Процесс непосредственного установления соединения с модемом интернет–провайдера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

1. Выделить компоненты рассматриваемого процесса.

2. Сформировать множество ситуаций рассматриваемого процесса.

3. Описать модель «асинхронный процесс».

4. Определить траектории выполнения процесса и классы эквивалентности ситуаций и сделать вывод о свойствах рассматриваемого процесса (эффективность, управляемость, простота).

5. Определить множество дополнительных ситуаций для возобновления процесса (если они есть) и построить полную или частичную репозицию процесса.

6. Выделить входные или выходные компоненты асинхронного процесса, выбрать требуемые и построить на их основе редукцию процесса.

7. Определить два подпроцесса на базе исследуемого, выбрать удобный вид композиции (последовательную или параллельную) и построить ее.

8. Описать составляющие модели «асинхронный процесс», используя понятия модели «сеть Петри».

9. Провести анализ свойств мест сети Петри на ограниченность и безопасность.

10. Провести анализ свойств переходов сети Петри на живость и устойчивость.

Описание выбранного процесса

В РГЗ в качестве процесса выбран процесс передачи данных по модему, в частности рассматривается процесс непосредственного установления соединения с модемом интернет - провайдера.

Построение метамодели «асинхронный процесс»

1. Основные сведения

1.1 Асинхронные модемы

Термин МОДЕМ (сокращение от модулятор-демодулятор) описывает устройство, преобразующее цифровые данные в аналоговые сигналы, которые затем передаются по телефонной сети, и выполняющее обратное преобразование аналоговых сигналов в цифровые данные. Модем - асинхронное устройство. Это означает, что передаваемые данные представляют собой поток небольших пакетов. Принимающая система может извлекать необходимые данные из этих пакетов. Асинхронные модемы передают каждый байт данных в отдельном пакете. Каждому передаваемому байту должен предшествовать стандартный стартовый бит, а завершать его передачу должен стоповый бит. Стартовый бит сообщает принимающему устройству, что следующие 8 бит представляют собой байт данных. После символа передаются один или два стоповых бита, сигнализирующих об окончании передачи символа. Асинхронное соединение часто называют соединением старт-стоп, в отличие от синхронного соединения, где данные передаются непрерывным потоком.

Пpактически все совpеменные модемы имеют похожие функциональные схемы. Эти схемы включают в себя такие компоненты:

Контроллер - реализует протоколы сжатия данных и коррекции ошибок. Кроме того, является связующим звеном между модемом и программным обеспечением компьютера (реализует программный интерфейс);

CODEC (COder-DECoder)- осуществляет преобразование аналогового сигнала, поступающего из линии, в поток цифровых данных и наоборот;

DSP (Digital Signal Processor) занят кодированием поступившего набора данных в соответствии с высокоскоростными протоколами передачи типа V.34, K56Flex, x2 или V.90 и отвечает за модуляцию выходного сигнала, опираясь на программу, заложенную в ПЗУ модема - "прошивку";

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - микросхема памяти, хранящая в себе программу работы модема, также называемую "прошивкой". Последние модели модемов допускают обновление и перезапись прошивки модема с помощью специального программного обеспечения (за исключением тех случаев, когда это не предусмотрено производителем);

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) - микросхема оперативной памяти, хранящая данные до первого выключения питания. Предназначена для хранения и обработки потока данных. Иногда в ней же хранятся текущие настройки для работы модема.

1.2 Основные функциональные блоки

Со стороны телефонной линии самым первым устройством является блок интерфейса с телефонной линией. Основными функциями этого блока являются:

обеспечение физического соединения с телефонной линией;

защита от перенапряжения и радиопомех;

набор номера;

фиксация звонков;

гальваническая развязка внутренних цепей модема и телефонной линии.

Далее сигналы попадают в дифференциальную систему, цель которой - разделение выходных и входных сигналов и компенсация влияния собственного сигнала на входные цепи. В наиболее простых моделях модемов этот узел исполняется в виде пассивной схемы, что зачастую приводит к сильной зависимости качества работы блока от сопротивления конкретной телефонной линии. Избавиться от такой зависимости могут только модели с активной дифференциальной системой, где необходимый для компенсации сигнал постоянно вычисляется сигнальным процессором и, вычитаемый из входного сигнала, обеспечивает необходимый уровень компенсации.

