Імітаційне моделювання

Курсова робота

Імітаційне моделювання

Введення

Процеси функціонування різних систем можуть бути представлені тієї чи іншої сукупністю систем масового обслуговування (СМО) - стохастичних, динамічних, дискретно-безперервних математичних моделей. Дослідження характеристик таких моделей може проводитися або аналітичними методами, або шляхом імітаційного моделювання. Імітаційна модель відображає стохастичний процес зміни дискретних станів СМО в безперервному часу у формі моделюючого алгоритму. При його реалізації на ЕОМ проводиться накопичення статистичних даних по тих атрибутів моделі, характеристики яких є предметом досліджень. Після закінчення моделювання накопичена статистика обробляється, і результати моделювання виходять у вигляді вибіркових розподілів досліджуваних величин або їх вибіркових моментів. Таким чином, при імітаційному моделюванні систем масового обслуговування мова завжди йде про статистичному імітаційному моделюванні.

Одним з найбільш ефективних і поширених мов моделювання складних дискретних систем є в даний час мова GPSS. Він може бути з найбільшим успіхом використаний для моделювання систем, формалізуються у вигляді систем масового обслуговування. В якості об'єктів мови використовуються аналоги таких стандартних компонентів СМО, як заявки, обслуговуючі прилади, черги і т.п. Достатній набір подібних компонентів дозволяє конструювати складні імітаційні моделі, зберігаючи звичну термінологію СМО.

Динамічні об'єкти, відповідні заявками в системах масового обслуговування, називаються в GPSS транзакта. Транзакт - це елемент системи масового обслуговування. Вони "створюються" і "знищуються" так, як це необхідно за логікою моделі в процесі моделювання. З кожним транзактов може бути пов'язано довільне число параметрів, що несуть в собі необхідну інформацію про це транзакт.

Блоки в GPSS поділяються на три типи:

• виконувані, через які проходять транзакти;

• описові, на етапі виконання відсутні;

• керуючі роботою системи GPSS;

Коментар записується через пробіл за операндами або цілої рядком із зірочкою в першій позиції. Як операнди можуть бути використані стандартні числові і логічні атрибути.

1. Породити Транзакт

GENERATE

Среднее_значение_времени_между_транзактами [, Отклоненіе_от_среднего] [, Время_до_первого_транзакта], Количество_порождаемых_транзактов] [, Пріорітет_транзактов] [, Количество_параметров_транзакта] [, F | H]. Середнє значення часу за замовчуванням

1. Відхилення за замовчуванням

0.Время до першого транзакта обчислюється на підставі перших двох аргументів. Якщо воно дорівнює 0, то прирівнюється

1. Значення пріоритету в інтервалі від 0 до 127. За умовчанням 0. Значення кількості параметрів в інтервалі від 0 до 100. За замовчуванням 12. За змістом блоку транзакти не повинні входити в GENERATE.

2. Присвоїти початкове значення

Описовий блок

INITIAL XНомер_хранімого_значенія,

Значеніеконстанта

INITIAL XHНомер_хранімого_значенія,

Значеніеконстанта

INITIAL X $ Імя_хранімого_значенія,

Значеніеконстанта

Приклад: INITIAL X4, 17

INITIAL X $ RATE, 19

3. Відзначити транзакт в черзі

[Мітка] QUEUE Імя_очереді [, Чісло_прібавляемое_

к_дліне_очереді]

4. Звільнити пристрій

[Мітка] RELEASE Пристрій

Приклад: RELEASE IBM 5

5. Зберегти значення

[Мітка] SAVEVALUE Номер_хранімого_значенія [+|],

Значення

Приклад: SAVEVALUE 3 +, P2

6. Зайняти без пріоритету пристрій

[Мітка] SEIZE Пристрій

Приклад: SEIZE IBM5

7. Порівняти значення

[Мітка] TEST Операція Первий_операнд, Второй_операнд,

[Метка_передачі_транзакта]

Операція> E | NE | GE | LE | G | L

Приклад: TEST E P 1,3, BRAK

8. Знищити транзакт

[Мітка] TERMINATE [Значеніе_вичітаемое_із_

счетчіка_в_START]

Приклад: TERMINATE 1

9. Затримати транзакт

[Мітка] ADVANCE Среднее_значеніе_задержкі

[, Отклоненіе_от_среднего]

Приклад: ADVANCE 37,7

10. Присвоєння параметру транзакта значення

[Мітка] ASSIGN Номер_параметра_транзакта, Значення

Приклад: ASSIGN 3,1

11. Описати булевський змінну

Ім'я_змінної BVARIABLE Логіческое_вираженіе

Приклад: BOOL 1 BVARIABLE SE 3 + LR 7

12. Залишити чергу

[Мітка] DEPART

Імя_очереді [, Колічество_едініц]

Приклад: DEPART QTOWRK

13. Направити транзакт на іншу частину моделі [Мітка] TRANSFER | BOTH | Імовірність Метка1 [, Метка2]

Приклад: TRANSFER, LABL 2

14. Почати моделювання

Описовий блок.

