CC BY
10
Изменяя названия операций перехода, секторов во входной и выходной части, а также каналов обработки, можно описывать разнообразные процессы по аналогичным принципам макромоделирования. Так что результаты моделирования будут достаточно содержательными.
Описанный принцип макромоделирования может быть использован и при отображении грузовой работы. Здесь также выделяются входная и выходная части. При этом, если выгрузка осуществляется с перемещением вагонов, как, например, на вагоноопрокидывателе, то эти части отображают различные структурные элементы. Если же без перемещения, то входная часть отображает при выгрузке груженые вагоны, а выходная - порожние. Здесь также могут выделяться секторы для разных типов вагонов.
Есть особенности моделирования работы сортировочного парка. Заполнение может быть разным, но от его уровня зависит частота появления готовых составов. То есть
Мф = М) (5)
где Мф - математическое ожидание числа появившихся готовых составов после очередного роспуска;
- число вагонов в сортировочном парке.
Конкретное число - это результат работы случайного датчика на основе Мф. Эти закономерности необходимо получить из имитационных моделей сортировочных станций.
Сопоставление структурного подхода при микромоделировании и функционального при макромоделировании приведено в таблицах 1 и 2.
Таблица 1.
Макромоделирование горловины_
Горловина Структурный подход Функциональный подход
Описание объекта Физическая структура горловины Функциональное свойство -число параллельных передвижений
Описание процесса Занятость стрелок при движении потока Занятость передвижений
Таблица 2.
Макромоделирование парков_
Парк Структурный подход Функциональный подход
Описание объекта Физическая структура с емкостью путей Бункер с предельной функциональной емкостью
Описание процесса Занятость путей в операции Перенесение части потока из одного сектора в другой
Функциональный подход разработан для моделирования крупных транспортных объектов, например, железнодорожных узлов. Возможность применения данного подхода может быть определена при сравнении результатов макромодели и подробной имитационной модели.
Список литературы: 1. Козлов П.А., Владимирская И.П. Метод оптимизации структуры транспортной системы // Мир транспорта. 2009. № 2. С. 84 - 87.
2. Мишарин А.С., Козлов П.А. Имитационная экспертиза проектов развития транспортной инфраструктуры // Железнодорожный транспорт. 2014. № 4. С. 52 - 54.
3. Козлов П.А., Пермикин В.Ю., Колокольников В.С. Автоматизированное построение имитационных моделей крупных транспортных объектов // Транспорт Урала. 2013. №2. С. 3 - 5.
АНАЛИЗ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ
СЕТИ С УЧЕТОМ РАБОТЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Власенко Сергей Валерьевич
Аспирант кафедры информационных технологий Астраханского государственного университета, г. Астрахань Соавтор: профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой информационных систем и технологий филиала АГУ в г. Знаменске Лобейко Владимир Иванович
Тезисы доклада:
1. В распределенной вычислительной сети в формировании потока заявок участвуют три субъекта: ЭВМ, пользователь и сама распределенная вычислительная сеть.
2. Минимизация суммарной задержки обработки запроса пользователя и повышение общей эффективности функционирования распределенной вычислительной сети - основные критерии качества проектирования распределенной вычислительной сети.
3. Задача определения временных и вероятностных характеристики решается для единственного начального состояния решения алгоритма распределенной вычислительной сети.
Процесс развития сетей ЭВМ и средств телекоммуникаций наблюдается во многих сферах деятельности человека при комплексировании систем автоматизации проектирования, автоматизировании систем управления технологическими процессами, сбора, хранения и анализа
информации в медицинских учреждениях, робототехни-ческих систем, конторских и банковских систем. При увеличении числа пользователей распределенных во времени и пространстве систем обработки, хранения и анализа данных возникает ряд проблем, что снижает эффективность использования распределенной вычислительной сети. Эти проблемы связаны с упорядочиванием обработки большого количества заявок [4, с.176]. В формировании потока заявок участвуют пользователи, программное обеспечение распределенной вычислительной сети и сама распределенная вычислительная сеть. В указанной ситуации возникает задача повышения эффективности использования распределенных вычислительных сетей, которая решается путем измерения в распределенной вычислительной сети и оценкой временных характеристик алгоритмов работы пользователя и программного обеспечения.
Частью задачи повышения эффективности использования распределенных вычислительных сетей является задача измерения и оценки временных характеристик их программного обеспечения с учетом работы пользователя в распределенной вычислительной сети [3, с.53]. Однако использование классических теорий для анализа возникающих задержек часто требует упрощающих предположений, так как более реалистичные предположения делают содержательный анализ чрезвычайно сложным.
