Название: имитационное моделирование на языке gpss методические указания(О.Н.ЕвсееваВ.В.Шишкин)

Жанр: Информационные системы и технологии

Просмотров: 931


2.1. моделирование вс, представленных как одноканальные системы массового обслуживания

В  этом  разделе  разрабатываются  и  исследуются  GPSS-моделиВС, имеющей один вход и один выход. На вход ВС в случайные или детерминированные моменты времени поступают задания на обработку.  Здания  выполняются  либо  сразу,    если  ВС  свободна, либо становятся в очередь. Время обработки здания также случайно или детерминировано.  После обработки задания покидают систему.Схема прохождения потока заданий, обрабатываемых ВС, приведена на рис.1.1.а как типовая одноканальная СМО.Пример 2.1При разработке GPSS-модели этой системы необходимо осуществить   программную   имитацию   следующих событий: создание задания (транзакта),  постановку транзакта в очередь,  уход транзакта  из очереди,  занятие  ВС,  задержку  на  время обработки(выполнения транзакта),   освобождение ВС, уход транзакта из моделируемой системы. На рис.2.1.и 2.2 представлены два варианта GPSS-модели ВС с различным заданием длины интервала моделирования.В приведенных на рис. 2.1 и 2.2 моделях задания (транзакты)поступают на обработку с интервалами,    распределенными равномерно в диапазоне [15,35] (рис.2.1) или [5,25] (рис.2.2).  Времяобслуживания одного транзакта ВС распределено также равномернов            диапазоне     [5,15].     Здесь     и     в  дальнейшем  используются безразмерные единицы модельного времени,    которые могут соответствовать миллисекунде,   секунде, минуте, и т.д. Модели включают     в   себя   семь   общих   блоков,   которые   выполняютследующие функции:1 - генерирование транзактов с равномерным распределением ин-тервалов следования;2 - постановка транзакта в очередь с числовым именем 1;3 - занятие транзактом одноканального устройства с символическим именем  SYST,  имитирующим  ВС  с  одним  входом  и  однимвыходом;4 - выход транзакта из очереди;5 - моделирование обслуживания транзакта устройства SYST;6 - освобождение транзактом устройства SYST;7 - удаление одного транзакта из модели.Для модели, приведенной на рис.2.2, моделирование прекратит-ся, когда блоком GENERATE будет сгенерировано количество транзак-

- 14 -Номерблока       о п е р а т о р ы   G P S S--------------------------------------------------1 GENERATE  25,102            QUEUE          Q13     SEIZE SYST4            DEPART        Q15     ADVANCE    10,56   RELEASE            SYST7            TERMINATE 1START         400ENDРис.2.1. Модель ВС с  фиксированным количеством обслуженных транзактов.Номерблока        о п е р а т о р ы   G P S S--------------------------------------------------1        GENERATE  15,102  QUEUE          Q13     SEIZE SYST4            DEPART        Q15            ADVANCE    10,56   RELEASE      SYST7            TERMINATE8           GENERATE  49209            TERMINATE 110      START            1ENDРис.2.2. Модель ВС с  фиксированным числом единиц модельного временитов, заданное в строке 9 START (в данном случае 400). В это коли- чество входит число транзактов, находящихся в очереди и на обслу- живании.

Модель рис.2.2  содержит помимо основного  сегмента (блоки1-7) дополнительный, который задает время моделирования  (блоки8-9,  управляющая строка 10). Блоки GENERATE с номерами 1 и 8 работают независимо друг от друга.    Через    4920    единиц модельного  времени  блок  GENERATE  с  номером  8  сгенерирует один транзакт,   что вызовет вычитание единицы из счетчика завершений (строки 9-10), и моделирование прекратится.После прогона рассмотренных выше моделей на  ЭВМ на  печатьвыдается статистика, относящаяся к устройству SYST и очереди Q1 в виде (рис. 2.3, 2.4).Для моделей (рис.2.1 и 2.2) она содержит следующие основные результаты соответственно:- коэффициент загрузки ВС 0.402 и 0.660;- число прошедших обработку транзактов 400 и 325;- максимальная длина очереди 1 и 2;- процент транзактов с  нулевым временем ожидания в очереди100 и 73.5;- среднее время ожидания в очереди 0 и 1.474.GPSS/PC. Общецелевая Система Моделирования.УлПИ. 1994 год.Моделирование завершено.Приборы  Нагрузка Число    Среднее   Номер обсл.входов время/тран. транзактаSYST   0.402366    400   10.117500      2Очереди  Макс. Среднее Общ. число  Число  Процент содерж. содерж.     входов            нул. вх. нул. вх.Q1       1    1.000000    400      400     1.000000Среднее $Среднее        Текущее время/тран. время/тран. содержимое0.000000            0.000000         0Рис. 2.3. Статистика для модели ВС (рис. 2.1).GPSS/PC. Общецелевая Система Моделирования.УлПИ. 1994 год.

