Министерство информационных технологий и связи РФ

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Факультет информатики и вычислительной техники

Кафедра вычислительных систем

Курсовая работа

по курсу Моделирование

Выполнили: Степанов Е.Е.

Гордеев С.А.

Гомзяков А.В.

студенты гр.ВМ-37

Проверил: Рудых Я.И.

Новосибирск 2005

Содержание

1. Постановка задачи

2. Описание модели в терминах PDEVS формализма

3. Атомарные компоненты

4. Полученные результаты

5. Основные фрагменты кода

Вывод

2. Постановка задачи

Модель состоит из трех обслуживающих серверов. Каждый сервер имеет очередь, в которой заявки могут ожидать своей очереди. Также есть генератор сообщений. Первая очередь бесконечная, остальные конечные. Обработки заявок всех серверов распределены экспоненциально. В начальный момент времени очереди. Необходимо построить модель в терминах PDEVS-формализма и произвести эксперименты над моделью с помощью пакета DEJaView.

Необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Выдать статистику по всем очередям.

2. Максимальную длину первой очереди.

3. Сколько процентов сообщений прошло через очередь без задержек - «сквозняки».

Рис. 1. Схематическое изображение модели

1. Описание модели в терминах PDEVS формализма

В PDEVS-модели существует 7 компонент:

Queue1, Queue2 и Queue3 – это три очереди.

Server1, Server2 и Server3 – это три прибора (сервера). Время обслуживания распределено экспоненциально.

MessageGenerator - генератор сообщений.

Рассмотрим более подробно логику работы компонент.

1. Генератор подает сообщение в очередь Queue1.

2. В начальный момент времени все серверы находятся в состоянии free (свободен). Cерверы Server1, Server2 посылают сообщение на очереди Queue2 и Queue3 соответственно, это говорит о готовности серверов принимать сообщения.

1. Приняв сообщение каждая очередь подаёт сообщение на выход toNext и он приходит на вход fromPrev соответствующего каждой очереди сервера.

2. Сервет меняет своё состояние с free (свободен) на busy (занят) и через некоторое время подаёт сообщение на выход toNext и после этого ждёт от следующей очереди подтверждения что в данной очереди ещё есть хотя бы одно место.

3. После того как сервер отправил сообщение слёдующей очереди, он переходит в состояние free (свободен) и посылает предыдущей очереди сообщение, которое говорит о готовности сервера принимать следующее сообщение.

4. Также существует возможность перехода сообщения с Серверов в очередь Queue1 с вероятностями P1, P2, P3.

3.Атомарные компоненты

Алгоритмы функционирования компонент:

Компоненты классов Server1 и Server2:

Delta_int:

Остаемся в текущем состоянии

Delta_exp

Если (пришел новый пакет от очереди)

{

переходим в состояние “busy”

}

Lambda

Если(Сообщение от предыдущей очереди){

Если пакет обработан, то пытаемся отправить его следующей очереди.

Случайно определяем куда пойдёт сообщение – или в начало цепи, или в следующую очередь.

Отсылаем предыдущей очереди уведомление о том что сервер освободился.

}

Компоненты класса Queue2,Queue3:

Delta_int:

остаемся в текущем состоянии

Delta_exp

Если (пришёл новый пакет)

{

Если (Флаг ожидания, ожидания освобождения сервера)

{

Увеличиваем счётчик поступивших пакетов на 1

Так же выполняем действия необходимые для вычисления средней длины очереди

}

Иначе

Если (Очередь не ждёт освобождения сервера )

{

«Сквозняк»

Выполняем действия по вычислению доли сквозняков

}

Иначе

Если (пришло сообщение от сервера)

{

Флаг готовности сервера ставим в значение истина

}

Lambda

Если (пришёл новый пакет)

{

Если (Сервер свободен)

{

Отсылаем сообщение серверу

«Сквозняк»

Выполняем операции по вычислению доли сквозняков

}

Если (Ожидаем сервер)

{

Если очередь переполнилась посылаем сообщение серверу

}

}

Если (пришло сообщение от сервера)

{

Если(Очередь не пуста){

Посылаем пакет на порт toNext очереди

Уменьшаем длину очереди на 1

}

}

Компоненты классов Server3:

Delta_int:

Остаемся в текущем состоянии

Delta_exp

Если (пришел новый пакет от очереди)

{

переходим в состояние “busy”

}

Lambda

Если (сообщение от предыдущей очереди){

Если пакет обработан, то пытаемся отправить его следующей очереди.

