LEKZII96 (Эксплуатация средств вычислительной техники), страница 2

Программа на языке GPSS

1 EXP FUNCTION RN1,C24

0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2

.75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81

.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2

.999,7/.9998,8

2 GENERATE 0,0,,1 ;Генерирование транзакта

3 ASSING 1,K1000 ;Присвоение P₁ знач. 1000

4 INPUT ADVANCE 10,FN$EXP ;Моделирование интервала

;безотказной работы (10)

5 SEIZE FAC ;Занятие прибора

6 ADVANCE 20,FN$EXP ;Моделирование интрелвала

;восстановления (20)

7 RELEASE FAC ;Моделировавние перехода

;в рабочий режим

8 TABULATE XTIME ;Формирование таблицы

;(Т=Т_вос + Т_рем)

;XTIME задает число интерв.

;и ширину инервала (10,20)

9 LOOP 1,INPUT ;Организация цикла роходж.

;транзакта (блоки 3 и 8)

10 TERMINATE 1 ;Уничтожение транзакта

XTIME TABLE M1-,0,20,10 ;Формирование таблицы

START 1000

Результаты

Средняя занятость прибора составила 0,671, что хорошо согласуется с расчётным значением равным Р1 = 0,667*

Среднее время пребывания прибора в состоянии отказа с оставило 20,146 единиц машинного времени. Среднее время цикла равного

(Т=Твос + Трем) составило 30,015 времени.

Построение имитационной модели процессов отказов и восстановления нескольких ЭВМ несколькими ремонтниками

В этой работе будет рассмотрена более сложная система. Она состоит из четырёх ЭВМ и двух ремонтников. Зассмотрим исходные характеристики системы

Входной поток требование, который характеризует начало работы каждой ЭВМ, имеет пуассоновское распределение с l=0,1. Каждый из транзактов последовательно ищет свободный прибор и занимает его. При отсутствии свободного прибора пришедший транзакт безвозвратно теряется. Усли транзакт занял прибор,а он отказал, то такой транзакт так же теряется Распределение времени обслуживания экспоненциальное с параметрам m= 0,05, а поток отказов пуассоновский с параметром m=0,01. Распределение времени восстановления - экспоненциальное.

В табл.1 приведено распределение элементов языка GPSS в этой моделе.

Табдица 1

Структурная схема программы не приводится.

