|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ––––––––––––––––––––– ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ “МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ” ––––––––––––––––––––– Кафедра “Персональные компьютеры и сети”
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по курсу «МОДЕЛИРОВАНИЕ»
Москва 2008 |
УДК 681.3.06
ББК 32.973.26-018.2
Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия
редакционно-издательским Советом МГУПИ
лабораторный практикум по курсу «моделирование» – М.: МГУПИ, 2008. – 85 с
Рецензенты
Лабораторный практикум включает пять лабораторных работ, в которых студенты знакомятся с глобальной системой имитационного моделирования общего применения GPSS World и исследуют характеристики систем массового обслуживания с применением аналитического и имитационного методов моделирования.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника», а также других направлений, связанных с изучением математического моделирования на ЭВМ.
Научный редактор: д.т.н., проф. Михайлов Б.М.
© , 2008
© МГУПИ, 2008
Введение. 5
Лабораторная работа № 1. 6
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ.. 6
Блоки генерации и удаления транзактов. 6
Блоки занятия и освобождения приборов. 8
Блок задержки транзактов. 8
Блоки занятия и освобождения очереди. 9
Построение гистограмм.. 10
Операторы вычислительной категории. 11
Подготовка и выполнение моделирования в GPSS. 12
Порядок выполнения работы.. 13
Варианты заданий. 15
Лабораторная работа № 2. 16
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНЗАКТАМИ.. 16
Блок управления транзактами TRANSFER.. 16
Блоки TEST, GATE.. 16
Блоки занятия и освобождения памяти. 17
Операторы для повторения сеанса моделирования. 17
Построение графиков. 19
Порядок выполнения работы.. 25
Варианты заданий. 26
Лабораторная работа № 3. 27
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДНОКАНАЛЬНЫХ СМО.. 27
Система с отказами. 27
1.1. Нестационарный режим.. 27
1.1.1. Решение системы дифференциальных уравнений. 30
1.1.2. Программа интегрирования. 30
1.1.3. стандартный отчет. 31
1.1.4. Графики интегрирования. 31
1.2. Стационарный режим.. 31
Система с ограниченной очередью.. 33
Система без потерь. 34
Базовые программы моделей систем.. 35
Система с отказами. 35
Система с очередью.. 35
Система без потерь. 36
Порядок выполнения работы.. 36
Варианты заданий. 37
Лабораторная работа №4. 38
МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СМО.. 38
Система с отказами. 38
Структурная схема. 38
Граф переходов системы.. 38
Решение системы алгебраических уравнений. 39
Теоретические параметры.. 40
Базовая программа модели. 40
Окончательный вариант программы модели. 42
Вариант А: Система – STORAGE.. 42
Стандартный отчет. 43
Результаты моделирования. 45
Вариант Б: Система из независимых процессоров. 46
Стандартный отчет. 47
Система с ограниченной очередью.. 48
Программа модели M/M/3/2. 50
Система без потерь. 51
Программа модели M/M/3/
.... 52
Порядок выполнения работы.. 52
Варианты заданий. 54
Лабораторная работа № 5. 56
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХФАЗНЫХ СМО.. 56
Система с отказами. 56
Система без потерь. 59
Система с блокировкой. 61
Программа модели системы с блокировкой. 67
Результаты моделирования. 68
Порядок выполнения работы.. 69
Варианты заданий. 70
ЛИТЕРАТУРА.. 71
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 72
Команды GPSS World. 72
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 73
Блоки GPSS World. 73
Блоки генерации, уничтожения и задержки транзактов. 73
Блоки, изменяющие значения параметров транзактов. 73
Блоки, управляющие движением транзактов. 74
Блоки для работы со списками пользователя. 75
Блоки, связанные с трассировкой транзактов. 75
Блоки, работающие с копиями транзактов. 76
Блоки для имитации Устройств. 76
Блоки для имитации Памяти. 77
Блоки для имитации очереди. 78
Блоки для работы с Таблицами. 79
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 80
Списки. 80
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. 81
Системные числовые атрибуты.. 81
Система имитационного моделирования общего применения GPSS (General Purpose Simulating System) предназначена для описания и исследования моделей систем массового обслуживания (СМО).
