- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Введение
- •Раздел 1. Принципы построения и модель лвс реального времени
- •1.1. Классификация лвс. Основные понятия
- •1.2. Общие принципы построения. Структура системы
- •1.3. Задачи и методы управления множественным доступом к общим ресурсам
- •1.4. Модель системы реального времени
- •1.5. Условия эффективности приоритетного обслуживания в реальном времени
- •1.6. Модель системы оперативной обработки
- •Раздел 2. Методы диспетчеризации реального времени
- •2.1. Требования к до заявок в распределенных вс реального времени
- •2.2. Концепция обслуживания в реальном времени с динамическими приоритетами
- •2.2.1. Основа построения приоритетных расписаний
- •2.2.2. Принципы эффективной реализации приоритетного обслуживания в распределенной системе
- •2.2.3. Дополнительные возможности обслуживания по расписаниям в рамках концепции кодового управления
- •2.2.4. Дополнительные возможности обслуживания с многоуровневыми приоритетами
- •2.2.5. Классификация до с динамическими приоритетами для лвс
- •2.3. Понятие и свойства канонического расписания реального времени
- •2.4. Модель системы обслуживания с кодовым управлением множественным доступом
- •Раздел 3. Методы кодирования приоритетов заявок на обслуживание
- •3.1. Принципы оптимального кодирования оп абонентов
- •3.2. Принципы приоритетного кодирования оп абонентов
- •3.3. Задачи и методы динамического кодирования оп абонентов
- •Раздел 4. Методы кодового управления множественным доступом. Принципы унификации
- •4.1. Конфликтные методы кодового управления
- •4.2. Бесконфликтные методы кодового управления
- •4.3. Единая концепция комбинирования методов
- •4.4. Унифицированный ряд методов кодового управления
- •4.5. Унификация методов для альтернативных топологий сетей связи.
- •Раздел 5. Обобщение методов
- •Литература
- •Раздел 1. Принципы построения и модель лвс реального времени 8
- •Раздел 2. Методы диспетчеризации реального времени 33
- •Раздел 3. Методы кодирования приоритетов заявок на обслуживание 69
- •Раздел 4. Методы кодового управления множественным доступом. Принципы унификации 91
2.4. Модель системы обслуживания с кодовым управлением множественным доступом
При моделировании систем с передачей прав по расписанию, реализуемой опросом очередей, в частности при маркерном методе управления множественным доступом, возникает серьезная проблема, вызванная тем, что получение аналитических зависимостей, связывающих время ожидания заявок с числом обращений к очередям по расписаниям,
каждое из которых требует учета затрат времени на передачу прав - сложная задача, которая не может быть решена классическими методами теории массового обслуживания [1]. Поэтому при проектировании таких систем используют некоторые приближения - аппроксимирующие функции, достаточно полный обзор которых приведен в [5, 6]. При кодовом же управлении множественным доступом в основе находится ДООП, что позволяет применить при моделировании систем известные формулы теории массового обслуживания.
В общем случае можем выделить две большие группы заявок на обслуживание - реального и нереального масштабов времени. Заявки первой группы обслуживаются по расписанию и параметром обслуживания здесь будет - гарантированная продолжительность обслуживания
,
где - гарантированные затраты времени на передачу прав абоненту для занятия системы ( для кодового управления при равномерном кодировании они фиксированы и составляют []),- гарантированные затраты времени при занятии ресурса, которые также, как правило, фиксированы (например, связанные с передачей 53 байтов информации в рамках сетевой технологии ATM ),- коэффициент, задающий гарантированное предоставление ресурса (более высокий приоритет) другим абонентам системы между очередными предоставлениями прав занять ресурсm-му абоненту (приоритет абонента тем выше, чем меньше).
Заявки оперативной обработки обслуживаются либо бесприоритетно, либо в режиме ОП. В последнем случае для расчета характеристик обслуживания можно воспользоваться моделью однолинейной СМО с Hклассами (приоритетами) очередей неограниченной длины с ординарной стратегией обслуживания заявок, образующих простейшие потоки с интенсивностями , и случайными длительностями обслуживания с известными первыми и вторыми начальными моментами ,,,- соответственно загрузки, создаваемые различными потоками; в которой для среднего времени ожидания обслуживания заявки классаkимеем [1]
,
где
, а,
причем т.к. или,.
Исследуем эффективность ДОСП РМВ в альтернативных приложениях использования ОП. Эффективность использования ОП с целью защиты от перегрузок заявок реального времени, с учетом известного закона сохранения времени ожидания для ДО [1], где- уровни ОП,- загрузки уровнейl,- среднее время ожидания заявок классаl, дает соответственно выигрыш для заявок РМВ - ОП 1 (для них имеем ОЦП) и проигрыш для заявок ОП 2 (пусть между собою для них также ОЦП) или ДО [(1,2,…,S), (S +1,...,M)]
, ,
при обработке заявок с ОП по схеме, приведенной на рис. 2.17, где в систему поступает Mпростейших потоков с интенсивностями и средними длительностями обслуживаниясо вторыми начальными моментами; , - соответственно загрузки, создаваемые потоками различных ОП ( обслуживание заявок каждого класса реализуется на основе дисциплины FIFO ). Исследуемая характеристика для случая , , , приведена на рис. 2.18, где видно, что времена ожидания заявок монотонно убывают с ростом ОП.
Рис. 2.17
Рис. 2.18
Важной является оценка выигрыша заявок реального времени именно по параметру . В предположении, что такие заявки имеют бесприоритетное обслуживание, причем,соответственно совпадают для всехM(бесприоритетное расписание) абонентов, для схемы, приведенной на рис. 2.17, имеем выигрыш, получаемый для заявок реального времени
или, соответственно в относительных единицах . Это говорит о том, что в предположении>, за счет введения ОП для обслуживания заявок оперативной обработки, требования к качеству обслуживания заявок реального времени можно обеспечить с экономией производительности ресурса системы (в рассматриваемом случае – «узкого места») враз, причем в отличие от метода построения приоритетного расписания здесь выигрыш может быть получен и для системы реального времени с бесприоритетным обслуживанием.
В предположении, что иимеем . Зависимости представлены на рис. 2.19, который иллюстрирует целесообразность приоритетного (в смысле ДОСП) обслуживания заявок реального времени при условиях, во-первых,, во-вторых, .
Рис. 2.19
Эффективность введения в систему внеочередных заявок ОП (как отмечалось, можно рассматривать как подход, альтернативный способу обслуживания с абсолютными приоритетами для распределенных ВС, для которых прерывание взаимодействия абонента с ресурсом связано с большими временными потерями и дополнительной сложностью децентрализованного управления доступом к ресурсу) имеет смысл оценивать мерой внеочередности их обслуживания или предоставляемым для них значением параметра , составляющим для одной заявки ОП (при двух и более заявок ОП уже необходимо учитывать реализуемую для них ДО).
Для оценки характеристик обслуживания заявок при бесприоритетном кодовом управлении множественным доступом в рассмотренных ранее предположениях можно использовать известное выражение [1]
,
Это обусловлено тем, что в отличие от методов опроса очередей здесь отсутствует передача прав в явном виде, а складывается из двух составляющихи( где в рассматриваемом случае), при этом на параметр W не сказывается несимметричность загрузки системы.
Очевидно, что при реализации кодового управления множественным доступом к ресурсу, возможности повышения эффективности доступа заложены в решении задачи оптимального кодирования приоритетов абонентов системы и в выборе эффективных способов передачи прав на занятие ресурса между абонентами системы. Данным аспектам
диспетчеризации заявок при кодом управлении множественным доступом будут посвящены следующие разделы.