Xreferat.com » Рефераты по информатике и программированию » Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)

Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)

Размещено на /

Задание


Выбрать вычислительный процесс и на его примере:

построить метамодель «асинхронный процесс» и определить свойства исходного процесса на основе анализа метамодели;

выполнить операции над процессом: репозиция, редукция, композиция, и оценить полученные результаты с практической точки зрения;

построить предметную интерпретацию метамодели на основе сети Петри и сделать вывод о динамических характеристиках исходного процесса.

Оформить отчет.

Выполнение задания


Выделить компоненты рассматриваемого процесса.

Сформировать множество ситуаций рассматриваемого процесса.

Описать модель «асинхронный процесс».

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

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

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

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

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

Провести анализ свойств мест сети Петри на ограниченность и безопасность.

Провести анализ свойств переходов сети Петри на живость и устойчивость.


Постановка задания


Рассмотреть процесс печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать). Построить метамодель «асинхронный процесс» и модель «сеть Петри». Исследовать их свойства.

Описание процесса


Струйные принтеры Hewlett Packard используют технологию термоструйной печати. В струйных принтерах имеется термоголовка, нижняя часть которой находится на небольшом расстоянии (около 1 мм и меньше) от листа бумаги. В нижней части головки на небольшом расстоянии друг от друга находятся несколько сопел (металлические пластинки, разделенных тончайшими щелями), объединенных в прямоугольную матрицу. Каждое сопло оборудовано одним или двумя нагревательными элементами (микроскопическими тонкопленочными резисторами). Сосуды с краской, сопла и нагревательные резисторы зачастую объединяются в один блок ─ картридж.

Специальные механизмы перемещают бумагу и каретку, в которой в специальных держателях установлены печатающие картриджи.

При подаче напряжения резистор за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500°, краска вскипает. В кипящих чернилах постепенно образуется пузырек воздуха, рост которого приводит к выдавливанию чернил из сопла. Спустя приблизительно 3 микросекунды пузырек лопается и происходит отрыв, и последующий выброс уже сформировавшейся капли. После разрушения пузырька и выброса капли силы поверхностного натяжения втягивают новую порцию чернил в камеру.

Т.к. расстояние между соплом и бумагой невелико, то капля краски попадает в строго определенное место на листе бумаги. Затем печатающая головка перемещается на некоторое расстояние и процесс повторяется.

Построение метамодели «асинхронный процесс».


Компоненты


K – устройство управления

K+ - контролирует работу печати и всех элементов принтера

K– - бездействует


M – память

M+ - содержит задания на печать

M– - свободна


P – бумага

P+ - содержится в лотке

P– - отсутствует


V – система валиков для подачи бумаги

V+ - работает (перемещает бумагу)

V– - ожидает (покоится)


C – каретка с печатающими картриджами

C+ - перемещается

C– - покоится


R – нагревательный элемент (тонкопленочный резистр)

R+ - нагрет

R– - охлажден


S – сопло

S+ - выбрасывает каплю чернил

S– - бездействует


H – камера

H+ - содержит чернила

H– - пуста

B – пузырь

B+ - есть

B– - отсутствует


Ситуации, возникшие в процессе печати


Принтер включен. Задание печати.


K+ M + P– V– C– R – S – H + B –


В начале печати – проверка на наличие бумаги. Ее подача. При повторении печати – прокрутка бумаги.


K+ M + P+ V+ C– R – S – H + B –


Отсутствие бумаги. Вывод сообщения об ошибке.


K+ M + P– V+ C– R – S – H + B –


Каретка перемещается.


K+ M + P+ V– C+ R – S – H + B –


Пропускается ток. Резистр осуществляет быстрый нагрев чернил, находящихся в небольшой камере, до температуры их кипения.


K+ M + P+ V– C– R + S – H + B –

Образуется пузырек воздуха, который постепенно растет. Из выходного отверстия сопла выдавливаются пузырем чернила. Ток отключается. Нагревательный элемент остывает.


