Норенков И.П. - Основы автоматизированного проектирования (1060628), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Модель устройстваотображает также заданную дисциплину обслуживания, поскольку в модельвходит алгоритм, управляющий очередями на входах устройства.Накопители моделируются алгоритмами определения объемов памяти,занимаемых заявками, приходящими на вход накопителя. Обычно объем памяти, занимаемый заявкой, вычисляется как значение случайной величины, закон и (или) числовые характеристики распределения могут зависеть от типазаявки.Узлы выполняют связующие, управляющие и вспомогательные функции вимитационной модели, например, для выбора направлений движения заявок вСИМ, изменения их параметров и приоритета, разделения заявок на части, ихобъединения и т.
п.Обычно каждому типу элементарной модели, за исключением лишь некоторых узлов, в программной системе соответствует определенная процедура(подпрограмма). Тогда СИМ можно представить как алгоритм, состоящий изупорядоченных обращений к этим процедурам, отражающим поведение моделируемой системы.В процессе моделирования происходят изменения модельного времени, которое чаще всего принимается дискретным, измеряемым в тактах.
Время изменяется после того, как закончена имитация очередной группы событий, относящихся к текущему моменту времени tk. Имитация сопровождается накоплениемв отдельном файле статистики таких данных, как количества заявок, вышедшихиз системы обслуженными и необслуженными, суммарное время занятогосостояния для каждого из устройств, средние длины очередей и т. п.
Имитация заканчивается, когда текущее время превысит заданный отрезок времениили когда входные источники выработают заданное число заявок. После этого производят обработку накопленных в файле статистики данных, что позволяет получить значения требуемых выходных параметров.1323.6. Математическое обеспечение анализа на системном уровнеСобытийный метод моделированияВ программах имитационного моделирования СМО преимущественно реализуется событийный метод организации вычислений. Сущность событийногометода заключается в отслеживании на модели последовательности событийв том же порядке, в каком они происходили бы в реальной системе.
Вычисления выполняют только для тех моментов времени и тех частей (процедур) модели, к которым относятся совершаемые события. Другими словами, обращенияна очередном такте моделируемого времени осуществляются только к моделям тех элементов (устройств, накопителей), на входах которых в этом тактепроизошли изменения. Поскольку изменения состояний в каждом такте обычно наблюдаются лишь у малой доли ОА, событийный метод может существенно ускорить моделирование по сравнению с инкрементным методом, в котором на каждом такте анализируются состояния всех элементов модели.Рассмотрим возможную схему реализации событийного метода имитационного моделирования.Моделирование начинается с просмотра операторов генерирования заявок,т. е. с обращения к моделям источников входных потоков.
Для каждого независимого источника такое обращение позволяет рассчитать момент генерациипервой заявки. Этот момент вместе с именем — ссылкой на заявку — заносится в список будущих событий (СБС), а сведения о генерируемой заявке — всписок заявок (СЗ). Запись в СЗ включает в себя имя заявки, значения ее параметров (атрибутов), место, занимаемое в данный момент в СИМ.
События вСБС упорядочиваются по мере увеличения моментов наступления.Затем из СБС выбирают совокупность сведений о событиях, относящихсяк наиболее раннему моменту времени. Эта совокупность переносится в списоктекущих событий (СТС), из которого извлекаются ссылки на события. Обращение по ссылке к СЗ позволяет установить место в СИМ заявки А, с которойсвязано моделируемое событие.
Пусть этим местом является устройство X.Далее программа моделирования выполняет следующие действия(рис. 3.19):ИнтерпретацияПродвижениев СИМзаявка АВыборзаявки Вна обслуживаниеНакоплениестатистикиПрогноз будущих событийРис. 3.19. Иллюстрация событийного моделирования1333. Математическое обеспечение анализа проектных решений1) изменяет параметры состояния устройства X; например, если заявка Аосвобождает X, а очередь к X не была пуста, то в соответствии с заданнойдисциплиной обслуживания из очереди к ^ выбирается заявка В и поступаетна обслуживание в X;2) прогнозируется время наступления следующего события, связанного сзаявкой В, путем обращения к модели устройства X, в которой рассчитываетсяпродолжительность обслуживания заявки В; сведения об этом будущем событии заносятся в СБС и СЗ;3) происходит имитация движения заявки А в СИМ по маршруту, определяемому заданной программой моделирования, до тех пор, пока заявка не придетна вход некоторого ОА; здесь либо заявка задерживается в очереди, либо путемобращения к модели этого ОА прогнозируется наступление некоторого будущегособытия, связанного с дальнейшей судьбой заявки А; сведения об этом будущемсобытии также заносятся в СБС и СЗ;4) в файл статистики добавляются необходимые данные.После отработки всех событий, относящихся к моменту времени tt, происходит увеличение модельного времени до значения, соответствующего ближайшему будущему событию, и рассмотренный процесс имитации повторяется.Краткое описание языка GPSSЯзык GPSS (General Purpose Simulation System), ориентированный на процессы, реализован в ряде программ имитационного моделирования.
