Badania efektywno ci rozwi za sprz towych i programowych system w multimedialnych
Download
1 / 64

Badania efektywności rozwiązań sprzętowych i programowych systemów multimedialnych - PowerPoint PPT Presentation


  • 102 Views
  • Uploaded on

Badania efektywności rozwiązań sprzętowych i programowych systemów multimedialnych. Promotor: prof. dr hab. inż. Andrzej Grzywak mgr inż. Piotr Kasprzyk. Cel pracy. Zwiększenie efektywności przesyłania dużych plików.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Badania efektywności rozwiązań sprzętowych i programowych systemów multimedialnych' - dash


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Badania efektywno ci rozwi za sprz towych i programowych system w multimedialnych

Badania efektywności rozwiązań sprzętowych i programowych systemów multimedialnych

Promotor: prof. dr hab. inż. Andrzej Grzywak

mgr inż. Piotr Kasprzyk


Cel pracy
Cel pracy programowych systemów multimedialnych

Zwiększenie efektywności przesyłania dużych plików

  • Nie wszystkie systemy operacyjne nadają się w jednakowym stopniu do efektywnej transmisji plików.

  • Zastosowanie buforowania danych z użyciem mechanizmów programowania współbieżnego umożliwia zwiększenie efektywności transmisji danych między pamięciami masowymi dwóch komputerów połączonych siecią.

Tezy pracy


Biblioteka dokument w multimedialnych
Biblioteka dokumentów multimedialnych programowych systemów multimedialnych

Serwer: 2xPIII 1.1 GHz, 1280 MB RAM, RAID 5x36 GB, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Linux

Internet

pliki 100-700 MB

Fast Ethernet

LAN 100 Mbit/s

80-95 %

szybkości

sieci

PIV 1.5 GHz, 256 MB RAM, ATA 40 GB, Fast Ethernet, Windows ME

Stacje użytkowników


Struktura systemu
Struktura systemu programowych systemów multimedialnych

System

operacyjny

Aplikacja

Nadawanie

Infrastruktura

sieciowa

Kontroler

dysku

Pamięć

RAM

Karta

sieciowa

Dysk

System

operacyjny

Aplikacja

Odbieranie

Infrastruktura

sieciowa

Karta

sieciowa

Pamięć

RAM

Kontroler

dysku

Dysk


Praca aplikacji przesy aj cej dane
Praca aplikacji przesyłającej dane programowych systemów multimedialnych

while( są_dane(źródło_danych) )

{

ilość_danych = read( źródło_danych, bufor, długość_bufora );

write( ujście danych, bufor, ilość_danych);

}


Praca aplikacji bez tryb w dma
Praca aplikacji bez trybów DMA programowych systemów multimedialnych

Dysk

CPU

Sieć

czas


Praca aplikacji z trybami dma 1 3
Praca aplikacji z trybami DMA (1/3) programowych systemów multimedialnych

Dysk

CPU

Sieć

czas


Praca aplikacji z trybami dma 2 3
Praca aplikacji z trybami DMA (2/3) programowych systemów multimedialnych

Dysk

CPU

Sieć

czas


Praca aplikacji z trybami dma 3 3
Praca aplikacji z trybami DMA (3/3) programowych systemów multimedialnych

Dysk

CPU

Sieć

czas


Aplikacja testowa
Aplikacja testowa programowych systemów multimedialnych

  • działanie podobne do rzeczywistych aplikacji przesyłających dane

  • łatwa modyfikacja konstrukcji i parametrów aplikacji

  • operacje dyskowe

  • operacje sieciowe

  • generowanie strumienia danych

  • wykonywanie pomiarów

  • praca pod kontrolą wybranych systemów operacyjnych


Metoda analizowania przep ywu informacji 1 2
Metoda analizowania przepływu informacji (1/2) programowych systemów multimedialnych

a) sytuacja standardowa – monolityczna aplikacja

aplikacja

źrodło

ujście

b) wyodrębnienie obsługi bufora

źrodło

ujście

c) podział na moduły

źrodło

ujście


Metoda analizowania przep ywu informacji 2 2
Metoda analizowania przepływu informacji (2/2) programowych systemów multimedialnych

magazyn

wejście

wyjście

broker

rozdzielacz


Model aplikacji mbnf
Model aplikacji (MBNF) programowych systemów multimedialnych

łańcuch = wejście magazynowanie.

magazynowanie = magazyn reszta.

reszta = ( wyjście | broker magazynowanie | rozdzielacz reszta reszta ).