На ранних этапах проектирования определяются состав и функциональные взаимосвязи в аппаратных средствах распределенных вычислительных сетей и в дальнейшем редко подвергаются изменениям. На том же этапе разрабатываются и утверждаются нормативные документы, регламентирующие системные соглашения между разработчиками программного обеспечения. Вследствие этого модели процессов решения задач и алгоритмы их реализации остаются единственными варьируемыми параметрами для уменьшения времени вычислений с учетом ограничений, накладываемых системными соглашениями [3, с.79].
В распределенной вычислительной сети в формировании потока заявок участвуют три субъекта. Первый субъект - это ЭВМ, работающая по алгоритму, заложенному в программное обеспечение. Второй субъект - это пользователь, который работает по своему алгоритму с программным и аппаратным обеспечением распределенной вычислительной сети. Третий субъект - это непосредственно сама распределенная вычислительная сеть, формирующая заявки на передачу информации.
Процессы, происходящие между предъявлением изображения компьютером и принятием решения пользователем, осуществляемого с помощью таких средств взаимодействия, как клавиатура, световое перо, трекбол, мышь и др. будем называть реакцией пользователя.
С точки зрения концепции адаптивного информационного взаимодействия ЭВМ рассматривается как носитель априорных решений задач, проработанных заранее проектировщиками и программистами и сходных по некоторым параметрам с теми задачами, которые решает оператор в реальной системе. Если оба ряда решений выразить посредством одного набора психологических факторов сложности решения (с разными количественными значениями), то возможна синхронизация самоотчета (хода решения пользователя и индивидуально адаптированной к нему развертки априорных решений на основе данного набора факторов.)
В работе пользователя в распределенной вычислительной сети большой удельный вес занимают процессы, происходящие между предъявлением изображения компьютером и принятием решения пользователем. Достаточно редко встречаются такие виды деятельности пользователя, в которых ему представляется небольшое количество несложной информации, и даются жесткие, однозначные правила ее обработки, позволяющие немедленно выполнять нужное действие. В этих случаях реакция пользователя минимальна и задержка, накладываемая алгоритмом работы пользователя на время выполнения траекторий алгоритма исследуемого файла весьма мала, такую деятельность пользователя целесообразно обозначать как обнаружение с немедленным обслуживанием. Значительно более распространенным является такой вид деятельности пользователя, при котором ему приходится иметь дело с достаточно большим количеством сложной информации.
В таких случаях не всегда возможно сформулировать жесткие правила обработки информации и указать пользователю однозначные связи между стимулами неответственными реакциями, поэтому в содержание деятельности пользователя входят восприятие и преобразование информации, направленные на приведение ее к виду, пригодному для решения задач. Этот тип деятельности называем реакцией пользователя с отсроченным (или отставленным) обслуживанием [5, с.122].
В основании подхода к количественной оценке действий пользователя лежит мнение, что психологический механизм восприятия и переработки информации основан на восприятии человеком вероятностной структуры предъявляемой последовательности сигналов [2, с.187].
Пользователь в любой момент времени имеет дело с конкретным состоянием программного обеспечения распределенной вычислительной сети - совокупностью расположенных в рабочем визуальном пространстве элементов, каждый из которых может находиться в одном из нескольких состояний. Под элементом здесь подразумевается семантически целостная единица, несущая информацию о состоянии программного обеспечения, или текущие значения различных параметров программы.
Поскольку распределенная вычислительная сеть, работающая в масштабе реального времени, является системой, критичной к фактору времени, очень важным параметром пользователя для них является время реакции пользователя.
Это позволило, зная алгоритм работы программного обеспечения распределенной вычислительной сети, оценить задержки по времени, связанные со временем реакции пользователя при предоставлении ему информации этим программным обеспечением.
Вычислительный процесс в сети характеризуется временем выполнения указанных алгоритмов и одним из основных критериев качества проектирования распределенной вычислительной сети является минимизация суммарной задержки обработки запроса пользователя и повышение общей эффективности функционирования распределенной вычислительной сети.
