Определение закона и построение формальной схемы функционирования системы. Алгоритмизация модели и ее машинная реализация. Составление алгоритма моделирующей программы, ее верификация (тестирование). Получение и интерпретация результатов моделирования.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Казанский государственный технический университет

им. А.Н. Туполева

Кафедра КС

Курсовой проект по дисциплине

"Моделирование"

Выполнила:

Оценка: __________________________

Подпись руководителя: _____________

Руководитель проекта:

Захаров В.М. а

Дата защиты: «____»_______________2009 г.

Казань, 2009

Оглавление

1. Концептуальная модель (задание на курсовую работу)

2. Формализация концептуальной модели

2.1 Построение формальной схемы функционирования системы

2.2 Определение параметров и переменных модели, единицы модельного времени

2.3 Определение закона функционирования системы

3. Алгоритмизация модели и ее машинная реализация

3.1 Выбор технических и программных средств моделирования

3.2 Составление алгоритма моделирующей программы

3.3 Описание моделирующей программы для детерминированного варианта модели

3.4 Верификация (тестирование) программы

3.5 Моделирование случайных воздействий

3.5.1 Моделирование случайных воздействий, имеющих равномерное распределение

3.5.1.1 Аппаратный способ

3.5.1.2 Программный способ

3.5.1.3 Выбор генератора равномерно распределенных ПСЧ

3.5.2 Моделирование случайных воздействий, имеющих неравномерное распределение

3.6 Описание моделирующей программы для стохастической модели

3.7 Описание моделирующей программы для стохастической модели на языке GPSS

4. Получение и интерпретация результатов моделирования

4.1 Планирование машинного эксперимента

4.2 Проведение прогонов модели

4.3 Анализ результатов моделирования

5. Заключение

Список литературы

1. Концептуальная модель (задание на курсовую работу)

программа моделирование алгоритм

Задание №121.

В систему через каждые 1.5 ± 0.5 мин. поочередно поступают задания 4-х типов, которые затем обрабатываются на ЭВМ. Время выполнения зависит от типа задания и распределено следующим образом: для задания 1 типа - по экспоненциальному закону с m = 0.7 мин; 2 типа - по нормальному закону с m = 3 мин., у = 1; 3 типа по Гамма закону с у = 1; 4 типа - по равномерному в интервале 2 - 6 мин. Если ЭВМ занята, задания поступают на накопители емкостью 1, причем для каждого задания в системе имеется свой накопитель.

Смоделировать 10 часов работы системы. Определить количество выполняемых запросов второго типа.

1. Варьируя параметрами системы, определить ее оптимальную структуру, обеспечивающую минимальное время простоя обслуживания.

2. Формализация концептуальной модели

2.1 Построение формальной схемы функционирования системы

Моделируемая система представляет собой систему массового обслуживания с непрерывно - стохастическим законом функционирования. Следовательно, в качестве аппарата формализации процессов функционирования рассматриваемой системы, будем использовать типовую Q - схему. Построим структурную схему системы, используя стандартные

обозначения элементов Q-схемы (рис.1).

Рис. 1

В данной схеме использованы обозначения: И - источник заявок, Н1 - накопитель для задания 1, Н2 - накопитель для задания 2, Н3 - накопитель для задания 3, Н4 - накопитель для задания 4, К - ЭВМ.

2.2 Определение параметров и переменных модели, единицы модельного времени

Определим множество внешних воздействий, внутренних параметров, характеристик, существенных для анализа функционирования системы:

tps - время между приходом заявок

tm1, tm2, tm3, tm4 - время обработки на ЭВМ

tektps - текущее время между приходом заявок

tektm1, tektm2, tektm3, tektm4 - текущее время обработки на ЭВМ

tv1, tv2, tv3, tv4 - текущее время обработки, нужно для накопителей

t_stop, t_stop_percent - время простоя (также и в процентах)

sm - активность ЭВМ

ts - тип заявки

kr1, kr2, kr3, kr4 - количество выполненных заявок

kn1, kn2, kn3, kn4 - заявок осталось на накопителе

ko1, ko2, ko3, ko4 - количество отказов

kt1, kt2, kt3, kt4 - общее количество

t - время работы системы

ns - наличие заявки на входе

n1, n2, n3, n4 - накопители

За единицу модельного времени (емв) примем 0.1 минуты.

2.3 Определение закона функционирования системы

С использованием временных диаграмм (в приложении 1) опишем работу системы следующим образом: через определенное время приходит задание и обрабатывается на ЭВМ в течение определенного времени в зависимости от типа. Если ЭВМ занята, заявка оседает на одноместном накопителе (для каждого типа задания свой). В случае, если накопитель занят, задание не выполняется - происходит отказ в обслуживании. На начальном этапе построения модели будем рассматривать детерминированный вариант модели. Для этого при создании детерминированной модели заданной вычислительной системы заменим стохастические потоки их математическими ожиданиями: время между приходом пользователей - 1.5 мин.; время обработки задания 1 - го типа - 0.7 мин.; время обработки задания 2 - го типа - 3 мин.; время обработки задания 3 - го типа - 2 мин.; время обработки задания 4 - го типа - 4 мин. С поступлением заявки в систему, она начинает обрабатываться, если свободна ЭВМ. Итак, после прихода первого задания, оно обрабатывается 0.7 мин. Второе задание обрабатывается в течение 3 мин. К приходу третьего задания ЭВМ занята, и задание отправляется на накопитель. К приходу 4-го задания ЭВМ освобождается, но на ней обрабатывается задание 3, а 4-е отправляется на свой накопитель. Несмотря на довольно плотный поток заданий, в работе ЭВМ наблюдаются простои, которые периодически повторяются. Из диаграммы видно, что, подав на вход системы 400 заявок, мы получим следующие результаты:

Время простоя канала в емв: 20.000000

В процентах: 0.003333

Выполнено заданий (по типам):

51

25

73

75

Осталось на накопителе:

1

1

1

0

Отказ в обслуживании:

48

74

26

25

3. Алгоритмизация модели и ее машинная реализация

3.1 Выбор технических и программных средств моделирования

В качестве технических и программных средств для выполнения курсовой работы по моделированию можно использовать ПВЭМ IBM РС, принтер, в качестве программных средств - пакет Turbo C и разработанные на кафедре ЭВМ КГТУ им. А.Н. Туполева автоматизированную информационную систему формирования последовательностей псевдослучайных чисел (ПСЧ) с равномерным распределением (GENER) и автоматизированную систему статистического анализа информации (STAN). Для статистического анализа и отображения результатов можно использовать также интегрированные пакеты MATHLAB, MATHCAD.

3.2 Составление алгоритма моделирующей программы

3.3 Описание моделирующей программы для детерминированного варианта модели

Представим листинг моделирующей программы:

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#define EMV_MAX 6000

float

tps, // время между приходом заявок

tm1, tm2, tm3, tm4, // время обработки на ЭВМ

tektps, // текущее время между приходом заявок

tektm1, tektm2, tektm3, tektm4, // текущее время обработки на ЭВМ

tv1, tv2, tv3, tv4, // время выполнения. нужно для накопителей

t_stop, t_stop_percent; // время простоя

int

sm, // ЭВМ

ts, // тип заявки

kr1, kr2, kr3, kr4, // количество выполненных заявок

kn1, kn2, kn3, kn4, // осталось на накопителе

ko1, ko2, ko3, ko4, // количество отказов

kt1, kt2, kt3, kt4, // общее количество

t; // время работы системы

bool

ns, // наличие заявки на входе

n1, n2, n3, n4; // накопители

int main()

{