K+ M + P+ V– C– R – S – H + B +


Пузырек лопается. Происходит отрыв и последующий выброс уже оформившейся капли на бумагу. Силы поверхностного натяжения втягивают новую порцию чернил в камеру.


K+ M + P+ V– C– R – S + H + B –


С помощью системы валиков бумага выходит из принтера. Память принтера освобождается.


K+ M – P– V + C– R – S – H + B –


s1 = (1,1,0,0,0,0,0,1,0)

s2 = (1,1,1,1,0,0,0,1,0)

s3 = (1,1,0,1,0,0,0,1,0)

s4 = (1,1,1,0,1,0,0,1,0)

s5 = (1,1,1,0,0,1,0,1,0)

s6 = (1,1,1,0,0,0,0,1,1)

s7 = (1,1,1,0,0,0,1,1,0)

s8 = (1,0,0,1,0,0,0,1,0)


Ситуации: S={s1, s2, s3, s4, s5, s6, s7, s8}

Инициаторы: I= {s1, s2, s4}

Результанты: R={s3, s7, s8}

Ситуация s1 описывает начальный этап процесса, то есть задание печати.

Ситуация s2 описывает ситуацию, когда происходит проверка на наличие бумаги в лотке. Она инициирует два возможных результата – дальнейшее продолжение печати, либо ее прекращение после вывода сообщения об ошибке.

Ситуация s4 инициирует непосредственно начало процесса печати (то есть процесса нанесения чернил на бумагу).


Ситуация s3 описывает возможный результат в случае отсутствия бумаги.

Ситуация s7 описывает непосредственно результат печати.

Ситуация s8 описывает завершение работы принтера после печати.


Граф, отражающий отношение непосредственного следования


Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)

Траектории выполнения процесса, классы эквивалентности ситуаций и свойства рассматриваемого процесса


В данном случае имеем следующие траектории:

S1 → S2 → S4 → S5 → S6 → S7 → S8 – полный процесс, включающий все этапы работы струйного принтера (от задания печати и вплоть до освобождения памяти принтера, при условии, что в лотке содержится бумага).

S4 → S5 → S6 → S7 – процесс, включающий основные этапы работы струйного принтера, а именно сам механизм печати.


S2 → S3 – процесс, осуществляемый в случае отсутствия бумаги в лотке.

Пусть задан асинхронный процесс, у которого:

для любой ситуации s, не являющейся инициатором, найдется такой инициатор i, что (i M s),

для любой ситуации s, не являющейся результантом, найдется такой результант r, что (s M r),

не найдется двух ситуаций si и sj , таких что: (si П R) & (sj П R) & (si M sj) & (sj M si).

Такой асинхронный процесс называется эффективным. То есть все ситуации эффективного процесса ведут из инициаторов в результанты, а также не должно быть ориентированных циклов, за исключением циклов, состоящих только из результантов.

Бинарное отношение эквивалентности ситуаций, обозначаемое буквой E означает, что либо si = sj , либо (si F sj) и (sj F si). Отношение эквивалентности позволяет построить разбиение множество ситуаций на непересекающиеся классы эквивалентности, такие, что любые две ситуации из одного класса эквивалентны, а любые две ситуации из разных классов не эквивалентны. Для классов эквивалентности определено отношение непосредственного следования F. В допустимых последовательностях классов можно выделить начальные и конечные элементы, которые будем называть соответственно начальными и заключительными классами эквивалентности. Для эффективного АП начальные классы могут состоять только из инициаторов, заключительные - только из результантов.

Для эффективного АП любой класс эквивалентности ситуаций, не принадлежащий результантам, состоит из одной ситуации.

Если в эффективном асинхронном процессе каждая допустимая последовательность классов эквивалентности ведет из каждого начального класса в один и только один заключительный класс, то такой процесс называется управляемым.

В процессе печати струйного принтера все ситуации лежат на пути из инициаторов в результанты, то есть выполняются 1 и 2 свойства; и нет циклов, то есть выполняется свойство 3. Следовательно, можно сделать вывод о том, что данный процесс является эффективным.

