Создание имитационных моделей систем массового обслуживания на ЭВМ

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Введение

В настоящее время использование современных компьютеров является мощным средством реализации имитационных моделей в САПР вычислительных средств. Для того, чтобы реализовать имитационную модель сложной системы в составе САПР требуются специальные средства автоматизации моделирования, в состав которых обычно входят язык описания объектов моделирования, средства обработка языковых конструкций система организации имитационного процесса во времени.

Одним из таких специализированных и эффективных средств имитационного моделирования и исследования сложных техническим систем является GPSS (GENERAL PURPOSE SIMULATION SYSTEM). Это универсальная система имитационного моделирования дискретных объектов и процессов и одноимённый входной язык, предназначенные для построения моделей и проведения вычислительного эксперимента. Язык GPSS ориентирован на класс объектов, которые можно представить в виде систем массового обслуживания. В него входят специальные средства, позволяющие описывать поведение исследуемых систем в динамике.

Целью данной курсовой работы является изучение и освоение навык создания имитационных моделей систем массового обслуживания на ЭВМ с помощью специального языка моделирования GPSS , который позволяет при моделировании на ЭВМ проводить всего за несколько секунд реального времени эксперименты, отнимающие недели, месяцы и даже годы модельного времени.

1. Анализ задания

1.1 Исходные данные

Распределенная микропроцессорная система обработки данных обеспечивает обработку заявок, поступающих от территориально удаленного объекта с частотой 125 кГц, и состоит из 5 микропроцессоров, объединенных в двухсегментный конвейер. В общем потоке 1/3 заявок принадлежит 1-му типу, остальные - ко 2-му. Из входного буфера системы заявки направляются в буфер одного из двух микропроцессоров 1-го сегмента конвейера, объем которого рассчитан на 10 заявок. Время обработки заявки 1-го типа в 1-ом сегменте - 144 мкс, 2-го типа - 176 мкс. Распределение заявок происходит по критерию минимума входной очереди. Обработанные заявки поступают во входной буфер одного из трех микропроцессоров 2-го сегмента, имеющий минимальное содержимое. Время обработки в микропроцессоре 2-го сегмента заявок 1-го типа составляет 221 мкс, 2-го типа - 255 мкс.

Смоделировать работу системы в течение 4 мс. Определить необходимые объемы входного буфера системы и входных буферов микропроцессора 2-го сегмента конвейера. Обеспечить сбор статистики по работе всех очередей системы.

1.2 Проанализируем исходные данные

Имеем систему, состоящую из пяти микропроцессоров. Два входят в первый сегмент и три микропроцессора во втором. Также есть удаленный объект, из которого с частотой 125 кГц поступают заявки во входной буфер. Для удобства перейдем от частоты ко времени периода поступления заявок:

где - частота поступления, а Т- время периода поступления.

мкс;

Таким образом, данные поступают во входной буфер системы через каждые 8 мкс и распределение заявок, в буфер первого и второго микропроцессоров, происходит по критерию минимума входной очереди. Далее заявки обрабатываются соответственно и выходят из первого сегмента. Затем обработанные заявки поступают во входной буфер одного из трех микропроцессоров 2-го сегмента, имеющий минимальное содержимое.

По условию задания требуется определить объемы входных буферов системы и 2-го сегмента.

микропроцессорный буфер конвейер

2. Разработка структурной схемы исследуемой МПС

В нашем случае имеется система обработки информации от удаленного объекта, состоящая из:

входного буфера данных системы;

пяти микропроцессоров, объединенных в конвейер.

В свою очередь конвейер разбит на 2 сегмента. Первый содержит 2 микропроцессора, а второй три микропроцессора.

