PETROV / ____. ____ ____. ______ No.2 [2013-2014]
.pdf
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
Системы с дискретными событиями
Система с дискретными событиями характеризуется:
пространством состояний, естественным описанием которого является дискретное множество;
переходы между состояниями («события») происходят
мгновенно и наблюдаются только в дискретные моменты времени.
Если аналитические решения для дискретной системы (в частности, DES), найти особенно трудно, прибегают к ее
имитационному моделированию, для которого используется, например, созданная в 1961 г. система GPSS.
21
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
GPSS: Hello, World!
SIMULATE |
; Define model |
*
* Model segment 1
* |
|
|
GENERATE 18,6 |
; Customer arrive every 18±6 mn |
|
QUEUE |
Chairs |
; Enter the line |
SEIZE |
Joe |
; Capture the barber |
DEPART |
Chairs |
; Leave the line |
ADVANCE |
16,4 |
; Get a hair cut in 16±4 mn |
RELEASE |
Joe |
; Free the barber |
TERMINATE |
; Leave the shop |
|
* |
|
|
* Model segment 2 |
|
|
* |
|
|
GENERATE 480 |
; Timer arrives at time = 480 mn |
|
TERMINATE 1 |
; Shut off the run |
|
* |
|
|
* Control cards
*
START |
1 |
; |
Start one run |
END |
|
; |
End model |
22
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
Модели систем с дискретными
событиями
На практике основными моделями DES-систем служат:
детерминированные и стохастические автоматы;
сети Петри;
цепи Маркова с дискретным и непрерывным временем;
алгебраические системы;
системы и сети массового обслуживания (СМО, СеМО);
гибридные модели.
Карл Петри (нем.
Carl Petri) © Wikipedia
Андрей Андреевич Марков-ст. © Wikipedia
23
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
Три уровня абстракции
в рассмотрении и изучении DES
Пусть множество событий DES = 0, 1, … — алфавит, а множество всех конечных последовательностей событий из — слова. Тогда:
множество всех реализуемых системой переходов между событиями образует язык системы и ее (логическую)
языковую модель [англ. (untimed) language model];
то же множество, дополненное достоверной информацией о времени наступления события, образует синхронную языковую модель (англ. timed language model);
то же множество, дополненное статистической информацией
о времени наступления события, образует стохастическую синхронную языковую модель (англ. stochastic timed
language model). |
24 |
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
СМО как базовый элемент DES
Модели целого ряда систем с дискретными событиями
|
включают в качестве базового компонента элементарную |
|
|||||||||
|
СМО, состоящую из трех элементов: |
|
|
||||||||
|
заявок — клиентов (сущностей), ожидающих доступа к |
|
|||||||||
|
ресурсам (обслуживания); |
|
|
|
|||||||
|
ресурсов (обслуживающих приборов), предоставляющих |
|
|||||||||
клиентам некоторый сервис; |
|
|
|||||||||
|
очереди (буфера) — зоны ожидания, обычно бесконечной |
|
|||||||||
длины (в которую входит заявка в обслуживающем приборе). ! |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= , |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
" " |
|
|
|
|
|
" " |
= 0, 1, 2, … |
25 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
СеМО как расширение СМО. Компьютерная система как СеМО
|
ЦП |
|
|
= , , 1, 2, 1, 2 |
|
= |
ЦП, 1, 2 |
: ЦП, 1, 2 0 |
|
— поступление задачи из внешней среды |
|
|
— завершение задачи |
|
1, 2 |
— переход задачи к работе с дисками Д1 и Д2 |
|
1, 2 |
— возврат задачи к работе с ЦП |
|
ЦП |
— длина очереди ЦП |
|
1, 2 |
— длина очередей дисков Д1 и Д2 |
|
Д1
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
Д2
,
= 1, 2, 0
, , 1 2 |
|
26
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
Моделирование ИСПТ в инженерной практике: «что?» (1 / 2)
Изготовлению современных систем (в том числе ИС)
предшествует их качественный и количественный анализ, разработка средств и методов проектирования и управления, а также оценка производительности систем на основе четко сформулированных критериев.
Изготовление систем не начинается, пока достижимость требуемых значений ее показателей качества не будет доказана на моделях.
27
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
Моделирование ИСПТ в инженерной практике: «что?» (2 / 2)
Модели разрабатываемой («целевой») ИС, как правило,
делятся на структурные и поведенческие модели и выступают в качестве рабочей документации:
структурные модели ИС относительно просты, так как описывают их в статике;
поведенческие модели ИС описывают их в динамике и в ПИ предполагают скорее работу с аппаратом дискретной математики (а не решение, например, систем ОДУ, как это имеет быть для динамических систем, подчиняющихся действию законов природы).
28
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
Моделирование ИСПТ в инженерной практике: «зачем?»
Вопросы моделирования ИСПТ делает актуальными целый ряд факторов:
создание в 1950-х гг. цифровых ЭВМ на базе твердотельной электроники и быстрая эволюция ИКТ в настоящее время;
экспоненциальный рост сложности систем;
технологичность и сложность инженерных систем последнего поколения (системы организации воздушного движения, интеллектуальные транспортные системы, распределенные ИС и т.д.);
вытеснение оператора из контура управления.
29
Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (10 семестр )
Моделирование ИСПТ: киберфизические системы
Все большая часть системных функций реализуется программными, а не аппаратными средствами. Физические системы становятся киберфизическими.
30