Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архив1 / doc100 / Отчёт4.doc
Скачиваний:
35
Добавлен:
01.08.2013
Размер:
200.7 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Вятский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ВятГУ»)

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра электронных вычислительных машин

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И НЕПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

Отчет

Лабораторная работа №4 по дисциплине

«Моделирование»

Выполнил студент группы ВМ-42 ____________/Сапожников А.А./

Проверил преподаватель ____________/Вожегов Д.В./

Киров 2012

1 Цель работы и общие требования к её выполнению

Целью работы являются:

  • рассмотреть сложные системы реальных производственных и иных процессов и научиться моделировать их, используя все полученные знания о системе GPSS World;

  • проанализировать результаты работы и сделать выводы о качестве моделируемых систем.

2 Моделирование работы компьютера по управлению технологическим оборудованием

2.1 Постановка задачи

На производстве имеется компьютер, задействованный в управлении технологическим оборудованием. Для контроля состояния оборудования каждые 20 мин запускается одна из трёх типов задач. Через каждые 5 мин работы процессора каждая задача выводит результаты работы в базу данных (БД). При обращении двух и более задач к БД образуется очередь, которая обслуживается по правилу FIFO.

Общий объём памяти компьютера 1024 Кбайт. При включении компьютера загружается ОС, ядро которой постоянно находится в памяти и занимает 200 Кбайт. Компьютер работает в мультипрограммном режиме и во время выполнения операций вывода в БД процессор может выполнять другую задачу, если она загружена в память. После последнего вывода в БД задача выгружается из памяти и завершает свою работу.

Периодически с интенсивностью λ равной 0.005 мин-1 и экспоненциальным распределением возникает аварийный режим оборудования. При этом немедленно запускается на выполнение задача четвёртого типа, выводящая оборудование из аварийного режима. Она прерывает работу всех других задач. Прерванная задача выгружается из памяти без вывода результатов в БД. По окончании выполнения задачи четвёртого типа, она имеет преимущество для вывода в БД перед другими задачами. Вытесненные задачи с диска загружаются в память и продолжают работу. Исходные данные для моделирования работы компьютера приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Данные для моделирования

Тип задачи

1

2

3

4

Вероятность возникновения

0,5

0,35

0,15

-

Объём памяти, Кбайт

200

300

400

500

Время обработки ЦП, мин

15

20

25

5

Время вывода в БД

3

5

7

2

Приоритет задач

0

0

0

3

Требуется промоделировать работу компьютера в течение пяти суток, оценить размер очереди к БД, загрузку памяти и процессора.

2.2 Решение задачи на основе имитационной модели

Код программы в системе GPSS World:

* Моделирование работы компьютера по управлению технологическим оборудованием *

EXPDIS Function RN1,C24 ; Экспоненциальное распределение

0,0/.100,.104/.200,.222/.300,.355/.400,.509/.500,.690/.600,.915

.700,1.200/.750,1.380/.800,1.600/.840,1.830/.880,2.120/.900,2.300/

.920,2.520/.940,2.810/.950,2.990/.960,3.200/.970,3.500/.980,3.900

.990,4.600/.995,5.300/.998,6.200/.999,7./1,8

TYPE Function RN1,D3;Тип задачи с заданной вероятностью появления

.5,1/.85,2/1,3

RAM Function P1,D3 ; Объём единиц памяти в 100 Кб для трёх типов задач

1,2/2,3/3,4

TIME_CP Function P1,D3 ; Время работы процессора для трёх типов задач

1,15/2,20/3,25

TIME_BD Function P1,D3; Время вывода в БД для трёх типов задач

1,3/2,5/3,7

RAM STORAGE 10 ; Объём памяти в 100 Кб

* Первый сегмент

GENERATE 20 ; Время появления задач первых трёх типов

ASSIGN 1,FN$TYPE ; Определение типа задачи

ASSIGN 2,FN$RAM ; Требуемый объём памяти

ASSIGN 3,FN$TIME_BD ; Время вывода в БД

ASSIGN 4,FN$TIME_CP ; Требуемое время процессора

QUEUE Q_RAM ; Ждать освобождения памяти

ENTER RAM,P2 ; Занять память для задачи

DEPART Q_RAM ; Освободить очередь к памяти

CALC SEIZE CP ; Занять процессор

ADVANCE 5 ; Выполнять 5 мин

RELEASE CP ; Освободить процессор

SEIZE BD ; Начать вывод в БД

ADVANCE P3 ; Время вывода в БД

RELEASE BD ; Закончить вывод в БД

ASSIGN 4-,5 ; Сколько времени ещё нужно?

