Імітаційне моделювання роботи обчислювального центру

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Курсовий проект

ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ роботу обчислювального центру

Введення

Моделювання - один із способів дослідження та усунення проблем, що виникають в навколишньому світі. Говорячи більш суворо, модель є реальним або абстрактним об'єктом, який замінює (представляє) об'єкт дослідження в процесі його вивчення, знаходиться у відношенні схожості з останнім (аналогія, фізична подібність і т.п.) і більш зручний для експериментів. Найбільш природна і важлива сфера застосування моделювання - аналіз складних систем, в тому числі соціотехнічних (виробничих, фінансових і т.д.).

Традиційно розрізняють аналітичне та 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 імітаційних моделей вдаються тоді, коли об'єкт моделювання настільки складний, що адекватно описати його поведінка математичними рівняннями неможливо або важко. Імітаційне (динамічний) моделювання розглядає модель як сукупність правил (диференціальних рівнянь, кінцевих автоматів, мереж Петрі і т.п.), які визначають, у який стан в майбутньому перейде модельований об'єкт з деякого попереднього стану.

Складні функції моделюючого алгоритму можуть бути реалізовані засобами універсальних мов програмування (Паскаль, Сі), що надає необмежені можливості в розробці, налагодженні і використанні моделі. Однак подібна гнучкість купується ціною великих зусиль, що витрачаються на розробку та програмування дуже складних моделюючих алгоритмів, що оперують з списковому структурами даних. Альтернативою цьому є використання спеціалізованих мов імітаційного моделювання

Дискретно-подієве моделювання зобов'язана своїм народженням Дж. Гордона, 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. «Переміщаючись» за моделлю, транзакти стають у черги до одноканальним і багатоканальним пристроїв, 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 окремих випадків таких моделей розглядаються в теорії масового обслуговування.

Сьогодні існує цілий ряд інструментів, які підтримують такий підхід у 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, вбудованої 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 та експлуатацію моделей складних систем з необхідної ступенем деталізації.

Зазначених недоліків практично не має нова общецелевое 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 безперервні 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 та обробки статистики. Нарешті, GPSS World працює в операційній системі Windows і максимально орієнтована на використання сучасних технологій, що забезпечують високу інтерактивність і візуальне подання інформації.

Попри початкову орієнтацію GPSS на моделювання систем масового обслуговування, система виявилася напрочуд долгоживущей і здатною до розвитку. Трудомісткість опису модельованих систем у термінах бізнес-процесів може бути знижена за рахунок застосування таких продуктів, як Object GPSS або ISS 2000. Зокрема, створений в НТУУ «КПІ» під керівництвом В.М. Томашевського пакет ISS 2000 представляє 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 ± 100 с. надходять завдання довжиною 500 ± 200 байт. Швидкість введення, виведення обробки завдань 100 байт / хв. Завдання проходять послідовно введення, обробку і виведення, буферіруясь перед кожною операцією. Після виведення 5% завдань виявляються виконаними неправильно внаслідок збоїв і повертаються на введення. Для прискорення обробки завдання в чергах розташовуються за зростанням їхньої 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 год 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 (Мал. 1), тобто концептуальна (змістовна) модель - це абстрактна модель, що 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 відокремлення 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 являє собою модель системи масового обслуговування (СМО), в якій кожне завдання проходить кілька етапів.

1.2 Формалізація моделі у вигляді Q-схеми

В якості одиниці виміру часу виберемо секунду. В якості одиниці вимірювання 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 цьому 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 Представлення 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 # 60/100; Час обробки завдання

12 tpr fvariable (700 - P 1) / 400 # 127; Визначення пріоритету

13 simulate

14 generate 300,100; Інтервал появи транзактов

15 assign 1, v $ tdl; Поставити 1 параметр транзакта

16 assign 2, v $ tvr; Поставити 2 параметр транзакта

17 priority v $ tpr; Поставити пріоритет транзакта

18 Met 1 queue och 1,1; Робота першого ОКУ

19 seize input

20 depart och1, 1

21 advance P2

22 release input

23 Met 2 queue och 2,1; Робота другого ОКУ

24 seize obr

25 depart och2, 1

26 advance P2

27 release obr

28 Met 3 queue och 3,1; Робота третього ОКУ

29 seize output

30 depart och3, 1

31 advance P2

32 release output

33 priority 127; Поставити найвищий пріоритет

34 transfer .95, Met 1, OUT; 5% відправляємо в першу ОКУ

35 OUT terminate

36 generate 108000; Задаємо час роботи моделі

37 terminate 1

38 start 1

3. Дослідження економічних процесів

Результати моделювання:

GPSS World Simulation Report - Untitled Model 1.47.1

ЗАГАЛЬНА ІНФОРМАЦІЯ ПРО РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ МОДЕЛІ:

Thursday, November 04, 2010 21:53:09

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 108000.000 24 3 0

Початковий час 0, Час моделювання 108000 (30 годин * 60 хвилин * 60 секунд).

Кількість блоків в моделі 24, кількість пристроїв 3.

