Моделирование систем на основе ОА-архитектуры - Преимущества применения dataflow-парадигмы в вычислительных системах
Моделирование различных вычислительных систем можно разделить на два главенствующих класса: матечатическое моделировании и имитационное. Математическое моделирование предусматривает построение модели вычислительной системы в виде и математических формул и формальных конструкций, описывающих поведение моделируемой системы. Имитационное моделирование образуют модели-имитаторы, цель которох состоит в описании "как они есть". Имитационную модель можно выполнять во времени. Используя такие модели, можно проводить ряд испытаний системы (событийность испытаний можно проводить случайным образом), собирать статистику различных параметров моделируемой системы и по ней определять поведение и характеристики системы в целом.
В свою очередь, имитационное моделирование делится на два класса: 1) ориентированное на события (с переменным квантом времени), когда состояние модели меняется во время какого-либо события; и 2) моделирование с постоянным временем, когда модельное время делится на временные такты одинаковой длительности.
Оба вида моделирования (формальное-математическое и имитационное) дополняют друг друга таким образом, что результаты математического моделирования могут использоваться для проверки качества разработанной имитационной модели (в идеале результаты этих двух видов моделирования должны быть максимально близки друг к другу).
Принципы математического моделирования dataflow-ВС
Для моделирования параллельных вычислительных систем удобно использовать сетевые модели, а в частности, модель сетей Петри. Однако сети Петри не могут полностью описать параллельные вычислительные системы и dataflow-системы. Карл Хьют (Массачусетский технологический университет, профессор), отмечает некоторые недостатки сетей Петри:
- - сети Петри моделируют управление потоком, но не сам поток данных; - сложность в описании одновремененных событий, которые происходят во время моделирования вычислительного процесса; - Переход в сетях имеет весьма сомнительную физическую интерпретацию
В связи с перечисленными недостатками, актуальной была разработка нового формализованного аппарата описания вычислительных систем, работающих по принципам dataflow. В результате, Салибекяном С. М, и Панфиловым П. Б., был предложен новый формализм модели атрибутной сети [1], который приведен ниже:
А-сеть представляет собой восьмерку:
A={I, C, O, EC, CO, OI, IM, OM},
Где I - множество входных узлов;
C - множество вычислительных узлов;
O - множество выходных узлов;
IC: I C - множество дуг из входных вершин в вычислительные узлы;
CO: C O - множество дуг из вычислительных узлов в выходные узлы;
OI: O I - множество дуг, соединяющих выходные вершины со входными;
IM - вектор маркировок входных узлов;
OM - вектор маркировок выходных узлов.
В теоретико-графовой интерпретации А-сеть - это трехдольный граф, где одна доля (множество C) - это вычислительные вершины (на них производится исполнение команды - в реальной ВС это - исполнительные устройства (ИУ)), вторая (множество I) - входные данные (в реальной систем это - внутренние регистры для хранения промежуточных данных в исполнительных устройствах), а третья (множество O) - выходные данные для вычислительных вершин (это - внутренние регистры, в которые исполнительные устройства помещают результат вычислений) (рис. 9).
Рис. 9 - 3х-дольный граф атрибутной сети
На рис. 10 атрибутная сеть представлена в другом (ярусном) виде. Здесь вычислительная вершина обозначена прямоугольником, входные и выходные узлы обозначены кружками зеленого и красного цвета соответственно. Для входных и выходных вершин вводится маркировка, имеющая только два значения - "пусто" и "заполнено". "Пусто" означает, что во входную вершину еще не поступили данные, "заполнено" - поступили. Маркировка задается с помощью векторов маркировки входных (IM) и выходных (OM) вершин. Первый ярус входных вершин на рис. 10 обозначает входные данные для вычислительного процесса, последний ярус выходных вершин - выходные данные, полученные на выходе из ВС.
Рис. 10 - Атрибутная сеть
Принципы имитационного моделирования систем на основе ОА-архитектуры
Моделирование dataflow-вычислительной системы объектно-атрибутной архитектуры относится к классу событийно-ориентированного имитационного моделирования.
