3. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт

3.1. Перелік лабораторних робіт Лабораторна робота № 1

МАШИННА ІМІТАЦІЯ ВИПАДКОВИХ ВЕЛИЧИН

Мета роботи — закріпити теоретичні знання і набути практичних навичок використання стандартних та спеціальних методів машинної імітації випад­кових величин і подій.

Послідовність виконання лабораторної роботи.

1. Отримавши завдання, ознайомитися із змістом навчальної задачі.

2. Написати на вказаній у завданні мові програмування програму одержання псевдовипадкових рівномірно розподілених чисел і реалізувати її на ЕОМ.

3. Виконати зазначені у завданні тести для перевірки якості випадкових чисел, які одержують за допомогою реалізованої програми. Зробити висновки.

4. Реалізувати на ЕОМ методи імітації випадкових подій та величин, що зазначені у завданні.

Лабораторна робота № 2

РЕАЛІЗАЦІЯ ІМІТАЦІЙНОЇ МОДЕЛІ З ВИКОРИСТАННЯМ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ

Мета роботи — закріпити теоретичні знання і набути практичні навички виконання машинної імітації в системах автоматизованої обробки інформації з використанням алгоритмічного моделювання.

Послідовність виконання лабораторної роботи.

1. Отримавши завдання від викладача, ознайомитися із змістом навчаль­ної задачі.

2. Визначити об’єкти предметної області задачі й побудувати інформаційну модель.

3. Розробити моделі станів об’єктів і визначити кожну дію.

4. Розробити алгоритм кожної дії.

5. Розробити і налагодити провідну програму.

6. Програмно реалізувати кожен об’єкт.

7. Провести дослідження, що вказані у завданні, і зробити висновки.

Лабораторна робота № 3

РЕАЛІЗАЦІЯ ІМІТАЦІЙНОЇ МОДЕЛІ З ВИКОРИСТАННЯМ МОВИ МОДЕЛЮВАННЯ GPSS

Мета роботи — вивчивши мову моделювання GPSS, набути прак­тичні навички роботи з пакетом GPSS PC, розробити програми з використанням мови GPSS.

1. Отримавши завдання від викладача, ознайомитись із змістом нав­чаль­ної задачі.

2. Визначити об’єкти предметної області задачі та об’єкти GPSS, які імітують процес функціонування об’єктів предметної області.

3. Розробити програму імітаційної моделі.

4. Провести зазначені у завданні дослідження і зробити висновки.

3.2. Завдання для виконання лабораторних робіт

1. Моделювання обчислювальної системи колективного використання

Вправа 1.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять у обчислювальну систему (ОC), що складається з n ЕОМ. Час надходження замовлень розподілений за експоненційним законом з інтенсивністю  завд/с. Час виконання завдань рівномірно розподілений в інтервалі від 16 до 22 с.

2. Зберіть статистичні дані роботи ОС, як єдиного комплексу ЕОМ, та загальну інформацію про перебування замовлень в системі (включаючи час обслуговування, незалежно на якій з ЕОМ відбувалося обслуговування)

3. Проведіть моделювання при початковому значені n = 2, кінцевим значенням n = 10 з кроком n = 1 та значенням  = 0,1. Робота моделі відбувається протягом 6 год модельного часу.

Вправа 2.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять у обчислювальну систему, що складається з двох ЕОМ, з постійною інтенсивністю  завд/с. Час виконання завдань однаковий для кожної машини і є рівномірно розподіленим в інтервалі від 6 до 12 с. Завдання покладаються на машину, яка раніше завершить обслуговування попереднього замовлення.

2. Зберіть статистичні дані роботи кожної ЕОМ та загальну інформацію про перебування замовлень у системі (включаючи час обслуговування, незалежно на якій з ЕОМ воно відбувалося).

3. Проведіть моделювання при початковому значені  = 0,1, кінцевим значенням  = 1 з кроком  = 0,2. Робота моделі відбувається протягом 8 год модельного часу.

Вправа 3.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему, що складається з двох ЕОМ. Час надходження замовлень розподілений рівномірно на відрізку від 0,2 до 1 с. Час виконання завдань має експоненційний закон розподілу з середнім значенням .

2. Зберіть статистичні дані роботи кожної ЕОМ та загальну інформацію про перебування замовлень в системі (включаючи час обслуговування, незалежно на якій з ЕОМ відбувалося обслуговування).

