Курсовий проект
ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ роботи обчислювального центру
Введення
Моделювання - Один із способів дослідження і усунення проблем, що виникають у навколишньому нас світі. Говорячи більш строго, модель є реальним або абстрактним об'єктом, який замінює (представляє) об'єкт дослідження в процесі його вивчення, знаходиться відносно схожості з останнім (аналогія, фізична подобу і т.п.) і більш зручний для експериментів. Найбільш природна і важлива сфера застосування моделювання - аналіз складних систем, у тому числі соціотехніческіх (виробничих, фінансових і т.д.).
Традиційно розрізняють аналітичне і імітаційне моделювання.
Аналітична модель, як правило, статична (її виходи функціонально залежать від входів) і тому в ряді практичних випадків може бути реалізована навіть за допомогою електронних таблиць.
До імітаційним моделям вдаються тоді, коли об'єкт моделювання настільки складний, що адекватно описати його поведінку математичними рівняннями неможливо або скрутно. Імітаційне (динамічне) моделювання розглядає модель як сукупність правил (диференціальних рівнянь, кінцевих автоматів, мереж Петрі і т.п.), які визначають, в який стан в майбутньому перейде модельований об'єкт з деякого попереднього стану.
Складні функції моделює алгоритму можуть бути реалізовані засобами універсальних мов програмування (Паскаль, Сі), що надає необмежені можливості в розробці, налагодженні і використанні моделі. Однак така гнучкість купується ціною великих зусиль, затрачуваних на розробку та програмування дуже складних моделюючих алгоритмів, що оперують з списковим структурами даних. Альтернативою цьому є використання спеціалізованих мов імітаційного моделювання
Дискретно-подієве моделювання зобов'язана своїм народженням Дж. Гордону, який на початку 1960-х спроектував і реалізував на мейнфреймах IBM систему GPSS. Основний об'єкт в цій системі - пасивний транзакт (заявка на обслуговування), який може певним чином представляти собою працівників, деталі, сировину, документи, сигнали і т.п. В«ПереміщаючисьВ» за моделлю, транзакти стають в черги до Одноканальні і багатоканальні пристрої, захоплюють і звільняють ці пристрої, розщеплюються, знищуються і т.д. Таким чином, дискретно-подієву модель можна розглядати як глобальну схему обслуговування заявок. Аналітичні результати для великої кількості приватних випадків таких моделей розглядаються в теорії масового обслуговування.
Сьогодні існує цілий ряд інструментів, що підтримують такий підхід в моделюванні: GPSS/PC, GPSS/H, GPSS World, Object GPSS, Arena, SimProcess, Enterprise Dynamics, Auto-Mod і ін
GPSS World - типовий сучасний представник GPSS-сімейства, реалізований для роботи в середовищі MS Windows. Наявність вбудованих інструментів статистичної обробки результатів моделювання, вбудованого мови програмування розрахунків PLUS і ін дозволяє створювати засобами GPSS World не тільки прості навчальні моделі, але і більш корисні додатки. Однак слід зауважити, що GPSS/PC і Simpas призначені для роботи в операційній системі MS-DOS. Тому є обмеження, які в ряді випадків не дозволяють здійснити розробку і експлуатацію моделей складних систем з необхідної ступенем деталізації.
Зазначених недоліків практично не має нова общецелевая система моделювання GPSS World, розроблена компанією Minuteman (США). Ця система є розвитком GPSS/PC, але придбала комбінований характер, тобто може моделювати як дискретні, так і неперервні процеси. Ці можливості забезпечуються як новими об'єктами мови GPSS, так і включеними до складу GPSS World мови Plus - мови програмування низького рівня. Ця мова зробив GPSS World більш відкритою системою і дозволяє взаємодіяти з іншими додатками, а також створювати користувачами свої бібліотеки процедур. Мова Plus разом з іншими інструментальними засобами GPSS World дозволив автоматизувати весь цикл досліджень від розробки моделей до вироблення рекомендацій за рахунок нових функцій планування експериментів і обробки статистики. Нарешті, GPSS World працює в операційній системі Windows і максимально орієнтована на використання сучасних технологій, що забезпечують високу інтерактивність і візуальне представлення інформації.
Незважаючи на початкову орієнтацію GPSS на моделювання систем масового обслуговування, система виявилася напрочуд довгоживучої і здатною до розвитку. Трудомісткість опису модельованих систем в термінах бізнес-процесів може бути знижена за рахунок застосування таких продуктів, як Object GPSS або ISS 2000. Зокрема, створений в НТУУ В«КПІВ» під керівництвом В.М. Томашевського пакет ISS 2000 являє собою лінгвістичний процесор, за допомогою якого користувач в діалоговому режимі створює автоматично GPSS-програму і запускає її на виконання.
1. Аналіз і формалізація задачі моделювання
На обчислювальний центр через 300 В± 100 с. надходять завдання довжиною 500 В± 200 байт. Швидкість введення, виведення обробки завдань 100 байт/хв. Завдання проходять послідовно введення, обробку і вивід, буферіруясь перед кожною операцією. Після виведення 5% завдань виявляються виконаними неправильно внаслідок збоїв і повертаються на введення. Для прискорення обробки завдання в чергах розташовуються по зростанням їх довжини, тобто короткі повідомлення обслуговують в першу чергу. Завдання, виконані невірно, повертаються на введення і у всіх чергах обслуговуються першими.
Змоделювати роботу обчислювального центру протягом 30 ч. Визначити необхідну ємність буферів і функцію розподілу часу обслуговування завдань.
1.1 Побудова концептуальної моделі об'єкта
На першому етапі проведення моделювання необхідно побудувати концептуальну модель (Рис. 1), тобто концептуальна (змістовна) модель - це абстрактна модель, визначає структуру модельованої системи, властивості її елементів та причинно-наслідкові зв'язки, властиві системі та істотні для досягнення мети моделювання, а потім провести формалізацію її у вигляді Q-схеми, тобто перейти від словесного опису об'єкта моделювання до його математичної моделі. Найбільш відповідальними моментами на цьому етапі є спрощення опису системи, тобто відділення власне системи від зовнішнього середовища і вибір основного змісту моделі шляхом відкидання всього другорядного з точки зору поставленої мети моделювання.
Схема моделі зображена на малюнку 1.
Концептуальна структура моделі представляє собою модель системи масового обслуговування (СМО), в якій кожне завдання проходить кілька етапів.
1.2 Формалізація моделі у вигляді Q-схеми
В якості одиниці вимірювання часу виберемо секунду. В Як одиницю виміру завдання - байт. Побудуємо Q-схему:
Q-схема - трифазна, одноканальна. СМО з необмеженою чергою, обслуговування з відносним пріоритетом, система розімкнена.
Де:
І - джерело завдань,
Н - буфер, черга заявок у накопичувачі,
К - канал, обслуговування заявок, має клапан 1 - канал зайнятий, 0 - канал вільний.
Потік заявок неоднорідний за розміром і пріоритету.
У даній розділі ми проаналізували технічне завдання курсового проекту, побудували концептуальну структуру нашої моделі і відобразили логіку роботи моделі на Q-схемі.
2. Побудова імітаційної моделі
2.1 Створення блок-схеми імітаційної моделі
2.2 Подання базової вихідної імітаційної моделі
Лістинг програми
1 input equ 1
2 obr equ 2
3 output equ 3
4 tdl equ 4
5 tpr equ 5
6 tvr equ 9
7 och1 equ 6
8 och2 equ 7
9 och3 equ 8
10 tdl fvariable (RN1/999) # 400 +300; Розмір завдання
11 tvr fvariable P1 # 6...
