Диссертация (1144013), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Если частота передачи равна отпр , то общаязадержка каждой заявки в кабеле будет составлять:отпрсред =где сред - время задержки в среде передачи в битовых интервалах.Время сортировки в данном случае можно принять постоянным сорт = , где b –количество битовых интервалов, затраченных на сортировку.Расчет для выходного буфера проводим по формулам для M/M/1, соответственнодля каждой заявки типа i11вых = += ( − ) − где – интенсивность обработки каждой поступившей заявки в выходной буфер.Для такого контроллера примем ее равной для всех и она будет составлять (отпр – времяобработки заявки в выходном буфере) =1отпрСреднее время, которое каждая заявка затратит на нахождение в системесоответственно равны:отпр пост(196 + 16 + 100 + 16 + 64 )общ = пост +++ 14 ++1(1−14)пост − 1+1отпр − отпр пост(196 + 16 + 100 + 16 + 64 )++4++1(1−14)(1−14−4)пост − 1+1−общ = пост +отпротпр пост(196 + 16 + 100 + 16 + 64 )++ 10 ++1(1 − 14 − 4 )(1 − 14 − 4 − 10 )−пост1+1−общ = пост +отпр86отпр пост(196 + 16 + 100 + 16 + 64 )++4++1(1−14−4)(1−14−4−4)пост − 1+1−общ = пост +отпрТеперь сформируем ограничения в зависимости от типа управления потоком.
Вданном сетевом контроллере используется относительное кредитование, где в качестверазрешающей отправку символов заявки – символа данных, является заявка 2-гоприоритета. Рассчитаем параметры, необходимые для формирования дополнительныхусловий.Как следует из стандарта – максимальное количество заявок такого типа, котороеможет быть в системе, равно 7. Интенсивность поступления данной заявки зависит отвремени, которая одна заявка данного типа находится в системе, а также зависит и отколичества таких заявок в системе. Если сформировать формулы для заявок 2-го типа,то для задержек мы получим следующее выражение:отпр пост(196 + 16 + 100 + 16 + 64 )1⎧общ = пост +++4+++11(1 − 14 )(1 − 14 − 4 )⎪пост − отпр − ⎪⎪11; < maxпост отпр⎨⎪14 + 4 + 10 + 4 + 8 < 1⎪ +⎪≤7⎩Количество заявок 3-го и 4-ро типа (данные и концы пакета) не может быть больше56 (как описано в стандарте), т.е.отпр пост(196 + 16 + 100 + 16 + 64 )1⎧общ = пост +++ 10 +++11(1 − 14 − 4 )(1 − 14 − 4 − 10 )⎪−−постотпр⎪отпр пост(196 + 16 + 100 + 16 + 64 )1⎪= пост +++4+++⎪ общ11(1 − 14 − 4 )(1 − 14 − 4 − 4 )⎪пост − отпр − ⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩ общ + общ ≤ 5611 < max;пост отпр11 < max;пост отпр14 + 4 + 10 + 4 + 8 < 1Количество заявок в системе и очередях (а равно как и проводить анализ размеровбуфера) будем рассчитывать по формуле Литта, а пропускная способность по формуле41.Итак, данные системы уравнений полностью описывают задержки и интенсивностьотправки каждой заявки, которая нам понадобится для вычисления заявленныххарактеристик нужных для расчета заявок.87Теперь зададим параметры, которые можно изменять в разработанном для данноймодели контроллере.
Это – параметры – количество блоков последовательнойобработки, – время, затраченное в блоках сортировки, отпр – частота отправки битовв канал, – длина канала связи, отпр – время, затрачиваемое на обработку заявоквыходным блоком, и пост – среднее время задеркжи в блоках последовательнойобработки.Для начала сформируем простую ситуацию для анализа работы сетевогоконтроллера. Время обработки заявки поступившей в контроллер заявки (пост ) и времяобработки уходящей из контроллера заявки (отпр ) вначале можно принять равными, таккак в устоявшемся режиме работы и одинаковой локальной частоте сетевогоконтроллера на приеме и передачи задержка одинаковая.
Обработка символов в блокахпоследовательной обработки и выходном блоке практически всегда происходитпараллельно. Время обработки выбирается исходя из самого маленького символа.Таким образом, время обработки символа в блоках последовательной обработкисоставляет 4 битовых интервала, т.е. примем отпр = пост = 4. Параметр b примемравным 28 битовых интервалов, предположив последовательную обработку 2-х самыхбольших заявок (управляющих кодов). Число m каскадов возьмем равное 3,предположив начальную обработку, конечную обработку и отправку информации вдругие блоки (например – машину состояний).
Длину и частоту передачу возьмем изрекомендованных в стандарте, соответственно – при частоте отправки равной 400 МГцрекомендуемая длина составляет 10 метров, 200 МГц – 20 метров, 100 МГц – 35 метров.Для начала предположим отправку только заявок данных. Такой режим называетсярежимом с односторонней передачей данных. Это означает, что вторая сторонаприсылает разрешения на передачу или информирует о готовности, не посылая данные,или передающее устройство у нее просто отсутствует. Рассмотрим передачу с текущимипараметрами в зависимости от интенсивности отправки (Рисунок 29).450,00400,00350,00250,00200,00150,00100,0050,000,0050,0051,0252,0853,1954,3555,5656,8258,1459,5260,9862,5064,1065,7967,5769,4471,4373,5375,7678,1380,6583,3386,2189,2992,5996,15Задержка заявки, bt300,00Интенсивность отправки, 10e-3Рисунок 29.
