Моделирование процессов обработки информации
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Рисунок 2 - Временная диаграмма процесса функционирования узла коммутации пакетов.
1.3Q-схема системы и ее описание
Так как описанные процессы являются процессами массового обслуживания, то для формализации задачи используем символику Q-схем. В соответствии с построенной концептуальной моделью и символикой Q-схем структурную схему данной СМО можно представить в виде, показанном на Рис. 3., где И - источник, К - канал, Н - накопитель.
Источник И имитирует процесс поступления пакетов во входной буфер, накопитель Н1 ставит сообщения в очередь.
Заявки, обслуженные каналом К1, поступают в накопитель Н1 или в Н2 в зависимости из какого направления они поступили , а затем обслуживаются каналом К2 или К3, имитирующими первую и вторую выходные линии соответственно.
.
Рисунок 3 - Структурная схема системы в символике Q-схем.
.4Укрупненная схема моделирующего алгоритма и ее описание
После этапа формализации задачи необходимо приступить к построению моделирующего алгоритма. Обобщенная схема моделирующего алгоритма данной задачи, построенная с использованием принципа t, представлена на Рис. 4.
После пуска модели и ввода исходных данных происходит проверка, если обслужено заданное число заявок, то идет обработка результатов и вывод их на печать. В обратном случае переход к следующему интервалу .
Рисунок 4 - Обобщенная схема моделирующего алгоритма процесса функционирования узла коммутации пакетов.
Обозначения, принятые в блок-схеме: OZU - входной буфер, IC - процессор, Vbuf1 - буфер первой выходной лини Line1, Vbuf2 - буфер второй выходной линии Line2.
.7 Математическая модель и ее описание
Для решения одним из аналитических методов, базирующихся на теории массового обслуживания, ее следует предварительно упростить. Существуют следующие формулы, описывающие СМО с отказами:
Kз1= (1.1)
Kз2= (1.2)
Kз3=(1.3)
где tc1 - время обработки сообщения в процессоре, tc2 и tc3 время передачи сообщения по выходным линиям, Kз1- коэффициент загрузки процессора, Kз2 и Kз3 - коэффициенты загрузки выходных линий соответственно;
- суммарное время занятости процессора, и суммарное время занятости выходных линий соответственно;
Т - общее время моделироания.
.8 Описание машинной программы решения задачи
Программа, реализующая алгоритм создана в среде GPSS. Сообщения поступившие из двух источников направляются в общий буфер (OZU), затем обрабатываются в процессоре (IC). После обработки пакетов в процессоре они посредством блока TRANSFER, содержащего параметр безусловного перехода, направляются в буферы выходных линий Для проверки длины очереди буферов выходных линий используется оператор TEST. Из буферов сообщения передаются по выходным линиям.
Листинг программы приводится в приложении 1.
.9 Результаты моделирования и их анализ
Отчет GPSS имеет следующий вид:
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
.000 100.000 31 3 0VALUE29.00010001.00010005.00010003.00010000.00010004.00010002.00015.00022.000LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
GENERATE 6 0 0
QUEUE 6 0 0
SEIZE 6 0 0
ADVANCE 6 1 0
DEPART 5 0 0
RELEASE 5 0 0
TRANSFER 5 0 0
GENERATE 5 0 0
QUEUE 5 0 0
SEIZE 5 0 0
ADVANCE 5 0 0
DEPART 5 0 0
RELEASE 5 0 0
TRANSFER 5 0 015 TEST 5 0 0
QUEUE 5 0 0
SEIZE 5 0 0
ADVANCE 5 1 0
DEPART 4 0 0
RELEASE 4 0 0
TERMINATE 4 0 022 TEST 5 0 0
QUEUE 5 1 0
SEIZE 4 0 0
ADVANCE 4 1 0
DEPART 3 0 0
RELEASE 3 0 0
TERMINATE 3 0 029 TERMINATE 0 0 0
GENERATE 1 0 0
TERMINATE 1 0 0ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY11 0.719 6.537 1 11 0 0 0 04 0.618 15.442 1 10 0 0 0 15 0.671 13.422 1 9 0 0 0 0MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE.(-0) RETRY
OZU 2 1 11 0 0.941 8.558 8.558 02 2 5 0 0.637 12.736 12.736 03 1 5 0 1.074 21.490 21.490 0
Из отчета можно сделать выводы: количество заявок, прошедших через устройство IC (процессор) равно 11, количество заявок переданных по первой линии равно 5, по второй 4, две заявки не были обработаны - одна заявка находится в блоке ADVANCE IC (обработка сообщения в процессоре), другая в блоке QUEUE Vbuf2 (буфер второй выходной линии). Заявки получившие отказ отсутствуют. Занятость процессора - 0.719.
1.10 Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик
Вычислим коэффициенты занятости процессора и выходных линий по формулам (1.1), (1.2), (1.3) и сравним полученные результаты с результатами имитационного моделирования.
Сравним полученные результаты с результатами имитационного моделирования.
Из сравнения видно, что результаты моделирования незначительно отличаются от математических расчетов.
1.11 Описание возможных улучшений в работе системы
имитационный моделирование процессор буферизация
Работа данной системы моделируется за конкретный промежуток времени, следовательно основной задачей оптимизации является нахождение условий, при которых обрабатывается максимальное количество заявок, но в то же время должны отсутствовать отказы в обслуживании заявок.
Для оптимизации работы системы сделаем её двухпроцессорной. Ниже приведен листинг программы с двумя процессорами.
Листинг программы
SIMULATE
GENERATE 15,7
QUEUE OZU
SEIZE IC1
ADVANCE 7
DEPART OZU
RELEASE IC1
TRANSFER ,VLine1
GENERATE 15,7
QUEUE OZU
SEIZE IC2
ADVANCE 7
DEPART OZU
RELEASE IC2
TRANSFER ,VLine2
VLine1 TES