В свою очередь суммарная задержка обработки запроса пользователя состоит из четырех компонентов [1, с.342]:
• задержка на обработку - задержка между моментом, когда пакет был правильно принят на началь-
ном узле линии, и моментом, когда пакет был поставлен в очередь на передачу по линии. (В некоторых системах следует прибавить к этой задержке некоторое дополнительное время, затрачиваемое на обработку на уровне управления линией передачи данных и физическом уровне.);
• задержка в очереди задержка между моментом, когда пакет был поставлен в очередь на передачу, и моментом, когда он начинает передаваться. В течение этого времени пакет ждет, пока будут переданы другие пакеты из очереди;
• задержка передачи - задержка между моментами, когда передадутся первый и последний биты пакета;
• время распространения - промежуток времени от момента, когда последний бит был передан на начальном узле линии, до момента, когда он будет принят в конечном узле этой линии. Эта задержка пропорциональна физическому расстоянию между передатчиком и приемником и обычно мала, за исключением случая спутниковой линии связи.
Важной характеристикой ЭВМ является ее быстродействие, определяемое как промежуток времени между вводом данных для решения поставленной задачи (появлением ситуации, требующей адекватного реагирования со стороны управляющей ЭВМ) и выводом результата решения (выдачей соответствующего управляющего воздействия). Эта характеристика в основном определяет эффективность применения вычислительной техники, а в ряде случаев, например в комплексах специального назначения, работоспособность и даже «жизнеспособность» комплекса.
В распределенной вычислительной сети максимально допустимое время решения задач на ЭВМ ограничивается сверху:
• временем от возникновения предварительной ситуации до возникновения аварии (технологические процессы);
• временем сосредоточенного внимания человека -оператора к решаемой задаче;
• временем, отпущенным на обслуживание заявки в системах массового обслуживания и т. д.
Все рассматриваемые ситуации показывают, какое значение имеет время решаемой задачи. В свою очередь, указанная характеристика определяется целым рядом факторов, таких как:
• элементная база и архитектура ЭВМ;
• форматы представления данных и допустимые ограничения на точность вычислений;
• структура каналов связи и протоколы обмена данными;
• операционная среда (система);
• математические модели процессов, по которым строятся вычислительные алгоритмы, и сами алгоритмы обработки информации;
• общая структура программного обеспечения, степень общности применяемых программ, эффективность компиляции с языков высокого уровня и т. п.
К началу разработки программного обеспечения большинство из названных факторов уже определено разработчиками аппаратных средств и нормативной документацией. Поэтому модели процессов решения задач и алгоритмы их реализации остаются едва ли не единственными варьируемыми параметрами для оптимизации времени вычисления. Указанное обстоятельство и определяет подход к исследованию производительности ЭВМ, связанный с расчетами временных характеристик конкретных программных реализаций алгоритмов, выполняемых на них.
Одной из важных задач анализа временных характеристик алгоритмов распределенной вычислительной сети является ее редукция. Для решения указанной задачи необходима разработка методики упрощений алгоритмов. Кроме того, определенный интерес представляет задача декомпозиции ориентированных графов, представляющих полумарковские процессы, характеризующие, в свою очередь, алгоритмы распределенной вычислительной сети, на фрагменты, подобные типовым фрагментам программных средств, реализуемых в исполняемых модулях программного обеспечения распределенной вычислительной сети.
Решение алгоритмов исполняемых модулей программного обеспечения распределенной вычислительной сети не обязательно происходит по единственной траектории, но в общем случае, сводится к подмножеству траекторий решения алгоритма, состоящих из множества операторов алгоритма. Поэтому в распределенной вычислительной сети возникает задача определения временных характеристик каждой из траекторий решения алгоритма. Анализ временных характеристик алгоритмов распределенной вычислительной сети производится без учета времени пребывания в состояниях множества операторов алгоритма. Процесс начинается в состояниях алгоритма, а не в переходах, при этом, несмотря на то, что состояний может быть несколько, стохастические аспекты старта процесса в каждом состоянии не имеют смысла, ибо каждое из них порождает свою траекторию решения алгоритма. Таким образом, мы считаем, что задача определения временных и вероятностных характеристики решается для единственного начального состояния решения алгоритма распределенной вычислительной сети.
Список литературы:
1. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных. - М.: Мир,2009.-544 с
2. Бутрименко A.B. Разработка и эксплуатация сетей ЭВМ. - М.:Финансы и статистика, 2011. -256с.
3. Игнатьев В.М., Ларкин Е.В. Анализ производительности ЭВМ//Учеб. пособие,- Тула: ТулГТУ, 2009. -104 с.
4. Задков В.П., Пономарев Ю.В. Компьютер в эксперименте. Архитектура и программные средства систем автоматизации. - М.: Наука, 2002. -376с.
5. Ломов Б.Ф., Венда В.Ф., Забродин Ю.М. Психологические проблемы взаимной адаптации человека и машины в системах управления. М.:Наука,2005-320с.