Программа на языке GPSS

EXP FUNCTION RN1,C24

0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2

.75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81

.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2

.999,7/.9998,8

1 GENERATE 100,FN$EXP,,,1

2 PREEMPT FAC1,PR.INC7..RE

3 АSSIGN 2.FAC1

4 TRANSFER .COM2

5 GENERATE 100,FN$EXP,,,1

6 PREEMPT FAC2.PR.INC7..RE

7 FSSIGN 2.FAC2

8 TRANSFER .COM2

9 GENERATE 100,FN$EXP,,,1

10 PREEMPT FAC3.PR.INC7..RE

11 АSSIGN 2.FAC3

12 TRANSFER .COM2

13 GENERATE 100,FN$EXP,,,1

14 PREEMPT FAC4.PR.INC7..RE

15 ASSIGN 2.FAC4

16 TRANSFER .COM2

17 GENERATE 100,FN$EXP,,,1

18 INC1 GATE NU 1.INC2

19 SEIZE FAC1

20 ASSIGN 1.FAC1

21 TRANSFER .COM1

22 INC2 GATE NU 1.INC3

23 SEIZE FAC2

24 ASSIGN 1.FAC2

25 TRANSFER .COM1

26 INC3 GATE NU 1.INC2

27 SEIZE FAC3

28 ASSIGN 1.FAC3

29 TRANSFER .COM1

30 INC4 GATE NU 4.INC7

31 SEIZE FAC4

32 ASSIGN 1.FAC4

33 COM1 ADVANCE 20.FN$EXP

34 RELEASE P1

35 TERMINATE 1

36 INC7 SAVEVALUE 2+.K1

37 TERMINATE 1

38 COM2 TRANSFER BOTH.ATT1.ATT2

39 ATT1 ENTER REM1

40 ADVANCE 30.FN$EXP

41 LEAVE REM1

42 TRANSFER .COM3

43 ATT2 ENTER REM2

44 ADVANCE 30.FN$EXP

45 LEAVE REM2

46 COM3 RETURN P2

47 SAVEVALUE 1=.M1

48 OUTT TERMINATE

START 5000

Описание работы программы

1,5,9,13 блоки - генерируют транзакты отказов для всех устройств FAC (среднее время безотказной работы 1\l равно 100.

2,6,10,14 - прерывание работы отказами с потерей транзактов.

3,7,11,16 - назначение параметра Р2 транзакта-отказа соответствующего ему номера прибора.

17 - генерирование транзактов требований (наверно, работающих машин). Среднее время между моментами их возникновения 10 единиц машинного времени моделирования*

18, 22,26,30 - проверка на занятость приборов если прибор занят - передача транзакта другому. Если все заняты - потеря транзакта.

19,23,27,31 - занятие свободного прибора*

20,24,26,32 - назначение параметра Р1 транзактам, иметирующего занятого им прибора.

21,25,29 - передача этих транзактов в блок CJB1,

33 - моделирование времени обслуживания требовани .

34 - освобождение требованием занимаемого им прибора.

35 - уничтожение транзактов требований.

36 - сумирование числа теряемых требований в ячейке 2, отведнной для хранимых величин.

37 - уничтожение теряемых транзактов- требований.

38 - передача отказавшего прибора ремонтнику.

39,43 - поступление прибора на ремонт.

40, 44 - моделирование времени ремонта или восстановления, величиной равной 1/m- 30 единицам.

41, 45 - ремонтник свободен

42 - передача транзакт в блок COM3.

46 - окончание прерывания обслуживания прибором вследствии отказа и ремонта.

47 хранение отказов в ячейке !.

48 - уничтожение отказов-транзактов.

Результаты моделирования

За 48245 единиц времени было смоделировано для FAC1 - FAC4 соответственно 452,443,458,450 отказов. За это время в систему поступило 5002 требований на ЭВМ. и которых потеряно вследствии занятости или отказов 1829. (Смотри хранимое значение в 2).

Средняя занятость приборов FAC соответственно равна - 0.742. 0.676. 0.593 и 0.636, Средняя занятость ремонтников - REM1 0.665. REM2 - 0.439,

Суммарное время простоя всех приборов составило 50993. (Смотри содержимое хранимое в ячеке 1).

Исследование модели эксплуатационного обслуживания ЭВМ

В аналитических вероятностных моделях потоков отказов, сбоев, восстановлений принималось допущение об экспоненциальном распределении времени наработки на отказ, поиска и замены отказавших устройств ЭВМ и т.д* Это распределение всегда удовлетворительно описывает ту или иную выборку, получаемую в процессе наблюдения за работой ЭВМ* Отказ от экспоненциального распределения делает вероятностную модель процесса эксплуатации весьма сложной, что не позволяет получить ее разрешение в замкнутой форме.

Для сравнения правомочности использования эмпирических и статистически полученных распределений. В качестве примера рассмотрим простейшую модель. Считаем, что ЭВМ может находиться в двух состояниях - рабочем и в режиме отказа и восстановления.

Пусть эмпирические функции распределения, получаемые экспериментально, для времени между отказами и длительностями восстановления работоспособности ЭВМ заданы в виде графиков, и в единицах модельного времени. Методика определения эмпирических функций распределения времени появления отказов и длительностей отказов рассмотрена в книге Л1 стр.47-53.

Задание этих функций в операторе FUNCTION языка GPSS выглядит следующим образом:

RASPR1 FUNCTION= 0,0/0,1.1000/0,2.1500/0.4.4000/0,8,5000/1,7000

RASPR1 FUNCTION = 0,0/0,1.100/0,2.200/0.4.450/0,8,600/1,1000

В Таблице 1 приведены варианты индивидуальных заданий.

