- •"Компьютерное моделирование процессов и систем"
- •"Компьютерное моделирование процессов и систем"
- •Содержание
- •Введение
- •1Характеристики сложных систем и задачи их исследования
- •1.1Основные понятия и определения. Понятие системы.
- •1.2Структура системы.
- •1.3Элементы и подсистемы.
- •1.4Функция системы и ее структура.
- •1.5Способы управления.
- •1.6Характеристики сложных систем
- •1.7Основные задачи исследования сложных систем
- •1.8Этапы анализа
- •1.9Виды моделирования систем
- •1.10Возможности и эффективность моделирования систем на эвм.
- •1.11Виды обеспечения имитационного моделирования.
- •1.12Подбор функции методом наименьших квадратов.
- •1.13Методы формирования случайных величин
- •1.14Мультипликативный способ получения равномерно распределенных случайных величин из интервала (0,1).
- •1.15Особенности вычислительных систем как объектов моделирования. Режимы работы вычислительных систем. Режимы использования.
- •1.16Структурная организация вычислительных систем.
- •1.17Рабочая нагрузка вс. Потоки заявок.
- •1.18Параметры потока заявок.
- •1.19Управление вычислительной нагрузкой и ресурсами вс.
- •1.20Функциональные характеристики вс.
- •1.21Разработка модели вс. Выбор уровня детализации.
- •1.22Подбор параметров модели. Количественные параметры.
- •2Моделирование дискретных систем на gрss
- •2.1Введение в gрss.
- •2.2Системы обслуживания с одним прибором и очередью.
- •2.3Элементы процедуры решения (моделирования).
- •2.4 Модельный таймер, завершение моделирования.
- •2.5 Одновременные события
- •2.6Выводы.
- •2.7Основные концепции моделирования на gрss.
- •2.8Списки gрss ( цепи ).
- •2.9Стандартные числовые и логические атрибуты gрss.
- •2.10Стандартные числовые атрибуты устройств.
- •2.11Стандартные числовые атрибуты накопителей.
- •2.12 Логические ключи
- •2.13Статистические объекты.
- •2.18Общий подход к моделированию.
- •2.19Основные карты и блоки gрss.
- •2.20Правила описания модели на gрss в лабораторной работе.
- •2.21Перенаправление потока заявок.
- •2.22Функции.
- •2.23Арифметические переменные variable fvariable
- •2.24Табулирование переменных.
- •2.25Многоканальные устройства (накопители )
- •2.26Работа с прерываниями.
- •2.27Управление логическими переключателями.
- •2.28Блок проверки gate
- •2.29Блок test
- •2.30Работа с ячейками.
- •2.31Работа с сча заявок
- •2.32Блок sрlit
- •2.33Блок assemble
- •2.34Блок gather
- •2.35Блок match
- •2.36Блок looр
- •2.37Блок присваивания приоритетов рriority
- •2.38Списки пользователя
- •2.39Блок mark
- •2.40Блок count
- •2.41Блок select
- •2.42Карта установки начальных значений генераторов случайных чисел rmult
- •2.43Матрицы
- •3Аналитические расчеты систем массового обслуживания
- •3.1Аналитическое моделирование вычислительных систем
- •3.2Модель размножения - гибели.
- •3.3Характеристики одноканальных систем массового обслуживания.
- •3.4Характеристики сложных смо.
- •3.5Многоканальные системы
- •3.6Системы с произвольным распределением длительности обслуживания.
- •3.7Система с отказами.
- •3.8Методы приближенной оценки характеристик систем массового обслуживания.
- •3.9Стохастические сетевые модели для вс.
- •3.10Стохастические сетевые модели.
- •3.11Экспоненциальные стохастические сети
- •3.12Характеристики разомкнутых систем
- •3.13Характеристики замкнутых систем.
- •4Литература
1.22Подбор параметров модели. Количественные параметры.
