Дипломная работа на тему: Разработка средств моделирования систем

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.

Оглавление

- Введение

- Анализ задания

- Формулирование требований к системе

- Разработка концептуальной модели системы

- Разработка имитационной модели

- Проектирование системы

- Реализация системы

- Испытание и тестирование системы Заключение

- Список литературы

- Приложение а

- Приложение б

- Приложение в

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта, на языке высокого уровня С в средеМiсrоsоftVisuаlС была разработана программа генерации ностью данной программы является построения имитационной модели системы массового обслуживания.

На практике было выявлено, что использование данного приложения сильно упрощает построение самой модели СМО, так как нет необходимости в знании операторов языка имитационного уровня GРSS.

Генерируемый текст легко перемещается в среду GРSSи пользователь имеет возможность получить готовый отчет, содержащий все необходимые параметры для анализа имитационной модели.

Список литературы

Система включает в себя два узла:

1 узел - генератор с экспоненциальным законом поступления заявок.

2 узел - одноканальное обслуживающее устройство с пуассоновским законом распределения времени обслуживания заявок.

3 узел - вероятностный, с вероятностью 0.2 транзакт идет на ОУ, иначе обслуживание завершается.

4 узел - терминатор (приемник).

Сбор статистики осуществляется перед ОУ и в ОУ.

Работа программы для данной модели выглядит следующим образом:

Количество узлов: 4

Введите оператор 1 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Ваш выбор: 1

На какой узел идет: 2

Введите оператор 2 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Ваш выбор: 2

На какой узел идет: 3

Введите оператор 3 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Ваш выбор: 4

На какой узел идет (по возрастанию): 2

Вероятность: 0.2

Второй узел: 4

Введите оператор 4 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Ваш выбор: 5

Промежуток времени между появлениями транзактов:

1 - Постоянный;

2 - Случайный;

3 - Задан функцией;

4 - Зависит от функции;

5 - Не задан;

Ваш выбор:3

1 - Стандартная функция;

2 - Пользовательская функция;

Ваш выбор: 1

Ваш выбор: 4

Stream (целое, больше либо равно 1): 1

Locate (вещественное): 0

Scale (положительное вещественное): 10

Время задержки появления первого транзакта:

1 - задано;

2 - не задано;

Ваш выбор: 2

Предельное число таранзактов:

1 - задано;

2 - не задано;

Ваш выбор: 2

Приоритет транзактов:

1 - задан;

2 - не задан;

Ваш выбор: 2

Узел 2

Время задержки транзакта:

1 - Постоянное;

2 - Случайное;

3 - Задано функцией;

4 - Зависит от функции;

Ваш выбор:3

1 - Стандартная функция;

2 - Пользовательская функция;

Вашвыбор: 1

Ваш выбор: 21

Stream (целое, больше либо равно 1): 2

Mean (положительное вещественное): 0.9

Сбор статистики:

1 - нахождение в очереди перед ОУ;

2 - нахождение в ОУ;

3 - общее время обработки транзакта (1+2);

4 - не требуется;

Ваш выбор: 3

Сбор статистики:

1 - нахождение в очереди перед ОУ;

2 - нахождение в ОУ;

3 - общее время обработки транзакта (1+2);

4 - не требуется;

Ваш выбор: 4

Узел 4

Сколько транзактов извлечь: 1

## Работа программы закончена! ##

## Текст программы находится в файле GPSStext.txt!##

Содержимоефайла "GPSStext.txt":

Отчет:

Модель 4 (рисунок 5.4)

Рисунок 5.4

Система включает в себя два узла:

1 узел - генератор с постоянным законом поступления заявок.

2 узел - вероятностный, с вероятностью 0.3 транзакт идет на одноканальное ОУ, иначе на многоканальное ОУ.

3 узел - одноканальное обслуживающее устройство с законом распределения времени обслуживания заявок заданным пользовательской функцией. После, обслуживание завершается.

4 узел - многоканальное обслуживающее устройство с постоянным законом распределения времени обслуживания заявок. После, обслуживание завершается.

5 узел - терминатор.

Сбор статистики осуществляется перед многоканальным ОУ.

