Имитационная модель на языке GPSS/H системы двухмашинного обслуживания потока пользователей

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

 высшего профессионального  образования "Уральский федеральный университет

 имени первого Президента  России Б.Н. Ельцина"

ИРЭИТ-РТФ

Кафедра автоматики и информационных технологий

Оценка проекта  

Члены комиссии 

 

 

 

 

 

Имитационная  модель на языке GPSS/H

системы двухмашинного  обслуживания потока пользователей

 

Курсовой проект по дисциплине "Моделирование"

Задание № 7   
Пояснительная записка

 

 

 

 

 

 

Руководитель	доцент Барышников Ю.А.
Студент гр. Р-47031	Лыков Н.С.
	_____________     _______________
	(подпись)              (дата сдачи)

 

 

 

 

 

2011 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. ОПИСАТЕЛЬНО-СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ И ЦЕЛИ   МОДЕЛИРОВАНИЯ 3

2. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ 4

2.1. «Предысходная» концептуальная схема модели 4

2.1.1. Описание используемых ФЭК в соответствии с «предысходной» концептуальной схемой  4

2.2. Исходная концептуальная схема модели 6

2.2.1. Описание используемых ФЭК в соответствии с исходной концептуальной схемой 6

3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ GPSS-МОДЕЛИ И ЦИФРОВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 8

3.1. Описание используемых ФЭЯ в соответствии с концептуальной схемой 9

4. ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЦИФРОВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ЛИСТИНГ  ПРОГРАММЫ ПРИ Т_МОД=10⁸ 15

 

1. ОПИСАТЕЛЬНО-СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ И ЦЕЛИ   МОДЕЛИРОВАНИЯ

В студенческом машинном зале расположены две мини-ЭВМ и  одно устройство подготовки данных (УПД). Студенты приходят с интервалом в 8±2 мин и треть из них хотят сначала использовать УПД и ЭВМ, а остальные - только ЭВМ. Допустимое количество пользователей в машинном зале составляет 6 человек, включая работающих на УПД и ЭВМ. Работа на УПД занимает 8±1 мин, а на ЭВМ – 17 мин. Кроме того, 20% студентов, работавших на ЭВМ 1-й раз, однократно возвращаются для повторного использования УПД и ЭВМ.

Разработать по концептуальной модели (при её описании обосновать рис.1 построением «предысходной» схемы без переноса точек a,b,c) программную модель системы с использованием ЯИМ GPSS/H. Экспериментально определить загрузку УПД, ЭВМ, машинного зала и коэффициент отказа в обслуживании. Найти отношение средних количеств мест, занятых в очередях машинного зала работавшими только на ЭВМ и работавшими с использованием УПД.

 

2. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ

1. «Предысходная» концептуальная схема модели

«Предысходная» концептуальная схема модели двухмашинного обслуживания потока пользователей (без переноса точек a, b,c): представлена на рис. 1.

1. «Предысходная» концептуальная схема

1. Описание  используемых ФЭК в соответствии с «предысходной» концептуальной схемой

ФЭК 1 «Вход» моделирует равномерное  распределение интервалов времени  поступления заявок на обслуживание с использование машинного зала каждые 8±2 мин. Заявки на обслуживание поступают в накопитель Н1 (ФЭК3), или на «Выход» (ФЭК12), если накопитель Н1 (ФЭК3) заполнен.

ФЭК 2 «Разветвление по запрету S1=6» моделирует проверку условия наличия свободных мест в машинном зале (Н1). Если свободных мест нет (Н1 полон), то заявка на обслуживание поступает на «Выход» (ФЭК12) и покидает модель как не обслуженная.

ФЭК 3 «Накопитель ограниченной емкости L1=6» моделирует машинный зал с вместимостью 6 человек. Заявки на обслуживание поступают в накопитель Н1 (ФЭК3) с интервалом 8±2 мин, либо поступают на «Выход» (ФЭК12) как не обслуженные.