Случайно определяем куда пойдёт сообщение – или в начало цепи, или на выход из цепи.

Отсылаем уведомление предыдущей очереди о том, что сервер освободился.

}

Компонент класса Queue1:

Delta_int:

остаемся в текущем состоянии

Delta_exp

Если (пришёл новый пакет(или из цепи, или из генератора сообщений))

{

Если (Флаг ожидания, ожидания освобождения сервера)

{

Увеличиваем счётчик поступивших пакетов на 1

Выполняем действия по нахождению макс максимальной длины очереди

}

Иначе

Если (Сервер свободен )

{

«Сквозняк»

Выполняем действия по вычислению доли сквозняков

}

Иначе

Если (пришло сообщение от сервера)

{

Флаг готовности сервера ставим в значение истина

}

Lambda

Если( пришёл новый пакет(из генератора или из цепи) )

{

Если (Сервер свободен)

{

Отсылаем сообщение серверу

«Сквозняк»

Выполняем операции по вычислению доли сквозняков

}

Если (Ожидаем сервер)

{

}

}

Если (пришло сообщение от сервера)

{

Если(Очередь не пуста){

Посылаем пакет на порт toNext очереди

Уменьшаем длину очереди на 1

Выполняем действия по вычислению максимальной длины очереди

}

}

Компонент класса: MessageGenerator.

Если(пришло системное сообщение)

{

Отправляем сообщение первой очереди

Увеличиваем число сгенерированных сообщений на 1

}

4. Полученные результаты

Рис. 3. Результаты работы модели

1. Основные фрагменты кода

1.QueueModel.java

package DEJaView.modelLibs.a;

import DEJaView.modelLibs.a.MessageGenerator;

import DEJaView.modelLibs.a.Queue1;

import DEJaView.modelLibs.a.Server1;

import DEJaView.modelLibs.a.Queue2;

import DEJaView.modelLibs.a.Server2;

import DEJaView.modelLibs.a.Queue3;

import DEJaView.modelLibs.a.Server3;

import DEJaView.core.*;

import java.util.*;

public class QueueModel extends MULC {

public static void main(String args[]) {

MULC queuemodel = new MULC("queuemodel");

MessageGenerator MessageGenerator1 = new MessageGenerator("MessageGenerator1");

Queue1 Queue1 = new Queue1("Queue1");

Queue2 Queue2= new Queue2("Queue2");

Queue3 Queue3= new Queue3("Queue3");

Server1 Server1 = new Server1("Server1");

Server2 Server2=new Server2("Server2");

Server3 Server3=new Server3("Server3");

queuemodel.AddComponent(MessageGenerator1);

queuemodel.AddComponent(Queue1);

queuemodel.AddComponent(Queue2);

queuemodel.AddComponent(Queue3);

queuemodel.AddComponent(Server1);

queuemodel.AddComponent(Server2);

queuemodel.AddComponent(Server3);

MessageGenerator1.addOutPort("toQueue","toQueue");

Queue1.addInPort("fromMessageGenerator","fromMessageGenerator");

Queue1.addInPort("fromNext","fromNext");

Queue1.addInPort("Vozvrat","Vozvrat");

Queue1.addOutPort("toNext","toNext");

Queue2.addInPort("fromPrev","fromPrev");

Queue2.addInPort("fromNext","fromNext");