Подготовленные таким образом сигналы попадают на ряд фильтров, усиливаются и оцифровываются с помощью АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) в блоке формирования аналоговых фронтов, так что дальнейшая обработка производится в цифровом виде. Одно из преимуществ такого подхода - улучшение качества обработки сигнала и удешевление схемы.

Обработанная информация поступает в цифровой сигнальный процессор (DSP), который и выделяет из нее на основе математических методов "0" и "1". Именно возможностями цифровой обработки сигнала этого блока определяется качество и скоростные возможности современных модемов.

В настоящее время модемы являются интеллектуальными устройствами, позволяющими помимо своей главной задачи -- преобразования передаваемых сигналов, реализовать множество других функций, предоставляя дополнительные удобства пользователям.

Интеллектуальные возможности модемов реализуются благодаря наличию схемы управления, выполненной на основе того или иного микропроцессора. В схемах управления модемом часто применяются микропроцессоры общего назначения. Возможно применение и специализированных контроллеров, объединяющих в себе как сигнальный процессор, так и процессор, реализующий дополнительные сервисные функции.

Для программного управления режимами работы модема (его схемы управления) со стороны компьютера используется набор специальных команд. Команды управления воспринимаются модемом только в случае, если он находится в командном режиме.

Каждый конкретный модем может воспринимать определенное множество команд, в общем случае не совпадающее командами, поддерживаемыми другими модемами. Однако для удобства применения модемов и совместимости коммуникационных программ необходимо иметь стандартный набор таких команд.

1.3 Основные сведения, касающиеся понятия «асинхронный процесс»

Асинхронным процессом (АП) называется процесс P = <S, F, I, R>, где

S - Множество ситуаций(под ситуацией понимается сочетание условий и обстоятельств, создающих определенную обстановку или положение), возможных в процессе;

F - Отношение непосредственного следования ситуаций, определенное на множестве этих ситуаций;

I - Множество инициаторов (ситуации, являющиеся подмножествами множества ситуаций, которые активизируют процесс. Инициаторы не могут быть только следствием некоторого подмножества ситуаций, они обязательно должны быть причиной) - множество ситуаций из S, для которых имеет место

R - множество результантов (подмножество множества ситуаций, состоящее из финальных ситуаций. Результанты не могут быть только причиной некоторого подмножества ситуаций, они обязательно должны быть следствием какой-то причины) - таких ситуаций из S, что

Представление процесса передачи данных в виде асинхронного процесса (метамодель асинхронного процесса).

Построим процесс, моделирующий работу модема во время установления соединения с модемом провайдера.

Процесс - последовательная смена ситуаций.

Модель - представление того, что считается наиболее харатерным в изучении данного процесса.

Метамодель - модель, принимаемая для исследования и описания некоторого класса моделей.

Описание процесса начинается с выделения компонент на основе которых будет строится множество ситуаций. Некоторые из компонент сами представляют довольно ёмкие процессы, но нет смысла более подробно расписывать их, т.к. это сильно усложнит процесс и не будет просматриваться семантика процесса.

Далее в таблице 1 представлены компоненты выбранного процесса.

таб.1.

Компоненты процессы Р
обознач.	значение
K	Модем включён и контроллер инициализирует процесс (M+;M-)
P	Задействована память (позиционирование сегмента памяти с необходимой информацией) (P+;P-)
D	Считывание данных, буферизация и их кодирование (D+;D-)
B	Передача данных (цифрового сигнала) модемом провайдеру (В+;В-)
E	Cообщение об ошибке (Q+;Q-)
Q	Переход модема в режим приёма/передачи данных (Е+;Е-)

Ситуации процесса:

Cитуации процесса (структурированные по 1-му способу) описанные словами.

