 |
Особенности организации имитационного эксперимента
|
|
|
|
Динамика выполнения задач пользователей на оборудовании узла вычислительной системы отражается последовательностью j-х программных модулей и имеет вероятностный характер. Каждый j-й программный модуль узла захватывает ресурс центрального процессора, часть ресурса оперативной памяти (Voni) и обращается к внешней памяти (HDD). Ресурс центрального процессора всегда выделяется j-м программным модулем полностью. Распределение ресурса центрального процессора организует операционная система. Ресурс центрального процессора распределяется по всем j-м программным модулям и для его выделения на определённый квант времени (Δt) используется система управляющих сигналов, формируемых по заявкам, поступающим от j-х программных модулей. Внешняя память моделируется как место размещения базы данных, и поэтому выделение ресурса внешней памяти для j-х программных модулей осуществляется до завершения выполнения задания. Функционирование устройств информации ввода вывода и модуля вывода информации моделируются как обычные устройства массового обслуживания с дисциплиной FIFO.
Время, затраченное на выполнение задания i, обозначим через Тжi. Причём, в Тжi включается сумма времени обслуживания задачи i на всех устройствах вычислительной системы, а также сумма времён издержек выполнения запросов заданий из-за занятости требуемых ресурсов другими задачами.
Целью моделирования вычислительного процесса в вычислительных системах является минимизация 
за счёт оптимизации порядка входа заданий рабочей нагрузки в вычислительной системе при неизменном составе ресурсов системы. Для получения оптимальной последовательности задач рабочей нагрузки необходимо знать: перечисленные ранее характеристики полумарковского представления процесса решения задач; ресурсные характеристики вычислительной системы; возможные реакции вычислительной системы на задания рабочей нагрузки с целью подсчёта времени обработки i-го задания в вычислительной системе.
|
|
|
Предполагается, что первые два условия задаются до постановки имитационного эксперимента. Поэтому ниже рассматриваются особенности моделирования вариантов обработки заданий в вычислительной системе.
Поскольку каждое задание использует ресурс вычислительной системы вероятностным образом, то для расчёта наиболее вероятного времени обработки узлом вычислительной системы i-го задания Tжi, а также коэффициентов загрузки центрального процессора (ηCPU) и внешней памяти (ηHDD) используется метод Монте-Карло. Количество реализаций (N) i-го задания i=1,…, n в вычислительной системе определяется из точности моделирования (
) для получения оценок вектора (Тжi, ηCPUi, ηHDDi). По окончании N реализаций имитационного эксперимента всех n заданий рабочей нагрузки получается матрица для каждого отклика (Тжi, ηCPUi, ηHDDi). Методика расчёта компонент этого вектора реализуется следующей последовательностью шагов.
Шаг 1. Нахождение времени решения задач (Тжi) и определение коэффициентов загрузки (ηCPU, ηHDDi) для различных уровней мультипрограммирования. Заметим, что обычно число уровней мультипрограммирования редко превышает величину 5, поэтому в нашем исследовании будем ориентироваться на максимальный уровень мультипрограммирования равный 5. Алгоритм реализации шага 1 основан на методе Монте-Карло для каждого уровня мультипрограммирования.
После N реализаций имитационного эксперимента с моделью вычислительного процесса для h-го уровня мультипрограммирования (h-й вариант вычислительного процесса, h=0,…, 5) по методу Монте-Карло будет сформировано три матрицы, компонентами которой будут пары значений:
|
|
|
M1ih=||(MTжih, DTжih)||; M2ih=||(MηCPUih, DCPUih)||; M3ih=||(MηHDDih, DηHDDih)||.
Шаг 2. По матрицам M1ih, M2ih, M3ih для h-го уровня мультипрограммирования определяют математические ожидания и дисперсии вычислений каждого из откликов: времени решения всего пакета (МТПАКh, МТПАКh); общей загрузки центрального процессора (MηHDDh, DηHDDh); общей загрузки внешней памяти (MηHDDh, DηHDDh) по формулам:
MYПАКh= 
, DYПАКh= 
,
где 0 
δi 
1 – весовой коэффициент задач i-го типа в пакете;
m0 – общее число задач в пакете;
mi – количество задач i-го типа в пакете;
YПАКh – отклик, содержание которого соответствует одной из характеристик вычислительного процесса в вычислительной системе (Тж, ηCPU, ηHDD).
|
|
|