ФЭК 4 «Разветвление по заданной вероятности 1/3-2/3» моделирует распределение студентов в машинном зале, в соответствии с которым треть из них хотят сначала использовать УПД (ОУ1) и ЭВМ (1 канал ОУ2) , а остальные - только ЭВМ(1 канал ОУ2).

ФЭК 5 «Накопитель неограниченной емкости» Н3 моделирует ожидание заявок освобождения ОУ2 (ФЭК6). Заявки в накопитель Н3 (ФЭК5) поступаю с разветвления (ФЭК4) и составляют 2/3 от общего числа заявок.

ФЭК 6 «Двухканальное обслуживающее устройство» ОУ2 моделирует две мини ЭВМ с временем обслуживания 17 мин, которые обслуживают заявки из накопителей Н2 и Н3.

ФЭК 7 «Накопитель неограниченной емкости» Н2 моделирует ожидание заявок освобождения ОУ1 (ФЭК8) или ОУ2 (ФЭК6).  Заявки в накопитель Н2 (ФЭК7) поступаю с разветвления (ФЭК4) и составляют 1/3 от общего числа заявок.

ФЭК 8 «Одноканальное обслуживающее  устройство» ОУ1 моделирует устройство подготовки данных (УДП) с временем обслуживания 8±1 мин, которое обслуживает заявки, поступающие из накопителя Н2 (ФЭК7). Заявки, обслуженные ОУ1 (ФЭК8), снова поступают в накопитель Н2 (ФЭК7), где ожидают освобождения ОУ2 (ФЭК6).

ФЭК 9 «Разветвление по условию P=1» моделирует распределение студентов в машинном зале, в соответствии с которым, 100% заявок, использовавших мини-ЭВМ (1 канал ОУ2) два раза, покидаю машинный зал (Н1).

ФЭК 10 «Разветвление по заданной вероятности 0.2-0.8» моделирует распределение студентов в машинном зале, в соответствии с которым, 20% заявок, использовавших мини-ЭВМ (1 канал ОУ2) один раз, возвращаются для повторного использования УПД (ОУ1) и ЭВМ (1 канал ОУ2).

ФЭК 11 «Присвоить значение параметру заявки» изменяет параметр P=1 заявки, который сигнализирует, о том что заявка уже обслуживалась мини-ЭВМ (1 канал ОУ2).

ФЭК 12 «Выход» моделирует выход необработанных заявок из системы.

ФЭК 13 «Выход» моделирует выход заявок, обслуживаемых 2 раза на мини-ЭВМ (1 канал ОУ2), из системы.

ФЭК 14 «Выход» моделирует выход заявок, обслуживаемых 1 раз на мини-ЭВМ (1 канал ОУ2), из системы.

2. Исходная  концептуальная схема модели

Исходная концептуальная схема модели двухмашинного обслуживания потока пользователей (с переносом точек a, b, c) представлена на рис. 2.

2. Исходная концептуальная схема

1. Описание  используемых ФЭК в соответствии с исходной концептуальной схемой

Не смотря на перенос точек (a, b, c). Все ФЭК сохранили свое «предысходное» назначение, кроме ФЭК10, ФЭК13 и ФЭК15, которого не было на «предысходной» схеме.

ФЭК 10 «Разветвление по заданной вероятности 0.2-0.8» моделирует распределение студентов в машинном зале, в соответствии с которым, 20% от 2/3 заявок (студенты, использующие только ЭВМ), использовавших мини-ЭВМ (1 канал ОУ2) один раз, возвращаются для повторного использования УПД (ОУ1) и ЭВМ (1 канал ОУ2).

ФЭК 13 «Выход» моделирует выход заявок, обслуживаемых 1 или 2 раза на мини-ЭВМ (1 канал ОУ2), из системы.