Важнейшие из них - время обслуживания i-й заявки k-м устройством
t(ik)=N(ik) p(k), где N(ik) – -количество операций,
p(k) – производительность процессора ( k-го устройства).
Для широкого класса задач (экономических, статистических и т.д.)
время t ( ik ) пропорционально объему данных и определяется выражением
t ( ik ) V ( ik ) Q ( k ) T ( ik доп ),
где V ( ik ) - объем данных,
Q ( k ) - время обслуживания,
T ( ik доп ) - время подготовки к обслуживанию.
Для всех терминалов, накопителей и коммуникаторов
t ( ik ) V ( ik ) S ( k ),
где S ( k ) -скорость обмена.
К количественным параметрам принадлежат:
S ( k ) max, емкость накопителя, скорость установки головки, а также характеристики потока заявок (время начала потока, его интенсивность).
К дополнительным параметрам относят величины очередей заявок к ресурсам, времена пребывания заявок в очереди и т.д.
Функциональные параметры: правила занесения заявок в очередь, правила извлечения заявок из очереди для обслуживания, времена обслуживания заявок, прерываний и т.д., а также правила определения порядка использования элементов системы заявками.
Все параметры определяются исследователем и используются для моделирования как исходные данные.
2Моделирование дискретных систем на gрss
2.1Введение в gрss.
Наиболее известными языками имитационного моделирования являются GРSS, CSL, SQL, Симула, Слэнг, Симскрипт.
Симскрипт - исторически первый, основан на FORTRAN е.
Основные понятия включают обработку списков и последовательностей событий.
CSL - абстрактный язык, основанный на преобразовании множеств и исчисленьях предикатов.
SQL - язык на основе АЛГОЛа; операторы обеспечивают моделирование параллельных вычислительных процессов.
Cимула - расширение АЛГОЛа, позволяет описывать и обрабатывать упорядоченное множество процессов.
Слэнг - система, ориентированная на описание и моделирование дискретных процессов, в ней есть средства обработки списков, прерываний и активизации процессов.
GРSS - интерпретирующая языковая система, имитирует пространственное движение заявок по фиксированной схеме. В языке предусмотрены синхронизации.
C 1962 г. язык входит в математическое обеспечение всех моделей фирмы IBM.
2.2Системы обслуживания с одним прибором и очередью.
Рассмотрим систему, состоящую из одного человека, выполняющего обслуживание:
это может быть кассир, кладовщик, парикмахер и т.п. Клиенты приходят к такому обслуживающему прибору в случайные моменты времени, ждут очереди на обслуживание. Обслуживание идет по принципу: первым пришел - первым обслужен.
Такая система характеризуется двумя независимыми величинами: интервал прихода, интервал обслуживания. Исследование зависимости системных величин от этих двух случайных и есть предмет исследования.
Некоторые из этих системных величин:
число заявок, поступивших в течение заданного промежутка времени;
количество заявок, сразу же попавших на обслуживание;
среднее время пребывания заявки в очереди;
средняя длина очереди;
среднее время обслуживания заявок;
максимальная длина очереди;
загрузка прибора, т.е. доля времени обслуживания.
Особый интерес системные величины представляют при наличии стоимостей в системе. Если, например, обслуживающим прибором является парикмахер и при появлении клиента будет слишком большая очередь, то клиент может уйти и парикмахер понесет убытки.
Разработаем логическую схему модели на ЭВМ, будем предполагать:
1. Все случайные интервалы прихода, обслуживания и т.п. являются целыми. При равномерном распределении, вероятности каждой величины равны.
2. Есть возможность обращения к генератору равномерно распределенных чисел из интервала [000000,999999].
3. Все заявки должны быть обслужены.
4. В начале работы нет очереди и прибор свободен.
5. Моделирование ведется в течение заданного интервала модельного времени.
6. Выходной информацией при моделировании должны быть: максимальная длина очереди, распределение времен прибытия и времен обслуживания и т.д.