Курсовая_Моделирование (538756), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Для имитационной модели рассматриваемой Q-схемы можно записать следующие переменные и уравнения: эндогенная переменная Р — вероятность потери заявок; экзогенные переменные: 
— время появления очередной заявки из N; 
— время окончания обслуживания каналом 
очередной заявки, k=1, 2, 3; j=1, 2; вспомогательные переменные: 
и 
— состояния Н; параметры: L – емкость, L*—число каналов в i-й фазе.
При имитации процесса функционирования Q-схемы на ЭВМ, требуется организовать массив состояний. В этом массиве должны быть выделены: подмассив К для запоминания текущих значений , соответствующих каналов 
и времени окончания обслуживания очередной заявки, подмассив Н для записи текущего значения z, соответствующих накопителей 
, i= 1, 2; подмассив H, в который записывается время поступления очередной заявки из источника (H).
Процедура моделирования процесса обслуживания каждым элементарным каналом сводится к следующему. Путем обращения к генератору случайных чисел с законом распределения, соответствующим обслуживанию данных, получается длительность времени обслуживания и вычисляется время окончания обслуживания, а затем фиксируется состояние , при освобождении 
=0; в случае блокировки 
записывается =2. При поступлении заявки в Н, к его содержимому добавляется единица, т. е. 
, а при уходе заявки из Н, на обслуживание вычитается единица, т. е. 
, i=l, 2.
Возможности модификации моделирующих алгоритмов Q-схемы. В плане усложнения машинных моделей при исследовании вариантов системы S можно рассмотреть следующие модификации: наличие потоков заявок нескольких типов. В этом случае необходимо иметь несколько источников (генераторов) заявок и фиксировать признак принадлежности заявки к тому или иному потоку тогда, когда накопители и каналы рассматриваемой Q-схемы критичны к этому признаку или требуется определить характеристики обслуживания заявок каждого из потоков в отдельности.
Наличие приоритетов при постановке заявок в очередь в накопитель. В зависимости от класса приоритета заявок может быть рассмотрен случай, когда заявки одного класса имеют приоритет по записи в накопитель (при отсутствии свободных мест вытесняют из накопителя заявки с более низким классом приоритета, которые при этом считаются потерянными). Этот фактор может быть учтен в моделирующем алгоритме соответствующей Q-схемы путем фиксации для каждого накопителя признаков заявок, которые в нем находятся (путем организации соответствующего массива признаков).
-
Наличие приоритетов при выборе заявок на обслуживание каналов. По отношению к каналу могут быть рассмотрены заявки с абсолютным и относительным приоритетами. Заявки с абсолютным приоритетом при выборе из очереди в накопитель вытесняют из канала заявки с более низким классом приоритета, которые при этом снова поступают в накопитель (в начало или конец очереди) или считаются потерянными, а заявки с относительным приоритетом дожидаются окончания обслуживания каналом предыдущей заявки. Эти особенности учитываются в моделирующих алгоритмах приоритетных
Q-схем, при определении времени освобождения канала и выборе претендентов на его занятие. Если наличие абсолютных приоритетов приводит к потере заявок, то необходимо организовать фиксацию потерянных заявок.
2. Ограничение по времени пребывания заявок в системе. В этом случае возможно ограничение как по времени ожидания заявок в накопителях, так и по времени обслуживания заявок каналами, а также ограничение по сумме этих времен, т. е. по времени пребывания заявок в обслуживающем приборе. Причем эти ограничения могут рассматриваться как применительно к каждой фазе, так и к Q-схеме в целом. При этом необходимо в качестве особых состояний Q-схемы рассматривать не только моменты поступления новых заявок и моменты окончания обслуживания заявок, но и моменты окончания допустимого времени пребывания (ожидания, обслуживания) заявок в Q-схеме.
3. Выход элементов системы из строя и их дальнейшее восстановление. Такие события могут быть рассмотрены в Q-схеме, как потоки событий с абсолютными приоритетами, приводящими к потере заявок, находящихся в обслуживании в канале или ожидающих начала обслуживания в накопителе в момент выхода соответствующего элемента из строя. В этом случае в моделирующем алгоритме Q-схемы должны быть предусмотрены датчики (генераторы) отказов и восстановлений, а также должны присутствовать операторы для фиксации и обработки необходимой статистики.