ФЭК 15 «Разветвление по заданной вероятности 0.2-0.8» моделирует распределение студентов в машинном зале, в соответствии с которым, 20% от 1/3 заявок (студенты, использующие УПД и ЭВМ), использовавших мини-ЭВМ (1 канал ОУ2) один раз, возвращаются для повторного использования УПД (ОУ1) и ЭВМ (1 канал ОУ2).

 

3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ GPSS-МОДЕЛИ И ЦИФРОВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Текст программы, разработанной в соответствии с исходной концептуальной схемой программы:

        1     1                  SIMULATE  ;Начало моделирования

        2     2                 H1 STORAGE 6  ;Накопитель Н1(ФЭК3) ограниченной емкость L = 6

        3     3                 OU2 STORAGE 2  ;2-х канальное обслуживающее устройство ОУ2(ФЭК6)

        4     4                  RMULT 4E5  ;Начального значения  ГСЧ

        5     5              1   GENERATE 8,2  ;Вход(ФЭК1). Поток заявок с равномерным распределением интервалов t(вх) = 8+-2.

        6     6              2   TRANSFER BOTH,,ME1 ;Разветвление по запрету(ФЭК2). Направить заявку при запрете Н1 на Выход(ФЭК12).

        7     7              3   ENTER H1  ;Поступление заявки в накопителей Н1(ФЭК3), если он не полон.

        8     8              4   TRANSFER .33,,ME2 ;Разветвление по заданной вероятности(ФЭК4). Направить заявку с вероятностью 1/3 в накопитель Н2(ФЭК7).

        9     9              5   TRANSFER .2,,ME3 ;Разветвление по заданной вероятности(ФЭК10). Направить заявку с вероятностью 0.2 в накопитель Н2(ФЭК7).

       10    10              6   QUEUE H3  ;Накопитель неограниченной емкости Н3(ФЭК5). Заявка ожидает освобождения ОУ2(ФЭК6).

       11    11              7   ENTER OU2  ;Поступление заявки в 2-х канальное ОУ2(ФЭК6), если один из каналов свободен.

       12    12              8   DEPART H3  ;Удаление заявки из накопителя Н3(ФЭК5).

       13    13              9   ADVANCE 17,0  ;Задержка, вложенная в ОУ2(ФЭК6), равная времени обработки заявки (17 мин.).

       14    14             10   LEAVE OU2  ;Выход обслуженной заявки из 2-х канального ОУ2(ФЭК6), через время обработки (17 мин.).

       15    15             11   LEAVE H1  ;Выход обслуженной заявки из накопителя Н1(ФЭК3).

       16    16             12  ME6 TERMINATE  ;Выход(ФЭК14). Выход заявки, обслуженной 1 раз на ЭВМ

       17    17             13  ME2 QUEUE H2  ;Накопитель неограниченной емкости Н2(ФЭК7). Заявка ожидает освобождения ОУ1(ФЭК8).

       18    18             14   SEIZE OU1  ;Поступление заявки в 1 канальное ОУ1(ФЭК8), если оно свободно.

       19    19             15   DEPART H2  ;Удаление заявки из накопителя Н2(ФЭК7).

       20    20             16   ADVANCE 8,1  ;Задержка, вложенная в ОУ1(ФЭК8), равная времени обработки заявки (8+-1 мин.).

       21    21             17   RELEASE OU1  ;Выход обслуженной заявки из 1 канального ОУ1(ФЭК8), через время обработки (8+-1 мин.).

       22    22             18   QUEUE H2  ;Накопитель неограниченной емкости Н2(ФЭК7). Заявка ожидает освобождения ОУ2(ФЭК6).

       23    23             19   TEST E P1,0,ME4 ;Разветвление по условию(ФЭК9). Если параметр заявки Р = 1, то переход на метку ME4

       24    24             20   TRANSFER .2,,ME5 ;Разветвление по заданной вероятности(ФЭК15). Направить заявку с вероятностью 0.2 в 2х канальное ОУ2(ФЭК6).

