Диссертация (1144013), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Если рассматривать термин обслуживания СМО, то под нимподразумевают понимают комплект действия по обслуживанию потока, поступающегона вход данной СМО на некотором интервале Т. В зависимости от типа СМО – можнорассчитать следующие величины:абсолютная пропускная способность – общее среднее число заявок, котороебыло обслужено системой за время Т;относительная пропускная способность - средняя доля заявок, котороепоступило в СМО, и было обработано, таким образом – это отношение числа заявок,которые были обслужены, к среднему числу заявок, которое поступило за время Т);среднее число заявок в очереди;среднее число заявок в системе (как в очереди, так и на обслуживании);среднее время ожидания заявки в очереди;среднее время пребывания заявки в системе (в очереди и на обслуживании);коэффициенты использования и простоя каналов;среднее число свободных и занятых каналов. [100]2.4 Разработка модели сетевого контроллераДля начала построим модель сетевого контроллера канального уровня.Практически всегда данную модель встраивают в модели более высокого уровня не наосновании конкретных математических расчетов, а на основании предположений опропускной способности более высоких уровней, совершенно игнорируя данные,которые ходят только на канальном уровне и которые не надо передавать выше.
Такойподход широко используется в гибридных моделях анализа сети, например в моделиЛахири [101] или Ким [102], а известное моделирование Network Calculus предполагаетуже рассчитанную функцию узлов сети [103]. Широко распространена идея, что издержкиканального уровня, такие как - размеры памяти, которая требуется для хранения данных,пропускная способность внутренних каналов или блоков (например – подсчетконтрольной суммы) - не влияет на пропускную способность и аппаратные издержки.Важная функция управления потоков совершенно не учитывается в подобных моделях.Поэтому построение моделей канального уровня необходимо.При разработке СМО сетевого контроллера канального уровня нас интересуютследующие характеристики самого контроллера:1)среднее время прохождения данных через контроллер (важно для данных,которые критичны ко времени;602)средняя пропускная способность контроллера, т.е.
сколько данныхвозможно передать через контроллер;3)средняя длина очереди – для расчета глубины буферов FIFO,используемых в сетевом контроллере;4)процентиль данных характеристик.Данные характеристики являются основными и должны быть рассчитаны доначала создания устройства в аппаратуре, так как они смогут дать общее представлениео характеристиках, которыми будет обладать конечное аппаратное устройство.Определим общую структуру СМО для анализа контроллера.
В своемисследовании мы будем отталкиваться от следующих принципов функционированиясетевого контроллера:1)для сетевого контроллера используется канал точка-точка;2)все данные, которые поступили в сетевой контроллер, должны бытьпереданы, потеря данных или отказ от обработки внутри контроллера не допускается.2.5 Модель без управления потокомПредставим обмен канального уровня в качестве модели на основе СМО. В общемслучае модель контроллера канального уровня представляет собой (Рисунок 22)устройство для передачи заявок различных типов.Передающая часть контроллераПриемная часть контроллераS0, lS0Блоки последовательной обработкиБлоквыдачи 1mS0S0, lS1mS1...Sn, lSnБлоквыбораКоммуникационнаясредаБлоквыдачи 2Блокисортировкиm'S0m'S1......mSnБлоквыдачи 3m'SnРисунок 22.
Модель сетевого контроллера канального уровняДанная модель будет отправлять заявки через всю описанную систему. В такоймодели часть заявок может быть более приоритетны, чем другие. Данная СМОописывает канал соединения точка-точка между передатчиком и приемником черезкабельную сборку.
Возможность реализации коммуникаций на других структурах нерассматривается, так как современные высокоскоростные протоколы используютисключительно каналы точка-точка. Реализация сетевых контроллеров на другихструктурах в работе не рассматриваются.В данной работе будут рассмотрены коммуникационные системы на базенепосредственных связей между узлами.
В данном разделе определен наборхарактеристик, существенных для разработки сетевого контроллера, разработана61методика оценки данных с точки зрения их применимости для сетевого контроллера.Если символ данных поступил в сетевой контроллер, то в идеале он должен бытьполучен противоположной стороной. Он не может быть отброшен ни на одном из этаповего обработки.
Таким образом – все СМО сетевого контроллера будут рассматриватьсякак СМО без отказов. Поток заявок, поступающих в данную СМО, будем считатьпуассоновским по аппроксимации Клейнрока [104], которая допускает независимостьпотока в каждом узле, независимости времени поступления заявки и ее длины отпредыдущих заявок; при этом считается, что поток заявок стационарен и времяпоступления и обслуживания заявок распределены по экспоненциальному закону.Рассмотрим построенную СМО сетевого контроллера с точки зрения всех частей.2.6 Блоки последовательной обработкиБлоки последовательной обработки сетевого контроллера канального уровняпредставляют собой тот или иной вариант конвейера.
