Разработка и исследование имитационной модели
| Калининградский
государственный технический | ||
| Курсовая
работа допущена к защите
Руководитель: к. т. н. Доцент Мацула В. Ф. _________________________ «___»_______________2000 г. |
Курсовая работа
защищена с оценкой
___________________________ Председатель комиссии: ______________________________ ______________________________ «___»_______________2000 г. | |
| Разработка
и исследование имитационной
модели
Курсовая работа по дисциплине «Моделирование систем» МС.04.КР | ||
| Работу выполнил:
ст. гр. 97-ВТ-1 _________________________ | ||
| Калининград
2000 | ||
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.
- 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.
- Решение
- 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.
- Формализованная схема моделируемого объекта
Графическое
изображение моделируемого
Исследовать работу ВС по выполнению 200 заявок.
- Моделируемая система с позиций ТМО
В
рассматриваемой многоканальной СМО
один входной поток событий –
Таким
образом, мы имеем многофазную
Минимизируемый
показатель: среднее время обслуживания
заявки при минимальном числе
отказов в обслуживании.
Рис. 1. Формализованная схемы моделируемого объекта
- Таблица определений
Модель состоит из одного основного сегмента (моделирование потока заявок). Информация об объектах модели приведена в таблице 1.
Таблица 1
Таблица определений
| Элементы реальной системы | Объект GPSS | Обозначение |
| Заявки | Транзакт | |
| Первая ЭВМ | Устройство | VM1 |
| Вторая ЭВМ | Устройство | VM2 |
| Третья ЭВМ | Устройство | VM3 |
| Очередь к первой ЭВМ | Очередь | OCH1 |
| Очередь ко второй ЭВМ | Очередь | OCH2 |
| Очередь к третьей ЭВМ | Очередь | OCH3 |
| Максимальная длина первой очереди | Ячейка | N1 |
| Максимальная длина второй очереди | Ячейка | N2 |
| Максимальная длина третьей очереди | Ячейка | N3 |
| Количество отказов | Ячейка | KOL_OTK |
- Выбор единицы модельного времени
Все исходные временные параметры даны в минутах поэтому за единицу модельного времени целесообразно выбрать 1мин..
- 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$OCH3,VM_3
500 TRANSFER ,VM_1
510 OTKAZ
SAVEVALUE KOL_OTK+,1
520 VYH
TERMINATE 1
530 GENERATE 1
340 WINDOW POSITIONS
550 TERMINATE
START 200
- Анализ результатов моделирования
В таблице 2 и на рис. 3 приведена зависимость среднего времени обслуживания заявки и числа отказов от значения Q1,Q2 и Q3.
Таблица 2
| Q1 | Q2 | Q3 |
Среднее время обслуживаниязаявки наVM1 | Среднее время обслуживаниязаявки наVM2 | Среднее время обслуживаниязаявки наVM3 | Количество отказов | |
| 1 | 2 | 2 | 2 | 13 | 12 | 9 | 39 |
| 2 | 2 | 2 | 3 | 13 | 12 | 9 | 38 |
| 3 | 2 | 3 | 2 | 13 | 12 | 9 | 38 |
| 4 | 2 | 3 | 3 | 13 | 12 | 9 | 44 |
| 5 | 3 | 2 | 2 | 13 | 12 | 9 | 38 |
| 6 | 3 | 2 | 3 | 13 | 12 | 9 | 37 |
| 7 | 3 | 3 | 2 | 13 | 12 | 9 | 37 |
| 8 | 3 | 3 | 3 | 12 | 12 | 9 | 36 |
Рис. 2. Зависимость дохода от количества кассиров
Как видно из таблицы 2 и диаграммы (рис. 2), номер варианта Q1,Q2 и Q3 при котором достигается минимальное число отказов равно 8.
Рис. 3,а. Блок-схема модели. Часть имитации обработки заявок.
Рис. 3,б. Блок-схема модели. Часть определения минимальной очереди
- Визуализация модели
Для визуализации модели использовались средства анимации GPSS. Анимация осуществлялась в режиме предотвращения столкновений.
Текст программы с анимацией приведен в приложении 1, распечатка файла position.gps – в приложении 2.
Приложения
Приложение 1.