3. Проведіть моделювання при початковому значені  = 0,2, кінцевим значенням  = 0,6 з кроком  = 0,2. Робота моделі відбува- ється протягом 4 год модельного часу.

Вправа 4.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему, що складається з двох ЕОМ з постійною інтенсивністю  завд/с. Час виконання завдань рів­номірно розподілений в інтервалі від 4 до 14 с.

2. Підрахуйте кількість завдань, час виконання яких менший ніж 9 с.

3. Зберіть статистичні дані роботи кожної ЕОМ та загальну інформацію про перебування замовлень у системі (включаючи час обслуговування, незалежно на якій з ЕОМ відбувалося обслуговування).

4. Проведіть моделювання при початковому значені  = 0,1, кінцевим значенням  = 1 з кроком  = 0,2. Робота моделі відбувається протягом 7 год модельного часу.

Вправа 5.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему, що складається з однієї ЕОМ. Час надходження замовлень рівномірно розподілений на відрізку від 8 до 20 с. Час виконання завдань рівномірно розподілений в інтервалі від 6 до 24 с.

На ЕОМ може виникати поломка 1—3 рази за зміну. У разі виник­нення поломки завдання з роботи знімається, і виконання його не поновлюється. Зміна триває 6 год.

2. Зберіть статистичні дані роботи ЕОМ: інформацію про перебування замовлень у черзі обчислювальної системи (не включаючи час обслуговування) та інформацію про переривання обробки.

3. Проведіть моделювання протягом однієї зміни.

Вправа 6.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему, що складається з двох ЕОМ, в інтервалі часу, рівномірно розподіленого на відрізку від 10 до 20 хв.

Час виконання завдань на першій машині рівномірно розподілений в інтервалі від 6 до 32 с. Час виконання замовлень на другій ЕОМ розподілений за законом Пуассона з математичним сподіванням .

На першій ЕОМ може виникати поломка n раз за зміну. У разі виникнення поломки завдання передається на другу ЕОМ. Зміна триває 6 год.

2. Зберіть статистичні дані роботи ЕОМ, інформацію про перебування замовлень у черзі обчислювальної системи (не включаючи час обслуговування) та інформацію про переривання обробки.

3. Проведіть моделювання протягом однієї зміни при значенні  = 0,4, кількості поломок 2—6 або 1—3 за зміну. Робота моделі відбувається протягом 6 год модельного часу.

Вправа 7.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC), що складається з n ЕОМ, з інтенсивністю  завд/с.Час надходження замовлень розподілений за експоненційним законом. Завдання стають в чергу та виконуються на тій ЕОМ, до якої черга найменша.

Час виконання завдань рівномірно розподілений в інтервалі від 16 до 22 с на всіх ЕОМ.

2. Зберіть статистичні дані роботи кожної ЕОМ та інформацію про перебування замовлень у системі (включаючи час обслуговування, незалежно на якій з ЕОМ відбувалося обслуговування).

3. Проведіть моделювання при початковому значені n = 2, кінцевим значенням n = 10 з кроком n = 1 та значенням  = 0,1. Робота моделі відбувається протягом 6 год модельного часу.

Вправа 8.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC), що складається з n ЕОМ, з інтенсивністю  завд/с.Час надходження замовлень розподілений за експоненційним законом. Завдання стають в чергу та виконуються на тій ЕОМ, коефіцієнт завантаження якої найменший. Час виконання завдань рівномірно розподілений в інтервалі від 16 до 22 с на всіх ЕОМ.

2. Зберіть статистичні дані роботи кожної ЕОМ та інформацію про перебування замовлень у черзі (не включаючи час обслуговування).

3. Проведіть моделювання при початковому значені n = 2, кінцевим значенням n = 10 з кроком n = 1 та значенням  = 0,1. Робота моделі відбувається протягом 6 год модельного часу.

Вправа 9.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC), що складається з n ЕОМ.Час надходження замовлень розподілений за нормальним законом з математичним сподіванням  та стандартним відхиленням . Завдання стають в чергу, якщо черга складає менше, ніж 3 замовлення. В іншому випадку завдання залишають систему. Час виконання завдань рівномірно розподілений в інтервалі від 16 до 22 с на всіх ЕОМ.