модем соединение сеть процесс

S1 : Модем включён и контроллер сынициализировал процесс:

M+P-D-B-E-Q- (10,00,00);

S2 : Задействована память (позиционирование блока данных):

M-P+D-B-E-Q- (01,00,00);

S3 : Данные из блока считаны и перекодируются:

M-P+D+B-E-Q- (01,10,00);

S4 : Получен сигнал, что данный блок не найден (флаг не поменял значение) и вывод сообщения об этом:

M-P+D-B-E-Q+ (01,00,01);

S5 : Окончание буферизации и пересылка кодированной информации по коммутационной линии модемом провайдеру:

M-P+D+B+E-Q- (01,11,00);

S6 : Непосредственно пересылка закодированной информации по коммутационной линии модему провайдера со сбоем:

M-P+D+B-E-Q+ (01,10,01);

S8 : Предупреждение об ошибке (с указанием номера ошибки) и прекращение выполнения приложения (завершение работы):

M-P-D-B+E-Q- (00,01,00);

S7 : Получение доступа и установление канала для получения/передачи данных по сети:

M-P+D+B-E+Q+ (01,10,11);

	M	P	D	B	E	Q
S1	1	0	0	0	0	0
S2	0	1	0	0	0	0
S3	0	1	1	0	0	0
S4	0	1	0	0	0	1
S5	0	1	1	1	0	0
S6	0	1	1	0	0	1
S7	0	1	1	0	1	1
S8	0	0	0	1	0	0

К инициаторам и результантам отнесём следующие ситуации:

I = { S1 ; S2 };

S1 - инициализирует весь процесс;

S2 - инициализирует процесс задействия памяти.

R = { S7 ; S8 }

S7 - получение канала для получения/передачи данных, т.е. положительный результат;

S8 - завершение работы приложения, т.е. отрицательный результат - это тоже результат.

Граф исходного процесса:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Траектории выполнения процесса:

1). (После инициализации, не прошла передача данных, результат соединения отрицательный.)

2). (Процесс сынициализирован, прошла передача данных, соединение прошло успешно.)

3). (Процесс сынициализирован, прошла передача данных, соединения не произошло.)

Т.е. траектории 1-3 инициируют сам процесс и отображают все возможные варианты хода процесса.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что построена некоторая модель «асинхронного процесса»

P, описывающая принципы функционирования модема во время процесса установления соединения с провайдером и получения (выделения) канала для получения/передачи информации из сети.

Классы эквивалентности:

Начальные классы: ;

Заключительные классы: , .

Свойства процесса P

1).Процесс называется эффективным, если:

не непосредственно, а по траектории (возможный ход процесса смены ситуаций);

не непосредственно, а по траектории;

Не найдётся ситуаций .

Согласно определению эффективного процесса, процесс P является эффективным, т.е. из его инициаторов все траектории ведут в результанты и каждая из траекторий, ведущих к результанту, начинается в каком-либо инициаторе.

2).Процесс называется управляемым, если:

В эффективном А.П. каждая допустимая последовательность классов эквивалентности из начального класса ведёт в один и только один из заключительных классов. На основании этого делается вывод о том, что процесс P неуправляемый, т.е. ни одна пара ситуаций ни находится в отношении эквивалентности, => классы эквивалентности для данного процесса совпадают с ситуациями, => все начальные классы совпадают с инициаторами, а все конечные классы совпадают с результантами

3). АП называется простым, если:

Следовательно, процесс P не является простым.

Операции над процессами

1. Репозиция

Исходный процесс за один раз может устанавливать только одну линию передачи за раз. Для того чтобы процесс стал более универсальным и мог устанавливать неограниченное количество так называемых каналов, над процессом можно совершить операцию репозиции, т.е. повторно активизировать процесс.

Репозицией называется механизм перехода от результантов к инициаторам. Репозиция необходима для получения эффекта возобновления исходного процесса или его повторных реализаций.

Репозицией А.П. называется эффективный А.П.

может содержать лишь те ситуации из исходного процесса, которые являются инициаторами или результантами и некоторые дополнительные ситуации из .

задает траектории переходов от элементов из к элементам из, возможно через дополнительные ситуации из.

Если и , то репозиция называется полной.

Если отсутствует, то репозиция не существует. В остальных случаях репозиция называется частичной.