Средняя задержка данных в битовых интервалах для режима соднонаправленной передачей данных88Как видно из графика – средняя интенсивность заявки в битовых интервалахпрактически не меняется. Учитывая данные расчета можно сделать вывод, что длинакабеля для данного сетевого контроллера не оказывает практически никакоговоздействия (меньше половины битового интервала). Поэтому для исследования этого,и только этого контроллера, можно не делать исследование контроллера при разнойдлине кабеля. Если перейти от относительного к абсолютным числам, то задержки будутменьше практически в 4 раза при 400 МГц, и практически в 2 раза при 200 МГц, чем при100 МГц.
Сделаем расчет количества заявок в системе. Имеем практически такую жеситуацию (рисунок 30).Количество заявок в системе80,0070,0060,0050,0040,0030,0020,0010,0050,0050,7651,5552,3653,1954,0554,9555,8756,8257,8058,8259,8860,9862,1163,2964,5265,7967,1168,4969,9371,4372,9974,6376,3478,1380,0081,9784,0386,2188,5090,9193,4696,1598,070,00Интенсивность отправки, 10е-3Рисунок 30. Количество заявок в системе в зависимости от интенсивности отправкиРазмер очередей (размер буферов) коррелирует с задержкой в относительнойвеличине, поэтому так же практически нет изменений – все три графика рядом (рисунок31).80,00Количество заявок в системе70,0060,0050,0040,0030,0020,0010,0050,0050,7651,5552,3653,1954,0554,9555,8756,8257,8058,8259,8860,9862,1163,2964,5265,7967,1168,4969,9371,4372,9974,6376,3478,1380,0081,9784,0386,2188,5090,9193,4696,1598,070,00Интенсивность отправки, 1e-3Рисунок 31.
Количество заявок в очереди (средний размер буфера)89Пропускная способность, измеряется в битах в секунду и сильно зависит отчастоты передачи, поэтому разница достаточно велика (Рисунок 32).Пропускная способность, мбит/c350,00300,00250,00200,00150,00100,0050,0050,0050,7651,5552,3653,1954,0554,9555,8756,8257,8058,8259,8860,9862,1163,2964,5265,7967,1168,4969,9371,4372,9974,6376,3478,1380,0081,9784,0386,2188,5090,9193,4696,1598,070,00Интенсивность отправки, 1e-3400 Мгц200 Мгц100 МгцРисунок 32. Пропускная способность системыГрафик на рисунке 32 показывает, что возрастание частоты передачи логичноведет к кратному увеличению пропускной способности. По результатам расчетаполучается, что интенсивности ≈ 98 ∗ 10 достигается предел среднего количествазаявок в системе, то есть 56.
Это значение можно считать пиковым. Это видно награфике, изображенном на 31. При этом значении среднее количество заявок в буферахсоставляет примерно 50 заявок, а среднее время прохождения системы составляетоколо 560 битовых интервалов.На основании графиков так же можно сделать вывод, что, если немного снизитьинтенсивность – значительно уменьшится как время нахождения заявки в системе, таки количество заявок в буфере. Например, если интенсивность будет составлять = 95 ∗10 , то при 400 Мгц общее количество заявок в системе будет около 19, анаходящихся в очередях – около 17, что практически в 3 раза меньше, чем примаксимальной интенсивности. Задержка передачи заявки через систему составитпримерно 225 битовых интервалов, что более чем в 2 раза меньше, чем при пиковойинтенсивности.
Можно сделать вывод, что, незначительно снизив пропускнуюспособность, можно серьезно улучшить остальные характеристики рассматриваемогосетевого контроллера при односторонней передаче данных, как описано в начале главы.Дальнейшее исследование данного сетевого контроллера будем проводить начастоте 400 МГц и длине кабеля в 10 метров.
Рассмотрим изменение ключевыххарактеристик для заявки первого порядка, метки времени. Для этого рассчитаемвышеозначенные характеристики. Если предположить наличие только 1 заявки всистеме, то задержка возрастает пропорционально количеству заявок в системе и90интенсивности из выведенной формулы 42, как и у заявки данных по формуле Литта(Рисунок 33).700,0090,00600,0080,0070,00500,0060,00400,0050,0040,00300,0030,00200,0020,00Задержка, btКоличество заявок в системе100,00100,0010,000,0048,0848,7849,5050,2551,0251,8152,6353,4854,3555,2556,1857,1458,1459,1760,2461,3562,5063,6964,9466,2367,5768,9770,420,00Интенсивность, 10E-3ЗаявкиЗадержкаРисунок 33. Зависимость задержки и количества заявок от интенсивности длязаявок первого типаТеперь сделаем расчет однонаправленной передачи управляющих кодов.
Онидлиннее и время на обработку требуется больше, в то время как полезная информацияостанется такой же (8 бит). Как и с предыдущей заявкой данных – по мере возрастанияинтенсивности поступления данных возрастает и задержки передачи, и количестводанных.Приинтенсивности ≈ 65 ∗ 10задержкавозрастаетстремительно, можно считать предельную интенсивность как ≈ 70 ∗ 10ужеочень. Графикпропускной способности и размера буферов в данном случае представлен на рисунке34.60,0050,00200,0040,00150,0030,00100,0020,0050,00Заявки в очередиПропускная способность, Мбит/c250,0010,000,0041,6742,3743,1043,8644,6445,4546,3047,1748,0849,0250,0051,0252,0853,1954,3555,5656,8258,1459,5260,9862,5064,1065,7967,5769,440,00Интенсивность, 10E-3Пропускная способностьЗаявкиРисунок 34.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