Применение объектно-атрибутной архитектуры позволяет производить программирование и отладку программных комплексов без подключения реальных аппаратных средств. Благодаря такой мобильности, объектно-атрибутный образ может быть запущен на любой вычислительной системе, (от мобильного устройства, до домашнего персонального компьютера.
Применяемый механизм информационных пар легко заменяет источники поступаемых входных данных в вычислительной системе. Набор входных информационных пар может быть определен программистом до запуска при моделировании. Реакцию системы можно отследить по данным, которыми обмениваются функциональные устройства, передавая их через шину данных. Также, для моделирования сложных вычислительных систем можно задавать время поступления определенной информационной пары в систему.
Во временном моделировании вводятся параметры задержки информационных пар. Для этого, каждая ИП дополняется определенной временной меткой, которая хранит модельное время передачи данной ИП. При реализации модели на аппаратном уровне, временные метки не используются.
Использование ОА-образа при моделировании системы демонстрирует все преимущества кроссплатформенности и переносимости ОА-вычислительной системы: после автономной отладки, ОА-образ может быть загружен в реальную вычислительную систему. Таким образом, автономное моделирование снижает временные и ресурсные затраты, которые тратятся при имитационном моделировании вычислительной системы.
Похожие статьи
-
В реалиазации милликомандного типа управления вычислительной системой основную роль играет функциональное устройство "Автомат". Это устройство отвечает...
-
ОА-архитектура - Преимущества применения dataflow-парадигмы в вычислительных системах
В данной работе предлагается использование объектно-атрибутной архитектуры ВС (или ОА-архитектуры). В отличие от классической ВС, ОА-архитектура работает...
-
По Р. Шеннону (Robert E . Shannon - профессор университета в Хантсвилле, штат Алабама, США ), "имитационное моделирование - Есть процесс конструирования...
-
Введение - Преимущества применения dataflow-парадигмы в вычислительных системах
Dataflow-парадигма В архитектурах вычислительных сетей на сегодняшний день преобладающую роль играют ВС, управляемые потоком команд - Control Flow. Такая...
-
Оценка моделируемой ВС осуществляется на основе анализа функционирования ВС на тестовых задачах по следующему набору параметров: - общее число ИУ в ВС; -...
-
Ядром вычислительной dataflow-системы будем называть совокупность оборудования, которое осуществляет сбор данных для формирования исполняемого пакета. В...
-
Выбор и обоснование критериев оценки моделируемой системы Основными критериями оценки созданной вычислительной системы с управлением потоком данных по...
-
Для анализа производственных систем, которые очень сложны, разноплановы, не имеют исчерпывающего математического описания, а также проходят ряд этапов...
-
Стандарт Bluetooth (802.15.1) на сегодняшний день хорошо развит и применяется для связи мобильных телефонов, КПК, периферии. Однако он не рассчитан на...
-
Имитационная модель автоматизированной информационной системы специального назначения должна отвечать данного вида деятельности двум основным требованиям...
-
Структурно-методологические основы информационно-поисковых систем
Вопрос: "Тарасова В. И. Политическая история Латинской Америки: учеб. для вузов.- 2-е изд.- М.: Проспект, 2006.- 305 с." - это: - библиография -...
-
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ База данных как основа информационного обеспечения В состав информационного, программного и математического обеспечения...
-
Классификация математических моделей - Теоретические основы информационных технологий
К классификации математических моделей можно подходить по-разному, положив в основу классификации различные принципы. 1) Классификация моделей по...
-
При создании программ и формировании структур баз данных нередко применяются формальные способы их представления - формальные нотации, с помощью которых...
-
Анализ современных систем безопасности. Правовые аспекты применения видеонаблюдения Установка системы видеонаблюдения и ее использование являются весьма...
-
В работе использовались следующее программное обеспечение для решения поставленных задач: AutoCAD, ANSYS Workbench, ANSYS Icepak. Система AutoCAD...
-
Технологии распределенных вычислений (РВ) Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи....