При рассмотрениии данного процесса получим АП

где ,

где, , (дополнительная ситуация)

S9 : Сброс канала приёма/передачи данных (плохая скорость, например) и повторная попытка установить связь по более “быстрому” каналу:

M-P-D-B+E-Q-AG+

;;;.

Граф объединения исходного графа с репозицией:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отношение задаёт траектории переходов от элементов из множества к элементам множества . Так как , но и , то репозиция является ЧАСТИЧНОЙ. Ввиду относительной простоты процесса дополнительно не оговаривается, в какой момент времени процесс будет остановлен. Таким образом, в результате построения репозиции процесс стал более универсальным и может неограниченное количество раз быть повторно активизирован.

2. Редукция

Редукция состоит в сведении данного А.П. к более простому. Это необходимо тогда, когда из плного отношения процесса хочется выделить некоторую его часть, рассмотрение которой по каким-либо причинам представляет интерес.

В данном случае выделим в процессе часть, когда отсутствует обращение к памяти, но существует отказ.

;

.

В качестве входной компоненты выберем 1-й и 3-й элементы векторов ситуаций:

Выберем различных значений входной компоненты

:

Граф редукции:

Размещено на http://www.allbest.ru/

В результате построения редукции из полного процесса была выделена часть, наиболее интересная для рассмотрения тем, где рассматривается причина отказа от того или иного канала приёма/передачи данных.

Именно в этой части рассматривается причина перехода к другому каналу, а не продолжение работы по установленному.

3. Композиция асинхронного процесса

Операция композиции АП состоит в выделении входных (X) и выходных (Y) компонент АП и объединении их в один АП при выполнении следующих условий

1.

2. Y¹ ситуации S¹ равна X¹ ситуации S² ;

3. Если в S3 компонента

4

При выполнении ограничений 1-2 композиция называется паралллельной , а при выполнении ограничений 1-4 композиция -- последовательная.

Рассмотрим два АП. Один из них исходный, другой - дополнительно построенный. Построим композицию этих процессов.

Процесс Р1: В качестве дополнительного процесса построим вспомогательный процесс, подготавливающий модем к работе. В нём имеют место следующие компоненты и ситуации:

Компоненты:

Запрос на поиск драйвера в базе драйверов: Ac+; Ac-;

Наличие драйвера: Dr+; Dr-;

Драйвер нашёл модем (возможно сынициализировать процесс дозвона): Mod+; Mod-.

Ситуации дополнительного подпроцесса:

S'1 : Отсутствие запроса на поиск: Ac-Dr-Mod- (000);

S'2 : Запрос на поиск драйвера: Ac+Dr- Mod- (100);

S'3 : Присутствие драйвера: Ac+Dr+Mod- (110);

S'4 : Модем не найден драйвером: Ac-Dr+Mod- (010);

S'5 : Модем найден драйвером: Ac-Dr+Mod+ (011);

	Ac	Dr	Mod
S1	0	0	0
S2	1	0	0
S3	1	1	0
S4	0	1	0
S5	0	1	1

Граф вспомогательного подпроцесса:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выходной компонентой вспомогательного АП выбираем 1-й и 3-й элементы вектора

В качестве 2-го процесса была выбрана редукция исходного процесса, описанная выше.

В результате построения композиции получен новый процесс .

.

.

Граф процесса :

Размещено на http://www.allbest.ru/

В результате построения последовательной композиции двух асинхронных процессов получен новый процесс, который рассматривает переход к другому каналу, но не продолжение работы по установленному.

Вывод: Для данного процесса были произведены операции: репозиция как средство возобновления процесса при возникновения повторного запроса на запись, редукция как выделение подпроцесса функционирования исходного процесса, последовательная композиция как объединение исходного процесса и дополнительного процесса.

Предметная интерпретация асинхронного процесса

1. Система выполняет те ф-ии, для которых она предназначена.

2. Система фунционирует эффективно.

3. В системе, в пределах рассматриваемого процесса, не могут возникнуть аварийные ситуации, .

4. Нет потенциально узких мест (хотя они не исключены при более детальном рассмотрении, т.е. увеличении числа компонент, ситуаций, траекторий).

5. Исходя из семантики рассматривания процесса можно говорить о том, что процесс упростить нельзя.

