99013

Банк данных распределенной информационной системы

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Построение структурной схемы модели; описание сети в виде системы массового обслуживания; формализация и алгоритмизация модели (краткое описание, блок схема модели на GPSS); имитационный эксперимент (текст программы, описание программы, листинг результатов моделирования).

Русский

2016-07-22

101 KB

0 чел.

17

Министерство высшего и общего образования Российской Федерации

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра Систем Автоматизированного Проектирования Вычислительных Средств

Микропроцессорные системы

пояснительная записка к курсовому проекту по курсу

"Телекоммуникационные системы"

Проект разработал:

студент  группы 846

Лукьянов А.В.

Руководитель проекта:

доц. каф. САПР ВС

Цыцаркин Ю.М.

Рязань 2002


РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра САПР ВС

Задание

на курсовую работу по дисциплине

"Телекоммуникационные системы"

Студенту  Лукьянову А.В.

Группы   846

Руководитель: Цыцаркин Ю.М._______________

Тема курсового проекта: ”Микропроцессорные системы”

Техническое задание

1. Ознакомиться с литературой, дать обзор проблем моделирования.

2. Теоретический материал(Формализовать сеть в виде системы массового обслуживания).

3. Исходные данные: Вариант№13

4. Имитационный эксперимент.

5. Отчетный материал (пояснительная записка).

5.1 Бланки задания и описание исходных данных.

5.2 Введение.

5.3. Основная часть:

  •  построение структурной схемы модели;
  •  описание сети в виде системы массового обслуживания;
  •  формализация  и алгоритмизация модели (краткое описание, блок схема модели на GPSS);
  •  имитационный эксперимент (текст программы, описание программы, листинг результатов моделирования).

 5.4 Заключение (выводы по результатам имитационного эксперимента; затраты машинных ресурсов).

 5.5 Библиографический список.

Литература:

  1.  С. В. Скворцов, И. А. Телков «Учебное пособие '' Языки моделирования в САПР ВС'' », Рязань,  1992г.
  2.  Т. Шрайбер «Моделирование на GPSS»М,: Машиностроение, 1980г.
  3.  Разработка САПР кн. №9  Имитационное моделирование: практ. пособ. /под ред. А. В. Петрова,  М.: Высшая школа, 1990г.


СОДЕРЖАНИЕ

[0.0.0.1] Рязань 2002

[0.0.1] Кафедра САПР ВС

[1] Задание

[1.0.1] на курсовую работу по дисциплине

[2]
СОДЕРЖАНИЕ

[3] ВВЕДЕНИЕ

[4]
1.ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ МОДЕЛИ

[5]
2.описание сети в виде системы массового обслуживания

[6]
3.ФОРМАЛИЗАЦИЯ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ МОДЕЛИ

[7]
4.ИМИТАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

[7.1] 4.1 Листинг программы

[7.2]
4.2 Файл  отчета

[8]
5.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

[9]
6.БИБИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Банк данных распределенной информационной системы организован на базе двух компьютеров, соединенных с терминалами потребителей дуплексным каналом связи. Поступающий запрос обрабатывается на 1-ом компьютере и 1/3информации обнаруживается на месте. В противном случае необходима посылка запроса во второй компьютер. Запросы в систему поступают через 103 с, первичная обработка в 1-м компьютере одного запроса занимает 3 с, выдача ответа требует 124 с, передача запроса по каналу связи занимает 3 с, а пересылка ответа - 52 с. Обработка запроса во 2-м компьютере занимает 5 с, выдача ответа - 255 с, а пересылка ответа по каналу связи - 53 с.

Смоделировать прохождение через банк данных 500 запросов. Определить необходимые объемы входных и выходных буферов памяти компьютеров, обеспечивающие безотказную работу системы, и функцию распределения времени обслуживания заявки.


ВВЕДЕНИЕ

Процесс функционирования реальной системы распадается на ряд процессов функционирования отдельных объектов. Эти процессы протекают одновременно или  параллельно. Задача программной имитации состоит в отображении параллельно протекающих процессов на один вычислительный процесс.

Моделирование широко используется на различных этапах жизненного цикла сложной системы: для осуществления параметрического и структурного  синтеза, проведения многовариантного анализа ; при вводе в действие: для поиска «узких мест»; при эксплуатации: для прогнозирования эффекта от возможных модернизаций состава и структуры сложной системы.

Моделирование представляет собой один из видов анализа сложных технических систем. Первым шагом при анализе любой  конкретной системы является выделение элементов системы и формулирование логических правил , определяющих порядок взаимодействия этих элементов. Для GPSS  исходным является формальное описание объекта проектирования в виде системы массового обслуживания . входным языком является язык GPSS. Необходимо отметить, что  средства системы GPSS ориентированы на построение моделей вычислительных систем и проведение машинного эксперимента с целью их анализа только на самом верхнем этапе проектирования.

Во входной язык пакета GPSS  входят специальные средства позволяющие описывать как сами системы, так и динамику их поведения. При использовании системы GPSS  для проектирования средств САПР, динамическим объектам соответствуют единицы информации (данных или управляющих сигналов), передаваемые между устройствами(узлами, блоками) системы. В качестве таких единиц могут выступать как отдельные сигналы, так и  их совокупности- пакеты данных и целые задачи по их обработке.


1.ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ МОДЕЛИ

 Структурная схема содержит четыре основных блока: два компьютера,канал связи и источник запросов пользователей.В источнике запросов пользователей будет происходить формирование запросов, которые необходтмо обработать. Эти запросы будут передаваться по дуплексному каналу связи на первый компьютер. После первичной обработки в нем в 66% случаев возникает необходимость пересылки запросов во второй компьютер. Оба компьютера имеют по два буфера: входной и выходной. После обработки запросов в обоих компьютерах они будут посылаться по каналу связи к пользователям. Т.к. канал дуплексный, то он будет представлен в дальнейшем двумя блоками: блоком пересылки запросов от потребителей и блоком пересылки запросов к потребителям. Структурная схема данной модели представлена на Рис.1.

Рис1. Структурная схема модели.


2.описание сети в виде системы массового обслуживания

 После того, как построена структурная схема модели, необходимо ее представить  в виде разомкнутой сети систем массового обслуживания (СМО), где каждая СМО будет моделировать одно или несколько устройств исходной системы передачи данных. Это необходимо сделать, чтобы осуществить моделирование исходной системы на языке GPSS. Схема модели в виде системы массового обслуживания изображена на Рис2.

Рис2.Схема модели в виде системы массового обслуживания


Где:   
S1- СМО,  моделирующая поступление запросов по каналу связи;

S2- СМО, моделирующая входной буфер первого компьютера;

 S3- СМО, моделирующая первый компьютер;

S4- СМО, моделирующая выходной буфер первого компьютера;

S5- СМО, моделирующая канал передачи обработанных заявок;

S6- СМО, моделирующая входной буфер второго компьютера;

S7- СМО,  моделирующая работу блока обработки данных.

S8- СМО, моделирующая выходной буфер второго компьютера.


3.ФОРМАЛИЗАЦИЯ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ МОДЕЛИ

На основе составленной выше модели составляется программа на языке моделирования GPSS. Но сначала опишем словами, что в итоге программа должна делать.

  1.  В источнике запросов происходит формирование запросов от пользователей банка данных. В дальнейшем будем называть запрос-заявкой или транзактом, т.к. в GPSS транзакт-это подвижный объект, который моделирует какой-либо объект реальной системы, в нашем случае запрос. Формирование заявок в источнике происходит по формуле  103, что означает появление очереднойз аявки через 713 единиц машинного времени(е.м.в.)(1е.м.в.=1с). После появления (генерации) очередной заявки, она передается по каналу связи за 3 е.м.в.
  2.  Из канала связи заявки поступают во входной буфер первого компьютера. Из него заявки поступают на обработку в первый компьютер. Обработка занимает 3 е.м.в. После чего в 66% случаях будет необходимо послать заявку на дальнейшую обработку во второй компьютер.
  3.  После обработки заявки в первом компьютере она еще будет в нем находиться некоторое время(время выдачи ответа) равное  124. После чего заявка поступает в выходной буфер первого компьютера. Из этого буфера заяви поступают на канал связи, который пересылает обработанный запросы за 52 е.м.в.
  4.  Для второго компьютера все то же самое, за исключением следующего:
  •  обработка занимает 5 е.м.в.
  •  время ответа ответа равно 255 е.м.в.
  1.  После передачи обработанных заявок происходит их уничтожение.


Блок-схема программы,  моделирующей систему будет иметь вид:

Рис3. Блок-схема программы.


4.ИМИТАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

4.1 Листинг программы

Файл luk.gps.

REAL XAC,500

   SIMU

CAN EQU 1

CAN2 EQU 2

PK1 EQU 4

PK2 EQU 5

BUF1 EQU 6

BUF2 EQU 7

BUF3 EQU 8

BUF4 EQU 9

BUF1 STOR 200

BUF2 STOR 200

BUF3 STOR 200

BUF4 STOR 200

           GENE 10,3,,500

           GATE_NU CAN

           SEIZ  CAN

          ADVA 3

          RELE CAN

METPK1  ENTE BUF1

          SEIZ PK1

          LEAV BUF1

          ADVA 3

          TRAN .66,MET2,METPK2

MET2 ADVA 12,4

           RELE PK1

           ENTE BUF2

          SEIZ CAN2

          LEAV BUF2

          ADVA 5,2

          RELE CAN2

          TRAN ,METTER

METPK2 RELE PK1

          ENTE BUF3

           SEIZ PK2

          LEAV BUF3

          ADVA 5

          ADVA 25,5

          RELE PK2

          ENTE BUF4

          SEIZ CAN2

          LEAV BUF4

          ADVA 5,3

          RELE CAN2

METTER TERM

         GENE 10000

         TERM 1

          START 1

          

Блок присвоения приборам и памяти числовых значений

CAN EQU 1

CAN2 EQU 2

PK1 EQU 4

PK2 EQU 5

BUF1 EQU 6

BUF2 EQU 7

BUF3 EQU 8

BUF4 EQU 9

 Блок присвоения памяти емкости

BUF1 STOR 200

BUF2 STOR 200

BUF3 STOR 200

BUF4 STOR 200

Далее происходит генерация запросов от потребителей общим количеством 500. Эти запросы передаются по первому проводу канала связи(канал дуплексный, поэтому в его реализации минимум 2 провода). После передачи по каналу связи заявки поступают в буфер BUF1.Далее происходит попытка передать заявку из буфера на обработку в блок PK1.

На строках 7-17 происходит обработка заявки в блоке PK1, передача в выходной буфер BUF2., из этого буфера поочередно выбираются заявки и передаются по второму проводу канала связи. По окончании пересылки заявок они переходят на блок уничтожения (строка 18).

На строках 20-25 происходит обработка заявки , которая попала из 1-ого компьютера во второй (это будет происходить для 66 % от всех сгенерированных заявок).Второй компьютер моделируется блоком PK2. По окончании обработки в блоке PK2 заявка передается в выходной буфер этого компьютера BUF3/

Далее из этого буфера поочередно выбираются заявки и передаются по второму каналу CAN2 и передаются на уничтожение.

С 32 по 33 строки работает таймер программы: каждые 10000 е.м.в. вырбатывается 1 транзакт ; он уничтожается ; этим он уменьшает на 1 значение счетчика блока START ; работа программы продолжается до тех пор пока не обнулится значение счетчика блока START

 


4.2 Файл  отчета

Файл luk.lst.

GPSSR/PC  V1.1  25-OCT-2002   19:42     PAGE 1

 luk.LST=luk.gps

LINE BLOCK

1     REAL XAC,500

2      SIMU

3  CAN EQU 1

4  CAN2 EQU 2

5  PK1 EQU 4

6  PK2 EQU 5

7  BUF1 EQU 6

8  BUF2 EQU 7

9  BUF3 EQU 8

10  BUF4 EQU 9

11  BUF1 STOR 200

12  BUF2 STOR 200

13  BUF3 STOR 200

14  BUF4 STOR 200

15 1             GENE 10,3,,500

16 2             GATE_NU CAN

17 3             SEIZ  CAN

18 4            ADVA 3

19 5            RELE CAN

20 6 METPK1  ENTE BUF1

21 7            SEIZ PK1

22 8            LEAV BUF1

23 9            ADVA 3

24 10            TRAN .66,MET2,METPK2

25 11 MET2 ADVA 12,4

26 12             RELE PK1

27 13             ENTE BUF2

28 14            SEIZ CAN2

29 15            LEAV BUF2

30 16            ADVA 5,2

31 17            RELE CAN2

32 18            TRAN ,METTER

33 19 METPK2 RELE PK1

34 20            ENTE BUF3

35 21             SEIZ PK2

36 22            LEAV BUF3

37 23            ADVA 5

38 24            ADVA 25,5

39 25            RELE PK2

40 26            ENTE BUF4

41 27            SEIZ CAN2

42 28            LEAV BUF4

43 29            ADVA 5,3

44 30            RELE CAN2

45 31 METTER TERM

46 32           GENE 10000

47 33           TERM 1

48             START 1

 GPSSR/PC  V1.1  25-OCT-2002   19:42     PAGE 2

 luk.LST=luk.gps

         SYMBOL     VALUE          SYMBOL     VALUE

         ======     =====          ======     =====

         BUF1           6          BUF2           7

         BUF3           8          BUF4           9

         CAN            1          CAN2           2

         MET2          11          METPK1         6

         METPK2        19          METTER        31

         PK1            4          PK2            5

 GPSSR/PC  V1.1  25-OCT-2002  19:42   PAGE 4

 luk.LST=luk.gps

  RELATIVE CLOCK        10000   ABSOLUTE CLOCK        10000

 
BLOCK     COUNTS

BLOCK    CURRENT  TOTAL BLOCK CURRENT TOTAL     BLOCK    CURRENT    TOTAL

     1      0       500       2      0       500          3       0       500

     4      0       500       5      0       500          6        0       500

     7      0       500       8      0       500          9         0       500

    10      0       500      11     0       168        12      0       168

    13      0       168      14      0       168        15      0       168

    16      0       168      17      0       168        18      0       168

    19      0       332      20      0       332        21      0       332

    22     0       332      23       0       332        24       1       332

    25      0       331      26     0       331        27        0       331

    28      0       331      29     0       331        30       0       331

    31      0       499      32     1         2         33         0         1

  FACILITY       AVERAGE     NUMBER         AVERAGE    SEIZING     PREEMPTING

                        UTILIZATION    ENTRIES       TIME/TRAN   TRANS.NO.   TRANS.NO.NO.

        1           0.15        500            3.00                         

        2           0.25        499            4.98                         

        4           0.35        500            7.06                         

        5           1.00        332           30.04            81              

STORAGE   CAPACITY  AVERAGE    AVERAGE  ENTRIES   AVERAGE  CURRENT  MAXIMUM

 CONTENT    UTILIZ.                              TIME/TR  CONTENT    CONTENT

     6        200          0.00       0.00           500           3.96         0           4

     7        200          0.00       0.00           168           0.41          0          1

     8        200          82.00       0.41         332         2473.87       0         167

     9        200         0.00       0.00            331            0.18         0          1


5.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Анализируя файл отчета сделать следующие выводы:

  1.  Объемы буферной памяти, необходимые для функционирования системы без потерь следующие:
  •  входной буфер 1-ого компьютера (BUF1)- 4 единиц
  •  выходной буфер 1-ого компьютера (BUF2)-1 единица
  •  входной буфер 1-ого компьютера (BUF3)-167 единицы
  •  входной буфер 1-ого компьютера (BUF1)-1 единица
  1.  Обслуживающие приборы (моделирующие компьютеры) имеют значения коэффициентов использования 0.35 и 1.00, что говорит о том, что второй компьютер более загружен, нежели первый. Канал связи не испытывает большой загруженности, о чем говорят коэффициенты использования  равные  0.15 и 0.25
  2.  Все накопители, кроме BUF3, имеют довольно низкие коэффициенты использования, что является положительным фактом, т.к. в реальной системе достаточно будет использовать

небольшие по объему буферные памяти.

  1.  В процессе моделирования не обнаружено потери заявок, что свидетельствует о правильно составленной программе и ее нормальной работе.


6.БИБИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1.  С. В. Скворцов, И. А. Телков «Учебное пособие '' Языки моделирования в САПР ВС'' », Рязань,  1992г.
  2.  Разработка САПР кн. №9  Имитационное моделирование: практ. пособ. /под ред. А. В. Петрова,  М. :Высшая школа, 1990г.
  3.  Описание структур вычислительных систем на языке GPSS:Методические указания к лабораторным работам/РГРТА; Сост.:Скворцов С.В.,И.А.Телков,В.И.Хрюкин.Рязань,1999г.


S8

S5

03

S4

1-ый
компьютер

S6

Источник
запросов от
пользователей

К потребителям

S7

S3

S1

53

52

5,205

3,124

S2

Канал
связи

2-ой
компьютер

Канал
связи

Нет

Да

Да

Нет

Да

Да

Нет

Выходной буфер второго компьютера

Обслуживание во втором компьютере

2 ой компьютер
свободен

Канал передачи
свободен

Входной буфер второго компьютера

КОНЕЦ

Выходной буфер первого компьютера

Обслуживание в первом компьютере

1-ый компьютер
свободен

Входной буфер первого компьютера

Уничтожение заявок

Передача обработанного запроса

Канал передачи
свободен

Передача по каналу связи

Генерация
заявок

НАЧАЛО


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50685. Определение отношения Сp/Cv воздуха методом Клемана и Дезорма 22 KB
  Тема: Определение отношения Сp Cv воздуха методом Клемана и Дезорма. Цель работы: определение отношения Сp Cv.
50686. Моделирование дискретной случайной величины 267 KB
  Цель работы. Практическое освоение алгоритма программной генерации дискретной случайной величины и методов статистической проверки разработанного генератора.
50687. Форматирование таблицы с использованием встроенных форматов 120 KB
  Упражнение Отметим что к этой таблице уже был применен автоформат с именем Классический 1. После применения автоформата можно изменить форматирование некоторых ячеек таблицы. Примените к ячейке B1 следующий формат: диалоговое окно Формат ячеек закладка Число категория Денежный число десятичных знаков – 0 обозначение денежной единицы – р.
50689. Построtybt графf состояний СМО 293.5 KB
  Также построить имитационную модель и исследовать ее (разработать алгоритм и написать имитирующую программу, предусматривающую сбор и статистическую обработку данных для получения оценок заданных характеристик СМО). Распределение интервалов времени между заявками во входном потоке и интервалов времени обслуживания – геометрическое с соответствующим параметром...
50690. Моделирование потока Пуассона 158 KB
  Практическое освоение алгоритма программной генерации стационарного потока Пуассона и методов статистической проверки разработанного генератора.