В данном процессе начальный класс эквивалентности содержит одну ситуацию s1, а конечных класса два и они содержат соответственно две ситуации s7 и s8 и одну ситуацию s3, все остальные классы эквивалентности содержат по одному элементу.

Так как некоторые допустимые последовательности классов эквивалентности ведут из начальных классов не в один, а в два заключительных класса, то данный процесс не является управляемым.

Пусть в эффективном асинхронном процессе выполнены следующие условия:

для " i О I и " s О S: (i F s) Ю (s П I);

для " r О R и " s О S: (s F r) Ю (s П R);

т.е. из инициатора (результанта) нельзя попасть в другой инициатор (результант). Иными словами каждая траектория содержит в точности один инициатор и один результант.

Асинхронный процесс, удовлетворяющий свойствам 1, 2 называется простым.

Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)Данный процесс не удовлетворяет первому и второму свойствам, поэтому не является простым.

Вывод: рассматриваемый процесс печати струйного принтера является эффективным, но не является ни управляемым, ни простым.

Операции над процессами.

Репозиция.

Репозиция - это возобновление процесса, механизм перехода от результантов к инициаторам.


В данном случае множество дополнительных ситуаций репозиции SD вводить не нужно.

Репозицией данного процесса можно считать:

возобновление печати на новом листе.

Инициатор: s8

Результант: s1


Циклическое повторение нагрева чернил, образования пузыря и выброс капли на бумагу


Инициатор: s7

Результант: s4


Возобновление печати после вывода сообщения об отсутствии бумаги


Инициатор: s3

Результант: s1


Таким образом, репозиция данного процесса имеет вид Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать), где

Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать) = {s1, s3, s4, s7, s8},

Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать) = {s3, s7, s8},

R' = {s1, s4},

Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать) = {(s8, s1), (s7, s4), (s3, s1)}


Объединение процесса и его репозиции:


Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)


Вывод: репозиция позволяет повторить процесс после его выполнения. Для данной модели это означает, что печать может происходить не один раз, а столько, сколько необходимо в рамках поставленной задачи.

Репозиция рассматриваемого процесса является частичной, так как I' совпадает с R, но R' не совпадает с I.

Редукция

Редукция процесса состоит в сведении данного асинхронного процесса к более простому.

Составим редукцию репозиции нашего процесса.

Пусть процесс задан диаграммой переходов:


Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)


Три первых элемента вектора выберем в качестве входной компоненты.

Образуем p-блочное разбиение множества S , p = 4:


X = {1001, 1100, 1101, 1110, 1111}


Выбираем r =2 (r < p):


X* = {1110, 1111}


Образуем множество, содержащее ситуации, входящие в те блоки разбиения, которые соответствуют выбранным значениям входной компоненты:


S* = {111100010, 111010010, 111001010, 111000011, 111000110}


Для каждого инициатора Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать) построим множество ситуаций Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)встречающихся на траекториях процесса Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать), ведущих из указанного инициатора. Образуем множество Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать) как объединение тех множеств Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать), для которых справедливо Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать):


1: 110000010→111100010→ 111010010→111001010→111000011→

→111000110→100100010

2: 111100010→110100010

3: 111010010→111001010→111000001→111000110


Ситуации из траектории 3:


S(X*) = {111010010, 111001010, 111000011, 111000110}

I(X*) = {111010010}

R(X*) = {111000110}


Построим F(X*):


Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)


Вывод: редукция позволяет из полного описания процесса выделить некоторую его часть, рассмотрение которой интересно по тем или иным причинам.

В данном случае, в результате редукции была выделена ветвь, которая соответствует механизму печати струйного принтера (перемещение каретки, нагрев чернил, образование пузыря, выброс капли на бумагу и наполнение камеры чернилами).

Композиция


Рассмотрим последовательную композицию двух процессов с ситуациями, структурированными по второму способу: в ситуациях p1 выделена выходная компонента; в ситуациях p2 выделена входная компонента.

p1 – подготовки к печати, состоит из двух ситуаций;

p2 – непосредственно сама печать;

Компоненты процесса p1:

K – устройство управления

K+ - контролирует работу печати и всех элементов принтера

K– - бездействует

P – бумага

P+ - содержится в лотке

P– - отсутствует

M – память

M+ - содержит задания на печать

M– - свободна

Ситуации процесса p1:

Принтер включен. Задание печати.