START Значеніе_счетчіка

Приклад: START 200

Метою проектування є поглиблене вивчення мови програмування GPSS і придбання навичок вирішення прикладних задач на основі моделювання.

Основні можливості розробки: Вивчення мови GPSS та створення імітаційної моделі для системи передачі цифрової інформації, що дозволяє визначити параметри її функціонування.

GPSS World Student Version 4.1.3

Завдання на курсове проектування

Завдання 4.

У системі передачі цифрової інформації передається мова в цифровому вигляді. Мовні пакети передаються через два транзитних каналу, буферізуясь в накопичувачах перед кожним каналом. Час передачі пакета по каналу складає 5 мс. Пакети надходять через 6 ± 3 мс. Пакети, що передавалися більше 10 мс, на виході системи знищуються, оскільки їх поява в декодері значно знизить якість переданої мови. Знищення понад 30% пакетів неприпустимо. При досягненні такого рівня система за рахунок ресурсів прискорює передачу до 4 мс на канал. При зниженні рівня до прийнятного відбувається відключення ресурсів.

Змоделювати 10 з роботи системи. Визначити частоту знищення пакетів і частоту підключення ресурсу.

Система позначень об'єктів модельованої системи

BOL - мітка

KANAL 1 - перший канал

KANAL 2 - другий канал

MET 1 - мітка

METBOL - мітка

METTERM - мітка

METTERM 1 мітка

OCH _ KANAL 1 - чергу до першого каналу

OCH _ KANAL 2 - чергу до другого каналу

PVREMA 1 - мітка

PVREMA 2 - мітка

VREM - мітка

VSEGO - мітка

VVREMA - мітка

Діаграма IDEF 0

Правила та процедури

Мовні пакети Вихід

Декодер

Рис 1.Контекстная діаграма

потік на Правила і процедури

Вибір обробку

каналу

Вихід

Мовні пакети

Декодер

Рис 2.Діаграмма декомпозицій

Текст програми

VVrema variable 5

INITIAL X $ Vrem, 5

GENERATE 6,3

SAVEVALUE Vsego +, 1

ASSIGN PVrema1, V $ VVrema

ASSIGN PVrema2, V $ VVrema

QUEUE Och_kanal1

SEIZE kanal1

DEPART Och_kanal1

ADVANCE P $ PVrema1

RELEASE kanal1

QUEUE Och_kanal2

SEIZE kanal2

DEPART Och_kanal2

ADVANCE P $ PVrema2

RELEASE kanal2

TEST LE (P $ PVrema1 + P $ PVrema2), 10, MetBol

TEST L (X $ Bol / X $ Vsego), .3, MetTerm

SAVEVALUE Vrem, 5

MetTerm TERMINATE

MetBol SAVEVALUE Bol +, 1

TEST GE (X $ Bol / X $ Vsego), .3, Met1

SAVEVALUE Vrem, 4

MetTerm1 TERMINATE

Met1 SAVEVALUE Vrem, 5

TRANSFER, MetTerm1

GENERATE 100

TERMINATE 1

START 1

Результати моделювання (лістинг)

