Курсовой проект по предмету «Имитационное моделирование» Разработка имитационного проекта «Моделирование процесса функционирования вычислительной системы».

2008 Г.

Реферат

Пояснительная записка к курсовому проекту содержит 9 страниц, иллюстраций 2, приложений 2, количество использованных литературных источников 4.

Вычислительная система, задания, характеристики очереди, вероятность, анализ, модель.

Объект исследования - вычислительная система, состоящая из 3 компьютеров.

Цель работы – моделирование процесса функционирования вычислительной системы, для выявления «слабых» мест и предложения рациональных методов улучшения и оптимизации работы системы.

Постановка задачи

Вариант 8. Вычислительная система состоит из трех компьютеров. С интервалом в среднем 3 мин (закон распределения экспоненциальный) в систему поступают задания, которые с вероятностями Р₁=0,4,Р₂=Р₃=0,3 адресуются одному из трех компьютеров. В системе может обрабатываться одновременно не более 10 заданий. После обработки задания на первом компьютере оно с вероятностьюP₁₂=0,3 поступает в очередь ко второму компьютеру и с вероятностьюP₁₃=0,7 — в очередь к третьему компьютеру. После обра­ботки на втором или третьем компьютере задание считается выполнен­ным. Продолжительность обработки заданий на разных компьютерах характеризуется интервалами времени:T₁=4 ± 1 мин,Т₂= 3 ± 1 мин,T₃= 5 ± 2 мин.

Смоделировать процесс обработки 400 заданий. Определить характеристики очереди к каждому компьютеру, вероятность загрузки компьютеров, среднее время прохождения задания через систему по каждому из трех возможных путей.

Разработка концептуальной модели системы

Входные параметры системы:

- заданию поступающие в систему с интервалом в среднем 3 мин. (закон распределения экспоненциальный).

Выходные:

- выполненное задание.

Параметры системы:

- число одновременно обрабатываемых в системе заданий не более 10;

- продолжительно обработки заданий на разных компьютеров - T₁=4 ± 1 мин,Т₂= 3 ± 1 мин,T₃= 5 ± 2 мин;

- число заданий для моделирования - 400.

Критерии эффективности (целевые функции):

- уменьшить среднее время обслуживания требований в системе.

Разработка структурной схемы модели системы

И – источник заданий, с интенсивностью λ=0.33

Накопитель – ограничение числа заданий обслуживаемых в системе (не более 10).

К1, К2, К3 – компьютеры.

Структура системы

Блок-схема алгоритма имитации системы

Разработка программы имитации работы системы

Генерация событий поступающих в систему осуществляется по экспоненциальному закону

generate (exponential(1,0,3))

Проверяется, сколько заданий обслуживается в системе

TEST L Q$bb,10,ex

Если не более 10, то в режиме статистического выбора происходит переход на одно из устройств, иначе удаляем заявку из системы

transfer0.4,met2,met1

После обработки задания на первом компьютере

met1 queue bb1

seize comp1

depart bb1

advance 4,1

release comp1

задание поступает либо на второй, либо на третий компьютер

transfer 0.3,met4,met3

После обработки на втором, третьем компьютере задание поступает на выход

met3 queue bb2

seize comp2

depart bb2

advance 3,1

release comp2

transfer ,ex

met4 queue bb3

seize comp3

depart bb3

advance 5,2

release comp3

transfer ,ex

На выходе задание уничтожается

ex depart bb

terminate 1

Весь цикл повторяется для 400 заданий

start 400

Анализ и оценка результатов моделирования

Характеристики очереди к каждому компьютеру:

- максимальная длина очереди для comp1 - 4, дляcomp2 – 3, дляcomp3 – 8;

- средняя длина очереди для comp1 – 0,286, дляcomp2 – 0,113, дляcomp3 – 3,243;

- среднее время пребывания задания в очереди для comp1 – 2,059, дляcomp2 – 0,831, дляcomp3 – 16,423.

Вероятность загрузки компьютеров для comp1P₁= 0.551, дляcomp2P₂ = 0.409, дляcomp3P₃= 0.944.

Среднее время прохождения задания через систему по каждому из трех возможных путей:

Из приведенных выше цифр и результатов работы программы имитации, соответствующей исходному варианту системы (приложение 2), видно, что вычислительная система работает не эффективно. Во первых, часть заданий отбрасывается системой, из-за наличия ограничения по числу одновременно обслуживаемых заданий. Во вторых, вероятность загрузки компьютеров не равномерная. Первый и второй компьютеры работают в пол силы, а третий на все 100%. В третьих, существенно отличается время прохождения заданий через систему по разным путям (от 3,8 до 21,3 минут).

