–PAGE_BREAK–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.
SHAPE \* MERGEFORMAT
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 dz). 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 ± Dtпр), 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.
SHAPE \* MERGEFORMAT
рис. 4. Схема программы
2.7 Проведение программирования модели 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, Dtпр = 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:
Dх1= 1, Dх2= 4, Dх3= 1, Dх2= 2.
Составим матрицу плана полного факторного эксперимента
продолжение
–PAGE_BREAK–