Моделирование завершено.Приборы  Нагрузка Число   Среднее          Номер обсл.входов время/тран. транзактаSYST          0.660163         325      9.993846         3Очереди  Макс. Среднее Общ. число       Число            Процент содерж. содерж.     входов            нул. вх. нул. вх.Q1    2          1.000000         325      239            0.735385Среднее       $Среднее        Текущее время/тран. время/тран. содержимое1.473846   5.569767            0Рис. 2.4. Статистика для модели ВС (рис. 2.2).Язык GPSS предоставляет пользователю средства, которые поз- воляют            исследовать   ВС       при      изменении     ее         параметров    или параметров  входного  потока  заданий.  Для  повышения  точности моделирования  целесообразно  исследовать  ВС  в  установившемся режиме, что также реализуется средствами GPSS.Рассмотрим пример, иллюстрирующий эти возможности GPSS.Пример 2.2Пусть необходимо исследовать ВС при различном времени  обра-ботки заданий: 200 и 150 единиц. Входной поток заданий распреде-лен по закону Эрланга первого порядка с параметром = 0.0067. В результате  моделирования  должны быть получены коэффициенты загрузки  ВС  и  статистика  о  количестве  и  времени  нахождения заданий в системе (в очереди и на обслуживании).Модель этой  ВС приведена на рис.2.5. В этой модели выборка случайных чисел,  распределенных по закону Эрланга, формируется с помощью  с  помощью датчика равномерно распределенных чиселRN1 и вычисляемого объекта "функции" с именем ERLAN.Строки 1-7    модели    определяют функцию распределения Эрланга первого порядка.   Моделирование наступления событий производится блоком  GENEKATE,  операнд A которого является величиной обратной параметру X.

- 17 -Номер    Номерблока   о п е р а т о р ы   G P S S      строки--------------------------------------------------ERLAN FUNCTION  RN1,C24          10,0/.0176,.2/.0616,.4/.1219,.6/.1913,.8         2.2642,1/.3374,1.2/.4082,1.4/.4751,1.6/            3.5372,1.8/.5941,2/.6254,2.2/.6915,2.4          4.7326,2.6/.7689,2.8/.8008,3/.8641,3.5            5.9084,4/.9596,5/.9826,6/.9927,7       6.997,8/.9988,9/.9995,10        7TAB1 TABLE          Q1,0,1,20            8TAB2 TABLE          M1,0,500,20    91        GENERATE  150,FN$ERLAN         102      QUEUE            ETM    113      SEIZE PORT1            124      МЕТКА ADVANCE 200      135      RELEASE      PORT1             146      TABULATE  TAB1   157      DEPART        ETM    168      TABULATE  TAB2   179            TERMINATE 1          18START        500,NP            19RESET        20START        1000    21CLEAR       224            МЕТКА ADVANCE 150      23START        500,NP            24RESET        25START        1000    26END            27Рис. 2.5  Модель ВС с изменяемыми параметрами, исследуемая в установившемся режимеСтроки  8-9  задают  описание  таблиц  TAB1  и  TAB2.     С  их помощью формируются гистограммы распределения числа транзактов и   времени нахождения   транзактов   в исследуемой системе.   Таблица с именем TAB1 ссылается на СЧА Q1-число транзактов между блоками QOEUE ETM

и  DEPART  ETM,  то есть Q1-число транзактов в системе.  СЧА M1 в таблице TAB2 означает время нахождения транзактов в модели. Блоки модели имеют следующее назначение:1 - генерирование транзактов с интервалами следования,распреде-ленными по закону Эрланга с параметром X=0,0067;2 - вхождение в очередь с именем ЕТМ;3 - занятие транзактом устройства РORT1, имитирующего ВС;4 - моделирование  обслуживания  задания ВС с временем обработки200 единиц;5 - освобождение транзактом устройства РORT1;6 - формирование таблицы частот для СЧА Q1;7 - выход транзакта из очереди ЕТМ;8 - формирование таблицы частот для СЧА M1;9 - удаление транзакта из модели.Команды в строках 19 и  20 обеспечивают сброс накопленных статистик после обслуживания 500 транзактов (работа  в неустано- вившемся       режиме)          и          запрет печати            результатов    (операнд         В, заданныйТаблица 2.1Параметры исследуемой ВС+------------------------------------------------------------+¦          ¦           ¦Время Т обработк覦 N  ¦          ¦одного задания ВС¦¦п.п.¦      Определяемый параметр      +-----------------¦¦           ¦           ¦ 150  ¦ 200  ¦+----+-------------------------------------+--------+--------¦¦ 1  ¦ Коэффициент загрузки         ¦ 0.514 ¦ 0.644 ¦¦ 2  ¦ Максимальное число заданий, находя- ¦    ¦           ¦¦           ¦ щихся в системе (в очереди и на об- ¦  4   ¦  6       ¦¦            ¦ служивании)            ¦           ¦           ¦¦ 3  ¦ Среднее значение числа заданий        ¦ 1.409 ¦ 1.767 ¦¦ 4  ¦ Среднеквадратичное отклонение числа ¦   ¦           ¦¦           ¦ заданий         ¦ 0.579 ¦ 0.937 ¦¦ 5  ¦ Среднее значение времени обработки ¦ ¦           ¦¦           ¦ одного задания (с учетом пребывания ¦180.583 ¦296.235 ¦¦         ¦ в очереди)         ¦           ¦           ¦¦ 6  ¦ Среднеквадратичное отклонение вре- ¦ 55.187 ¦150.937 ¦¦    ¦ мени обработки одного задания          ¦           ¦           ¦+------------------------------------------------------------+

в виде NP, в команде START). Команда в строке 21  обеспечивает распечатку сведений об устройстве РORT1 и очереди ЕТМ, после прохождения         1000    транзактов     через   модель            в            установившемся режиме.Таблица