Cеть Петри

Сети Петри это инструмент для математического моделирования и исследования сложных систем. Цель представления системы в виде сети Петри и последующего анализа этой сети состоит в получении важной информации о структуре и динамическом поведении моделируемой системы. Эта информация может использоваться для оценки моделируемой системы и выработки предложений по ее усовершенствованию. Впервые сети Петри предложил немецкий математик Карл Адам Петри.

Сети Петри предназначены для моделирования систем, которые состоят из множества взаимодействующих друг с другом компонент. При этом компонента сама может быть системой.

Сеть Петри N является N=(P,Т,I,O,M0), где

P = {p₁, p₂,..., p_n} -- конечное множество позиций, n 0;

T = {t₁, t₂,..., t_m} -- конечное множество переходов, m 0;

I: T P* -- входная функция, сопоставляющая переходу множество его входных позиций;

О: T P* - выходная функция, сопоставляющая переходу множество его выходных позиций;

- начальная разметка (начальное размещение по позициям сети Петри фишек, изображаемых на графе сети Петри точками

Фишки используются для определения выполнения сети Петри. Количество фишек в позиции при выполнении сети Петри может изменяться от 0 до бесконечности.).

Позиция pP называется входом для перехода tT, если pI(t). Позиция pP называется выходом для перехода tT, если pO(t). Структура сети Петри определяется ее позициями, переходами, входной и выходной функциями.

Сеть Петри для рассматриваемого процесса P:

Граф разметок:

Размещено на http://www.allbest.ru/

В данном случае полное покрывающее дерево совпадает с графом разметок.

P1

T1

P2

T2 T3

P3 P4

T4 T5

T6 P6

P5

T8 T7 P8

P7

Свойства сети

1). Места P1, P2, P3, P4 являются ограниченными (т.е. существует такой номер n=1, при котором для любой достижимой в сети разметке для отдельно взятого места выполняется M(P)n) сеть является ограниченной;

2). Места P1, P2, P3, P4 являются безопасными (т.е. для любой достижимой в сети разметке для отдельно взятого места выполняется M(P)1) сеть является безопасной;

3). Переходы T1, T2, T3, T4 являются потенциально живыми (т.е. существует разметка M=M₀, при которой переходы являются достижимыми), но не являются живыми (т.е. они не являются потенциально живыми при достижимой в сети разметке) сеть не является живой;

4). Переходы Т2, T4 являются устойчивыми (т.к. для отдельно взятой разметки если переход может сработать, то никакой другой переход, сработав, не может лишить его этой возможности), а T1, T3 не являются устойчивыми сеть не является устойчивой.

Вывод: В процессе построения сети Петри были определены места сети как отдельные ситуации процесса, разметки, отображающие состояние процесса в определенный момент времени, и переходы, задающие смену разметок. Затем был построен граф сети и полное покрывающее дерево, совпадающее с графом разметок. Данная сеть является ограниченной и безопасной, но не является живой и устойчивой.

Заключение

Модель - представление в математических терминах того, что считается наиболее характерным в изучаемом объекте или системе. Каждая модель отражает те или иные аспекты поведения системы. Наличие общих свойств у таких моделей позволяет предположить некоторую метамодель, которая порождает частные объектные модели. Метамодель - модель, применяемая для исследования и описания некоторого класса моделей. В данном РГЗ в качестве метамодели мы рассмотрели модель “Асинхронный процесс”.

В качестве процесса был взят процесс подготовки записи на дискету. Для данного процесса была построена метамодель “Асинхронный процесс”: были выявлены компоненты процесса, ситуации, возникающие в ходе выполнения процесса. Среди ситуаций данного процесса были выявлены инициаторы, т.е. ситуации, инициирующие процесс, и результанты, т.е. ситуации, завершающие процесс. Также были определены траектории переходов процесса от инициаторов к результантам. Исследование показало, что данный процесс является эффективным, но не является простым и управляемым. Был построен граф процесса и были произведены операции: репозиция, редукция, последовательная композиция. В качестве модели для построения сети Петри был взят исходный процесс дозвона. В процессе построения было определено, что сеть является ограниченной и безопасной, но не является живой и устойчивой.

Размещено на Allbest.ru