2. Зберіть статистичні дані роботи кожної ЕОМ та інформацію про перебування замовлень у системі (включаючи час обслуговування незалежно від того, на якій з ЕОМ відбувалося обслуговування).

3. Проведіть моделювання при таких значеннях:  = 10 та  = 2, початкове значення n = 2, кінцеве значенням n = 10 з кроком n = 2. Робота моделі відбувається протягом 6 год модельного часу.

Вправа 10.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему, що складається з однієї ЕОМ. Замовлення, що надходять у систему, бувають трьох типів. Час надходження замовлень першого типу рівномірно розподілений на відрізку від 8 до 20 с, час надходження другого типу замовлення роз­поділений експоненційно з інтенсивністю вхідного потоку , час над­ходження завдання третього типу розподілений за нормальним зако­ном з математичним сподіванням  та стандартним відхиленням .

Час виконання завдань рівномірно розподілений в інтервалі від 6 до 24 с незалежно від типу замовлення.

2. Зберіть статистичні дані роботи ЕОМ, інформацію про перебування замовлень у черзі (не включаючи час обслуговування).

3. Проведіть моделювання при початковому значені  = 0,4, кінцевим значенням  = 1 з кроком  = 0,2 та значеннями  = 12 та  = 2 протягом 6 год модельного часу.

Вправа 11.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему, що складається з однієї ЕОМ. Замовлення, що надходять у систему, бувають трьох типів.

Час надходження замовлень рівномірно розподілений на відрізку від 6 до 18 с. Час обслуговування замовлень першого типу рівномірно розподілений на відрізку від 8 до 20 с, час обслуговування замов­лень другого типу розподілений експоненційно з математичним сподіванням ₁, час обслуговування замовлення третього типу розподілений за нормальним законом з математичним сподіванням ₂ та стандартним відхиленням .

2. Зберіть статистичні дані роботи ЕОМ, інформацію про перебування замовлень у черзі (не включаючи час обслуговування).

3. Проведіть моделювання при початковому значенні ₁ = 0,4, кін­цевим значенням ₁ = 1 з кроком ₁ = 0,2 та значеннями ₂ = 12 і  = 2, протягом 6 год модельного часу.

Вправа 12.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему, з метою виявлення точки беззбитковості.

Час надходження замовлень у систему розподілений експоненційно з інтенсивністю вхідного потоку .

Час обслуговування замовлення розподілений за нормальним законом з математичним сподіванням  та стандартним відхиленням .

Одночасно у системі можуть обслуговуватися 100 замовлень. Плата за обслуговування одного замовлення становить 2 у. о. за годину. Загальні витрати системи становлять 3000 у. о. за добу.

2. Зберіть статистичні дані роботи системи, підрахуйте плату за обслуговування.

3. Проведіть моделювання з метою виявлення , при якому система буде отримувати прибуток, якщо значення  = 20 та  = 3.

Вправа 13.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC), що складається з n ЕОМ та 2 принтерів.

Час надходження замовлень розподілений за експоненційним законом з інтенсивністю  завд/с.

На друк надходить 0,1 замовлень. Час друкування одного замовлення становить від 8 до 10 хв.

Час виконання завдань рівномірно розподілений у інтервалі від 16 до 22 с.

2. Зберіть статистичні дані роботи ОС ЕОМ і принтерів та загальну інформацію про перебування замовлень у системі (окремо для завдань, що виводяться на друк, й окремо для завдань, що не потребують друку).

3. Проведіть моделювання при початковому значенні n = 2, кінцевим значенням n = 10 з кроком n = 1 та значенням  = 0,1. Робота моделі відбувається протягом 6 год модельного часу.

Вправа 14.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC), що складається з 2 ЕОМ, і які мають різне програмне забезпечення.

Третина замовлень може виконуватися тільки на першій ПЕОМ, а інші — як на першій, так і на другій. Тому займають ту машину, яка вільна у поточний момент. Час надходження замовлень розподілений за експоненційним законом з інтенсивністю  завд/с. Виконання замовлення на першій машині займає від 20 до 30 хв, а на другій 40—50 хв.

2. Зберіть статистичні дані роботи ЕОМ та інформацію про перебування замовлень у черзі до кожної ЕОМ (не включаючи час обслуговування).