В языке GPSS рекомендованы следующие формы задания экспоненциального распределения.

EXP1 FUNCTION RN1,C24

0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2

.75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81

.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2

.999,7/.9998,8

EXP2 FUNCTION RN1,C24

0,0/.1,.10/.2,.22/.3,.35/.4,.51/.5,.69/.6,.91/.7,.120

.75,.138/.8,,16/.84,.185/.88,.212/.9,.23/.92,.252/.94,.281

.95,.299/.96,.32/.97,.35/.98,.39/.99,.46/.995,.53/.998,.62

.999,7/.9998,8

Рассмотрим программную реализацию модели.

Программа

RMULT 7,519

XTIME TABLE MP1,0,400,20

TIME1 FUNCTION RN1,C6

0,0/0,1.1000/0,2.1500/0.4.4000/0,8,5000/1,7000

TIME2 FUNCTION RN1,C6

0,0/0,1.100/0,2.200/0.4.450/0,8,600/1,1000

1 GENERATE ,,,1,,1,5

2 INPUT MARK 1

3 SEIZE COMP

4 ADVANCE FN$TIME1

5 RELEASE COMP

6 SEIZE SERV

7 ADVANCE FN$TIME2

8 RELEASE SERV

9 TABULATE XTIME

10 SPLIT 1,INPUT

11 TERMINATE 1

START 1000

END

Описание программы

1 блок - порождает транзакт, соответствующий ЭВМ, которая может находится в двух состояниях.

2 -оператор MARK с меткой INPUT запоминает момент входа транзакта в модель

3 - занятие прибора COMP и имитирует нормальную работу ЭВМ.

4 - определение времени работы ЭВМ.

5 - окончание работы по причине возникновения неисправности и освобождение прибора.

6 - 8 - эти блоки моделируют состояние ЭВМ в состоянии восстановления*

9 - восстановление закончено, и транзакт попадает в блок определения суммы двух случайных величин, которые определяют два состояния.

10 - создание нового транзакта, который поступает в блок MARK* Предыдущий транзакт гибнет в блоке 11.

Результаты

Значения коэффициентов использования приборов COMF и SERV определяют коэффициент готовности ЭВМ и вероятность её простоя. Эти параметры соответственно равны - 0,691 и 0,108.

Исследование модели обслуживания нескольких ЭВМ с одним ремонтником

Как известно, персональные ЭВМ обладают достаточно высокой надёжностью. При нормальной эксплуатации такая машина не требует вмешательства в свою работу человека, называемого в СМО ремонтником.

Так как в состав ЭВМ входят различные блоки, которые можно называть ТЭЗами, то в любой момент времени один из них может выйти из строя. Восстановление работоспособности может осуществляться как немедленным ремонтом вышедшего из строя ТЭЗа, так и его заменой на запасной, находящийся в ЗИПе. Неисправный ТЭЗ ремонтируется и поступает либо в ЗИП, либо в ЭВМ, и в этом случае ТЭЗ из ЗИПа помещается на своё место опять в ЗИП. Первый метод получил название "непосредственного ремонта, а второй - "комбинированного ремонта”. В данной работе рассматривается первый из методов.

Будем считать, что пребывание ЭВМ в рабочем и нерабочем (восстанавливаемом) режимах, имеет экспоненциальное распределение с параметрами l и m Под l понимают среднюю интенсивность отказов, выраженную числом отказов в единицу времени. Под m понимают среднюю интенсивность времени обслуживания, выражаемую числом восстановленных ТЭЗов за единицу времени. Для персональных ЭВМ l является относительно малой величиной,а m относительно велико. Отношение l/m называется коэффициентом обслуживания.

Предположим, что m ЭВМ имеют одинаковые l и m, и они обмлуживаются одним реионтником. Если ЭВМ выходит из строя, она обслуживается немедленно, при условии, что ремонтник не занят обслуживанием другой ЭВМ.

Все m ЭВМ работают независимо друг от друга.