MS_glavy_123 (Учебное пособие), страница 9

где — «чистое» время обработки события; — время коррекции собираемой статистики при появлении каждого события i.

На диаграмме приведен пример с присутствием в модели трех типов событий (i=1,3). Моменты появления события отображаются в верхних трех строках прямоугольниками с двумя индексами i и j.

Время работы модели — представляется в виде выражения, компонентами которого являются функционально-ориентированные процессы переработки информации, связанные планированием обработки, обработкой событий.

Рис. 11

Эти процессы осуществляются как MM ( ), так и интерпретацией и реализацией операторов модели, соответствующих данному событию :

где — время начальной настройки значений параметров модели, = 1, если в момент времени k, определяемый порядковым номером события в общем потоке событий, происходит событие типа; = 0, если в момент времени k, определяемый порядковым номером события в общем потоке событий, не происходит событие i-го типа; — число типов событий; — время коррекции статистики при появлении события i-гo типа; — время обработки событий типа i в момент времени k.

ММ в каждый момент , когда происходит появление новой группы (или одного) событий, обрабатывает эту группу событий (текущих или активных) и, после того как очередь текущих событий станет пуста, переходит к анализу очереди будущих событий, определяет ближайшее событие и увеличивает значение счетчика на величину + и цикл повторяется снова.

Это основная функция MM — управление очередями событий и модельного времени— одного из блоков системы. Другими блоками являются имитаторы процессов, и задающие путь каждой заявки от ресурса к системы, интерпретатор операторов языка, на котором программирование модели. Общая организация системы приведена на рис. 12а.

Первая функция ММ — управление процессами.

Блок 1 анализирует списки будущих и активизированных — (т.е. активных в модельном времени, но ожидающих в машинном времени) событий и имеющихся для определения процесса, подлежащего активизации в момент машинного времени; прерывает и возобновляет работу процессов; передает информацию об изменениях состояний в блок сбора статистики 10; формирует информацию для сообщений об ошибках (блок 9).

Блок 2 фиксирует нормальное окончание моделирования (истекло заданное модельное время или заданное число событий); представляет приостанов работы модели по условию или команде; фиксирует аварийное окончание моделирования (пуста очередь активизированных и будущих событий, превышены для модели размеры памяти и пр.).

Блоки 3,11,12 определяют необходимость и управляют выдачей результатов.

Блоки 4 и 5 — после приостанова (останова) управляют внесением изменений в данные.

Блоки13 и 21 проверяют и реализуют либо продолжение моделирования, либо его прекращение (останов).

Вторая функция ММ — управление ресурсами. Рациональный выбор требуемых ресурсов и их распределение — одна из задач проектирования системы управления. Под ресурсами понимаются программные и аппаратные средства моделируемой системы. Ресурсы в реальных системах ограничены. Эти же ограничения должны отображаться в модели, а в ММ должны быть предусмотрены средства для слежения за использованием ресурсов. Существующее многообразие ресурсов можно разбить на две категории, условно назвав их ресурсами типа «память» и ресурсами типа «устройство». Для работы с ними в состав монитора введены блоки 7 и 8 соответственно. Ресурс типа «память» допускает одновременное его использование несколькими «запросами», если только их суммарные требования к его величине (объему памяти) не превышают емкости памяти данного ресурса.

Рис. 12а

Ресурс типа «устройство» аналогичен ресурсу типа «память» единичной емкости, поэтому он не может использоваться несколькими запросами одновременно, а только в режиме разделения времени.

В процессе работы имитационной модели при имитации реального объекта проходят запросы на ресурс с целью его занятия или освобождения. В случае появления требований на уже занятый ресурс, в блоках 7 и 8 решается задача о построении очередей к ресурсам с учетом приоритетности запросов.

Если требуемый ресурс выделен по пришедшему запросу, то блок 7 (8) возвращает управление процессу, сформировавшему данный запрос (через блок 1).

Если требуемый ресурс не может быть выделен, то соответствующий блок (7 или 8) прерывает работу данного активного процесса и ставит его в очередь на ресурс. Блоку сообщается информация о поступившем запросе, об отсутствии ресурса и о процессе, от которого поступил запрос. Этот блок выбирает следующий процесс, подлежащий переводу в активное состояние.

Блоки 7 и 8 передают необходимую информацию об изменении состояний ресурсов и об изменении длин очередей в блок «Сбор статистики» (10).

Транслятор-интерпретатор операторов языка моделирования имеет обычную организацию [5] с одной характерной особенностью: интерпретирующие программы делятся на два типа. Одни из них, условно обозначенные ОАР (операторы активизации ресурса), активизируют монитор для работы с ресурсами (по входам И1, И2 и МЗ), другие— типа ОАП (операторы активизации процесса) после интерпретации оператора активного процесса возвращают управление следующему оператору процесса имитационной модели (см. рис.126, вверху).

Программы разных типов инициируются соответствующими типами операторов имитационных моделей. Блоки 19 и 20 условно представляют модели процессов п. 1 — п. К, совокупность которых является моделью объекта (см. рис.126, внизу).

В системе моделирования, предназначенной для автоматизиро­ванного проектирования, функции монитора могут быть расши­рены с целью:

организации хранения результатов по нескольким вариантам исследуемого процесса или объекта;

целенаправленного изменения параметров модели;

настройки модели на новые исходные данные;

организации перебора возможных вариантов.

2.4. Работа основных блоков монитора моделирования

Ввиду большой важности рационального построения ММ, рассмотрим более подробно организацию его основных блоков (их функции определены в гл.2, разд.2.3)

Блок «Управление процессами» (БУП) (рис.13) используется при работе с очередью будущих событий (которая может реализовываться либо в виде таблицы с записью событий в момент их прогнозирования, либо упорядоченным по времени их возникновения списком событий) и очередью текущих, активизированных событий. Эти очереди событий имеют информационные поля, в которых указываются процессы, породившие возникновение события (для возврата управления в процесс, который должен обрабатывать наступившие события, т.е. выполнять программы, имитирующие поведение моделируемого объекта при возникновении соответствующих событий), поля, где указана причина приостанова работы процесса (например, какой ресурс недоступен), поле с указанием значения времени, когда процесс должен опять стать активным (например, оператор «ждать»). События, стоящие в очереди активизированных событий (блок 1), могут блокироваться (задерживается момент их «наступления»): а) обработкой активного события; б) занятостью требуемого ресурса; в) логическим условием.

Рис. 13

Блок 2 проверяет наличие очереди активизированных (ОА) событий. Если нет активизированного события (ОА = 0), проверяется очередь будущих (ОБ) событий (блок 3). Если очередь есть (ОБ > 0, что и должно быть при нормально работающей программе), то включаются в работу блоки 4, 5, 6. В этих блоках определяется время ближайшего(их) события(ий), так как могут возникать несколько событий одновременно, вычисляется

Рис. 14

от текущего значения счетчика модельного времени до ближайшего события, корректируется и формируется ОА.

Остальные блоки алгоритма 7-13 управляют реактивизацией процессов, прерыванием и остановом. Информация, содержащаяся в блоках блок-схемы, достаточна для правильного восприятия алгоритма работы «Управление процессами».

Блок «Работа с ресурсами типа «устройство», обработка запроса «занять устройство» (рис.14). При появлении запроса на «захват» устройства на входе И1 работает блок 1, проверяя свободно ли устройство «У». Если устройство занято, то проверяется тип приоритета запроса (абсолютный или относительный в блоке 6), блоки 7 и 8 проверяют значение приоритета и либо ставят запрос в очередь, либо прерывают обрабатываемый устройством запрос и ставят его в очередь на дообслуживание (на время, которое осталось до полного завершения обработки запроса 0).

Блоки 9 и 10 запоминают соответствующие характеристики (поступившего или обрабатывающегося запросов). Блок 11 осуществляет выбор из очереди к устройству «У» приоритетного запроса.

Блоки 3 и 4 ставят признаки занятости устройства «У», корректируют статистику по устройству и возвращают управление в ММ блок 1 (см. рис.12а)

Блок 9 возвращает управление в блок 8 ММ (см. рис. 12а).

Блок-схема обработки запроса типа «освободить устройство» здесь не представлена, так как она более проста и не составит труда построить ее самостоятельно. Этот запрос должен снять признак занятости устройства, возврат в ММ, что позволит монитору осуществить выбор из очереди к устройству претендента на освободившийся ресурс, скорректировать статистику, собираемую по использованию каждого ресурса и активизировать или реактивизировать необходимый процесс.

Блок «Работа с ресурсом типа «память» . Блок-схема, описывающая работу с запросом типа «войти в память», показана на рис.15. При приходе запроса на вход И2 в блок 1 проверяется, достаточно ли места в памяти для размещения информации по данному запросу. Если достаточно, то срабатывают блоки 2, 3, 4 и 5, изменяя объем оставшейся свободной памяти, фиксируется время события, производится коррекция параметров, запись статистики и возврат в вызвавший процесс.

Если ресурс недостаточен, то запрос ставится в очередь к памяти (блок 6), запоминаются характеристики запроса, корректируется статистика (блок 7) и осуществляется возврат в ММ по Ml (см. рис.12а).

При обработке запроса типа «освободить память», блок-схема алгоритма которого здесь не представлена (оставлена для самостоя­тельной работы), осуществляются следующие действия: увеличивается значение свободной памяти П ( ), корректируется статистика по использованию памяти, через ММ осуществляется возврат на продолжение работы процесса, породившего запрос на освобождение памяти. ММ при этом повторно осуществляет про­верку— не достаточна ли ставшая свободной память в П (если очередь имеется). При «достаточности» свободного места снимается блокировка с ожидавшего процесса и он реактивизируется, реа­лизуя запрос по И2.