3. Проведіть моделювання при початковому значенні n = 2, кінцевим значенням n = 10 з кроком n = 1 та значенням  = 0,1. Робота моделі відбувається протягом 6 год модельного часу.

Вправа 15.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять у обчислювальну систему (ОC), що складається з 14 однакових ПЕОМ та 2 ПЕОМ із значно вищою продуктивністю. Замовлення, що надходять у систему, у першу чергу займають машини з більшою продуктивністю. Якщо вони зайняті, то замовлення виконується на інших ПЕОМ, які вільні на цей час. Якщо всі машини зайняті, то замовлення не обслуговується і залишає систему.

Час обробки завдань на ПЕОМ першого типу становить 20—40 хв, а на ПЕОМ другого типу 10—20 хв. Замовлення надходять до системи через 16—20 хв.

2. Зберіть статистичні дані роботи ЕОМ та інформацію про перебування замовлень у черзі до кожної ЕОМ (не включаючи час обслуговування).

3. Проведіть моделювання протягом 8 год модельного часу.

Вправа 16.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC). Замовлення надходить у систему через 10—20 хв. Виконання замовлень відбувається на одній ЕОМ. Час виконання замовлення розподілений за експоненційним законом з математичним сподіванням  завд/с.

Потім відбувається друк замовлень одночасно на двох принтерах (друкуються 2 копії), підключених через паралельний порт. Друк на першому принтері відбувається за 4—16 хв, а на другому за 8—16 хв.

Після друку віддрукований матеріал збирається за 2—4 хв і передається замовнику.

2. Зберіть статистичні дані роботи кожної ЕОМ та пристроїв друку, загальну інформацію про перебування замовлень у системі (включаючи час обслуговування).

3. Проведіть моделювання при початковому значенні  = 0,1, кінцевому значенні  = 1 з кроком  = 0,2. Робота моделі відбувається протягом 8 год модельного часу.

Вправа 17.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC). Потрібна для виконання замовлення інформація в 0,7 випадків знаходиться на ПЕОМ обчислювальної системи; в інших випадках частина інформації отримується через глобальну мережу. Час виконання замовлення, якщо інформація знаходиться в машині обчислювальної системи триває, 2—8 хв. Час отримання інформації через мережу становить 20  4 хв. Виконане замовлення роздруковується за 10  4 хв.

2. Зберіть статистичні дані роботи ЕОМ, використання глобальної мережі та пристрою друку, загальну інформацію про перебування замовлень в системі (включаючи час обслуговування).

3. Проведіть моделювання протягом 8 год модельного часу.

Вправа 18.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC). Замовлення надходять у систему з інтенсивністю 0,2 завд/с.

У системі реалізується дисципліна обслуговування з динамічними пріоритетами. Задача, час обслуговування якої найменший, має вищий пріоритет.

Очікуваний час виконання задачі записаний у таблиці

Хі	2	5	8	10	15	20
Рі	0,2	0,3	0,2	0,15	0,1	0,05

де х _і — час у секундах, р_і — відповідна ймовірність.

Фактичний час виконання замовлення має експоненційний розподіл з математичним очікуванням .

2. Зберіть статистичні дані роботи ОС та інформацію про перебування замовлень у системі (не включаючи час обслуговування).

3. Проведіть моделювання при початковому значенні  = 0,1, кін­цевому значенні  = 1 з кроком  = 0,2. Робота моделі відбувається протягом 4 год модельного часу.

Вправа 19.

1. Побудуйте імітаційну модель процесу обслуговування замовлень, які надходять в обчислювальну систему (ОC), що складається з n ЕОМ. Час надходження замовлень розподілений за нормованим нормальним законом (з виключенням від’ємних значень). Час виконання завдань рівномірно розподілений у інтервалі від 16 до 22 с на всіх ЕОМ.

2. Підрахуйте кількість замовлень, час виконання яких більший або дорівнює 20.

3. Зберіть статистичні дані роботи кожної ЕОМ та інформацію про перебування замовлень у системі (включаючи час обслуговування, незалежно на якій з ЕОМ відбувалося обслуговування).

4. Проведіть моделювання при таких значеннях:  = 10 та  =2. Початкове значення n = 2, кінцеве значення n = 10 з кроком n = 2. Робота моделі відбувається протягом 6 год модельного часу.