Моделирование процесса обработки заданий в вычислительной системе
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?).
Актуальность подобных задач в нашем мире не вызывает сомнения, поскольку благодаря предварительно смоделированной системе удается гораздо быстрее и дешевле выяснить наиболее сложные и случайные моменты работы реальной системы, вычислить ее временные и иные характеристики.
1. Основная часть
1.1 Описание моделируемой системы
Задача, решаемая в данной курсовой работе, относится к задачам теории систем массового обслуживания (СМО). Это объясняется тем, что используется непрерывно-стохастическая модель, элементом которой является прибор (ЭВМ), выполняющий свою функцию при поступлении заявки (информации от датчиков).
1.2 Структурная схема модели системы и ее описание
Для описания подобных процессов, прежде всего, используют структурные схемы, которые отражают физические составляющие элементы системы для лучшего понимания системы. Приведем структурную схему (рис 1).
Рисунок 1 - Структурная схема
Из анализа условия следует, что используется лишь часть сообщений от датчиков в буфере ЭВМ размером 1 сообщение, а остальные игнорируются. То есть, имеем режим работы СМО с отказами, возникающими при загруженности буфера.
1.3 Временная диаграмма и ее описание
Более детально процесс функционирования можно представить на временной диаграмме (рис.2).
Рисунок 2 - Временная диаграмма
На диаграмме:
ось 1 - моменты прихода информации от датчиков;
ось 2 - моменты нахождения в буфере ЭВМ;
ось 3 - моменты нахождения на обработке ЭВМ.
С помощью временной диаграммы можно выявить все особые состояния системы, которые необходимо будет учесть при построении детального моделирующего алгоритма. Все описанное выше есть, по сути, этап построения концептуальной модели системы.
1.4 Q-схема системы и ее описание
Для описания СМО, как непрерывно-стохастических процессов, используют Q-схемы, отражающие элементы и структуру СМО. В соответствии с построенной концептуальной моделью и символикой Q-схем структурную схему данной СМО (рис.1) можно представить в виде, показанном на рис.3, где И - источник, К - канал, Н - накопитель.
Рисунок 3 - Q-схема моделируемой СМО
Источник И обозначает датчики, от которых в буфер ЭВМ, накопитель - Н, попадают сообщения. Поскольку емкость накопителя ограничена 1 по условию, то при наличии сообщения в накопителе остальные поступающие сообщения отбрасываются, что отражает поток отказов. Из накопителя Н сообщения поступают в канал К - на обработку в ЭВМ, откуда выходят в виде обработанного потока сообщений.
1.5 Укрупненная схема моделирующего алгоритма и описание ее блоков
Известно [1], что существует две разновидности схем моделирующих алгоритмов: обобщенная (укрупненная) схема, задающая общий порядок действий, и детальная схема, содержащая уточнения к обобщенной схеме. Обобщенная схема моделирующего алгоритма данной задачи, построенная с использованием "принципа t", представлена на рис.4. Алгоритм решения задачи не является сложным, так как каждому блоку соответствует один исполняемый оператор выбранного языка программирования GРSS Wоrld (см. текст программы), а значит, не требует какой-либо детализации в виде детальной схемы алгоритма.
Необходимо отметить, что в исходной постановке данную задачу можно решить только методом имитационного моделирования. Для решения одним из аналитических методов, базирующихся на теории массового обслуживания, ее следует предварительно упростить, что, естественно, скажется на точности и достоверности полученных результатов.
Рисунок 4 - Обобщенная схема алгоритма
1.6 Блок-схема моделирующего алгоритма и ее описание
Для языка программирования GРSS существует своя символика блок-схем. В этой символике блок-схема имеет вид, показанный на рис.5.
В блок-схеме приняты сокращения, обозначающие очередь и устройство: N - nakорitel, С - соmрuter.
Рисунок 5 - Блок-схема
1.7 Математическая модель и ее описание
Как известно [2], для СМО с ожиданием справедливы формулы:
, то есть
, где
- размер очереди;
- интенсивность потока заявок;
- интенсивность потока обслуживания;
Р - вероятность отказа;- относительная пропускная способность
Рассчитаем показатели относительной пропускной способности для сравнения с данными результатов имитационного моделирования.
По условию: =1/3, =1/5, тогда
q=1- (5/3) 2* (- (2/3) / (1- (5/3) 3))) =0,490.
1.8 Описание машинной программы решения задачи
Наиболее удобным средством решения поставленной задачи являются средства имитационного моделирования, поскольку содержат функции, позволяющие легко и удобно создавать модели и отслеживать их состояние с изменением времени и содержания. Для СМО - это язык GРSS Wоrld, и он отражает характеристики таких объектов СМО как очередь, устройство, что позволяет применить его для решения нашей задачи.
Текст программы приводится в приложении 1.
1.9 Результаты моделирования и их анализ
Отчет GРSS по программе является результатом ее работы и имеет вид:
1.10 Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик
Исходя из приведенных результатов видно, что пок