Інформація про імена:

Імена пристроїв та числові значення їм присвоєні:

NAME VALUE

INPUT 1.000

MET1 5.000

MET2 10.000

MET3 15.000

OBR 2.000

OCH1 6.000

OCH2 7.000

OCH3 8.000

OUT 22.000

OUTPUT 3.000

TDL 4.000

TPR 5.000

TVR 9.000

ІНФОРМАЦІЯ Про БЛОК:

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 359 0 0

2 ASSIGN 359 0 0

3 ASSIGN 359 0 0

4 PRIORITY 359 0 0

MET1 5 QUEUE 382 19 0

6 SEIZE 363 0 0

7 DEPART 363 0 0

8 ADVANCE 363 1 0

9 RELEASE 362 0 0

MET2 10 QUEUE 362 1 0

11 SEIZE 361 0 0

12 DEPART 361 0 0

13 ADVANCE 361 1 0

14 RELEASE 360 0 0

MET3 15 QUEUE 360 1 0

16 SEIZE 359 0 0

17 DEPART 359 0 0

18 ADVANCE 359 1 0

19 RELEASE 358 0 0

20 PRIORITY 358 0 0

21 TRANSFER 358 0 0

OUT 22 TERMINATE 335 0 0

23 GENERATE 1 0 0

24 TERMINATE 1 0 0

BLOCK TYPE - тип блоку

ENTRY COUNT - кількість транзактов що входили до блоку

CURRENT COUNT - кількість транзакцій. знаходяться в блоці на момент завершення

ІНФОРМАЦІЯ ПРО ... «ПРИСТРОЇ»

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

INPUT 363 0.993 295.304 1 360 0 0 0 19

OBR 361 0.989 295.805 1 358 0 0 0 1

OUTPUT 359 0.985 296.312 1 357 0 0 0 1

Ця частина звіту говорить нам про те, що:

ОКУ1: було зайнято 363 разів; коефіцієнт використання - 0,993, середнє

час заняття пристрою одним транзактов - 295,304; пристрій

зайнято; Кількість транзактов в черзі перед ОКУ1 - 19.

ОКУ2 і ОКУ3, аналогічно щодо звіту ...

ІНФОРМАЦІЯ ПРО ... «ЧЕРГУ»

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

OCH 1 23 19 382 7 13.280 3754 .425 3824.507 0

OCH 2 2 1 362 17 0.353 105.275 110.462 0

OCH 3 2 1 360 17 0.350 105.069 110.276 0

По звіту видно, що:

У першій черзі за час моделювання максимальна чергу складалася з 23 транзактов, в кінці процесу моделювання в черзі перебуває 19 транзактов, протягом часу моделювання в чергу входили 382 транзакта, 7 транзактов входило в чергу з нульовим очікуванням, середнє очікування в черзі протягом часу моделювання 13,28; середній час перебування одного транзакта в черзі з урахуванням всіх входів у чергу 3754,425; середній час перебування одного транзакта в черзі без урахування «нульових» входів у чергу.

За завданням дізнатися необхідну ємність буферів: 23, 2, 2 і функцію розподілу часу обслуговування завдань:

Середній час обслуговування за звітом в ОКУ1 - 295.304, ОКУ2 - 295.805, ОКУ3 - 296.312. Оскільки розмір завдання 300-700 байт, а час обслуговування 100 байт в хвилину, що дорівнює 1.666 байт в секунду, одне завдання обслуговується в межах від 180 до 420 секунд. З більшою ймовірністю близько 300 секунд.

Висновок

У результаті досліджень було з'ясовано, що використовуючи систему імітаційного моделювання GPSS, можна скласти необхідну модель, і, проаналізувавши її отримати шуканий результат. Тобто, аналізуючи модель, використовуючи різні дисципліни обслуговування, змінюючи вихідні дані можна прийти до оптимального рішення.

Принцип імітаційного моделювання дозволяє нам досліджувати поведінку складних систем регулювання з необхідним ступенем точності.

При цьому від дослідника вимагається повне уявлення технічної реалізації імітованої системи, чітке уявлення динамічних і шумових характеристик.

Використовуючи систему GPSS, були досліджені моделі коли всі 8 вантажівок спочатку знаходяться у філії А і рівномірний розподіл вантажівок, були отримані шукані величини.

Ця курсова робота показала, що GPSS є необхідним елементом в портфелі знань фахівців, які працюють в будь-якій сфері.

Список літератури

  1. В.Д. Боїв «Моделювання систем. Інструментальні засоби GPSS World ». Навчальний посібник. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004.

  2. Імітаційне моделювання економічних процесів: навчальний посібник / А.А. Ємельянов Є.А. Власова Р.В. Дума. - М.: Фінанси і статистика, 2002.

3) Ігнатов В.Д. Особливості вирішення завдань імітаційного моделювання в системі GPSS World: навчально-методичний посібник / Ігнатов В.Д. - Смоленськ: Вид-во СГУ, 2007.

4) www. Gpss. Ru

5) Бичков С.П., Храмов А.А. Розробка моделей у системі моделювання GPSS. М.: МІФІ, 1997.

6) Бражник О.М. Імітаційне моделювання: можливості GPSS World .- СПб.: Реноме. 2006.

7) Голованов О.В., Дуваков С.Г., Смирнов В.М. Моделювання складних дискретних систем на ЕОМ М.: Енергія, 1978

8) Томашевський В.М., Жданова В.Т. Імітаційне моделювання в середовищі GPSS .- М.: Бестселер, 2003

9) Рижиков Ю.І. Імітаційне моделювання: Теорія і технології СПб: Корона принт, 2004

10) Шеннон Р.Дж. Імітаційне моделювання систем - мистецтво і наука. М.: Мир, 1978 р.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Контрольна робота
54.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Імітаційне моделювання роботи обчислювальної системи з трьох ЕОМ в середовищі GPSS
Імітаційне моделювання системи фазового автопідстроювання частоти в пакеті моделювання динамічних
Історія математичного моделювання і технології обчислювального експерименту
Імітаційне моделювання
Імітаційне моделювання на виробництві
Імітаційне моделювання на виробництві
Імітаційне моделювання виробничого процесу
Імітаційне структурне моделювання системи
Імітаційне моделювання в контексті управлінського прогнозування
© Усі права захищені
написати до нас