-
Классификация компьютерных сетей - Теоретические основы информационных процессов и систем
Для классификации компьютерных сетей используются разные признаки, выбор которых заключается в том, чтобы выделить из существующего многообразия такие,...
-
Современные табличные процессоры имеют очень широкие функциональные и вспомогательные возможности, обеспечивающие удобную и эффективную работу...
-
Поисковые системы - Глобальная вычислительная сеть Internet
Основная задача Internet -- предоставление необходимой ин-формации. Чтобы найти нужную информацию необходимо знать адрес Web-страницы, на которой эта...
-
Библиотеки стaндapтных элементов, Создание сборок - Система твердотельного моделирования SolidWorks
SolidWorks пpедостaвляет возможности создaния библиотек стaндapтных твеpдотельных моделей. Пpи этом необходимо создaть упpaвляющую тaблицу с пapaметpaми...
-
В последнее время можно заметить стремительный рост значимости различных интернет-порталов, мобильных приложений, сервисов и IT-систем, существенно...
-
В основном для многих вычислительных систем топологическое проектирование производится с помощью нейросетевых алгоритмов так, чтобы минимизировать...
-
Домашнее использование чаще всего представляет из себя набор сенсоров, собирающих информацию об индивидах, которые напрямую владеют этой сетью. Это могут...
-
Области применения экспертных систем - Экспертные системы
Области применения систем, основанных на знаниях, могут быть сгруппированы в несколько основных классов: медицинская диагностика, контроль и управление,...
-
Иерархия параллельных вычислительных систем - Повышение производительности работы библиотеки GridMD
Одной из основополагающих классификаций параллельных систем является Таксономия Флинна , в которой различаются следующие типы систем по взаимодействию...
-
Прием и передача информации по сети - Теоретические основы информационных процессов и систем
Пересылка данных в вычислительных сетях от одного компьютера к другому осуществляется последовательно, бит за битом. Физически биты данных передаются по...
-
Возрастающая сложность современных автоматизированных систем управления и повышение требовательности к ним обуславливает применение эффективных...
-
Определение методов реинжиниринга информационных систем Основные задачи, которые стоят перед проектировщиком, занимающимся реинжинирингом информационных...
-
Анализ основных вопросов классификаций распределительных вычислительных систем
Сегодня к распределенным вычислительным системам относят: вычислительные кластеры, SMP - симметричные мультипроцессоры, DSM - системы с распределенной...
-
Общие принципы моделирования информационных систем Моделирование - это замещение объекта аппаратной программной системы (оригинала) его условным образом...
-
Основные требования и характеристики современных и применение технических средств АИС Автоматизированная информационная система (АИС) представляет собой...
-
Понятие о компьютерном математическом моделировании Модель - материальный объект, система математических зависимостей или программа, имитирующая...
-
Основные этапы имитационного моделирования - Имитационные модели информационных систем
Как уже отмечалось, имитационное моделирование применяют для исследования сложных экономических систем. Естественно, что и имитационные модели...
-
Области применения ЭС - Теоретические основы информационных технологий
ЭС в задачах интерпретации , как правило, используют информацию от датчиков для описания ситуации. В качестве примера приведем интерпретацию показаний...
-
Из-за того, что транспортная система создает основу для взаимосвязанной работы отдельных компьютеров, ее часто отождествляют с самим понятием...
-
Рассмотрим замкнутую сеть массового обслуживания с разнотипными заявками, которая является вероятностной моделью обслуживания заявок в УП "Проектный...
-
Строгое определение протокола выглядит как формализованный набор правил, используемый ПК для коммуникаций. Из-за сложности коммуникаций между системами и...
-
Тепловое моделирование было проведено в системе ANSYS Icepak. При заданных условиях окружающей среды (температура +40 ОС), температура на корпусе...
-
Описание модулей системы Первый модуль - это перевод документов из формата pdf в формат txt. Как было представлено ранее, самым качественным ПО для...
Моделирование систем на основе ОА-архитектуры - Преимущества применения dataflow-парадигмы в вычислительных системах