TEST LE P4,0,CALC ; Задача закончилась?

SVOP LEAVE RAM,2 ; Если да – освободить память RAM

TERMINATE ; Завершить задачу

* Второй сегмент

GENERATE 200,FN$EXPDIS,,3 ; Появление задачи четвёртого типа

QUEUE Q_RAM ;

PREEMPT CP,PR,SVOP ; Занять процессор, выгрузить прерванную задачу

DEPART Q_RAM ;

ADVANCE 5 ; Выполнять 5 мин

RETURN CP ; Освободить процессор

SEIZE BD ; Начать вывод в БД

ADVANCE 2 ; Время вывода в БД

RELEASE BD ; Окончание вывода в БД

LEAVE RAM,2 ; Освободить память

TERMINATE ; Завершить задачу четвертого типа

* Третий сегмент

GENERATE ,,,1,5 ; Запустить компьютер

ENTER RAM,2 ; Загрузить ядро ОС в память

ADVANCE 7200 ; Работать 5 суток (60*24*5 мин)

LEAVE RAM,2 ; Выгрузить ядро ОС

TERMINATE 1 ; Завершить работу компьютера

START 1 ; Начать моделирование

********************************************************

В результате моделирования были получены следующие значения параметров:

  • общие:

а) время окончания моделирования – 7200.000;

б) число блоков в модели – 34;

в) число каналов обслуживания – 2;

г) число накопителей – 1.

  • результаты моделирования для каналов обслуживания CP и BD:

а) число входов – 567, 567;

б) коэффициент использования – 0.384, 0.250;

в) среднее время обслуживания – 5.000, 3.178.

  • результаты функционирования очереди QRAM:

а) число входов – 362;

б) число нулевых входов – 92;

в) среднее время пребывания транзакта в очереди – 1763.347;

г) максимальное содержимое – 175;

д) среднее число входов – 88.657.

  • результаты функционирования накопителя RAM:

а) максимальная вместимость — 10;

б) средняя вместимость — 9.157;

в) число входов – 386;

г) коэффициент использования – 0.917.

2.3 Выводы по результатам моделирования

При построении данная система будет иметь большую нагрузку на память и значительно меньшую — на процессор. Память станет «узким местом» будущей системы увеличит вероятность общего отказа. Однако обращения к памяти в основном происходят для переключения задач, поскольку коэффициент использования БД весьма низкий. Это свидетельствует о том, что в системе часто происходят сбои оборудования и передача управления задаче четвёртого типа, в результате чего остальным задачам приходится выполнять работу с начала.

3 Исследование свойств распределения Эрланга

3.1 Постановка задачи

Исследовать эффективность распределения Эрланга (частный случай экспоненциального распределения) и его применимость для работы в системе моделирования. Построить гистограмму для сбора статистики прихода транзактов в модель. Число транзактов взять равным 100000000.

3.2 Решение задачи на основе имитационной модели

Код программы в системе GPSS World:

EXPDIS Function RN1,C24

0,0/.100,.104/.200,.222/.300,.355/.400,.509

.500,.690/.600,.915/.700,1.200/.750,1.380

.800,1.600/.840,1.830/.880,2.120/.900,2.300

.920,2.520/.940,2.810/.950,2.990/.960,3.200

.970,3.500/.980,3.900/.990,4.600/.995,5.300

.998,6.200/.999,7/1,8

TP Table X2,1,20,50

GENERATE ,,,1

SDFG ADVANCE 100,FN$EXPDIS

ADVANCE 100,FN$EXPDIS

ADVANCE 100,FN$EXPDIS

SPLIT 1,SDFG

SAVEVALUE 2,C1

SAVEVALUE 2-,X1

SAVEVALUE 1,C1

TABULATE TP

TERMINATE 1

**************************************************

Гистограмма распределения Эрланга представлена на рисунке 1. Гистограмма стнадартного экспоненциального распределения с использованием генератора RN1 представлена на рисунке 2.

