.
2. Получение у преподавателя задания на исследование ВСТД
с различными параметрами портов и потока пакетов.
3. Исследование заданной системы.
4. Оформление отчета.
Последовательность выполнения лабораторной работы
Провести эксперименты и построить графики:
а) количество обработанных пакетов;
б) количество потерянных пакетов.
1. Исследование влияния параметров абонентских пунктов.
Задание режима модели:
1.1. Задать следующие одинаковые параметры всех коммутаторов («Применить ко всем коммутаторам» и «Применить
ко всем портам») по варианту из табл. 7.1:
58
– длины всех очередей коммутатора;
– количество коммутаций и количество переданных пакетов
за 10 секунд;
– дисциплина FIFO, дополнительные сервисы отсутствуют
(None).
1.2. Для центральной ЭВМ задать:
– количество обработанных за 10 секунд пакетов – 10;
– количество переданных пакетов – 8.
1.3. Для всех абонентских пунктов выполнить:
Задание 1. Задать количество пакетов высокого приоритета – 4,
скорость приема пакетов за 10 секунд – 10 и варьировать количество
пакетов низкого приоритета (аргумент) от 2 до 22 с шагом 4.
Задание 2. Задать количество пакетов низкого приоритета – 8,
скорость приема пакетов за 10 секунд – 10 и варьировать количество
пакетов высокого приоритета (аргумент) от 2 до 22 с шагом 4.
Задание 3. Задать количество пакетов низкого приоритета – 8,
количество пакетов высокого приоритета – 8 и варьировать скорость
приема пакетов за 10 секунд (аргумент) от 20 до 40 с шагом 5.
2. Исследование влияния центральной ЭВМ.
2.1. Задать параметры всех коммутаторов по пункту 1.1.
2.2. Задать параметры всех абонентских пунктов:
– количество пакетов высокого приоритета – 4;
– количество пакетов низкого приоритета – 10;
– скорость приема пакетов за 10 секунд – 10.
2.3. Для центральной ЭВМ выполнить задания:
Задание 4. Задать количество переданных пакетов за 10 секунд – 8,
а количество обработанных пакетов варьировать от 5 до 20 с шагом 5.
Задание 5. Задать количество обработанных пакетов за 10 секунд –
10, а количество переданных пакетов варьировать от 5 до 20 с шагом 5.
Время каждого эксперимента равно 1 минуте.
59
Значения параметров для заданий 1–5
Варианты
Длины очередей
Кол-во
коммутаций
за 10 с
Кол-во
переданных
пакетов за 10 с
Высокий
приоритет
Низкий
приоритет
Исходящая
1 4 7 8 8
10 2 4 9 4 8 10 3 5 8 6 8 10 4 6 7 8 8 10 5 7 6 10 8 10
6
10 5 4
10
10 7 4 4 6
10
10 8 6 8 8
10
10 9 8 9 9
10
10
10 9 10
10
10
10
Содержание отчета о выполненной работе
Отчет должен содержать следующее:
Таблица 7.1
1. Название и цель работы.
2. Исходные данные.
3. Для каждого задания – семейство графиков следующих зави-
симостей:
а) количество обработанных пакетов;
б) количество потерянных пакетов.
Контрольные вопросы
1. Какие функции выполняют коммутаторы в ВСТД?
2. Какие устройства в ВСТД используют очереди?
3. Как организованы очереди коммутатора?
4. Как влияет дисциплина обслуживания на передачу пакетов?
5. Почему теряются пакеты при передаче в ВСТД?
6. Опишите функции абонентского терминала.
7. Опишите функции центральной ЭВМ.
8. Что происходит при одновременном приходе нескольких пакетов в комму-
9. Как влияет скорость передачи пакетов на количество потерянных пакетов?
10. Как влияет количество пакетов с высоким приоритетом на качество переда-
11. Как влияет количество пакетов с низким приоритетом на качество передачи
татор?
чи в ВСТД?
в ВСТД?
60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения лабораторных работ студенты знакомятся с типовыми распределенными вычислительными системами и
приобретают навыки их исследования. Важнейшими характеристиками систем являются временные (время обслуживания пользователей, производительность системы). Они зависят от структуры системы и параметров рабочей нагрузки (решаемых задач). Во всех лабораторных работах основные результаты представляют собой время
передачи или обработки информации, а также количество конфликтов, увеличивающих это время.
Исследование вычислительных систем выполняется на имитационных моделях. Они обладают высокой наглядностью и позволяют воспроизводить типовые структуры и режимы. Кроме того, в моделях представлены основные элементы, влияющие на характеристики системы.
Выполнение лабораторных работ позволяет закрепить представление об особенностях функционирования типовых распределенных
вычислительных систем и обеспечить формирование соответствующих профессиональных компетенций специалистов в области информационных технологий.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]