K+ P– M +

Проверка на наличие бумаги.

K+ P+ M +



K P M
s11 = 1 0 1
s22 = 1 1 1

Инициатор: I = { s11 }

Результант: R={ s12 }

Выделим в процессе первую (контроллер) и вторую (бумага) компоненты в качестве выходных. Выбираем контроллер, так как он является основным показателем работоспособности устройства, и бумагу (вспомогательную компоненту), так как процесс подготовки к печати основывается на подготовку бумаги.

Y1 ={10,11}

Компоненты процесса p2:

K – устройство управления

K+ - контролирует работу печати и всех элементов принтера

K– - бездействует

P – бумага

P+ - содержится в лотке

P– - отсутствует

V – система валиков для подачи бумаги

V+ - работает (перемещает бумагу)

V– - ожидает (покоится)

C – каретка с печатающими картриджами

C+ - перемещается

C– - покоится

R – нагревательный элемент (тонкопленочный резистр)

R+ - нагрет

R– - охлажден

S – сопло

S+ - выбрасывает каплю чернил

S– - бездействует

H – камера

H+ - содержит чернила

H– - пуста

B – пузырь

B+ - есть

B– - отсутствует

Ситуации процесса p2:

Проверка на наличие бумаги. Ее подача.


K+ P+ V+ C– R – S – H + B –


Каретка перемещается.


K+ P+ V– C+ R – S – H + B –


Пропускается ток. Резистр осуществляет быстрый нагрев чернил, находящихся в небольшой камере, до температуры их кипения.


K+ P+ V– C– R + S – H + B –


Образуется пузырек воздуха, который постепенно растет. Из выходного отверстия сопла выдавливаются пузырем чернила. Ток отключается. Нагревательный элемент остывает.


K+ P+ V– C– R – S – H + B +


Пузырек лопается. Происходит отрыв и последующий выброс уже оформившейся капли на бумагу. Силы поверхностного натяжения втягивают новую порцию чернил в камеру.


K+ P+ V– C– R – S + H + B –


С помощью системы валиков бумага выходит из принтера.


K+ P– V + C– R – S – H + B –


K P V C R S H B
s21 = 1 1 1 0 0 0 1 0
s22 = 1 1 0 1 0 0 1 0
s23 = 1 1 0 0 1 0 1 0
s24 = 1 1 0 0 0 0 1 1
s25 = 1 1 0 0 0 1 1 0
s26 = 1 0 1 0 0 0 1 0

Инициатор: I= { s21 }

Результант: R={ s25 , s26 }

Выделим в процессе первую (контроллер) и вторую (бумага) компоненты в качестве входных.

X2 = {10,11}.

Таким образом Y1 = X2

Редуцированные процессы P1(X*) и P2(X*), где X* = {11,10}.


Процесс p1:


K P M
s11 = 1 0 1
s22 = 1 1 1

Процесс p1:


K P V C R S H B
s21 = 1 1 1 0 0 0 1 0
s22 = 1 1 0 1 0 0 1 0
s23 = 1 1 0 0 1 0 1 0
s24 = 1 1 0 0 0 0 1 1
s25 = 1 1 0 0 0 1 1 0
s26 = 1 0 1 0 0 0 1 0

Композиция двух процессов выглядит следующим образом:


Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)

I3 = {( s1)};

R3 = {( s26}.



M K P V C R S H B
s31 = 1 1 0 0 0 0 0 0 0
s32 = 1 1 1 1 0 0 0 1 0
s33 = 1 1 1 0 1 0 0 1 0
s34 = 1 1 1 0 0 1 0 1 0
s35 = 1 1 1 0 0 0 0 1 1
s36 = 1 1 1 0 0 0 1 1 0
s37 = 1 1 0 1 0 0 0 1 0

Граф композиции:


Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)


Вывод: композиция необходима для объединения нескольких процессов в один. В данном случае использовалась последовательная композиция, чтобы смоделировать процесс печати в целом, состоящий из полготовки к печати и непосредственно самой печати. Получившийся процесс Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать) представляет собой несколько упрощенный исходный процесс.