Модель (программа) на языке GPSS представляет собой последовательность операторов(их называют блоками), отображающих события, происходящие в СМО приперемещениях транзактов. Поскольку в интерпретаторах GPSS реализуетсясобытийный метод и в СМО может быть одновременно много транзактов, тоинтерпретатор будет попеременно исполнять разные фрагменты программы,имитируя продвижения транзактов в текущий момент времени до их задержкив некоторых устройствах или очередях.Операторы GPSS имеют следующий формат:<метка> <имя оператора> <поле операндов> [<комментарий>],причем метка может занимать позиции, начиная со второй, имя оператора — свосьмой, поле операндов — с 19-й, комментарий обязательно отделяется отполя операндов пробелом.Поле операндов может быть пусто, иметь один или более операнд, обозначаемый ниже при описании блоков символами А, В, С, ...
Операндами могутбыть идентификаторы устройств, накопителей, служебные слова и стандартные числовые атрибуты, к которым относятся величины, часто встречающиеся в разных задачах. Это, например, АС1 — текущее время, FN — функция,Р — параметр транзакта (каждый транзакт может иметь не более L параметров, обычно L— 12), К — константа, RN1 — случайная величина, равномернораспределенная в диапазоне [0, 1], S — объем занятой памяти в накопителе,F — состояние устройства, Q — текущая длина очереди и др. При этом ссылкина идентификаторы записываются в виде1343.6. Математическое обеспечение анализа на системном уровне<СЧА>$<идентификатор>,например, QSORD означает очередь ORD или FN$COS — ссылка на функциюCOS.Рассмотрим наиболее часто встречающиеся операторы, сопровождая знакомство с ними простыми примерами моделей.Источники заявок обычно описываются блокомGENERATE A,B,C,D,Eгде А и В служат для задания интервалов между появлениями заявок, при этомможно использовать один из следующих вариантов: 1) интервал — равномернораспределенная в диапазоне [А - В, А + В] случайная величина; 2) интервал —значение функции, указанной в В, умноженной на А; С — задержка в выработкепервого транзакта; D — число вырабатываемых источником заявок; Е — приоритет заявок.
Если D пусто, то число вырабатываемых транзактов неограниченно. Например:GENERATE 6,FN$EXP,, 15Этот оператор описывает источник, который вырабатывает 15 транзактов синтервалами, равными произведению числа 6 и значения функции ЕХР;GENERATE 36,12Здесь число транзактов неограниченно, интервалы между транзактами — случайные числа в диапазоне [24, 48].Функции, на которые имеются ссылки в операторах, должны быть описаныс помощью блока следующего типа:М FUNCTION A,Bза которым следует строка, начинающаяся с первой позицииХД/Х^/Х^/...^^Здесь метка М — идентификатор функции, А — аргумент функции, В — типфункции, Х_ и Y - координаты узловых точек функции, заданной таблично.Например:ЕХР FUNCTION RN1.C120,0/0.2,0.22/0.4,0.51/0.5,0.6/0.6,0.92/... и т.
д.Это описание непрерывной (С) функции ЕХР, заданной таблично 12 узловымиточками, аргументом является случайная величина (RN1), равномерно распределенная в диапазоне [0,1]; илиВВВ FUNCTION *4,D61,2/2,5/3,11/4,20/5,18/6,12/7,9Дискретная (D) функция ВВВ задана шестью узловыми точками, аргумент—четвертый параметр транзакта, возбудивший обращение к функции ВВВ.Транзакты могут порождаться и оператором размноженияSPLIT A,B,Cкогда в него входит некоторый транзакт. При этом создается семейство транзактов, включающее основной (вошедший в блок) транзакт и А его копий.1353. Математическое обеспечение анализа проектных решенийОсновной транзакт переходит в следующий по порядку блок, а его копии — вблок с меткой В. Для различения транзактов параметр С основного транзактаувеличивается на 1, а транзактов-копий — на 2, 3, 4,...
и т. д.Обратное действие — сборка транзактов — выполняется операторомASSEMBLE Aсогласно которому первый из вошедших в блок транзактов выйдет из него толькопосле того, как в этот блок придут еще А — 1 транзактов того же семейства,или операторомGATHER Aотличающимся от предыдущего оператора тем, что из блока выходят все Атранзактов.ОператорSEIZE Aописывает занятие устройства А транзактом, а операторRELEASE A— освобождение устройства А от обслуживания.Задержка в движении транзакта по СМО описывается операторомADVANCE A,Bгде А и В имеют тот же смысл, что и в операторе GENERATE.D П р и м е р 1. Обслуживание транзакта в устройстве WST продолжительностью а единиц времени, где а — равномерно распределенная в диапазоне [7,11] случайная величина, описывается следующим фрагментом программы:SEIZE WSTADVANCE 9,2RELEASE WSTDАналогично описывается занятие транзактом памяти в накопителеENTER A,Bза исключением того, что здесь помимо имени накопителя (А) указываетсяобъем занимаемой памяти (В).
Освобождение В ячеек памяти в накопителе Авыполняется операторомLEAVE A,BДля накопителей в модели нужно задавать общий объем памяти, что делается в следующем описании накопителя:М STORAGE Aгде М — имя накопителя, А — объем памяти.1363.6. Математическое обеспечение анализа на системном уровнеЕсли транзакт приходит на вход занятого устройства или на вход накопителя с недостаточным объемом свободной памяти, то он задерживается в очереди к этому устройству или накопителю. Слежение за состоянием устройств иочередей выполняет интерпретатор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