Przyk adowe konfiguracje aplikacji
Przykładowe konfiguracje aplikacji programowych systemów multimedialnych

standardowa

dwustopniowe

buforowanie

zwielokrotnienie

strumienia danych


Nowe terminy
Nowe terminy programowych systemów multimedialnych

  • przeskok - przekazanie sterowania między funkcjami obsługującymi ogniwa

  • współczynnik proporcjonalności L – iloraz liczby przeskoków do liczby przesłanych bajtów danych, gdy liczba przesłanych bajtów danych dąży do nieskończoności


Przeskoki i wsp czynnik l podczas transmisji danych
Przeskoki i współczynnik programowych systemów multimedialnychL podczas transmisji danych

1

2

źródło

A

B

C

ujście

gdzie:

L – średnia liczba przeskoków między modułami dla przesłania jednego bajtu danych

B – pojemność bufora magazynu B (w bajtach)


Dwa warianty wymiany informacji
Dwa warianty wymiany informacji programowych systemów multimedialnych

wariant I – od pierwszego magazynu:

1

2

3

4

6

źródło

A

B

C

D

E

F

ujście

5

G

licznik

7

wariant II – od ostatniego magazynu:

6

4

3

2

1

źródło

A

B

C

D

E

F

ujście

G

licznik

5


Wariant i wymiany informacji
Wariant I wymiany informacji programowych systemów multimedialnych

1

2

3

4

6

źródło

A

B

C

D

E

F

ujście

5

G

licznik

7

gdzie:

L – średnia liczba przeskoków między modułami dla przesłania jednego bajtu danych

B – pojemność bufora magazynu B (w bajtach)

E – pojemność bufora magazynu E (w bajtach)

NWD – największy wspólny dzielnik


Wariant ii wymiany informacji
Wariant II wymiany informacji programowych systemów multimedialnych

6

4

3

2

1

źródło

A

B

C

D

E

F

ujście

G

licznik

5

gdzie:

L – średnia liczba przeskoków między modułami dla przesłania jednego bajtu danych

B – pojemność bufora magazynu B (w bajtach)

E – pojemność bufora magazynu E (w bajtach)

NWD – największy wspólny dzielnik


Wsp czynnik l aplikacji
Współczynnik programowych systemów multimedialnychL aplikacji

  • wariant I:

  • wariant II:

    gdzie:

    L – średnia liczba przeskoków między modułami dla przesłania jednego bajtu danych

    B – pojemność bufora magazynu B (w bajtach)

    E – pojemność bufora magazynu E (w bajtach)

    NWD – największy wspólny dzielnik


Projekt modu owej budowy aplikacji
Projekt modułowej budowy aplikacji programowych systemów multimedialnych

  • przykładowe 2 warianty wymiany informacji między modułami

  • weryfikacja poprawności przedstawionych wzorów z użyciem symulatora (Scheme)

  • implementacja aplikacji testowej według wariantu I (C++)


Badania
Badania programowych systemów multimedialnych

  • systemów operacyjnych:

    • MS Windows ME

    • MS Windows 2000

    • MS Windows XP

    • Linux

  • transmisji danych

    • warstwa liniowa: sieć typu LAN (Fast Ethernet)

    • warstwa sieciowa: protokół IP

    • warstwa transportowa: protokół TCP


Sposoby pracy aplikacji
Sposoby pracy aplikacji programowych systemów multimedialnych

  • generator  pamięć  licznik

  • generator  pamięć (dysk+licznik)