Предложения по улучшению работы системы:

1. увеличить число одновременно обслуживаемых заданий в системе, с целью уменьшения количества отказов в обслуживании (например, до 15).

2. изменить вероятности распределения заданий – уменьшить для первого и третьего компьютера, и увеличить для второго (например, так Р₁=0,3,Р₂=0,49, Р₃=0,21).

3. увеличить производительность компьютеров (особенно третьего, так как он самый медленный).

Система стала работать лучше.

Список литературы

1. Методическое пособие по использованию языка программирования GPSS/PC.

2. Учебное пособие по дисциплине «Имитационное моделирование».

3. http://www.gpss.ru. Сайт, посвященный системе моделированияGPSS.

4. Конспект лекций по курсу «Моделирование».

Приложение 1

Листинг программы имитации работы системы на языке GPSSс исходными входными переменными и параметрами системы.

generate (exponential(1,0,3))

queue bb

TEST L Q$bb,10,ex

transfer 0.4,met2,met1

met1 queue bb1

seize comp1

depart bb1

advance 4,1

release comp1

transfer 0.3,met4,met3

met2 transfer 0.5,met4,met3

met3 queue bb2

seize comp2

depart bb2

advance 3,1

release comp2

transfer ,ex

met4 queue bb3

seize comp3

depart bb3

advance 5,2

release comp3

transfer ,ex

ex depart bb

terminate 1

start 400

Приложение 2

Результаты работы программы имитации, соответствующей исходному варианту системы.

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 1144.483 25 3 0

NAME VALUE

BB 10000.000

BB1 10004.000

BB2 10008.000

BB3 10010.000

COMP1 10005.000

COMP2 10009.000

COMP3 10011.000

EX 24.000

MET1 5.000

MET2 11.000

MET3 12.000

MET4 18.000

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 409 0 0

2 QUEUE 409 0 0

3 TEST 409 0 0

4 TRANSFER 382 0 0

MET1 5 QUEUE 159 0 0

6 SEIZE 159 0 0

7 DEPART 159 0 0

8 ADVANCE 159 0 0

9 RELEASE 159 0 0

10 TRANSFER 159 0 0

MET2 11 TRANSFER 223 0 0

MET3 12 QUEUE 156 0 0

13 SEIZE 156 0 0

14 DEPART 156 0 0

15 ADVANCE 156 0 0

16 RELEASE 156 0 0

17 TRANSFER 156 0 0

MET4 18 QUEUE 226 8 0

19 SEIZE 218 0 0

20 DEPART 218 0 0

21 ADVANCE 218 1 0

22 RELEASE 217 0 0

23 TRANSFER 217 0 0

EX 24 DEPART 400 0 0

25 TERMINATE 400 0 0

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

COMP1 159 0.551 3.963 1 0 0 0 0 0

COMP2 156 0.408 2.991 1 0 0 0 0 0

COMP3 218 0.944 4.955 1 395 0 0 0 8

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

BB 10 9 409 27 5.545 15.515 16.612 0

BB1 4 0 159 78 0.286 2.059 4.041 0

BB2 3 0 156 98 0.113 0.831 2.236 0

BB3 8 8 226 14 3.243 16.423 17.508 0

FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

410 0 1144.581 410 0 1

395 0 1144.669 395 21 22

Лабораторная работа 1. Принципы построения имитационных моделей

  Принципы построения имитационных моделей (258 кБ)

Лабораторная работа 2. Моделирование систем средствами GPSS/World

  Моделирование систем средствами GPSS/World (62 кБ)

Лабораторная работа 4. Имитационное моделирование случайных событий

  Имитационное моделирование случайных событий (149 кБ)

Лабораторная работа 5. Имитационное моделирование случайных величин

  Имитационное моделирование случайных величин (50 кБ)

Лабораторная работа 6-7. Планирование экспериментов с имитационными моделями систем массового обслуживания (СМО) с использованием методов регрессионного анализа средствами системы моделирования GPSS/World и пакета Statistica

  Планирование экспериментов с имитационными моделями систем массового обслуживания (СМО) с использованием методов регрессионного анализа средствами системы моделирования GPSS/World и пакета Statistica (206 кБ)

Вопросы к экзамену по "Моделированию"

Учебное пособие по дисциплине "Моделирование" (741 кБ)

Методическое пособие по использованию языка программирования GPSS/PC (1,5 МБ)

Курсовой проект по предмету "Моделирование" Разработка имитационного проекта "Моделирование процесса функционирования вычислительной системы" (64 кБ)