Работа программы для данной модели выглядит следующим образом:

Количествоузлов: 5

Введите оператор 1 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Вашвыбор: 1

Накакойузелидет: 2

Введите оператор 2 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Ваш выбор: 4

На какой узел идет (по возрастанию): 3

Вероятность: 0.3

Второй узел: 4

Введите оператор 3 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Ваш выбор: 2

Накакойузелидет: 5

Введите оператор 4 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Ваш выбор: 3

На какой узел идет: 5

Введите оператор 5 узла:

1 - генератор;

2 - одноканальное устройство;

3 - многоканальное устройство;

4 - вероятностный узел;

5 - терминатор;

Ваш выбор: 5

Промежуток времени между появлениями транзактов:

1 - Постоянный;

2 - Случайный;

3 - Задан функцией;

4 - Зависит от функции;

5 - Не задан;

Ваш выбор:1

Время между появлениями транзактов: 34

Время задержки появления первого транзакта:

1 - задано;

2 - не задано;

Ваш выбор: 2

Предельное число таранзактов:

1 - задано;

2 - не задано;

Ваш выбор: 2

Приоритет транзактов:

1 - задан;

2 - незадан;

Вашвыбор: 2

Узел 3

Время задержки транзакта:

1 - Постоянное;

2 - Случайное;

3 - Задано функцией;

4 - Зависит от функции;

Ваш выбор:3

1 - Стандартная функция;

2 - Пользовательская функция;

Ваш выбор: 2

Номер генератора(аргумент ф-ии): 1

Тип функции:

1 - С кусочно-линейной (непрерывной) аппроксимацией (С);

2 - С ступенчатой (дискретной) аппроксимацией (D);

3 - Табличное, точечное задание функции без аппроксимации (L);

4 - Задание дискретной атрибутивной (Е)

5 - Задание табличной атрибутивной (М)

Ваш выбор: 2

Число точек: 2

Сбор статистики:

1 - нахождение в очереди перед ОУ;

2 - нахождение в ОУ;

3 - общее время обработки транзакта (1+2);

4 - нетребуется;

Вашвыбор: 4

Узел 4

Число каналов: 5

Число захвачиваемых каналов: 1

Время задержки транзакта:

1 - Постоянное;

2 - Случайное;

3 - Задано функцией;

4 - Зависит от функции;

Ваш выбор:1

Время задержки: 23

Сбор статистики:

1 - нахождение в очереди перед ОУ;

2 - нахождение в ОУ;

3 - общее время обработки транзакта (1+2);

4 - не требуется;

Ваш выбор: 1

Сбор статистики:

1 - нахождение в очереди перед ОУ;

2 - нахождение в ОУ;

3 - общее время обработки транзакта (1+2);

4 - нетребуется;

Вашвыбор: 4

Узел 5

Сколько транзактов извлечь: 1

## Работа программы закончена! ##

## Текст программы находится в файле GPSStext.txt!##

Содержимоефайла "GPSStext.txt":

Отчет:

STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.С. UTIL. RETRY DELAY

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта, на языке высокого уровня С++ в средеMicrosoftVisualC++ была разработана программа генерации GPSSтекста.Возможностью данной программы является построения имитационной модели системы массового обслуживания.

На практике было выявлено, что использование данного приложения сильно упрощает построение самой модели СМО, так как нет необходимости в знании операторов языка имитационного уровня GPSS.

Генерируемый текст легко перемещается в среду GPSSи пользователь имеет возможность получить готовый отчет, содержащий все необходимые параметры для анализа имитационной модели.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Муравьев Г.Л. Моделирование систем В 2 ч. Ч.1. Конспект лекций-Брест:БГТУ 2003

2. Мороз А.И. Курс теории систем. Учебник для ВУЗов- Москва: Высшая школа 1987

3. Антонов А.В. Системный анализ. Учебник для ВУЗов - Москва: Высшая школа 2004

4. Кудрявцев Е.М.GPSSWorld. Основы имитационного моделирования различных систем.Учебник для ВУЗов - Москва 2004

5. Алтаев А.А. Имитационное моделирование на языке GPSS. Методическое пособие - Улан- Удэ2002

6. Петухов О.А. , Морозов А.В. , Петухова Е.О. Моделирование системное, имитационное, аналитическое. Учебное пособие - Санкт-Петербург 2008

7. Норенков И.П., Федорук Е.В.Имитационное моделирование систем массового обслуживания. Методические указания - Москва 1999

8. Кутузов О.И., Татарникова Т.М., Петров К.О. Распределенные информационные системы управления. Учебное пособие - Санкт-Петербург 2000