Разработка и исследование имитационной модели

 

    В данной пояснительной записке описан ход выполнения курсовой работы по дисциплине «Моделирование систем».

    В ходе курсовой работы выполнялось моделирование  на языке GPSS поведения многоканальной СМО, представляющей собой вычислительную систему состоящую из трех ЭВМ.

    Задача  решалась с помощью событийного  моделирования.

    В результате исследования были определены оптимальные значения длин очередей Q1, Q2 и Q3 из интервала [2;3] обеспечивающих минимальное среднее время обслуживания заявки при минимальном числе отказов в обслуживании.

    Пояснительная записка содержит 16 страниц, 3 рисунка, 2 таблицы.

    Содержание

          стр.

1. Задание

    Вычислительная  система (ВС) состоит из трех ЭВМ. С  интервалом 3±1 мин. в нее поступают заявки, которые с вероятностями Р1=0.4, Р2=Р3=0.3 направляются одной из ЭВМ. Длительность обслуживания характеризуется интервалами t1=7±4, t2=6±2, t3=5±2 мин. Перед каждой ЭВМ возможна очередь с ограниченной длинной Q1,Q2,Q3 соответственно. Каждая заявка должна быть обработана два раза. Если текущая длинна очереди к i-ой ЭВМ равна Qi, заявка направляется к той машине, очередь перед которой минимальна. В случае, когда очереди перед всеми ЭВМ достигли максимальной длинны, заявка покидает систему не обслуженной.

    Исследовать работу ВС по обслуживанию 200 заявок и  определить оптимальные значения  Q1, Q2 и Q3 из интервала [2;3] обеспечивающие минимальное среднее время обслуживания заявки при минимальном числе отказов в обслуживании.

     

2. Решение

1. Анализ  гипотетической модели

    Проверка  гипотетической модели на полноту, непротиворечивость и однозначность описания показывает, что текст задания содержит всю необходимую для моделирования исходную информацию. Она не противоречива, при мысленном проигрывании поведения системы не встретились ситуации, противоречащие физическому смыслу и логике.

2. Формализованная схема моделируемого  объекта

    Графическое изображение моделируемого объекта приведено на рис. 1. Заявки поступают в ВС и с заданной вероятностью направляются к одной из ЭВМ где обслуживаются два раза после чего покидают ВС. Если очередь к ЭВМ к которой поступила заявка равна ее максимальному значению, то она направляется к той ЭВМ очередь к которой минимальна. Если очереди ко всем ЭВМ максимальны заявка покидает систему не обслуженной.

    Исследовать работу ВС по выполнению 200 заявок.

3. Моделируемая  система с позиций  ТМО

    В рассматриваемой многоканальной СМО  один входной поток событий – заявки. Заявки находятся в двух состояниях: стоят в очереди к ЭВМ; обслуживаются на ЭВМ. Дисциплина обслуживания: «первым пришел – первым обслужен»; без приоритетов.

    Таким образом, мы имеем многофазную многоканальную СМО с однородным ординарным входным потоком с ограничением на длину очередей к ЭВМ, с абсолютно надежными (не требующими ремонта) приборами.

    Минимизируемый  показатель: среднее время обслуживания заявки при минимальном числе  отказов в обслуживании. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1. Формализованная схемы моделируемого объекта

4. Таблица определений

    Модель  состоит из одного основного сегмента (моделирование потока заявок). Информация об объектах модели приведена в таблице 1.

    Таблица 1

Таблица определений

5. Выбор единицы модельного времени

    Все исходные временные параметры даны в минутах поэтому за единицу модельного времени целесообразно выбрать 1мин..

6. Программирование  модели

    Выбор обозначений объектов GPSS дан в  таблице 1, блок-схема модели изображена на рис. 2, текст программы на языке GPSS, с необходимыми для понимания логики моделирования пояснениями приведен ниже.

    10          MICROWINDOW   3,FT$VM1           ;VM1

    20          MICROWINDOW   2,FT$VM2           ;VM2

    30          MICROWINDOW   1,FT$VM3           ;VM3

    40          MICROWINDOW   4,X$KOL_OTK        ;KOL_OTK

    50          INITIAL      X$N1,2

    60          INITIAL      X$N2,2

    70         INITIAL      X$N3,2 

    80         GENERATE     3,1,,200

    90          TRANSFER     .4,,VM_1

    100         TRANSFER     .5,,VM_2

    ; Обслуживание на третьей машине

    110 VM_3    TEST L       Q$OCH3,X$N3,MET_1

    120         QUEUE        OCH3

    130         SEIZE        VM3

    140         DEPART       OCH3

    150         ASSIGN       1,2

    160 M_NEXT3 ADVANCE      5,2

    170         LOOP         1,M_NEXT3

    180         RELEASE      VM3

    190         TRANSFER     ,VYH 

    ; Обслуживание на второй машине

    200 VM_2    TEST L       Q$OCH2,X$N2,MET_1

    210         QUEUE        OCH2

    220         SEIZE        VM2

    230         DEPART       OCH2

    240         ASSIGN       1,2

    250 M_NEXT2 ADVANCE      6,2

    260         LOOP         1,M_NEXT2

    270         RELEASE      VM2

    280         TRANSFER     ,VYH

    ; Обслуживание на первой машине

    290 VM_1    TEST L       Q$OCH1,X$N1,MET_1

    300         QUEUE        OCH1

    310         SEIZE        VM1

    320         DEPART       OCH1

    330         ASSIGN       1,2

    340 M_NEXT1 ADVANCE      7,4

    350         LOOP         1,M_NEXT1

    360         RELEASE      VM1

    370         TRANSFER     ,VYH

    ; Определение  минимальной длинны очереди 

    380 MET_1   TEST L       Q$OCH1,X$N1,AS_1

    390         TEST L       Q$OCH2,X$N2,AS_2

    400         TEST L       Q$OCH2,Q$OCH1,VM_1

    410         TRANSFER     ,VM_2

    420 AS_1    TEST L       Q$OCH2,X$N2,AS_1_2

    430         TEST L       Q$OCH3,X$N3,VM_2

    440         TEST L       Q$OCH3,Q$OCH2,VM_2

    450         TRANSFER     ,VM_3

    460 AS_1_2  TEST L       Q$OCH3,X$N3,OTKAZ

    470         TRANSFER     ,VM_3

    480 AS_2    TEST L       Q$OCH3,X$N3,VM_1

    490         TEST L       Q$OCH1,Q$OCH3,VM_3

    500        TRANSFER     ,VM_1

    510 OTKAZ  SAVEVALUE    KOL_OTK+,1 

    520 VYH    TERMINATE    1 

    530        GENERATE     1

    340        WINDOW       POSITIONS

    550        TERMINATE

    START 200

7. Анализ  результатов моделирования

     В таблице 2 и на рис. 3 приведена зависимость среднего времени обслуживания заявки и числа отказов от значения Q1,Q2 и Q3.

    Таблица 2