Моделирование работы узла коммутации сообщений
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
. Описание моделируемой системы
. Структурная схема модели системы и ее описание
. Временная диаграмма и ее описание
. Q-схема системы и ее описание
. Блок-схема моделирующего алгоритма и ее описание
. Математическая модель и ее описание
. Описание машинной программы решения задачи
. Результаты моделирования и их анализ
. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик
. Возможные улучшения в работе системы
Заключение
Список литературы
Введение
Данная курсовая работа по теме: Моделирование процессов обработки информации имеет следующее задание.
В узел коммутации сообщений, состоящий из входного буфера, процессора, двух выходных буферов и двух выходных линий, поступают сообщения с двух направлений. Сообщения с первого направления поступают во входной буфер, обрабатываются в процессоре, буферизуются в выходном буфере первой линии и передаются по выходной линии. Сообщения со второго направления обрабатываются аналогично, но передаются по элементам второй линии. Пакеты поступают через интервалы 157 мс на каждом направлении. Время обработки пакета в процессоре равно 7 мс, время передачи по выходной линии равно 155 мс. Если очередной пакет поступает при наличии трех пакетов в буфере, то оно получает отказ.
Необходимо смоделировать процесс обмена пакетами данных в течение 10с. Определить коэффициент загрузки процессора.
Целью названной курсовой работы является: закрепление знаний по математическим методам и программным средствам системного моделирования в ходе построения и изучения имитационных экспериментов с моделями процессов функционирования систем; выявление или оптимизация к наилучшему эксперименту, удовлетворяющего требованию наибольшей эффективности системы (зависит от конкретной системы). При дальнейшем рассмотрении системы задача оформляется в рамках получения наибольшего экономического эффекта от проектируемой системы, однако это не входит в задачу данной курсовой работы.
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. 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 (коммутационный узел), выполняющий свою функцию при поступлении заявки (источники сообщений).
. 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 (рисунок 1).
Рисунок 1 - Структурная схема
Из анализа условия следует, что используется лишь часть сообщений от источников во входном буфере коммутационного узла размером 3 сообщение, а остальные игнорируются. То есть, имеем режим работы СМО с отказами, возникающими при загруженности буфера.
3. Временная диаграмма и ее описание
Более детально процесс функционирования можно представить на временной диаграмме (рисунок 2).
Рисунок 2 - Временная диаграмма.
На диаграмме:
ось 1 - моменты поступления сообщений;
ось 2 - моменты нахождения в третьем буфере ЭВМ;
ось 3 - моменты нахождения во втором буфере ЭВМ;
ось 4 - моменты нахождения в первом буфере ЭВМ;
ось 5 - моменты нахождения на обработке в процессоре.
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.
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 (рисунок 1) можно представить в виде, показанном на рисунке 3, где S - источники, P - канал, NAK и BUF - накопители.
Рисунок 3 - Q-схема моделируемой СМО.
Источники S обозначают источники поступления сообщений в коммутационный узел, накопитель NAK - входной буфер узла коммутации, BUF - выходной буфер узла коммутации, где хранятся сообщения до их отправки в каналы связи. Поскольку емкость накопителя ограничена тремя сообщениями по условию, то при наличии трех сообщений в накопителе остальные поступающие сообщения отбрасываются, что отражает поток отказов. Из накопителя NAK сообщения поступают в канал P - на обработку в процессор узла коммутации, откуда выходят в выходной накопитель, а от туда в виде обработанного потока сообщений.
5. Блок-схема моделирующего алгоритма и ее описание
Для языка программирования GPSS существует своя символика блок-схем. В этой символике блок-схема имеет вид, показанный на рисунке 5.
В блок-схеме приняты сокращения, обозначающие очередь и устройство: NAK - входной буфер, P - процессор узла коммутации.