Как писалось выше - онизанимаются обработкой поступающего символа, или символов, например – добавляюбиты паритета, рассчитывают служебную информацию для кодирования и т.п.Конвейерная обработка может находится как в приемной, так и в передающей частиблока, но практически всегда – в передающей части. Размер конвейера определяет нетолько время нахождения заявки в системе (время обработки заявки), но и количествозаявок, которые могут одновременно обрабатываться. Каждый этап конвейера обладаетсвоей задержкой, заявки одного типа проходят весь конвейер целиком. Так какотбрасывания заявок не происходит, то не имеет значения в какой части (приемной илипередающей) находится тот или иной блок конвейера, так как интенсивность потока,который проходит через него, будет одинаковой для всех СМО.Если рассматривать конвейер с точки зрения СМО, то конвейер, который состоитиз n ступеней, можно рассматривать как многофазную СМО с бесконечными очередямимежду фазами (Рисунок 23).
Время обработки одной заявки одной фазой конвейерабудет зависеть от количества времени, которое будет потрачена на этом этапеконвейера. В этом случае время прохождения заявки через конвейер будет равно суммевремен, которую конвейер затрачивает на каждом шаге, по которой формируетсяинтенсивность обработки заявки. Все СМО являются одноканальными с бесконечнойочередью. Для этого класса СМО при входном пуассоновском потоке выходной потокявляется так же пуассоновскимВходнойпотокl0m0l1m1l2m2l3...ln-1mnlnВыходнойпотокРисунок 23. Блоки последовательной обработки (аппаратный конвейер) с точкизрения СМОВ данной общей схеме могут передаваться как заявки одного типа (еслиаппаратный конвейер передает только данные одного типа), и заявки нескольких типов62(если идет передача всех типов данных и разрешений по одному каналу).
В общемслучае конвейер передает заявки разных типов, которые могут находится на разныхфазах конвейера.Базовый вид конвейера редко используется в аппаратуре. Аппаратные конвейерычаще всего можно разбить на несколько подтипов – конвейеры с обработкой одного типаданных (или одной заявки) – данный тип обработки встречается очень часто; конвейерс одинаковым временем обработки на каждой фазе с возможностью блокирования напоследнем этапе, такой тип конвейера используется при подготовке определенного типаданных к передаче, например – двухфазный конвейер, для добавления заголовка напервом этапе и CRC на втором, и конвейер с одинаковым временем обработки безблокирования.Рассчитаем задержку на 1-й из ступеней конвейера блоков последовательнойобработки.
Введем следующие обозначения:конв – время прохождения заявки через все стадии конвейера, конв – для i-й заявкиµконв – интенсивность обработки конвейера, µконв – для i-й заявки – время прохождения заявки через стадию конвейера s, – – для i-й заявкиµ – интенсивность обработки заявки стадией конвейера s, µ – для i-й заявкиоч – длина очереди заявок в одной ступенисист – общее количество заявок в системеДля расчета характеристик данной СМО можно разделить конвейер на составныечасти вида А1|B1|1, А2|B2|1 … АN|BN|1, где каждая стадия конвейера будетпредставлена отдельной СМО. В этом случае общее время задержки заявки в системебудет равно сумме задержек каждого этапа конвейера, а именно:конв = + + ⋯ + (4)Интенсивность же обработки заявки конвейером будет определятся временемобработки самой медленной заявкиµконв = min(µ , µ , … , µ )(5)Количество заявок, которое находится непосредственно в конвейере, равноколичеству ступеней конвейера, количество заявок в очередях не ограничено.В нашем случае мы будем рассматривать эти СМО как M/M/1, так как на практикекаждый этап конвейера в сетевых контроллерах определяется физической структурой ивсе задержки, как и время обработки, можно предположить предварительно.Длина очереди СМО будет равнаоч =(6)Общее количество заявок в системе систсист =(7)По формуле Литта, разделив длину очереди на интенсивность – получаемсреднюю задержку заявки в системе [105]:63сист =()(8)Таким образом, – задержки для одной конкретной СМО можно рассчитать по этойформуле, как и количество заявок, которые находятся в данной конкретной СМО.Рассчитав задержку каждой СМО можно выяснить общую задержку всего конвейера длязаявки i:конв = ∑(9)где M – количество стадий конвейера.Исходя из вышеизложенного, интенсивность потока входных заявок дляконвейерных СМО для каждой i-й заявки не должна быть больше интенсивностиобслуживания заявок каждой ступенью конвейера, общее количество которых в данномслучае равно M, т.е.µконвконв < µконв(10)= min(µ , µ , … , µ )Среднее количество заявок в системе, как и среднее количество заявок в очередяхсчитается как сумма всех заявок во всех стадиях конвейера.2.7 Блок выбора заявкиВторой неотъемлемой частью любой системы канального уровня является блоквыбора передаваемых данных (или заявок).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