GPSS World Simulation Report - Untitled Model 1.1.1

Thursday, June 14, 2007 12:06:24

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 100.000 26 2 0

NAME VALUE

BOL 10009.000

KANAL1 10006.000

KANAL2 10008.000

MET1 23.000

METBOL 19.000

METTERM 18.000

METTERM1 22.000

OCH_KANAL1 10005.000

OCH_KANAL2 10007.000

PVREMA1 10003.000

PVREMA2 10004.000

VREM 10001.000

VSEGO 10002.000

VVREMA 10000.000

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 16 0 0

2 SAVEVALUE 16 0 0

3 ASSIGN 16 0 0

4 ASSIGN 16 0 0

5 QUEUE 16 0 0

6 SEIZE 16 0 0

7 DEPART 16 0 0

8 ADVANCE 16 січня 0

9 RELEASE 15 0 0

10 QUEUE 15 0 0

11 SEIZE 15 0 0

12 DEPART 15 0 0

13 ADVANCE 15 січня 0

14 RELEASE 14 0 0

15 TEST 14 0 0

16 TEST 14 0 0

17 SAVEVALUE 14 0 0

METTERM 18 TERMINATE 14 0 0

METBOL 19 SAVEVALUE 0 0 0

20 TEST 0 0 0

21 SAVEVALUE 0 0 0

METTERM1 22 TERMINATE 0 0 0

MET1 23 SAVEVALUE 0 0 0

24 TRANSFER 0 0 0

25 GENERATE 1 0 0

26 TERMINATE 1 0 0

FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

KANAL1 16 0.768 4.798 1 17 0 0 0 0

KANAL2 15 0.730 4.865 1 16 0 0 0 0

QUEUE MAX CONT. ENTRY ENTRY (0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE. (-0) RETRY

OCH_KANAL1 1 0 16 9 0.118 0.737 1.684 0

OCH_KANAL2 1 0 15 15 0.000 0.000 0.000 0

SAVEVALUE RETRY VALUE

VREM 0 5.000

VSEGO 0 16.000

BOL 0 0

FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

16 0 102.024 16 13 14

PVREMA2 5.000

PVREMA1 5.000

17 0 103.228 17 8 9

PVREMA1 5.000

PVREMA2 5.000

18 0 104.384 18 0 1

19 0 200.000 19 0 25

Гістограма функції розподілу

Рис 3. Черга до першого каналу

Рис 4. Черга до другого каналу

Дослідження стійкості моделі

Для проведення дослідження стійкості моделі, я провів моделювання для двох значень часу моделювання, причому кожне наступне значення вибиралося більше попереднього.

№ 1 START 100

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 10100.000 26 2 0

FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

KANAL1 1674 0.828 4.997 1 1775 0 0 0 0

KANAL2 1673 0.828 4.999 1 1774 0 0 0 0

QUEUE MAX CONT. ENTRY ENTRY (0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE. (-0) RETRY

OCH_KANAL1 2 0 1674 958 0.115 0.692 1.619 0

OCH_KANAL2 1 0 1673 1673 0.000 0.000 0.000 0

№ 2 START 200

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 30100.000 26 2 0

FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

KANAL1 5006 0.831 4.999 1 5307 0 0 0 0

KANAL2 5005 0.831 5.000 1 5306 0 0 0 0

QUEUE MAX CONT. ENTRY ENTRY (0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE. (-0) RETRY

OCH_KANAL1 2 0 5006 2744 0.122 0.736 1.629 0

OCH_KANAL2 1 0 5005 5005 0.000 0.000 0.000 0

При проведенні дослідження виявилося, що модель є надійною і стійкою, тому що результати отримані при кожному сеансі моделювання виявилися близькими за своїм значенням.

Висновок

У цій роботі описується моделювання, аналіз і дослідження характеристик системи передачі цифрової інформації.

Засоби GPSS дозволяють проаналізувати роботу, результати діяльності будь-якої організації, навіть ще не створеної, що дуже важливо. Це дозволяє спрогнозувати результати діяльності створюваної організації, дає аналіз рентабельності даного проекту. Також дозволяє проаналізувати стійкість моделі при коригування даних, що вносяться. Все це допоможе уникнути непотрібних витрат на реалізацію не перспективних проектів, дають можливість вибрати оптимальний варіант роботи СМО в залежності від кількості наявних каналів на вході і каналів обслуговування. Але для правильного вибору оптимальної роботи моделі керівнику потрібно вміти вибрати з безлічі даної інформації ту, яка заслуговує найбільшої уваги, тобто яка є найбільш правильною і економічною в часу, коштів і т.д. з точки зору даного підприємства.

Список використаної літератури

1. В.Н. Томашевський, Є.Г. Жданова «Імітаційне моделювання в середовищі GPSS» .- М.: Бестселер, 2003.-416с.

2. Б.Я. Рад, С.Я. Яковлєв «Моделювання систем» .- М.: «Вища школа», 2003.

3. В. Боєв «Моделювання систем. Інструментальні засоби GPSS World ».- Спб.:« БХВ-Петербург », 2004.