Каталог Рефератов - Имитационное моделирование работы вычислительной системы из трех ЭВМ в среде GPSS

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Имитационное моделирование работы вычислительной системы из трех ЭВМ в среде GPSS

2. Алгоритмизация модели системы и ее машинная реализация

2.1 Построение логической схемы модели

Логическая схема модели представлена на рис. 3.

После генерации заявок в источнике И (блок 1) осуществляется распределение потока заданий с вероятностями 40%, 30%, 30% между накопителями Н1 (блок 2), Н2 (блок 3), Н3 (блок 4). В условии задачи емкость накопителя не ограничена, поэтому отказов в системе нет. После ожидания в накопителях Н1, Н2, Н3, задания поступают на обслуживание в каналы К1 (блок 5), К2 (блок 6), К3 (блок 7). Задание, закончившее обработку на первом канале не является решенным, поэтому поступает на ожидание последней обработки в накопители Н2 (блок 3), Н3 (блок 4) с вероятностным распределением 30% и 70% соответственно. Для того чтобы определить загруженность (или простои) каналов К1, К2 и К3, можно проанализировать статистические данные, касающиеся очереди перед соответствующими каналами. После обработки в каналах К2 и К3, задание поступает на удаление (блок 8 и блок 9) и покидает систему.

Рис. 3. Логическая схема

2.2 Получение математических соотношений

Для построения машинной модели системы в комбинированном виде, т.е. с использованием аналитико-имитационного подхода, необходимо часть процессов в системе описать аналитически, а другую часть сымитировать соответствующими алгоритмами. На данном этапе построения аналитической модели зададим математические соотношения в виде явных функций.

Загрузки каждой ЭВМ и максимальную длину очередей в виде явных функций записать трудно. Эти величины определим с помощью языка имитационного моделирования.

2.3 Проверка достоверности модели системы

На данном подэтапе достоверность модели системы проверяется по следующим показателям:

а) возможности решения поставленной задачи:

Решение данной задачи с помощью математических отношений нецелесообразно, так как искомые данные не имеют явных функций. Использование имитационного моделирования решает эти сложности, но для правильной реализации нужно точно и безошибочно определить параметры и переменные модели, обосновать критерии оценки эффективности системы, составить концептуальную модель и построить логическую схему. Все эти шаги построить модель данного процесса;

б) точности отражения замысла в логической схеме:

При составлении логической схемы, важно понимать смысл задачи, до этого построить концептуальную модель. Проверку точности можно выполнить при подробном описании самой схемы, при этом, сопоставлять с описанием концептуальной модели;

в) полноте логической схемы модели:

Проверить наличие всех выше описанных переменных, параметров, зависимостей, последовательности действий;

г) правильности используемых математических соотношений:

2.4 Выбор инструментальных средств моделирования

В нашем случае для проведения моделирования системы массового обслуживания с непрерывным временем обработки параметров при наличии случайных факторов необходимо использовать ЭВМ с применением языка имитационного моделирования GPSS, т.к. в настоящее время самым доступным средством моделирования систем является ЭВМ, а применение простого и доступного языка имитационного моделирования GPSS (http://www.gpss.ru) позволяет получить информацию о функции состояний zi(t) системы, анализируя непрерывные процессы функционирования системы только в «особые» дискретные моменты времени при смене состояний системы благодаря моделирующему алгоритму, реализованному по «принципу особых состояний» (принцип z). Кроме того, высокий уровень проблемной ориентации языка GPSS значительно упростит программирование, специально предусмотренные в нем возможности сбора, обработки и вывода результатов моделирования позволят быстро и подробно проанализировать возможные исходы имитационного эксперимента с моделью.

2.5 Составление плана выполнения работ по программированию

Выбранный язык имитационного моделирования GPSS имеет три версии: MICRO-GPSS Version 88-01-01, GPSS/PC Version 2, GPSS World Students Version 4.3.5. Micro-GPSS имеет DOS-интерфейс, который чувствителен к стилю написания программы (количеству пробелов между операндами, длине меток и имен и др.), не содержит текстового редактора. GPSS/PC лишен указанных недостатков, однако интерпретатор GPSS World Students имеет ряд преимуществ перед ним, например наличие интерфейса Windows, пошагового отладчика, возможность сбора и сохранения в файлах различной статистической информации, визуальный ввод команд. Поэтому для разработки модели был выбран именно интерпретатор GPSS World Students.

Для моделирования достаточно использовать ЭВМ типа IBM/PC, применение специализированных устройств не требуется. В программное обеспечение ЭВМ, на которой проводится моделирование, должны входить операционная система Windows (версия 9Х и выше) и интерпретатор GPSS. Затраты оперативной и внешней памяти незначительны, и необходимости в их расчете при современном уровне техники нет. Затраты времени на программирование и отладку программы на ЭВМ зависят только от уровня знаний языка и имеющихся навыков, которые были получены мною на лабораторных работах.

2.6 Спецификация и построение схемы программы

к программе на языке имитационного моделирования GPSS согласно спецификации программы предъявляются традиционные требования: структурированность, читабельность, корректность, эффективность и работоспособность.

