Применение сетевых моделей для описания параллельных процессов — КиберПедия 

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...

Применение сетевых моделей для описания параллельных процессов

2019-08-04 145
Применение сетевых моделей для описания параллельных процессов 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

 

При анализе сети Петри основное внимание уделяется, как правило, трем направлениям.

Проблема достижимости. В сети Петри с начальной разметкой М0 требуется определить, достижима ли принципиально некоторая разметка М' из М0. С точки зрения исследования моделируемой системы, эта проблема интерпретируется как проблема достижимости (реализуемости) некоторого состояния системы.

Оценка живости переходов сети. Под живостью перехода понимают возможность его срабатывания в данной сети при начальной разметке М0. Анализ модели на свойство живости позволяет выявить невозможные состояния в моделируемой системе (например, неисполняемые ветви в программе).

Оценка безопасности сети. Безопасной является такая сеть Петри, в которой ни при каких условиях не может появиться более одной метки в каждой из позиций. Для исследуемой системы это означает возможность функционирования ее в стационарном режиме. На основе анализа данного свойства могут быть определены требования к буферным накопителям в системе.

Итак, достоинства сетей Петри заключаются в следующем:

позволяют моделировать ПП всех возможных типов с учетом возможных конфликтов между ними;

обладают наглядностью и обеспечивают возможность автоматизированного анализа;

позволяют переходить от одного уровня детализации описания системы к другому (за счет раскрытия/закрытия переходов).

Вместе с тем, сети Петри имеют ряд недостатков, ограничивающих их возможности. Основной из них - время срабатывания перехода считается равным нулю, что не позволяет исследовать с помощью сетей Петри временные характеристики моделируемых систем. [8]

Е - сети. В результате развития аппарата сетей Петри был разработан ряд расширений. Одно из наиболее мощных - так называемые Е-сети ( evaluation - "вычисления", "оценка") - "оценочные сети". В отличие от сетей Петри, в Е-сетях:

имеются несколько типов вершин-позиций: простые позиции, позиции-очереди, разрешающие позиции;

фишки (метки) могут снабжаться набором признаков (атрибутов);

с каждым переходом может быть связана ненулевая задержка и функция преобразования атрибутов фишек;

введены дополнительные виды вершин-переходов;

в любую позицию может входить не более одной дуги и выходить также не более одной.

В связи с этим любой переход может быть описан тройкой параметров:

dj= (S,t (dj),p (dj)).

Здесь S - тип перехода, t (dj) - функция задержки, отражающая длительность срабатывания перехода, р (dj) - функция преобразования атрибутов меток. Еще одно важное отличие Е-сетей от сетей Петри состоит в том, что метки интерпретируются как транзакты, перемещающиеся по сети, а вершины-переходы трактуются как устройства, выполняющие ту или иную обработку транзактов. Следствием такого подхода является требование: ни одна вершина-позиция Е-сети не может содержать более одной метки (то есть, любая Е-сеть изначально является безопасной). Базовые переходы Е-сети описаны ниже.

Т-переход ( "исполнение", "простой переход"). Его графическое представление аналогично представлению вершины-перехода сети Петри (рис.4, слева). Переход срабатывает при наличии метки во входной позиции и отсутствии ее в выходной позиции. Формально это можно записать так:

(1; 0) | - (0;1).

Т-переход позволяет отразить в модели занятость некоторого устройства (подсистемы) в течение некоторого времени, определяемого параметром t (d). F-nepexod ("разветвление"). Графическое представление приведено на рис.4 в центре. Срабатывает при тех же условиях, что и Т-переход:

С содержательной точки зрения, F-переход отображает разветвление потока информации (транзактов) в системе.

 

 

Рис.4. Графическое представление переходов Е-сети - Т-переход (слева), F-переход (в центре), J-переход (справа) J-переход ( "объединение"). Графическое обозначение показано на рис.4 справа. Переход срабатывает при наличии меток в обеих входных позициях и отсутствии метки в выходной позиции: (1,1; 0) | - (0,0;1)

 

Он моделирует объединение потоков или наличие нескольких условий, определяющих некоторое событие.

Х-переход ( "переключатель"). По сравнению с тремя предыдущими типами переходов, он содержит дополнительную управляющую ("разрешающую") позицию, которая графически обозначается обычно либо квадратиком, либо шестиугольником (рис.5, слева). Рис.5. Графическое представление переходов Е-сети, имеющих разрешающую позицию - Х-переход.

 

 

Рис.5. Графическое представление переходов Е-сети, имеющих разрешающую позицию - Х-переход (слева), Y-переход (справа)

 

Логика его срабатывания задается следующими соотношениями:

 

 

Х-переход изменяет направление потока информации (транзактов). В общем случае разрешающая процедура может быть сколь угодно сложной, но сущность ее работы заключается в проверке выполнения условий разветвления потока (с точки зрения программиста, разрешающая позиция аналогична условной инструкции типа if).

Y-переход ( "выбор", "приоритетный выбор"). Этот переход также содержит разрешающую позицию (рис.5, справа). Логика срабатывания Y-перехода:

 

 

 

Y-переход отражает приоритетность одних потоков информации (транзактов) по сравнению с другими. При этом разрешающая процедура может быть определена различным образом: как операция сравнения фиксированных приоритетов меток; как функция от атрибутов меток (например, чем меньше время обслуживания, тем выше приоритет). В некотором смысле он работает аналогично инструкции выбора типа case. [12]

Еще раз подчеркнем, что в Е-сети все переходы обладают свойством безопасности. Это означает, что в выходных позициях (которые, в свою очередь, могут быть входными для следующего перехода) никогда не может быть более одной метки. Вместе с тем, в Е-сетях существуют понятия макроперехода и макропозиции, которые позволяют отображать в модели процессы накопления обслуживаемых транзактов в тех или иных узлах системы, а также расширить логические возможности Е-сетей.

Рассмотрим некоторые из них.

Макропозиция очередь представляет собой линейную композицию Т-переходов; суммарное количество выходных вершин-позиций определяет "емкость" очереди. Макропозиция генератор позволяет представлять в сети источник меток (транзактов).

Если необходимо задать закон формирования меток, то "генератор" может быть дополнен разрешающей позицией.

Поскольку в Е-сети нельзя "накапливать" метки, то вводится макропозиция поглощения (или аккумулятор).

В целях повышения компактности и наглядности Е-сети для обозначения макропозиций используют специальные символы:

Q-очередь;

G - генератор;

А - аккумулятор.

Аналогичным образом, путем композиции N однотипных переходов могут быть получены макропереходы всех типов: XN, YN, JN.

Рассмотренные особенности Е-сетей существенно расширяют их возможности для моделирования дискретных систем вообще и параллельных процессов в частности. Ниже приведен пример описания в виде Е-сети мультипрограммной вычислительной системы (Рис.6). Обработка поступающих заданий организована в ней по принципу квантования времени: каждому заданию выделяется равный отрезок (квант) процессорного времени; если задание выполнено, то оно покидает систему, если же времени оказалось недостаточно, то задание встает в очередь и ждет повторного выделения кванта времени.

 

 

Рис.6. Пример описания вычислительной системы в виде Е-сети

 

На рисунке использованы следующие обозначения:

d1 - постановка задания в очередь;

d2 - выполнение задания в течение одного кванта времени;

d3 - анализ степени завершенности задания.

Помимо очевидных достоинств Е-сетей, проявленное к ним внимание объясняется еще и тем, что технология моделирования систем в виде Е-сетей весьма эффективно реализуется с помощью инструмента S1MULINK, входящего в состав пакета MATLAB. [10]



Поделиться с друзьями:

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.015 с.