Графически схема представлена на рис. 1:

Рис. 1 Структурная схема исследуемой МПС

3. Анализ алгоритма функционирования исследуемой МПС

Алгоритм обработки транзактов:

Вход заявки (транзакта), одного из двух типов, в модель;

Вход в буфер системы (VBUF);

Поиск наименее загруженного буфера 1го сегмента;

Вход в буфер №1 (BUF1) (по условию выполнения п.3);

Выход из буфера системы (VBUF);

Вход в Микропроцессор №1 (PROC1);

Выход из буфера №1 (BUF1);

Обработка транзакта за 14±4 мкс (для сигнала 1го типа), за 17±6 мкс (для сигнала 2го типа);

Выход из микропроцессора №1 (PROC1);

Переход к определению наименее загруженного буфера 2го сегмента;

Вход в буфер №2 (BUF2) (по условию выполнения п.3);

Выход из буфера системы (VBUF);

Вход в Микропроцессор №2 (PROC2);

Выход из буфера №2 (BUF2);

Обработка транзакта за 14±4 мкс (для сигнала 1го типа), за 17±6 мкс (для сигнала 2го типа);

Выход из микропроцессора №2 (PROC2);

Переход к определению наименее загруженного буфера 2го сегмента;

Поиск наименее загруженного буфера 2го сегмента;

Вход в буфер №3 (BUF3) (по условию выполнения п.18);

Вход в Микропроцессор №3 (PROC3);

Выход из буфера №3 (BUF3);

Обработка транзакта за 22±1 мкс (для сигнала 1го типа), за 25±5 мкс (для сигнала 2го типа)

Выход из микропроцессора №3 (PROC3);

Вход в буфер №4 (BUF4) (по условию выполнения п.18);

Вход в Микропроцессор №4 (PROC4);

Выход из буфера №4 (BUF4);

Обработка транзакта за 22±1 мкс (для сигнала 1го типа), за 25±5 мкс (для сигнала 2го типа)

Выход из микропроцессора №4 (PROC4);

Вход в буфер №5 (BUF5) (по условию выполнения п.18);

Вход в Микропроцессор №5 (PROC5);

Выход из буфера №5 (BUF5);

Обработка транзакта за 22±1 мкс (для сигнала 1го типа), за 25±5 мкс (для сигнала 2го типа)

Выход из микропроцессора №5 (PROC5);

Уничтожение транзактов;

4. Модель исследуемой МПС в виде системы массового обслуживания (СМО)

При решении задач моделирования с помощью СМО процесс анализа связан с исследованием прохождения через эти системы заявок (транзактов). Все транзакты являются случайными процессами и при моделировании СМО могут быть известны лишь законы распределения и числовые характеристики этих случайных распределений, т.е. СМО носит статистический характер.

Устройства, в которых производится обслуживание транзактов, называются обслуживающими аппаратами (ОА) или каналами. ОА в совокупности образуют статические объекты. Транзакты являются динамическими объектами. ОА (каналы) описываются в СМО с помощью булевых переменных: «свободно» или «занято» («1» или «0»).

В процессе работы СМО могут возникать очереди. Количество очередей может быть бесконечно или с ограничением. Правила, согласно которым заявки выбираются из очереди, называются дисциплиной обслуживания. Величина, выражающая преимущество на право обслуживания называется приоритетом.

В соответствии с полученной структурной схемой модели, представим её в виде СМО. В нашей модели роль сигналов, поступающих с частотой 125кГц, выполняют транзакты (динамические объекты), поступающие в модель каждые 8 мкс. Приоритет этих транзактов, согласно заданию, одинаков (они поступают по критерию минимума входной очереди). В качестве микропроцессоров: PROC1, PROC2, PROC3, PROC4, PROC5 выступает ОА типа прибор (FACILITY); в качестве входного буфера системы и буферов микропроцессоров соответственно: BUF1, BUF2 - ОА типа память (STORAGE), а VBUF, BUF3, BUF4, BUF5 - ОА типа очередь (QUEUE). За единицу модельного времени принята 1 мкс.

Передача сигналов из входного буфера системы (VBUF) осуществляется в буфер одного из двух микропроцессоров первого сегмента конвейера, т.е. либо в BUF1 , либо в BUF2 соответственно, распределение заявок происходит по критерию минимума входной очереди. Обработанные заявки поступают во входной буфер одного из трех микропроцессоров 2-го сегмента, имеющий минимальное содержимое. И на этом система обработки заявок заканчивает свою работу. Данная модель реализована на рисунке ниже:

УО-удаленный объект;

Рис. 2 Модель в виде СМО

Размещено на Allbest.ru