10 MICROWINDOW 3,FT$VM1 ;VM1
20 MICROWINDOW 2,FT$VM2 ;VM2
30 MICROWINDOW 1,FT$VM3 ;VM3
40 MICROWINDOW 4,X$KOL_OTK ;KOL_OTK
50 INITIAL X$N1,3
60 INITIAL X$N2,3
70
INITIAL X$N3,3
80 GENERATE 3,1,,200
90 ASSIGN ROW,10
100 ASSIGN COLUMN,5
110 ASSIGN SHAPE,1
120 ASSIGN COLOR,2
130 JOIN POSITION
140 ASSIGN TO_COLUMN,20
150 ASSIGN TO_ROW,10
160 ASSIGN 3,15
170 M_0 MOVE
180 LOOP 3,M_0
190 TRANSFER .4,,VM_1
200
TRANSFER .5,,VM_2
210 VM_3 TEST L Q$OCH3,X$N3,MET_1
220 ASSIGN TO_COLUMN,39
230 ASSIGN TO_ROW,10
240 ASSIGN 3,19
250 M_3 MOVE
260 LOOP 3,M_3
270 ASSIGN TO_ROW,6
280 ASSIGN 3,4
290 M_33 MOVE
300 LOOP 3,M_33
310 QUEUE OCH3
320 SEIZE VM3
330 DEPART OCH3
340 ASSIGN TO_COLUMN,39
350 ASSIGN TO_ROW,5
360 MOVE
370 ASSIGN COLOR,1
380 ASSIGN 1,2
390 M_NEXT3 ADVANCE 5,2
400 ASSIGN COLOR,4
410 LOOP 1,M_NEXT3
420 ASSIGN COLOR,2
430 RELEASE VM3
440
TRANSFER ,VYH
450 VM_2 TEST L Q$OCH2,X$N2,MET_1
460 ASSIGN TO_COLUMN,32
470 ASSIGN TO_ROW,10
480 ASSIGN 3,12
490 M_2 MOVE
500 LOOP 3,M_2
510 ASSIGN TO_ROW,6
520 ASSIGN 3,4
530 M_22 MOVE
540 LOOP 3,M_22
550 QUEUE OCH2
560 SEIZE VM2
570 DEPART OCH2
580 ASSIGN TO_COLUMN,32
590 ASSIGN TO_ROW,5
600 MOVE
610 ASSIGN COLOR,1
620 ASSIGN 1,2
630 M_NEXT2 ADVANCE 6,2
640 ASSIGN COLOR,4
650 LOOP 1,M_NEXT2
660 ASSIGN COLOR,2
670 RELEASE VM2
680
TRANSFER ,VYH
690 VM_1 TEST L Q$OCH1,X$N1,MET_1
700 ASSIGN TO_COLUMN,25
710 ASSIGN TO_ROW,10
720 ASSIGN 3,5
730 M_1 MOVE
740 LOOP 3,M_1
750 ASSIGN TO_ROW,6
760 ASSIGN 3,4
770 M_11 MOVE
780 LOOP 3,M_11
790 QUEUE OCH1
800 SEIZE VM1
810 DEPART OCH1
820 ASSIGN TO_COLUMN,25
830 ASSIGN TO_ROW,5
840 MOVE
850 ASSIGN COLOR,1
860 ASSIGN 1,2
870 M_NEXT1 ADVANCE 7,4
880 ASSIGN COLOR,4
890 LOOP 1,M_NEXT1
900 ASSIGN COLOR,2
910 RELEASE VM1
920 TRANSFER ,VYH
930 MET_1 TEST L Q$OCH1,X$N1,AS_1
940 TEST L Q$OCH2,X$N2,AS_2
950 TEST L Q$OCH2,Q$OCH1,VM_1
960 TRANSFER ,VM_2
970 AS_1 TEST L Q$OCH2,X$N2,AS_1_2
980 TEST L Q$OCH3,X$N3,VM_2
990 TEST L Q$OCH3,Q$OCH2,VM_2
1000 TRANSFER ,VM_3
1010 AS_1_2 TEST L Q$OCH3,X$N3,OTKAZ
1020 TRANSFER ,VM_3
1030 AS_2 TEST L Q$OCH3,X$N3,VM_1
1040 TEST L Q$OCH1,Q$OCH3,VM_3
1050 TRANSFER ,VM_1
1060 OTKAZ SAVEVALUE KOL_OTK+,1
1070 VYH ASSIGN TO_COLUMN,60
1080 ASSIGN TO_ROW,10
1090 ASSIGN 3,15
1100 ADD MOVE
1110 LOOP 3,ADD
1120 TERMINATE 1
1130 GENERATE 1
1140 ASSIGN 1,100
1150 ADDD ADVANCE
1160 LOOP 1,ADDD
1170 TERMINATE
1180 GENERATE 1
1190 WINDOW POSITIONS
- TERMINATE
Приложение 2.
maxbackground 17,80
LABEL 0,27 "Vichis Station",12
LABEL 9,5 "ENTER",2
LABEL 3,24 "VM1",5
LABEL 3,31 "VM2",5
LABEL 3,38 "VM3",5
LABEL 9,56 "EXIT",3
background 2,20
"
"X XXXXX XXXXX XXXXX X"
"X XXX XXX XXX X"
"X X"
"X X"
"X X"
"X XXXXXXXXXXXXXXXX"
"
"
"
"X XXXXXXXXXXXXXXXX"
"X X"
"
endbackground
background 8,5
"xxxxxxxxxxxxxxx"
" "
" "
" "
"xxxxxxxxxxxxxxx"
endbackground
shape 1
" XX "
" XXXXX "
" XX "
"XXXXXXXX"
" XXXX "
" XXXX "
" XX "
" X X "
endshape
Список использованной литературы
1. Голованов О. В. Моделирование сложных дискретных систем (Опыт применения GPSS).– М.: Энергия, 1978, 160 с.
2. Колесников А. В. Моделирование систем. Методические указания к курсовой работе. – Калининград: КГТУ, 1989. – 56 с.
3. Шрайбер Т. Дж. Моделирование на GPSS. – М.: Машиностроение, 1980. – 581 с.