Queue2.addOutPort("toPrev","Prev");

Queue2.addOutPort("toNext","toNext");

Queue3.addInPort("fromPrev","fromPrev");

Queue3.addInPort("fromNext","fromNext");

Queue3.addOutPort("toPrev","toPrev");

Queue3.addOutPort("toNext","toNext");

Server1.addInPort("fromPrev","fromPrev");

Server1.addOutPort("toPrev","toPrev");

Server1.addOutPort("toNext","toNext");

Server1.addOutPort("Vozvrat","Vozvrat");

Server1.addInPort("fromNext","fromNext");

Server2.addInPort("fromPrev","fromPrev");

Server2.addOutPort("toPrev","toPrev");

Server2.addOutPort("toNext","toNext");

Server2.addOutPort("Vozvrat","Vozvrat");

Server2.addInPort("fromNext","fromNext");

Server3.addInPort("fromPrev","fromPrev");

Server3.addOutPort("toPrev","toPrev");

Server3.addOutPort("Vozvrat","Vozvrat");

queuemodel.getIC().addCouple("MessageGenerator1","toQueue","Queue1","fromMessageGenerator");

queuemodel.getIC().addCouple("Queue1","toNext","Server1","fromPrev");

queuemodel.getIC().addCouple("Server1","toNext","Queue2","fromPrev");

queuemodel.getIC().addCouple("Server1","Vozvrat","Queue1","Vozvrat");

queuemodel.getIC().addCouple("Server1","toPrev","Queue1","fromNext");

queuemodel.getIC().addCouple("Queue2","toPrev","Server1","fromNext");

queuemodel.getIC().addCouple("Queue2","toNext","Server2","fromPrev");

queuemodel.getIC().addCouple("Server2","toNext","Queue3","fromPrev");

queuemodel.getIC().addCouple("Server2","Vozvrat","Queue1","Vozvrat");

queuemodel.getIC().addCouple("Server2","toPrev","Queue2","fromNext");

queuemodel.getIC().addCouple("Queue3","toPrev","Server2","fromNext");

queuemodel.getIC().addCouple("Queue3","toNext","Server3","fromPrev");

queuemodel.getIC().addCouple("Server3","Vozvrat","Queue1","Vozvrat");

queuemodel.getIC().addCouple("Server3","toPrev","Queue3","fromNext");

queuemodel.init();

Date d1 = new Date();

double time =10000.0;

while ( !(queuemodel.getLocalTime()>time)) {

queuemodel.getProcessor().Simulate();

}

System.out.println("Пакетов отправлено: " +MessageGenerator1.num);

System.out.println("Число отказов во 2 ой очереди: " +Queue2.numOfRej);

System.out.println("Число отказов в 3 ей очереди: " +Queue3.numOfRej);

/*System.out.println("Осталось в первой очереди " +Queue1.numOfMessages);*/

System.out.println("Число возвратов с первого сервера " +Server1.vozvrat);

System.out.println("Число возвратов со второго сервера " +Server2.vozvrat);

System.out.println("Число возвратов с третьего сервера " +Server3.vozvrat);

System.out.println("Число возвратов в первую очередь " +Queue1.vozvrat);

System.out.println("Средняя длина 2 ой очереди " +(double)Queue2.Dlina/(double)Queue2.Chislo);

System.out.println("Средняя длина 3 ей очереди " +(double)Queue3.Dlina/(double)Queue3.Chislo);

System.out.println("Максимальная длина 1 ой очереди " +Queue1.max);

System.out.println("Процент сквозняков в первой очереди "+(double)Queue1.skvoz*100/(double)Queue1.num +"%");

System.out.println("Процент сквозняков во второй очереди "+(double)Queue2.skvoz*100/(double)Queue2.num +"%");

System.out.println("Процент сквозняков в третей очереди "+(double)Queue3.skvoz*100/(double)Queue3.num +"%");

Date d2=new Date();

long d = d2.getTime()-d1.getTime();