Рассмотренные моделирующие алгоритмы и способы их модификации могут быть использованы для моделирования широкого класса систем. Однако эти алгоритмы будут отличаться по сложности реализации, затратам машинного времени и необходимого объема памяти ЭВМ.
Детерминированный и асинхронный циклический алгоритмы наиболее просты с точки зрения логики их построения, так как при этом используется перебор всех элементов Q-схемы на каждом шаге. Трудности возникают с машинной реализацией этих алгоритмов вследствие увеличения затрат машинного времени на моделирование, так как просматриваются все состояния элементов Q-схемы. Затраты машинного времени на моделирование существенно увеличиваются при построении детерминированных моделирующих алгоритмов Q-схем, элементы которых функционируют в различных масштабах времени, например когда длительности обслуживания заявок каналами многоканальной Q-схемы значительно отличаются друг от друга.
Действия операторов блок-диаграммы моделирующего алгоритма
В стохастическом синхронном алгоритме рассматриваются прошлые изменения состояний элементов Q-схемы, которые произошли с момента предыдущего просмотра состояний, что несколько усложняет логику этих алгоритмов.
Асинхронный спорадический алгоритм позволяет просматривать при моделировании только те элементы Q-схемы, изменения состояний которых могли иметь место на данном интервале системного времени, что приводит к некоторому упрощению этих моделирующих алгоритмов по сравнению с синхронными алгоритмами и существенному уменьшению затрат машинного времени по сравнению с детерминированными и циклическими алгоритмами.
Затраты необходимой оперативной памяти ЭВМ на проведение имитации могут быть значительно уменьшены при построении блочных моделей, когда отдельные блоки (модули) Q-схемы реализуются в виде процедур (подпрограмм).
Рассмотренные моделирующие алгоритмы позволяют практически отразить всевозможные варианты многофазных и многоканальных Q-схем, а также провести исследование всего спектра их вероятностно-временных характеристик, различных выходных характеристик, интересующих исследователя или разработчика системы S.
При моделировании систем, формализуемых в виде Q-схем, с использованием языка имитационного моделирования GPSS, отпадает необходимость выбора принципа построения моделирующего алгоритма, так как механизм системного времени и просмотра состояний уже заложен в систему имитации дискретных систем, т. е. в язык GPSS.
В качестве примера приведена программа на языке GPSS. Для трехфазной системы массового обслуживания, для блок-диаграммы, приведенной ранее..
SIMULATE Программа имитации многофазной Q-схемы
-
STORAGE 10
-
STORAGE 10
EXPON FUNCTION RN1.C24
0 0 .1 .104 .2 .222 .3 .355 .4 .509 .5 .69
6 .915 .7 .12 .75 1.38 .8 1.6 .84 .83 .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 7.0 .9997 8.0
GENERATE 10.FN#EXPON
ЗАТЕ SNF 1.OTK
ENTER 1
TRANSFER BOTH.KAN11.KAN12
KAN 11 SEIZE 1
LEAVE 1
ADVANCE 20. FN#EXPON
GATE SNF 2
RELEASE 1
TRANSFER .NAK2
KAN12 SEIZE 2
LEAVE 1
ADVANCE 20.FN#EXPON
GATE SNF 2
RELEASE 2
NAK2 ENTER 2
TRANSFER BOTH.KAN21.KAN22
KAN21 SEIZE 3
LEAVE 2
ADVANCE 20. FN#EXPON
GATE NU 5
RELEASE 3
TRANSFER .KAN31
KAN22 SEIZE 4
LEAVE 2
ADVANCE 20. FN#EXPON
GATE NU 5
RELEASE 4
KAN31 SEIZE 5
ADVANCE 10.FN#EXPON
RELEASE 5
TRANSFER .END
OTK SAVEVALVE 1+.K1
END TERMINATE 1
Программа реализации многофазного моделирующего алгоритма на языке GPSS
При моделировании систем, формализуемых в виде Q-схем, с использованием языка имитационного моделирования GPSS, отпадает необходимость выбора принципа построения моделирующего алгоритма, так как механизм системного времени и просмотра состояний уже заложен в систему имитации дискретных систем, т. е. в язык GPSS.
ПЛАНИРОВАНИЕ МАШИННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С МОДЕЛЯМИ
СИСТЕМ
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