Р исунок 1 — Гистограмма распределения Эрланга

Р исунок 1 — Гистограмма распределения Эрланга

3.3 Выводы по результатам моделирования

Распределение Эрланга обладает лучшими свойствами по сравнению со стандартным экспоненциальным распределением, принятым в системе моделирования. Однако его применение требует предварительного описания функции в программе.

4 Моделирование движения на пешеходном переходе

4.1 Постановка задачи

Пешеходный переход оборудован светофором. В одном направлении автомобили подъезжают к переходу с равномерным распределением с интервалом времени 20±10 с, а пешеходы прибывают на переход для пересечения улицы с интервалом 30±10 с также равномерно. Дорожное движение останавливается при красном сигнале светофора и когда переход занят пешеходами. Время проезда через переход составляет 10±2 с и распределяется в замкнутом интервале от 8 до 12 с согласно равномерно распределённому закону. Требуется смоделировать движение на переходе и определить его среднюю загрузку, а также основные параметры функционирования, накопив статистику после проезда через него в одном направлении 1000 автомобилей.

4.2 Решение задачи на основе имитационной модели

Код программы в системе GPSS World:

*Моделирование пешеходного перехода*

* Моделирование потока автомобилей

GENERATE 20,10 ; Формирование потока авто у перехода

QUEUE OcherA ; Вход в очередь авто

TEST E X$Svet_Avtom,F$Perehod ; Стоять до появления зелёного

SEIZE Perehod ; Занять переход

DEPART OcherA ; Освободить очередь

ADVANCE 10,2 ; Двигаться

RELEASE Perehod ; Освободить переход для пешеходов

TERMINATE 1 ; Удалить авто

* Моделирование потока пешеходов

GENERATE 30,10 ; Формирование потока пешеходов

QUEUE OcherP ; Ждать в очереди пешеходов

TEST E X$Svet_Pesheh,F$Perehod ; Запрет входа на переход до зелёного

SEIZE Perehod ; Занять переход

DEPART OcherP ; Освободить очередь

ADVANCE 10,2 ; Движение по переходу

RELEASE Perehod ; Освободить переход

TERMINATE 1 ; Удалить пешехода

* Моделирование работы светофора

GENERATE ,,,1 ; Генерирование состояния светофора

Begin1 SAVEVALUE Svet_Pesheh,Krasn ; Сохранение красного для пешеходов

SAVEVALUE Svet_Avtom,Zelen ; Сохранение зелёного для машин

ADVANCE Zelen_Time ; Горит зелёный

SAVEVALUE Svet_Pesheh,Zelen ; Сохранение зелёного для пешеходов

SAVEVALUE Svet_Avtom,Krasn ; Сохранение красного для авто

ADVANCE Krasn_Time ; Горит красный

TRANSFER ,Begin1 ; Перейти к метке Begin1

Zelen_Time EQU 200

Zelen EQU 0

Krasn EQU 100

Krasn_Time EQU 300

Start 1000

****************************************************************

В результате моделирования были получены следующие значения параметров:

  • общие:

а) время окончания моделирования – 13672.492;

б) число блоков в модели – 24;

в) число каналов обслуживания – 1;

г) число накопителей – 0.

  • результаты моделирования для канала обслуживания PEREHOD:

а) число входов – 1000;

б) коэффициент использования – 0.730;

в) среднее время обслуживания – 9.997.

  • результаты функционирования очередей OCHERA и OCHERP:

а) число входов – 681, 454;

б) число нулевых входов – 8, 179;

в) среднее время пребывания транзакта в очереди – 1389.704, 59.856;

г) максимальное содержимое – 137, 8;

д) среднее число входов – 69.218, 1.988.

  • результаты использования сохраняемых величин SVET_PESHEH и SVET_AVTOM:

а) число попыток входа в блок – 6, 129;

б) значение – 100, 0.

4.3 Выводы по результатам моделирования

При заданной разнице во времени подачи красного и зелёного света на светофоре система будет работать неэффективно, поскольку на перекрёстке будет скапливаться значительное число машин. При задании времени подачи зелёного света до 400 с ситуация заметно улучшается, среднее содержимое очередей и время простоя в них пешеходов и автомобилей выравнивается и соответственно составляет в среднем 5.569 и 134.017. Транзакт без проблем попадает в блоки SAVEVALUE.

5 Моделирование работы супермаркета

Соседние файлы в папке doc100