Унифицированный ряд методов кодового управления

Обобщая сказанное ранее, делаем вывод о существовании следующих принципиально отличных подходов, конфликтных, различающихся способом зондирования канала и способом передачи прав к ресурсу, и бесконфликтных, отличающихся способом передачи прав. Кроме того, выше выделен класс комбинированных методов, получаемых в рамках конфликтных методов сменой статических кодов приоритетов абонентов. При этом единая концепция комбинирования методов обусловливает, что и бесконфликтные методы могут быть получены в рамках конфликтных, при использовании в них предельно неравномерных по «0» кодов приоритета абонентов системы. С учетом сказанного, делаем вывод, что все многообразие механизмов управления множественным доступом в рамках принципа кодового управления можно свести всего лишь к трем методам - информационному конфликтному с синхронной и асинхронной передачей прав на занятие ресурса, зондовому конфликтному с синхронной передачей прав. Все же многообразие методов, включая бесконфликтные и комбинированные, может быть получено в рамках трех перечисленных основных подходов, реализацией соответствующих кодов приоритетов абонентов.

Унифицированный ряд методов кодового управления множественным доступом представлен на рис. 4.3.

С целью исследования эффективности методов кодового управления множественным доступом реального времени могут быть применены вероятностные модели системы управления множественным доступом , позволяющие оценить средние затраты времени на передачу полномочий одному из активных абонентов системы после освобождения ресурса (или потери времени на арбитраж). Например, для ОЦП (в общем случае не представляет сложности получение вероятностных моделей и для приоритетных расписаний, однако при этом следует учитывать, что для каждого расписания необходимо получать свою модель) для зондового конфликтного метода управления множественным доступом вероятностная модель имеет вид

,

для информационного конфликтного метода

,

соответственно, для способа поочередной передачи полномочий - опрос очередей (в том числе, маркерного)

,

где - продолжительность передачи прав по одному разряду кода ОП, - затраты времени на обнаружение конфликта, - затраты времени на поочередную передачу прав между очередными абонентами в расписании.

Рис. 4.3

Зависимости , в предположении, что загрузка системы симметричная ( совпадают для всех M абонентов системы), для альтернативных подходов представлены на рис. 4.4 ( - период следования импульсов в канале связи - величина, обратная физической скорости передачи данных).

Рис. 4.4

Рис. 4.4 иллюстрирует высокую эффективность методов кодового управления при различии областей эффективного использования альтернативных подходов, что позволяет утверждать о перспективности применения изложенной концепции кодового управления множественным доступом в альтернативных приложениях ЛВСРВ и ЛВСКО. В свою очередь, предоставляемая возможность совмещения в рамках единого механизма управления доступом ДО с относительными и абсолютными приоритетами, при возможности совмещения такого обслуживания с обслуживанием по расписанию при высокой эффективности доступа к общим ресурсам при кодовом управлении позволяет утверждать и о высокой эффективности применения изложенной концепции в сосредоточенных ВС, в частности в многозадачных операционных системах реального времени, в первую очередь - специализированных.

Замечания.

1. В ЛВСРВ и ЛВСКО, как, впрочем, и в многозадачных операционных системах реального времени, при проектировании системы возникает проблема задания фиксированной продолжительности занятия ресурса абонентом , получившим право доступа, для информационного взаимодействия с ресурсом (для ЛВС определяется числом передаваемых байтов информации в пакете, для операционной системы - величиной кванта процессорного времени). При этом, с одной стороны, как отмечалось, в системах реального времени параметр следует уменьшать (именно при этом достигается эффект параллельности обработки, т.к. тогда в течение

меньшего интервала времени общий ресурс, являющийся «узким местом», монопольно используется одним абонентом), кстати говоря, именно сказанное ограничивает реализацию приоритетного обслуживания заявок изменением значений , с другой стороны, уменьшение ограничено потерями производительности ресурса (пропускной способности связного ресурса), связанными с затратами времени на передачу прав . Если параметры и сопоставимы (что имеет место в распределенных системах) уменьшение приводит к обратному эффекту - в системе так велики потери производительности, связанные с управлением множественным доступом к ресурсу (в ОС - переключение задач), что в ней теряет всяческий смысл параллельная обработка. Сказанное объясняет необходимость задания сегодня достаточно большим, что связано с низкой эффективностью управления множественным доступом, в частности при реализации расписаний опросом очередей (так в ATM каждой ячейкой переносится 48 информационных байтов, что в какой-то мере приводит к нарушению реального масштаба времени передачи соответствующих сигналов, т.к. имеем уже некоторое накопление информации - идеальной была бы передача 1 байта данных при 256 уровнях квантования сигнала [4]; продолжительность временного кванта в ОС QNX может достигать 100 мкс, что также может приводить к нарушению условий функционирования в реальном времени). Поэтому из сказанного делаем вывод, что эффективное решение задачи управления множественным доступом, позволяющее уменьшать потери без снижения эффективности обслуживания заявок, даст еще один эффект - позволит уменьшить , что, с одной стороны, позволит повысить эффект параллельности обработки для решаемых сегодня распределенными системами задач (т.е. качество обслуживания в реальном масштабе времени), с другой стороны, обеспечит эффективное решение новых задач в существующих системах, в частности реализовать в ЛВС новые виды служб связи.

2. К сосредоточенным ВС относятся системы, в которых абоненты находятся на небольших расстояниях друг от друга. В этом случае в шину могут дополнительно вводиться управляющие линии арбитража - здесь кодового управления - куда абоненты выдают разряды кодов ОП абонентов. При этом также могут быть реализованы все изложенные выше принципы кодового управления, однако здесь уже целесообразно использование в системе только зондового конфликтного метода управления с синхронной передачей прав, причем задача арбитража в данных приложениях может решаться одновременно с передачей данных, так используются различные линии шины для передачи кода приоритета и данных.

Таким образом, можем сделать вывод, что в рамках изложенной в монографии концепции диспетчеризации с децентрализованным кодовым управлением множественным доступом, можно реализовать эффективное управление распределением ресурсов для различных приложений ВС и ЛВС реального времени и комбинированного обслуживания, что достигается как за счет предоставляемых широких возможностей учета приоритетов заявок и абонентов системы, так и за счет возможности реализации альтернативных способов передачи прав на занятие ресурса. При этом рассмотренная концепция позволяет унифицировать как альтернативные подходы к обслуживанию заявок в рамках метода обслуживания с динамическими ОП, так и собственно механизмы передачи прав в рамках метода децентрализованного кодового управления множественным доступом.