50012 (Разработка средств моделирования систем)

2016-07-30СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Разработка средств моделирования систем", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "информатика" из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "информатика, программирование" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "50012"

Текст из документа "50012"

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Брестский государственный технический университет»

Кафедра «Интеллектуальные информационные технологии»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине:

«Общая теория систем»

на тему:

«Разработка средств моделирования систем»

КП.ИИ5.08876–02 81 00

Разработала:

студентка ФЭИС группы ИИ5

Шумко Т.В.

Руководитель: Муравьев Г.Л.

Н.контроль: Муравьев Г.Л.

Брест 2010

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1 Анализ задания

1.1 Формулирование требований к системе

1.2 Разработка концептуальной модели системы

2 Разработка имитационной модели

3 Проектирование системы

4 Реализация системы

5 Испытание и тестирование системы

Заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение

Общая теория систем (ОТС) – это научное направление, которое занимается разработкой философских, методологических, научно-теоретических и практических проблем, связанных с анализом и синтезом систем. Это междисциплинарная наука, которая предназначена для целостного познания окружающего мира.

Развитие ОТС предопределяется опытом всего человечества, начиная от античных времен. Причины ее возникновения связаны с многокачественностью, многомерностью, разнопорядковостью реальной действительности, а также с укрупнением и усложнением исследуемых объектов, потребностью перехода от простого аналитического подхода в исследовании к системному.

Общая теория систем - специально-научная и логико-методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. ОТС тесно связана с системным подходом и является конкретизацией и логикометодологическим выражением его принципов и методов.

Основными задачами ОТС являются изучение, типология, классификация систем, изучение системообразующих и системоразрушающих факторов, выявление общих законов и закономерностей структуры и функций систем.

Одной из самых распространенных систем моделирования является система общецелевого назначения GPSS. В этой системе подход к описанию моделей функциональный, способ продвижения модельного времени – событийный, метод реализации квазипаралельностей – транзактный.

GPSS - GeneralPurposeSimulationSystem, то есть общецелевая система моделирования. Это средство предоставляет пользователю возможность создавать и «испытывать» имитационные модели различных по своему физическому устройству и назначению систем. Необходимо только, чтобы решаемая с помощью моделирования задача могла быть описана средствами теории систем массового обслуживания (СМО). Строго говоря, под это определение подпадают объекты, процесс функционирования которых можно представить в виде состояний и правил перехода из одного состояния в другое, определяемых в дискретной пространственно-временной области.

Система массового обслуживания - система, которая производит обслуживание какого-либо поступающего в неё потока заявок.

В теории систем массового обслуживания, обслуживаемый объект называют требованием. В общем случае под требованием обычно понимают запрос на удовлетворение некоторой потребности, например, разговор с абонентом, посадка самолета, покупка билета, получение материалов на складе.

Средства, обслуживающие требования, называются обслуживающими устройствами или каналами обслуживания.

В СМО рассматриваются такие случаи, когда поступление требований происходит через случайные промежутки времени, а продолжительность обслуживания требований не является постоянной, т.е. носит случайный характер. В силу этих причин одним из основных методов математического описания СМО является аппарат теории случайных процессов.

Основной задачей теории СМО является изучение режима функционирования обслуживающей системы и исследование явлений, возникающих в процессе обслуживания. Так, одной из характеристик обслуживающей системы является время пребывания требования в очереди. Очевидно, что это время можно сократить за счет увеличения количества обслуживающих устройств. Однако каждое дополнительное устройство требует определенных материальных затрат, при этом увеличивается время бездействия обслуживающего устройства из-за отсутствия требований на обслуживание, что также является негативным явлением. Следовательно, в теории СМО возникают задачи оптимизации: каким образом достичь определенного уровня обслуживания (максимального сокращения очереди или потерь требований) при минимальных затратах, связанных с простоем обслуживающих устройств.

1 Анализ задания

1.1 Формулирование требований к системе

Задача анализа рассматривается как задача проверки того, обладает ли построенная система заранее указанными свойствами.

Комплекс заранее указанных свойств, которыми должна обладать проектируемая система, подразделяется на два подытоживающих свойства, называемых работоспособностью и эффективностью.

Работоспособность системы состоит в правильном выполнении заданных функций, т.е. в правильной реализации заданного множества алгоритмов обработки информации.

Эффективность системы заключается в ограниченности или минимальности разного рода затрат, связанных с изготовлением и применением.

Моделирование - один из наиболее распространенных методов исследования процессов функционирования сложных систем. Известно достаточно большое количество методов построения математических моделей и средств реализации моделирующих алгоритмов.

Основная задача моделирования заключается в том, чтобы на момент запуска моделируемой системы и в течение всего времени ее эксплуатации можно было обеспечить:

    • требуемую функциональность системы и степень адаптации к изменяющимся условиям ее функционирования;

    • требуемую пропускную способность системы;

    • требуемое время реакции системы на запрос;

    • безотказную работу системы в требуемом режиме, иными словами - готовность и доступность системы для обработки запросов пользователей;

    • простоту эксплуатации и поддержки системы;

    • необходимую безопасность.

Программный продукт GPSS является одним из наиболее популярных языков для имитационного моделирования, в котором можно получить любые свойства моделируемого объекта, однако, чтобы описать с помощью него модель, необходимо затратить немалые усилия. Для того чтобы упростить пользователю описание однотипной системы, можно написать программу, которая выполняет построение этой системы в виде текста на GPSS.

