- •Учебное пособие по дисциплине «Моделирование» содержание
- •1. Основные определения и понятия теории моделирования, области использования
- •2. Основные методы моделирования
- •3. Классификация видов моделирования
- •4. Математические модели систем
- •5. Основные подходы к построению моделей системы
- •6. Введение в имитационное моделирование систем
- •6.1. Проблемы применения имитационного моделирования
- •6.2. Принцип t и особых состояний z
- •6.3. Пример использования принципа при моделировании системы
- •6.4. Пример использования принципа особых состояний при моделировании системы
- •7. Математические основы имитационного моделирования
- •7.1. Методы генерации случайных чисел
- •7.2. Методы имитационного моделирования случайных величин
- •7.3. Имитационное моделирование случайных событий
- •8. Статистическое моделирование
- •8.1. Метод статистического моделирования
- •8.2. Обработка результатов моделирования
- •9. Элементы теории Марковских случайных процессов, используемые при моделировании систем
- •9.1. Потоки событий
- •9.2. Марковский случайный процесс
- •9.3. Марковский случайный процесс «гибели и размножения»
- •10. Элементы теории массового обслуживания, применяемые при моделировании систем
- •10.1. Основные определения и понятия. Структура смо. Классификация смо
- •10.2. Системы массового обслуживания, в которых протекает Марковский случайный процесс «гибели и размножения»
- •10.2.1. Основные типы систем, соответствующие процессу «гибели и размножения»
- •10.2.2. Расчет характеристик смо на основе использования аналитического метода
- •1. Расчет многоканальных систем без потерь с неограниченным ожиданием и бесконечным потоком требований на входе (разомкнутые системы)
- •2. Расчет многоканальных систем с отказами и бесконечным потоком требований на входе (разомкнутые системы)
- •3. Расчет многоканальных систем без потерь с источником конечного числа требований (замкнутые системы)
- •4. Смо с «взаимопомощью» между каналами
- •5. Смо с ошибками в обслуживании
- •11. Инструментальные средства моделирования
- •11.1. Классы инструментальных средств
- •11.2. Технология разработки имитационной модели
- •11.3. Моделирование работы вычислительной системы в среде gpss/World
- •3. Моделирование одноканальных устройств
- •4. Очереди. Блоки queue и depart
- •5. Моделирование многоканальных устройств
- •11.4. Моделирование значений случайной величины с заданным законом распределения и обработка результатов моделирования средствами gpss/World
- •1. Моделирование последовательности значений случайных величин с заданным законом распределения
- •2. Обработка результатов моделирования
- •11.5. Основные направления развития инструментальных средств моделирования
- •Список литературы
3. Моделирование одноканальных устройств
Устройства используются при моделировании систем для имитации работы оборудования единичной емкости, например, процессор, канал передачи данных, человек, компьютер. Устройство в любой момент времени может обрабатывать только одно сообщение (транзакт). Если в процесс обслуживания появляется новый транзакт, то он должен:
- либо подождать своей очереди;
- либо направиться в другое место;
- либо прервать обслуживание текущего сообщения.
Для использования одноканального устройства транзакту необходимо выполнить следующие шаги.
ждать очереди, если необходимо;
когда подходит очередь занять устройство;
устройство находится в состоянии занятости, пока не закончится обслуживание, для обслуживания необходим некоторый интервал времени;
когда обслуживание закончится, освободить устройство.
Второй и четвертый шаги реализуются блоками SEIZE и RELEASE.
Блок SEIZE имеет следующий формат :
SEIZE A
Свободный блок SEIZE позволяет вошедшему в него сообщению занять указанное устройство. Блок SEIZE задерживает сообщение, если устройство занято или находится в состоянии недоступности.
В поле А задается номер (имя) занимаемого устройства.
Сообщение, занявшее устройство, затем пытается перейти к следующему по номеру блоку. Устройство остается занятым до тех пор, пока занимающее его сообщение не войдет в соответствующий блок RELEASE. Прежде чем освободить устройство, сообщение может пройти через неограниченное число блоков.
Блок RELEASE имеет следующий формат:
RELEASE A
Блок RELEASE предназначен для освобождения устройства тем сообщением, которым В поле А задается номер (имя) освобождаемого устройства.
Транзакты обслуживаются устройствами в течение некоторого промежутка времени. Для моделирования такого обслуживания, т.е. для задержки транзактов на определенный отрезок модельного времени (реализация шага 3), служит блок ADVANCE (задержать), имеющий следующий формат:
ADVANCE A,B
Операнды в полях A и B имеют тот же смысл, что и в соответствующих полях блока GENERATE. Следует отметить, что транзакты, входящие в блок ADVANCE, переводятся из списка текущих событий в список будущих событий, а по истечении вычисленного времени задержки возвращаются назад, в список текущих событий, и их продвижение по блок-схеме продолжается. Если вычисленное время задержки равно 0, то транзакт в тот же момент модельного времени переходит в следующий блок, оставаясь в списке текущих событий.
Например, транзакты, поступающие в модель из блока GENERATE через случайные интервалы времени, имеющие равномерное распределение на отрезке [60;140], попадают в блок SEIZE и занимают устройство с номером 1. Далее в блоке ADVANCE определяется случайное время задержки транзакта, имеющее равномерное распределение на отрезке [30;130], и транзакт переводится в список будущих событий. По истечении времени задержки транзакт возвращается в список текущих событий и входит в блок RELEASE и освобождает устройство 1. Заметим, что в списке будущих событий, а значит и в блоке ADVANCE может одновременно находиться произвольное количество транзактов.
GENERATE 100,40
SEIZE 1
ADVANCE 80,50
RELEASE 1
В рассмотренных выше примерах случайные интервалы времени подчинялись равномерному закону распределения вероятностей. Для получения случайных величин с другими распределениями в GPSS используются вычислительные объекты: переменные и функции.
Задания для самостоятельной работы:
- Приведите фрагмент программы, который моделирует обработку детали на станке. Название устройства – MACHINE, время обработки – 10 ед. модельного времени.
- Напишите сегмент программы, который описывает процесс шлифования изделия. Шлифование занимает 3-5 минут, в каждый момент времени может обрабатываться только одно изделие. Единица модельного времени – 1 секунда.