       25    25             21  ME4 ENTER OU2  ;Поступление заявки в 2-х канальное ОУ2(ФЭК6), если один из каналов свободен.

       26    26             22   DEPART H2  ;Удаление заявки из накопителя Н2(ФЭК7)

       27    27             23   ADVANCE 17,0  ;Задержка, вложенная в ОУ2(ФЭК6), равная времени обработки заявки (17 мин.).

       28    28             24   LEAVE OU2  ;Выход обслуженной заявки из 2-х канального ОУ2(ФЭК6), через время обработки (17 мин.).

       29    29             25   LEAVE H1  ;Выход обслуженной заявки из накопителя Н1(ФЭК3).

       30    30             26  ME7 TERMINATE  ;Выход(ФЭК13). Выход заявки, обслуженной 1 или 2 раза на ЭВМ

       31    31             27  ME3 QUEUE H2  ;Накопитель неограниченной емкости Н2(ФЭК7). Заявка ожидает освобождения ОУ2(ФЭК6).

       32    32             28  ME5 ENTER OU2  ;Поступление заявки в 2-х канальное ОУ2(ФЭК6), если один из каналов свободен.

       33    33             29   DEPART H2  ;Удаление заявки из накопителя Н2(ФЭК7)

       34    34             30   ADVANCE 17,0  ;Задержка, вложенная в ОУ2(ФЭК6), равная времени обработки заявки (17 мин.).

       35    35             31   LEAVE OU2  ;Выход обслуженной заявки из 2-х канального ОУ2(ФЭК6), через время обработки (17 мин.).

       36    36             32   ASSIGN 1,1,PH  ;присваивание параметру заявки P значения 1

       37    37             33   TRANSFER ,ME2  ;переход по метке, поступление заявки в очередь накопителя Н2

       38    38             34  ME1 TERMINATE  ;Выход(ФЭК12). Выход не обслуженной заявки

       39    39             35   GENERATE 1E8  ;Сегмент таймера

       40    40             36   SAVEVALUE 1,1.0*N$ME1/(N$ME1+N$ME6+N$ME7),XL

       41    41             37   SAVEVALUE 2,QA$H3/QA$H2,XL

       42    42             38   TERMINATE 1

       43    43                  START 1

       44    44                  END

1. Описание  используемых ФЭЯ в соответствии с концептуальной схемой

ФЭК 1 «Вход» реализуется блоком GENERATE 8,2,  параметрами для равномерного распределения интервалов времени 8±2

ФЭК 2 «Разветвление по запрету S1=6» реализуется ФЭЯ TRANSFER BOTH,ME1, который направляет транзакт, по метке ME1, если накопитель Н1 занят.

ФЭК 3 «Накопитель ограниченной емкости L1=6» реализуется парой регистрирующих вход и выход транзакта блоков ENTER H1, LEAVE H1 и картой STORAGE 6 задания емкости.

ФЭК 4 «Разветвление по заданной вероятности 1/3-2/3» реализуется ФЭЯ TRANSFER .33,,ME2, которой с вероятностью 0.33 направляет транзакт по метке ME2.

ФЭК 5 «Накопитель неограниченной емкости» Н3 реализуется парой регистрирующих вход и выход транзакта из очереди блоков QUEUE H3 и DEPART H3.

ФЭК 6 «Двухканальное обслуживающее устройство» ОУ2 реализуется парой регистрирующих вход и выход транзакта блоков ENTER OU2, LEAVE OU2 и картой STORAGE 2 задания числа каналов.

ФЭК 7 «Накопитель неограниченной емкости» Н2 реализуется парой регистрирующих вход и выход транзакта из очереди блоков QUEUE H2 и DEPART H2.

ФЭК 8 «Одноканальное обслуживающее  устройство» ОУ1 реализуется парой регистрирующих вход и выход транзакта блоков SEIZE OU1 и RELEASE OU1.