По условию задания, к системе должны предъявляться следующие требования:

    • описания систем в терминах сетей массового обслуживания;

В терминах систем массового обслуживания описываются многие реальные системы: вычислительные системы, узлы сетей связи, магазины, производственные участки – любые системы, где возможны очереди и отказы в обслуживании.

В вычислительной системе роль обслуживающего прибора играет ЭВМ, роль заявок - решаемые задачи. Источником заявок служат терминалы пользователей. Моментом выдачи заявки является момент нажатия клавиши для подачи директивы о запуске задачи на решение. Операционная системы ЭВМ исполняет роль диспетчера: определяет очередность решения задач. В роли ячеек буфера выступают ячейки памяти ЭВМ, хранящие сведения о задачах, требующих решения.

СМО представляет собой совокупность конечного числа обслуживающих узлов, в которой циркулируют заявки, переходящие в соответствии с маршрутной матрицей из одного узла в другой. Узел всегда является разомкнутой СМО. При этом отдельные СМО отображают функционально самостоятельные части реальной системы, связи между СМО - структуру системы, а требования, циркулирующие по СМО, - составляющие материальных потоков (сообщения (пакеты) в коммуникационной сети, задания в мультипроцессорных системах, контейнеры грузопотоков и т.п.).

Теория массового обслуживания связана с разработкой и анализом математических, т.е. абстрактных, моделей, которые описывают процесс обслуживания некоторых объектов, поступающих на вход обслуживающего прибора в виде некоторого потока, и образующего в общем случае очередь на входе обслуживающего прибора.

    • рассматриваются сети замкнутые и разомкнутые;

Разомкнутая сеть – это такая отрытая сеть, в которую заявки поступают из внешней среды и уходят после обслуживания из сети во внешнюю среду. Другими словами, особенностью разомкнутой СМО является наличие одного или нескольких независимых внешних источников, которые генерируют заявки, поступающие в сеть, независимо от того, сколько заявок уже находится в сети. В любой момент времени в разомкнутой СМО может находиться произвольное число заявок (от 0 до Ґ).

В замкнутой СМО циркулирует фиксированное число заявок, а внешний независимый источник отсутствует. Исходя из физических соображений, в замкнутой СМО выбирается внешняя дуга, на которой отмечается псевдонулевая точка, относительно которой могут измеряться временные характеристики.

    • система должна обеспечивать ввод и анализ корректности параметров систем;

При вводе параметров, необходимых для реализации системы, проверяется их корректность и если параметр введён неверно, то пользователя просят повторить ввод но уже нового параметра.

    • система должна обеспечивать генерацию отчётов.

В системе моделирования GPSSW предусмотрен стандартный отчет, в котором выводятся результаты моделирования.

Стандартный отчет включает в себя результаты моделирования системы, например такие, как:

  • коэффициент использования канала обслуживания;

  • средняя длина очереди;

  • среднее время пребывания требования в очереди и ряд других.

1.2 Разработка концептуальной модели системы

Разработка концептуальной модели подразумевает в себе определение структуры моделируемой системы, свойства ее элементов и причинно-следственные связи, присущие этой системе.

На этапе построения концептуальной модели проводится разбиение системы на элементы, допускающиу удобное математическое или алгоритмическое описание, определяются связи между элементами.

В данном курсовом проекте рассматриваются различные вариации систем массового обслуживания (СМО). СМО являются подклассом стохастических сетевых моделей (ССМ).

СМО состоит:

    • из обслуживающих узлов(используются только устройства);

    • из маршрутных узлов(используются только вероятностные или вообще не используются).

СМО подразделяются на линейные и нелинейные. Сеть массового обслуживания является линейной, если выполняется условие:интенсивность заявок на входе в любую СМО определяется линеной суперпозицией потоков других СМО. Другими словами, не должно быть дулирования или удаления элементов потоков.

Линейные сети масового обслуживания в свою очередь подразделяются на разомкнутые и замкнутые. Вразомкнутой СМО есть только одиночные генераторы. Взамкнутой СМО могут быть только одиночные генераторы.

Рисунок 1.2.1 Модель замкнутой СМО

В замкнутых СМО (рисунок1.2.1) обслуженные заявки в общем случае после некоторой временной задержки , снова поступают на вход СМО.

Разомкнутые и замкнутые СМО могут быть как однородными, так и неоднородными. В однородных сетях может быть только один тип заявок. В неоднородных сетях соответственно может быть несколько типов заявок.

СМО подразделяются так же на экспоненциальные и неэкспоненциальные.В экспоненциальных сетях входные потоки Пуасоновские, законы распределения длительности обслуживания в каждом устройстве экспоненциальные. В неэкспоненциальных сетях массового обслуживания входной закон или длительности обслуживания в каждом устройстве, или и то и другое распределены не по экспоненциальным законам.

В рамках выполнения курсовой работы ограничимся рассмотрением линейных замкнутых и разомкнутых СМО. В них используются следующие узлы:

    • генератор;

    • вероятностный узел;

    • приёмник.

Вероятностный узел определяет маршрут прохождения заявки, в зависимости от вероятности перехода, заданной в матрице переходов.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Нет! Мы не выполняем работы на заказ, однако Вы можете попросить что-то выложить в наших социальных сетях.
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
4098
Авторов
на СтудИзбе
673
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее