23403

Імітаційне моделювання систем масового обслуговування

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

вчена ступінь та звання прізвище та ініціали автора Обговорено на засіданні кафедри ПМК Протокол № __________ €œ ____ €œ _____________ 2011 року Київ Навчальні цілі: Вивчення основних понять моделювання ознайомлення з поняттями системи та моделі співвідношенням між моделлю та системою класифікацією моделей видами моделей технологію моделювання; Виховні цілі: Формування у студентів інженернотехнічного кругозору методами імітаційного моделювання для побудови компютерних систем та мереж вміння ставити та вирішувати складні...

Украинкский

2013-08-03

162.5 KB

15 чел.

МІНІСТЕРСТВО   ІНФРАСТРУКТУРИ   УКРАЇНИ

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

КАФЕДРА           інфокомунікацій____________

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідуючий кафедрою

_______________ Костік Б.Я.

       (підпис, прізвище)

“ ____ “  _____________  2011  року

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ №  4

з навчальної дисципліни __моделювання компютерних мереж 

напряму підготовки _______інформаційні технології________

освітньо-кваліфікаційного рівня ____cпеціаліст_____________

спеціальності _____ компютерні системи та мережі_________

Тема Імітаційне моделювання систем масового обслуговування.

                                                 (повна назва лекції)

Лабораторне заняття №4 розроблено стар. викл каф. Інф. Срочинська Г.С.

(вчена ступінь та звання,  прізвище та ініціали автора)

Обговорено на засіданні кафедри (ПМК)

Протокол № __________

“ ____ “ _____________ 2011 року

Київ


Навчальні цілі: Вивчення основних понять моделювання, ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією  моделей,  видами  моделей, технологію моделювання;

Виховні цілі: Формування у студентів інженерно-технічного кругозору, методами  імітаційного моделювання для побудови  комп’ютерних систем та мереж, вміння ставити та вирішувати складні інженерні задачі, проводити аналіз, аргументовано робити висновки.       

Час  90 хв.

ПЛАН ПРОВЕДЕННЯ ЗАНЯТТЯ ТА РОЗРАХУНОК ЧАСУ

Вступ                                                                                                   10  хвилин

Навчальні питання

1. Імітаційне моделювання систем масового обслуговування__70  хвилин 

 

Заключення                                                                                           10  хвилин

ЛІТЕРАТУРА:

(рекомендована для студентів)

1. В.Г. Кривуца, В.В. Барковський, Л.Н. Беркман. Математичне моделювання телекомунікаційних систем: Навч. посібник. –К.: Звязок, 2007.

НАВЧАЛЬНО-МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

(наочні посібники, схеми, таблиці, ТЗН та інше)

Діапроектор, дидактичні слайди


НАВЧАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

  1.  Імітаційне моделювання систем масового обслуговування

Формулювання проблеми та змістовна постановка завдання

Імітаційна модель, що повинна бути побудована, повинна бути багатоцільовою. Вона повинна дозволити вирішити кілька різних завдань, тобто вирішити деяку проблему. Проблема відрізняється від завдання тим, що точні моделі її рішення не відомі.

Проблема завжди є комплексною й складається з декількох завдань. Тому, формулюючи проблему й розробляючи модель для її рішення, потрібно в першу чергу визначити мету моделювання, потім вивчити об’єкт моделювання (систему або процес), визначити межі, в яких проводиться дослідження. На цьому етапі моделювання широко залучаються фахівці, які мають досвід роботи з експлуатації системи й можуть бути експертами при розробці змістовної постановки завдання.

Після завершення цього етапу на змістовному рівні описуються основні характеристики системи, вхідні і вихідні змінні, їхній взаємозв’язок, зовнішні впливи на систему, визначаються основні критерії функціонування системи й обмеження. Подальше уточнення й формалізацію моделі виконують на етапі створення концептуальної моделі.

Розробка концептуальної моделі.

Концептуальною називається абстрактна модель, що відбиває причинно-наслідкові зв’язки, властивості досліджуваного об’єкта в межах, встановлених цілями дослідження. Це формальний опис об’єкта моделювання, що відбиває концепцію (погляд дослідника на проблему). Ця модель існує в уяві розробника, тобто вона по своїй природі суб’єктивна.

При розробці концептуальної моделі необхідно:

  •  визначити цілі моделювання;
  •  сформулювати цільові функції (критерії якості) системи, що моделюється;
  •  вибрати ступінь деталізації моделі;
  •  описати вхідні, вихідні змінні й параметри моделі;
  •  привести функціональні залежності, які описують поводження змінних і параметрів;
  •  описати обмеження й можливі зміни величин;
  •  розробити структурну схему концептуальної моделі й скласти опис її функціонування.

При побудові концептуальної моделі об’єкта істотним є виділення й опис станів об’єкта. Динаміку поводження системи задають шляхом опису переходів з одного стану в інший в просторі станів. Імітаційне моделювання, по суті, складається з динамічного відбиття станів протягом певного відрізку часу (часу моделювання).

Вибір ступеня деталізації опису об’єкта моделювання.

В процесі імітаційного моделювання дуже важливо визначити ступінь точності опису реального процесу для отримання достовірної інформації шляхом моделювання.

Точність опису об’єкта (рівень деталізації) залежить від цілей моделювання, заданих обмежень і можливості отримання вхідних даних із заданою точністю.

Більш детальна модель буде точнішою, однак вона буде й складнішою й дорожчою. Для її побудови, перевірки, документування й використання потрібні більші витрати. Таким чином, доводиться шукати компроміс між деталізацією й точністю моделі, та її вартістю. На мал.3.1 видно як змінюються показники моделі залежно від обраної точності моделі.

Ступінь деталізації моделі можна оцінити кількісно. Для цього звичайно беруть відношення реального часу роботи системи до часу її моделювання. Чим точнішою є модель, тим менше це відношення.

Мал. 3.1

Опис змінних моделі

На етапі розробки концептуальної моделі визначають вимоги до вхідних даних. Якщо система, що моделюється реально існує, то параметри вхідних даних можна знайти за допомогою різних методів вимірів. Частину вхідних даних можна отримати з технічної й конструкторської документації системи, офіційних звітів, статистичних збірників, довідників. При моделюванні виробничих систем важливими джерелами вхідних даних є фінансова, технічна, технологічна документації, а також анкетування.

Вхідні і внутрішні змінні обираються у відповідності зі ступенем деталізації моделі.

Якщо будується стохастична імітаційна модель, то при виборі способу завдання стохастичних змінних потрібно враховувати деякі особливості. По-перше, використання неопрацьованих емпіричних даних дає можливість імітувати тільки процеси й події, які вже відбулися. Щоб оцінити поводження системи в майбутньому, потрібно бути впевненим, що даний розподіл буде незмінним у часі. По-друге, застосування випадкових розподілів ймовірностей визначає закономірності процесів що моделюються, а методи їхнього моделювання ефективніші, ніж використання табличних значень.

Надалі, в ході моделювання, доцільно провести випробування моделі на чутливість результатів моделювання до зміни видів розподілу і їхніх параметрів.

Найбільш складним є збір статистичних даних про зовнішній вплив на систему. Це пов’язано з великою трудомісткістю й вимагає значних витрат часу, особливо коли деякі події трапляються рідко.

Формалізоване зображення концептуальної моделі

Формалізація – це відображення системи або процесу в точних поняттях. Формалізація припускає опис моделі з використанням математичних методів дослідження. В результаті формалізації повинен бути розроблений логіко-математичний опис системи що моделюється з урахуванням динаміки її функціонування. При формалізації частину моделі, яку можна описати математично, представляють у вигляді аналітичних залежностей (формул), а інша частина може являти собою детальний словесний опис або алгоритм функціонування.

Зобразити структуру концептуальної моделі можна за допомогою діаграми (графа) станів системи. На мал. 3.2 показана така діаграма, що відбиває стани верстата.

Мал. 3.2

Причини зміни станів можуть задаватися аналітично як функція часу. Так, наробіток верстата на відмову можна задати у вигляді відповідної функції розподілу часу безвідмовної роботи.

Побудова концептуальної моделі – це самий відповідальний етап моделювання. Неправильна концепція, покладена в основу моделі, неправильні допущення про взаємозв’язки змінних і параметрів приводять до того, що виконання подальших етапів побудови імітаційної моделі виявляється безглуздим і часто приводить до невиправданих витрат.

Побудована концептуальна модель представляється експертам на обговорення. Вони повинні визнати її відповідність цілям моделювання з погляду рішення поставленої проблеми.

Вибір засобів реалізації імітаційної моделі

На цьому етапі виконуються роботи, пов’язані з підготовкою й реалізацією імітаційної моделі на комп’ютері. Розробляється логічна схема моделі, що перетвориться потім у програму.

Програмна реалізація імітаційної моделі може бути створена за допомогою:

  •  алгоритмічних мов загального призначення;
  •  спеціалізованих мов моделювання;
  •  пакетів прикладних програм для моделювання;
  •  засобів автоматизації програмування імітаційних моделей.

Мову, за допомогою якої буде виконана програмна реалізація імітаційної моделі, варто обирати залежно від складності імітаційної моделі й типу наявного комп’ютера. Зараз існує багато мов моделювання, які орієнтовані як на суперкомп’ютери, так і на персональні комп’ютери.

Розробка структурної схеми імітаційної моделі й опис її функціонування

На цьому етапі об’єкт моделювання остаточно формалізується у вигляді абстрактної системи. Для цього необхідно описати структуру системи й сукупність всіх її елементів, урахувати зовнішні впливи і взаємодію між всіма елементами в процесі функціонування системи.

Структура системи визначається побудованою концептуальною моделлю й обраними засобами моделювання. Якщо модель буде реалізована мовою моделювання GPSS, то структура моделі дається у вигляді блок-схеми, що складається з блоків різних типів. Набір блоків у схемі визначає набір операторів мови, які описують структуру системи, що підлягає моделюванню, і логіку її функціонування. У такій схемі блоки відображають виконувані над транзактами операції, а стрілки між блоками – маршрути руху транзактів.

Якщо імітаційною моделлю системи є СМО, то її структуру можна зобразити у вигляді схеми. Існує генератор вимог, які надходять у систему, буфери або черги, пристрої для обслуговування, які реалізують затримку вимог у системі. На цій схемі можуть бути зображені програмні блоки, які реалізують необхідні функції реальної системи.

Для розробленої схеми імітаційної моделі створюють опис її функціонування, появу повідомлень у моделі і їх рух по моделі з урахуванням прийнятих алгоритмів.

Програмна реалізація імітаційної моделі

Програмну реалізацію імітаційної моделі рекомендується будувати за модульним принципом. Це дає можливість удосконалювати модель за допомогою ітераційного методу, додаючи до моделі модуль за модулем. У процесі налагодження й експериментування окремі модулі можна міняти або змінювати, і це не приведе до істотних змін всієї моделі.

Структура програми моделі повинна відповідати структурі імітаційної моделі. Така будова програми робить її наочною й полегшує її налагодження. Кожен модуль програми повинен супроводжуватися коментарем.

Для оцінки правильності функціонування програмної реалізації імітаційної моделі розробляються пробні експерименти (тестування моделі). Більшість мов моделювання мають засоби, що дозволяють стежити за трасами руху повідомлень у моделі. Завдяки цьому при різних початкових умовах можна переконатися в тому, що модель працює так, як було задумано. У випадку невідповідності процесів функціонування моделі й об’єкта програма коректується.

Типова помилка при налагодженні моделі пов’язана з невідповідністю пропускних здатностей окремих елементів системи, тобто повідомлення надходять у деякі елементи моделі частіше, ніж вони встигають обслуговуватися. Тому на деяких ділянках моделі, де можуть накопичуватися повідомлення, доцільно задавати обмеження на довжину черги.

Після закінчення налагодження програми імітаційної моделі потрібно перевірити її працездатність у всьому діапазоні зміни вхідних даних. Всі значення змінних у моделі повинні бути наведені до обраної одиниці модельного часу.


II. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

           Дисципліна “ Моделювання комп’ютерних систем ”- це теоретичні основи принципів вивчення основних понять імітаційного моделювання, ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією  моделей,  видами  моделей, технологію моделювання; побудовою  імітаційної моделі персонального комп’ютера; технологічних етапів випробування та експлуатації імітаційних моделей.

Основні форми поточного контролю – спостереження за діями студентів, проведення модульного контролю.

Самостійна робота студента по підготовці до поточних занять, модульного контролю в межах відведеного часу планується особисто кожним студентом.

III. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. В.Г. Кривуца, В.В. Барковський, Л.Н. Беркман. Математичне моделювання телекомунікаційних систем: Навч. посібник. –К.: Звязок, 2007.

Розробник лабораторного заняття старший викладач кафедри інфокомунікацій

___                          Срочинська Г.С.

(підпис, прізвище)

“ ____ “  _____________  2011  року

PAGE  6


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13754. Наука и искусство. Универсальный гений эпохи Возрождения Леонардо да Винчи 1.38 MB
  Наука и искусство. Универсальный гений эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Наука и искусство две области деятельности человечества на протяжении всего существования. Культуре в равной мере нужны и наука и искусство. Для того чтобы наука приносила людям пользу и рад
13755. Декоративно-прикладное искусство 2.81 MB
  Декоративноприкладное искусство Декоративноприкладное искусство сложное и многогранное явление культуры. Оно охватывает многие виды народных промыслов связанных с созданием художественных изделий имеющих практическое назначение в быту
13756. Красота Земли в искусстве (поэтический пейзаж) 2.23 MB
  Красота Земли в искусстве поэтический пейзаж А.С.Пушкин называл искусство магическим кристаллом сквозь грани которого поновому видны окружающие нас люди предметы явления привычной жизни. Во все времена живописцы композиторы и писатели отражают в своих...
13757. Музыка в быту 1.54 MB
  Музыка в быту Трудно представить жизнь современного человека без музыки. Она окружает его повсюду. Музыка звучит с экранов телевизоров с мониторов компьютеров. Она сопровождает праздники развлечения и т. п. У каждого наверняка есть своя фо...
13759. Импрессионизм. Клод Моне 1.06 MB
  Импрессионизм. Клод Моне. Имрессионизм зародился в 1860 годах во французской живописи. Э. Мане О. Ренуар Эдгард Дега внесли в искусство свежестьизображение мгновенныхкак бы случай ных движений и ситуацийфрагментарность композиций ракурсы срезы фигур.В 18701880го
13760. Массовые, общедоступные искусства. Фотография 760.5 KB
  Массовые общедоступные искусства. Фотография. Огромную популярность в XX в. приобрели виды искусства связанные с техническим прогрессом. Фотография кино телевидение продукция полиграфической промышленности книги журналы газеты стали символами времени.
13761. Портрет в искусстве России 123 KB
  Портрет в искусстве России. 18 век в России называют веком портрета. Портрет самое бесспорное достижение нашей национальной школы именно благодаря чему русская живопись достигла уровня европейской. В жанре портрета писали лучшие русские художники: Ф. Рок...
13762. Особенности киномузыки 609.5 KB
  Особенности киномузыки Итак фильма без музыки не существовало никогда. Даже во времена немого кино под сменяющиеся друг друга экранные картины импровизировал музыканттапёр. Одним из таких тапёров в студенческие годы был Д. Шостакович. В кино музыка не требует отдель...