Імітаційна модель персонального компютера.

Визначимо цілі моделювання персонального комп'ютера (ПК). Припустимо, що метою моделювання є прогнозування впливів зміни продуктивності устаткуван­ня на середню пропускну здатність ПК і середній час виконання програм. Будемо розглядати ПК із загальною шиною, схему якого зображено на рис. 4.1.

З основних пристроїв комп'ютера виділимо ті, які повинні бути відображені в моделі, а саме: мікропроцесор (МП), оперативну пам'ять (ОП), монітор, накопичувач на жорстких магнітних дисках (НМД), накопичувач на гнучких магнітних дисках (НГД), принтер, клавіатуру та контролери цих пристроїв - контролер клавіатури (КК), контролер монітору (КМ), контролер НМД (КНМД), контро лер (КНГД), контролер принтера (КП).

Функціонування комп'ютера можна описати таким чином. Користувачі з кла­віатури вводять команди, що складаються з кількох інструкцій, які викликають про­грамні модулі. Кожну інструкцію будемо вважати одним кроком завдання. Про­грама та дані знаходяться на магнітних дисках і завантажуються в оперативну пам'ять за окремою командою. Роботу користувача з клавіатурою в моделі можна не враховувати, припускаючи, що набір команд з клавіатури відображається на екрані монітора. Для перенесення програми з магнітних дисків у пам'ять ком­п'ютера організується вхідний буфер. Якщо обсяг пам'яті достатній для виконан­ня першого кроку, то після завантаження програми в пам'ять і надання їй часу процесора вона може опрацьовуватися ним доти, доки не видасть запит до магніт­них дисків або принтера. У той час, коли здійснюється введення-виведення даних на зовнішні пристрої, процесор може виконувати інше завдання. Після виконан­ня операції введення-виведення даних завдання знову чекає в черзі, доки йому не буде надано час процесора. Якщо крок завдання закінчився, то звільняється па­м'ять і здійснюється виведення даних на принтер через вихідний буфер.

Вважається, що на жорсткому диску знаходяться програми операційної систе­ми і системні програми, а також бібліотеки користувача. Під час виконання про­грами вона може запитувати вхідні дані з гнучкого диска. Роботу операційної системи і системних програм до уваги не прийматимемо, припускаючи, що вони в однаковій мірі впливають на програми користувачів.

4.4.1. Концептуальна модель персонального комп'ютера

Всі пристрої, продуктивність яких впливає на час виконання завдання на комп'ю­тері, будемо розглядати як ресурси системи. Такі пристрої, як монітор, процесор, накопичувачі на магнітних дисках і принтер, не можна експлуатувати в режимі розподілу часу, тобто в конкретний час їх може використовувати тільки одне зав­дання. У пам'яті ж одночасно можуть знаходитись кілька завдань. Завдання може одночасно використовувати кілька ресурсів.

Враховуючи те, що швидкість роботи контролерів пристроїв уведення-виве-дення значно перевищує швидкість роботи самих пристроїв, будемо вважати, що швидкість роботи пристроїв визначається швидкістю роботи самих пристроїв, а не їх контролерів.

Тоді структурну схему концептуальної моделі комп'ютера можна відобразити так, як зображено на рис. 4.2. Зазначені на схемі лічильники необхідні для підра-хування кількості завдань, які надійшли до комп'ютера і залишили його.

Вхідні і вихідні буфери можна об'єднати відповідно з монітором і пристроєм для друку. Тоді в концептуальній моделі будуть явно задані такі ресурси: МП, ОП, НМД, НГД, МОНІТОР, ПРИНТЕР.

Рис. 5.7. Концептуальна модель комп'ютера

З огляду на мету моделювання визначимо, що на виході моделі необхідно отримати дані про середній час виконання завдань і пропускну здатність комп'ютера (кількість завдань, виконаних за певний час). Вхідні дані визначають закон розподілу надходження завдань у комп'ютер, число кроків у кожному завданні та ємність пам'яті, загальний час виконання кроку завдання процесором, частоту запитів до зовнішніх накопичувачів і пристроїв, розподіл обсягу виведеної на друк інформації, обсяг інформації, яка зчитується або записується на зовнішні накопичувачі, обсяг інформації, що вводиться. Ці дані

можна отримати за допомогою програм тестування реального комп'ютера. Крім цих даних необхідно задати па­раметри для пристроїв комп'ютера, такі як швидкодія процесора, ємність пам'яті, накопичувачів на магнітних дисках, вхідних і вихідних буферів, мінімальний та максимальний час пошуку даних на магнітних дисках, швидкість друку на прин­тері, швидкість уведення інформації з клавіатури.

4.4.2. Розроблення імітаційної моделі

Для розроблення моделі скористаємось подійним алгоритмом моделювання. Для кожної пари «завдання—ресурс» будемо визначати, як довго деяке завдання J ви­користовуватиме деякий ресурс R, тобто визначатимемо інтервал часу, коли зав­данню J буде призначено ресурс R і коли воно звільнить цей ресурс.

Однак перед тим, як ресурс R буде призначено завданню J, повинна надійти вимога на його використання. У загальному випадку завдання може чекати в чер­зі надання ресурсу.

Тоді під час створення імітаційної моделі комп'ютера можна користуватись такими двома способами.

1. Створити та підтримувати протягом моделювання список подій у хронологіч­ному порядку.

2. Створити підпрограми опрацювання подій кожного типу і викликати їх тоді, коли подія даного типу стає першою в списку подій. Всі підпрограми подій мо­жуть змінювати список подій, створюючи нові події та плануючи їхнє вико­нання в деякому майбутньому модельному часі.

Діаграму подій імітаційної моделі комп'ютера зображено на рис. 4.3.

Рис. 5.8. Діаграма подій імітаційної моделі комп'ютера

Тепер опишемо алгоритми роботи цих підпрограм.