Модель вычислительной системы, рассматриваемая как СМО, состоит из элементов, называемых объектами аппаратной категории (устройства, памяти и логические ключи). Этими элементами могут быть компьютеры, отдельные устройства компьютеров, устройства телеобработки и т.п. Кроме того, в модель системы могут входить объекты и других категорий (Статистической, Вычислительной, Запоминающей, группирующей), представленных соответствующими блоками и командами.
Динамическими объектами в моделях СМО являются транзакты (сообщения, заявки). в вычислительных системах это решаемые задачи.
функционирование СМО в модели представляется как процесс прохождения транзактов через фиксированную структуру объектов различных категорий.
Описание модели на языке GPSS есть совокупность операторов (блоков), имитирующих процессы обработки заявок. Имеются операторы для отображения возникновения заявок, задержки их в обрабатывающих приборах (каналах), занятия памяти, выхода из системы, изменения параметров заявок (например, приоритетов), вывода на печать накопленной информации, характеризующей загрузку устройств, заполненность очередей и т.п.
Каждый транзакт, присутствующий в модели, по умолчанию может иметь до 12 параметров (всего же у транзакта может быть более 1000 параметров). Существуют операторы, с помощью которых можно изменять значения любых параметров транзактов, и операторы, характер исполнения которых зависит от значений того или иного параметра обслуживаемого транзакта.
Пути продвижения транзактов (заявок) отображаются последовательностью операторов в описании модели на языке GPSS, специальные операторы передачи управления могут управлять движением транзактов. Для моделирования используется событийный метод. Соблюдение правильной временной последовательности имитации событий в моделируемой системе обеспечивается программой, реализующей алгоритмы имитационного моделирования.
Цель работы: знакомство с системой имитационного моделирования GPSS, с подготовкой задания на моделирование, выполнением анализа и обработкой результатов моделирования.
GENERATE Tcp,Tм,Тн,Кт,Пр - блок генерации транзактов,
Тср - средний интервал времени между транзактами;
Тм - разброс интервала времени относительно Тср;
Тн - время появления первого транзакта;
Кт - количество генерируемых транзактов;
Пр - приоритет транзактов.
Пример: GENERATE 10,5
Этот генератор создает транзакты по равномерному закону (см. рис. 1,а), т.е. транзакты, отстоящие друг от друга на интервалы времени в диапазоне [5,15] единиц времени.
Рисунок 1,а – Равномерный закон распределения интервалов времени между транзактами
Рисунок 1,б – Экспоненциальный закон распределения интервалов времени между транзактами
GENERATE (Exponential (RNj, Тсм, То)),,,,
Exponential – экспоненциальный закон распределения интервалов времени между транзактами (см. рис. 1,б);
RNj – номер датчика случайных чисел в интервале [0,1];
Тсм – смещение;
То – математическое ожидание времени между
транзактами (То = 1/
).
У этого генератора имеются такие же поля, что и у первого генератора, но здесь поле Тм свободно, а остальные могут быть заняты. Например, интервалы времени между транзактами, создаваемыми генератором
GENERATE (Exponential (5, 0, 100)),,,,3
распределены по экспоненциальному закону и транзакты имеют приоритет 3. Если используется только первое поле, то запятые можно исключить.
TERMINATE Nз - блок удаления транзакта
Nз - уменьшение счетчика числа завершений на величину Nз.
Как только содержимое счетчика завершений станет меньше или равно 0, процесс моделирования закончится.
Начальное значение в счетчик завершений заносится оператором
STARТ А, где А – целое число.
Имеется два варианта останова процесса моделирования (два варианта задания времени моделирования):
§ Останов по количеству транзактов, прошедших по модели.
Это достигается тем, что во всех блоках TERMINATE Nз, участвующих
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