  • generator  pamięć  sieć

  • dysk  pamięć  licznik

  • dysk  pamięć  sieć

  • sieć  pamięć  licznik

  • sieć  pamięć (dysk+licznik)


Odczyt danych z pliku 2gb
Odczyt danych z pliku 2GB programowych systemów multimedialnych

Sieć lokalna Fast Ethernet

100 Mbit/s

karta PCI

Fast Ethernet

karta PCI

Fast Ethernet

Aplikacja

Aplikacja

Dysk ATA

Dysk ATA

Komputer

Komputer


Czas odczytu danych z pliku 2gb
Czas odczytu danych z pliku 2GB programowych systemów multimedialnych

bufor


Sieciowa transmisja danych bufor 512b plik 2gb
Sieciowa transmisja danych (bufor 512B, plik 2GB) programowych systemów multimedialnych

Sieć lokalna Fast Ethernet

100 Mbit/s

karta PCI

Fast Ethernet

karta PCI

Fast Ethernet

Aplikacja

Aplikacja

Dysk ATA

Dysk ATA

Komputer

Komputer


Liczby ramek o okre lonej d ugo ci dane po 512 b
Liczby ramek o określonej długości (dane po 512 B) programowych systemów multimedialnych

System

operacyjny


Sklejanie danych w microsoft tcp
Sklejanie danych programowych systemów multimedialnychw Microsoft TCP

dane wejściowe

Dane

Dane

Dane

Max. rozmiar ramki

nierówne rozmiary

przesyłanych ramek

R1

R2


Op nienia przy sieciowej transmisji pliku bufor 10 kb
Opóźnienia przy sieciowej transmisji pliku (bufor 10 KB) programowych systemów multimedialnych


Op nienia przy sieciowej transmisji pliku bufor 100 kb
Opóźnienia przy sieciowej transmisji pliku (bufor 100 KB) programowych systemów multimedialnych


Op nienia przy sieciowej transmisji pliku bufor 1000 kb
Opóźnienia przy sieciowej transmisji pliku (bufor 1000 KB) programowych systemów multimedialnych


Op nienia przy sieciowej transmisji pliku 100 buf 10kb
Opóźnienia przy sieciowej transmisji pliku (100 buf. 10KB) programowych systemów multimedialnych


Przesy anie pliku 2gb przez sie
Przesyłanie pliku 2GB przez sieć programowych systemów multimedialnych

Sieć lokalna Fast Ethernet

100 Mbit/s

karta PCI

Fast Ethernet

karta PCI

Fast Ethernet

Aplikacja

Aplikacja

Dysk ATA

Dysk ATA

Komputer

Komputer


Szybko zapisu pliku 2gb przesy anego przez sie
Szybkość zapisu pliku 2GB przesyłanego przez sieć programowych systemów multimedialnych

buforowanie



Wyniki bada
Wyniki badań buforowania

  • Linux jest stabilny podczas transmisji

  • systemy Windows są nieprzewidywalne

  • moja metoda – uzyskano ponad 99% efektywności sieciowej transmisji plików


Spos b wykorzystania nowej metody w projektowaniu system w transmisji plik w
Sposób wykorzystania nowej metody w projektowaniu systemów transmisji plików

  • przebadanie sprzętowych elementów systemu (dyski, sieć) za pomocą aplikacji skonstruowanej podobnie do mojej

  • napisać aplikację według zasad konstrukcji modułowej

  • dobrać system operacyjny


Wnioski
Wnioski transmisji plików

  • udowodniłem tezy rozprawy doktorskiej

  • stworzyłem metodę poprawiającą transmisję plików o 4-24%


Geneza pracy
Geneza pracy transmisji plików

  • współpraca z Ośrodkiem Szkolno-Wychowawczym dla Niewidomych Dzieci w Laskach

  • badania prowadzone przez: prof. Mrózek, prof. Grzywak, dr Winiarczyk, Piotr Brzoza


Transmisja plik w
Transmisja plików transmisji plików

  • systemy operacyjne:

    • MS Windows ME, 2000 i XP

    • Linux

  • protokół TCP w sieci Fast Ethernet

  • pliki o dużej objętości: 100-700 MB

  • transmisja typu punkt-punkt


Transmisja plik w1
Transmisja plików transmisji plików

Serwer

Internet

LAN

100 Mbit/s

80-95 %

szybkości

sieci

Stacje użytkowników


Stanowisko badawcze
Stanowisko badawcze transmisji plików

karta PCI

Fast Ethernet

karta PCI

Fast Ethernet

Aplikacja

Aplikacja

Dysk ATA

20 GB

Dysk ATA

20 GB

Komputer

Pentium III 866 MHz,

128 MB RAM, Windows 2000

Komputer

Pentium III 866 MHz,

128 MB RAM, Windows 2000

Sieć lokalna Fast Ethernet

100 Mbit/s

Analizator

75 % szybkości

sieci



Nowa koncepcja organizacji przesy ania danych
Nowa koncepcja organizacji przesyłania danych transmisji plików

a) sytuacja standardowa – monolityczna aplikacja

aplikacja

źrodło

ujście

b) wyodrębnienie obsługi bufora

źrodło

ujście

c) podział na moduły

źrodło

ujście


Modu y u ywane do budowy aplikacji nowa koncepcja
Moduły używane do budowy aplikacji – nowa koncepcja transmisji plików

magazyn

wejście

wyjście

broker

rozdzielacz


Badania do wiadczalne
Badania doświadczalne transmisji plików

  • elementy stałe: procesor, dysk, kontroler dyskowy, pamięć, karta sieciowa, infrastruktura sieciowa

  • elementy zmieniane: system operacyjny (Linux, MS Windows ME, 2000 i XP), budowa aplikacji, wielkość bufora


Projektowanie system w transmisji plik w
Projektowanie systemów transmisji plików transmisji plików

  • dobór elementów sprzętowch (dysk, sieć) zapewniających żądaną szybkość transmisji

  • dobór rozmiaru i sposobu działania buforów aplikacji dla zapewnienia płynnej transmisji

  • dobór systemu operacyjnego (Linux – bardziej stabilny)


Podsumowanie
Podsumowanie transmisji plików

  • wykazanie postawionych tez

  • ocena systemu operacyjnego

  • możliwość poprawienia aplikacji do transmisji plików


Aplikacja do przesy ania danych
Aplikacja do przesyłania danych transmisji plików

stanowisko komputerowe

aplikacja

sieć

dysk


Czynniki wp ywaj ce na efektywno transmisji danych dla komputera pc
Czynniki wpływające na efektywność transmisji danych dla komputera PC

  • sprzęt

  • oprogramowanie

    • system operacyjny

    • aplikacje użytkowe


Metoda bada aplikacja testowa
Metoda badań - aplikacja testowa komputera PC

  • modelowanie pracy rzeczywistych aplikacji do przesyłania plików przez sieć

  • wymiana danych przez połączenia TCP

  • odczyt i zapis informacji do pliku

  • generowanie danych testowych

  • pomiar prędkości przesyłania danych


Pr dko przesy ania danych
Prędkość przesyłania danych komputera PC

15 MB/s

dysk

11.3 MB/s

9.9 MB/s

sieć

transmisja

pliku


Plan wyst pienia
Plan wystąpienia komputera PC

  • cel pracy

  • przyczyna problemu

  • sposób dojścia do wyjaśnienia problemu

  • rozwiązanie problemu

  • badania i implementacje

  • wnioski

  • podsumowanie


Plan wyst pienia1
Plan wystąpienia komputera PC

  • Geneza pracy

  • Zauważenie zjawiska

  • Tezy

  • Metoda rozwiązania problemu

  • Podsumowanie


Stanowisko badawcze1
Stanowisko badawcze komputera PC

Sieć lokalna Fast Ethernet

100 Mbit/s

karta PCI

Fast Ethernet

karta PCI

Fast Ethernet

Aplikacja

Aplikacja

Dysk ATA

Dysk ATA

Komputer

Komputer


ad