Спецификация постановки задачи данного курсового проекта - определить максимальную длину очередей перед каждой ЭВМ (NО1, NО2, NО3) и коэффициенты загрузки каждой из ЭВМ (ZЭ1, ZЭ2, ZЭ3). В качестве исходных данных задаются интервал времени (интенсивность) поступления заданий в вычислительную систему, состоящую их трех ЭВМ (tпр tпр), интервал времени обработки заданий на каждой из ЭВМ (tЭ1, tЭ2, tЭ3), а также процент распределения заданий на одну из трех ЭВМ (РЭ1, РЭ2, РЭ3), процент распределения заданий на последний этап обработки на вторую и третью ЭВМ (РР2, РР3).

Спецификация ограничений на параметры исследуемой системы следующая: исходные данные должны быть положительными числами, кроме того, процент распределения заданий на одну из трех ЭВМ (РЭ1, РЭ2, РЭ3) и процент распределения заданий на последний этап обработки на вторую и третью ЭВМ (РР2, РР3), каждый по отдельности в сумме должен составлять 100%.

Схема программы (см. рис. 4) зависит от выбранного языка моделирования.

Блоки схемы соответствуют блок-диаграмме языка GPSS, что позволит легко написать текст программы, провести ее модификацию и тестирование. Для полного покрытия программы тестами необходимо так подобрать параметры, чтобы все ветви в разветвлениях проходились по меньшей мере по одному разу. Интерпретатор языка GPSS позволяет проанализировать статистические данные по каждой ветви программы.

Оценка затрат машинного времени проводится по нескольким критериям эффективности программы: затраты памяти ЭВМ, затраты вычислений (идентичны времени вычислений при последовательной обработке), время вычислений («время ответа»). Форма представления входных и выходных данных определяется интерпретатором языка GPSS и изменить ее по усмотрению пользователя невозможно.

рис. 4. Схема программы

2.7 Проведение программирования модели

Метки
Текст программы
Комментарии
Simulate
Начало программирования
Generate 3,1,,200
Генерация входных заданий
Transfer .400, Met4, Met1
40% заданий направляется на метку 1, а 60% - на метку 4
Met1
Queue EVMQ1
Сбор статистических данных о входе задания в очередь EVMQ1 к прибору EVM1
Seize EVM1
Занятие прибора EVM1
Depart EVMQ1
Сбор статистических данных о выходе задания из очереди EVMQ1 к прибору EVM1
Advance 7,4
Обработка заявки в приборе EVM1
Release EVM1
Освобождение прибора EVM1
Transfer .300, Met3, Met2
30% заданий, обработанных на приборе EVM1 направляется на метку 2, а 70% - на метку 3
Met4
Transfer .500, Met3, Met2
из 60% заданий - 30% заданий направляется на обработку к метке 2 и 30% к метке 3
Met2
Queue EVMQ2
Сбор статистических данных о входе задания в очередь EVMQ2 к прибору EVM2
Seize EVM2
Занятие прибора EVM2
Depart EVMQ2
Сбор статистических данных о выходе задания из очереди EVMQ2 к прибору EVM2
Advance 3,1
Обработка заявки в приборе EVM2
Release EVM2
Освобождение прибора EVM2
Terminate 1
Уничтожение одного задания
Met3
Queue EVMQ3
Сбор статистических данных о входе задания в очередь EVMQ3 к прибору EVM3
Seize EVM3
Занятие прибора EVM3
Depart EVMQ3
Сбор статистических данных о выходе задания из очереди EVMQ2 к прибору EVM3
Advance 5,2
Обработка заявки в приборе EVM3
Release EVM3
Освобождение прибора EVM3
Terminate 1
Уничтожение одного задания
Start 200
End
Конец моделирования
2.9 Проверка достоверности программы

На данном подэтапе последняя проверка машинной реализации модели проводится следующим образом:
а) обратным переводом программы в исходную схему, что в очередной раз подтверждает правильность пути исследования для моделирования;
б) проверкой отдельных частей программы при решении различных тестовых задач;
в) объединением всех частей программы и проверкой ее в целом на контрольном примере моделирования варианта системы.
На этом подэтапе необходимо также проверить затраты машинного времени на моделирование.
3. Получение и интерпретация результатов моделирования системы
3.1 Планирование машинного эксперимента с моделью системы
Для получения максимального объема необходимой информации об объекте моделирования при минимальных затратах машинных ресурсов проведем полный факторный эксперимент с четырьмя существенными факторами (переменных и параметров).
Согласно выбранным критериям оценки эффективности системы и целевой функции модели выберем следующие существенные факторы:
х1 - интервал времени (интенсивность) поступления заданий в вычислительную систему, состоящую их трех ЭВМ, tпр = 3мин;
х2 - интервал времени обработки заданий на первой ЭВМ, tЭ1 = 7;
х3 - интервал времени обработки заданий на второй ЭВМ tЭ2 = 3;
х4 - интервал времени обработки заданий на третьей ЭВМ tЭ3 = 5.
Зададим уровни вариации для каждого фактора:
х1= 1, х2= 4, х3= 1, х2= 2.
Составим матрицу плана полного факторного эксперимента
Номер опыта
Фактор х1
Фактор х2
Фактор х3
Фактор х4
0 (базовый)
3
7
3
5
1
2
3
2
3
2
2
3
2
7
3
2
3
4
3
4
2
3
4
7
5
2
11
2
3
6
2
11
2
7
7
2
11
4
3
8
2
11
4
7
9
4
3
2
3
10
4
3
2
7
11
4
3
4
3
12
4
3
4
7
13
4
11
2
3
14
4
11
2
7
15
4
11
4
3
16
4
11
4
7

Страницы: 1, 2, 3

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.