Предметная интерпретация асинхронного процесса.

Построение сети Петри.

Сеть Петри для данного процесса – пятерка N = <P, T, H, F, M0>, где

P = {K, M, P, V, C, R, S, H, B} – множество условий;

T = {t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7} – множество событий;

M0 = (1,1,0,0,0,0,0,1,0) – начальная разметка;

F и H – функции инцидентности, описывающие наличие дуги



K M P V C R S H B
s1 = 1 1 0 0 0 0 0 1 0
s2 = 1 1 1 1 0 0 0 1 0
s3 = 1 1 0 1 0 0 0 1 0
s4 = 1 1 1 0 1 0 0 1 0
s5 = 1 1 1 0 0 1 0 1 0
s6 = 1 1 1 0 0 0 0 1 1
s7 = 1 1 1 0 0 0 1 1 0
s8 = 1 0 0 1 0 0 0 1 0

F(K, t1) = 1 H(t1, K) = 1
F(M, t1) = 1 H(t1, M) = 1
F(H, t1) = 1 H(t1, H) = 1
F(P, t2) = 1 H(t1, P) = 1
F(V, t2) = 1 H(t1, V) = 1
F(V, t3) = 1 H(t2, V) = 1
F(P, t4) = 1 H(t3, P) = 1
F(C, t4) = 1 H(t3, C) = 1
F(P, t5) = 1 H(t4, P) = 1
F(R, t5) = 1 H(t4, R) = 1
F(P, t6) = 1 H(t5, P) = 1
F(B, t6) = 1 H(t5, B) = 1
F(P, t7) = 1 H(t6, P) = 1
F(S, t7) = 1 H(t6, S) = 1
F(M, t7) = 1 H(t7, V) = 1

Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)


Граф разметок сети


Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать)

Покрывающее дерево выглядит аналогичным образом.

Свойства построенной сети Петри

Ограниченность и безопасность:

сеть ограничена, так как все ее условия ограничены (ни одна вершина покрывающего дерева не содержит символа ω);

сеть является безопасной, т.к. все ее условия безопасны (любая достижимая в сети разметка представляет собой вектор из 0 и 1).

Живость и устойчивость:

сеть не является живой, т.к. все её переходы живы при Моделирование процесса печати с использованием струйного принтера Hewlett Packard (термоструйная печать), но не являются живыми при любой другой достижимой в сети разметке;

сеть не является устойчивой, т.к. переход t2 не является устойчивым.

Вывод: построенная сеть Петри дает представление о функционировании компонент процесса. Она является ограниченной и безопасной, но не является устойчивой и живой.

Заключение


В данном РГЗ была построена модель «асинхронный процесс» печати струйного принтера. Полученный асинхронный процесс является эффективным, неуправляемым и непростым.

Над процессом были произведены операции: редукции, репозиции и параллельной композиции.

Репозиция исходного процесса показывает, что нет необходимости использовать дополнительные ситуации для повторного возобновления процесса работы принтера в ситуациях:

возобновление печати на новом листе;

циклическое повторение нагрева чернил, образования пузыря и выброс капли на бумагу;

возобновление печати после вывода сообщения об отсутствии бумаги.

Репозиция является частичной.

Редукция позволяет существенно упростить рассматриваемый процесс, сведя его к механизму печати струйного принтера (перемещение каретки, нагрев чернил, образование пузыря, выброс капли на бумагу и наполнение камеры чернилами).

Композиция необходима для объединения нескольких процессов в один, для дальнейшего рассмотрения поведения этих процессов в системе. В данном случае использовалась параллельная композиция.

Для данного процесса была построена сеть Петри. Она является ограниченной и безопасной, но не является устойчивой и живой.

модель печать струйный принтер

Литература


Лазарева И.М. Конспект лекции по теории вычислительных процессов.

Размещено на


23


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: