99548

Микропроцессорная система передачи данных на языке моделирования GPSS

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Основной модуль пакета- интегрированная среда, включающую помимо транслятора с входного языка средства ввода и редактирования текста модели, её отладки и наблюдения за процессом моделирования, графические средства отображения атрибутов модели, а также средства накопления результатов моделирования в базе данных и их статистической обработки.

Русский

2016-09-23

521 KB

0 чел.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

РЯЗАНСКИЙ   ГОСУДАРСТВЕННЫЙ   РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ   УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра САПР вычислительных средств

Задание

на курсовой проект по дисциплине:

"Микропроцессорные системы"

Студентке   Тышкевич Н.Н.                группы 645

      1. Тема курсового проекта:  по варианту №16

      2. Срок представления проекта к защите __________________________________

      3. Исходные данные:  Микропроцессорная система передачи данных обеспечивает передачу пакетов данных из пункта А в пункт С через промежуточный пункт В. В пункт А пакеты поступают через 62 мс. Здесь они буферизуются в накопителе и под управлением микропроцессорного устройства передаются по любой из двух линий: АВ1 - за время 31 мс, или АВ2 - за 32 мс. В пункте В они снова буферизуются и передаются по линиям ВС1 - за 3 мс, и Вс2 - за 31 мс. Причем пакеты из АВ1 поступают в ВС1, а из АВ2 - в ВС2. При передаче пакетов по линиям возможны сбои, приводящие к потере передаваемых пакетов. Вероятность сбоев по линиям АВ1 и АВ2 составляет 10% , а по линиям ВС1 и ВС2 - 5%. Для предотвращения потери информации передаваемые данные сохраняются в передающем буфере до момента окончания пересылки их по линиям системы передачи.

Смоделировать прохождение через систему 500 пакетов данных. Определить максимальные объемы буферов микропроцессорных устройств в пунктах А и В и характеристики их заполнения. Оценить временные потери, вызванные пересылками пакетов при сбоях в линиях.

       4. Примерное содержание пояснительной записки:

Титульный лист

Задание на проектирование

Содержание

Введение (рассматриваются проблемы моделирования микропроцессорных систем (МПС))

Анализ задания

Разработка структурной схемы исследуемой МПС

Анализ алгоритма функционирования исследуемой МПС

Модель исследуемой МПС в виде системы массового обслуживания (СМО) или сети СМО

Разработка программы моделирования на языке GPSS

Имитационный эксперимент и его результаты

Заключение (выводы по результатам выполнения проекта)

Библиографический список

Приложения (листинги модели и полученных результатов)

      5. Литература

1. Рыжиков Ю.И. Имитационное моделирование. Теория и технологии. СПб.: КОРОНА принт; М.: Альтекс-А, 2004.

2. Томашевский В., Жданова Е. Имитационное моделирование в среде GPSS. М.: Бестселлер, 2003.   

3. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. М.: ДМК Пресс, 2004.

4. Шрайбер Т.Дж. Моделирование на GPSS. М.: Машиностроение, 1980.

5. Скворцов С.В., Телков И.А. Языки моделирования в САПР ВС: Учебное пособие. Рязань: РРТИ, 1992.

 

Руководитель: _______________________

Студент _________________________  Дата выдачи задания _________________

Содержание

  1.  Введение…………………………………………………………………3 стр.
  2.  Разработка структурной схемы исследуемой МПС…………………...5 стр.
  3.  Модель исследуемой МПС в виде СМО………………………………..6 стр.

     4.  Разработка программы моделирования на языке GPSS………………..7 стр.

                            4.1. Алгоритм……………………………………………………8  стр.

                         4.2. Блок-схема программы…………………………………….9 стр.

      5. Имитационный эксперимент и его результаты…………………………10 стр.

                             5.1. Текст программы…………………………………………...10 стр.

                             5.2. Описание программы………………………………………11 стр.

                             5.3.  Листинг результатов моделирования……………………..12 стр.  

      6. Заключение…………………………………………………………………14 стр

     7. Список используемой литературы………………………………………...16 стр

  1.  Введение

В наше время нельзя назвать область человеческой деятельности, в которой не использовались бы методы моделирования.  Моделирование – это представление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью.

Имитационное моделирование обеспечивает возможность испытания, оценки и проведения экспериментов с предлагаемой системой без каких-либо непосредственных воздействий на нее. При имитационном моделировании проводится эксперимент с программой, которая является моделью системы. Несколько часов, недель или лет работы исследуемой системы могут быть промоделированы на ЭВМ за несколько минут. В большинстве случаев модель является не точным аналогом системы, а скорее ее символическим изображением. Однако такая модель позволяет производить измерения, которые невозможно произвести каким-либо другим способом. Многие процессы деятельности человека (социальные, экономические, экологические, процессы функционирования различных цепей и систем) могут быть представлены моделями типа систем массового обслуживания (СМО) - стохастических, динамических, дискретно-непрерывных математических моделей.

Имитационное моделирование позволяет исследовать СМО при различных типах входных потоков и интенсивностях поступления заявок на входы, при вариациях параметров ОА, при различных дисциплинах обслуживания заявок.

В настоящее время использование современных компьютеров является мощным средством реализации имитационных моделей в САПР вычислительных средств. Для того, чтобы реализовать имитационную модель  сложной системы в составе САПР требуются  специальные  средства  автоматизации  моделирования,  в  состав  которых  обычно входят  язык  описания  объектов  моделирования,  средства  обработка  языковых  конструкций  ( компилятор  или интерпретатор ),  система  организации  имитационного  процесса  во  времени.

      Сложные функции моделирующего алгоритма могут быть реализованы средствами универсальных языков программирования (Паскаль, Си), что предоставляет неограниченные возможности в разработке, отладке и использовании модели. Однако подобная гибкость приобретается ценой больших усилий, затрачиваемых на разработку и программирование весьма сложных моделирующих алгоритмов, оперирующих со списковыми структурами данных. Альтернативой этому является использование специализированных языков имитационного моделирования.

Специализированные языки имеют средства описания структуры и процесса функционирования моделируемой системы, что значительно облегчает и упрощает программирование имитационных моделей, поскольку основные функции моделирующего алгоритм а при этом реализуются автоматически. Программы имитационных моделей на специализированных языках моделирования близки к описаниям моделируемых систем на естественном языке, что позволяет конструировать сложные имитационные модели пользователям, не являющимся профессиональными программистами.

 Одним из таких специализированных и эффективных средств имитационного моделирования и исследования сложных техническим систем является GPSS ( GENERAL  PURPOSE  SIMULATION  SYSTEM ).

Он может быть с наибольшим успехом использован для моделирования систем, формализуемых в виде систем массового обслуживания. В качестве объектов языка используются аналоги таких стандартных компонентов СМО, как заявки, обслуживающие приборы, очереди и т.п. Достаточный набор подобных компонентов позволяет конструировать сложные имитационные модели, сохраняя привычную терминологию СМО.   

Основной модуль пакета- интегрированная среда, включающую помимо транслятора с входного языка средства ввода и редактирования текста модели, её отладки и наблюдения за процессом моделирования, графические средства отображения атрибутов модели, а также средства накопления результатов моделирования в базе данных и их статистической обработки.

Целью данной курсовой работы является изучение и освоение навыков создания имитационных моделей систем массового обслуживания на ЭВМ с помощью специального языка моделирования GPSS.

2. Разработка структурной схемы исследуемой МПС

В нашем случае имеется микропроцессорная  система передачи данных, состоящая из:

  •  3-х пунктов–накопителей A,B и C.
  •  4-х линий AB1, AB2, BC1 и BC2.

Система передачи данных обеспечивает передачу пакетов данных из пункта A в пункт C через промежуточный пункт B. В пункте А данные буферизуются и передаются по любой из двух линий. Причем пакеты данных из линии AB1 поступают в линию BC1, а из линии AB2 соответственно в линию BC2.  В пункте В они снова буферизуются и передаются по следующим линиям ВС1 и ВС2 в пункт C. Во время передачи пакетов по линиям возможны сбои.

Структурная схема исследуемой модели представлена на рис.1 :

Рис. 1. Структурная схема модели.

3.Модель исследуемой МПС в виде системы массового обслуживания (СМО)

В соответствии с полученной структурной схемой модели, представим её в виде СМО. В нашей модели роль пакетов данных выполняют транзакты (динамические объекты), поступающие в модель каждые 6±2 мс. В качестве линий: АВ1, АВ2, ВС1, ВС2 выступают аппаратные объекты  типа прибор ; в качестве пунктов-накопителей: А и В – статистические объекты типа очередь. За единицу модельного времени (е.м.в.) принята 1 мс.

Модель исследуемой МПС в виде системы массового обслуживания представлена на рисунке 2:

Рис. 2 Описание модели в виде СМО

4. Разработка программы моделирования на языке GPSS

4.1. Алгоритм

  1.  Генерация пакета через 6±2 е.м.в.
  2.  Вход в пункт А.
  3.  Равновероятная передача пакетов: АВ1- переход в пункт 4. , АВ2- переход в пункт 16.
  4.  Занятие линии АВ1.
  5.  Передача пакета по линии АВ1 за 3±1 е.м.в.
  6.  Освобождение линии АВ1.
  7.  Сбой в линии АВ1: 10% переходит в пункт 4.
  8.  Выход из пункта А.
  9.  Вход в пункт В.
  10.   Занятие линии ВС1.
  11.   Передача пакета по линии ВС1 за 3 е.м.в.
  12.   Освобождение линии ВС1.
  13.   Сбой в линии ВС1: 5% переходит в пункт 10.
  14.   Выход из пункта В.
  15.   Передача пакета в пункт 27.
  16.   Занятие линии АВ2.
  17.   Передача пакета по линии АВ2 за 3±2 е.м.в.
  18.   Освобождение линии АВ2.
  19.   Сбой в линии АВ2: 10%  переходит в пункт 16.
  20.   Выход из пункта А.
  21.   Вход в пункт В.
  22.   Занятие линии ВС2.
  23.   Передача пакета по линии ВС2 за 3±1 е.м.в.
  24.   Освобождение линии ВС2.
  25.   Сбой в линии ВС2: 5% переходит в пункт 22.
  26.   Выход из пункта В.
  27.   Удаление пакета из модели.
  28.   Повторение пунктов 1-27 пока через пункт 27 не пройдёт 500 пакетов.   

4.2 Блок-схема программы

5. Имитационный эксперимент и его результаты

5.1 Текст программы

* Вариант №16, Тышкевич Н.Н. гр 645

ABUF equ 1 ; Определим символическое и числовое имена буфера ABUF

BBUF equ 2 ; Определим символическое и числовое имена буфера BBUF

CBUF equ 3 ; Определим символическое и числовое имена буфера CBUF

CAB1 equ 1 ; Определим символическое и числовое имена линии AB1

CAB2 equ 2 ; Определим символическое и числовое имена линии AB2

CBC1 equ 3 ; Определим символическое и числовое имена линии BC1

CBC2 equ 4 ; Определим символическое и числовое имена линии BC2

ABUF STORAGE 500 ; Объём буфера ABUF 

BBUF STORAGE 500 ; Объём буфера BBUF

       GENERATE 6,2,,500 ; Ввод пакетов в модель

       QUEUE ABUF                   ; Вход в очередь

       ENTER ABUF                   ; Вход в пункт А

       DEPART ABUF                  ; Выход из очереди

       TRANSFER .50,AB1,AB2 ; Передача на метки AB1 и AB2 с вер-ю 0.5

  AB1  SEIZE CAB1                  ; Занятие линии AB1

       ADVANCE 3,1 ; Время передачи по линии AB1

       RELEASE CAB1 ; Освобождение линии AB1

       TRANSFER .10,,AB1 ; Передача на AB1

       LEAVE ABUF                  ; Выход из пункта А

       QUEUE BBUF                   ; Вход в очередь

       ENTER BBUF                  ; Вход в пункт B

       DEPART BBUF                  ; Выход из очереди

  BC1  SEIZE  CBC1                 ; Занятие линии BC1

       ADVANCE 3                  ; Время передачи по линии BC1

       RELEASE CBC1 ; Освобождение линии BC1

       TRANSFER  .05,,BC1 ; Передача на BC1

       LEAVE   BBUF ; Выход из пункта B

       TRANSFER ,C ; Передача пакетов на метку C

  AB2  SEIZE CAB2                 ; Занятие линии AB2

       ADVANCE 3,2 ; Время передачи по линии AB2

       RELEASE CAB2 ; Освобождение линии AB2

       TRANSFER .10,,AB2 ; Передача на AB2

       LEAVE ABUF ; Выход из пункта А

       QUEUE BBUF                   ; Вход в очередь

       ENTER BBUF ; Вход в пункт B

       DEPART BBUF                  ; Выход из очереди

  BC2  SEIZE CBC2 ; Занятие линии BC2

       ADVANCE 3,1 ; Время передачи по линии BC2

       RELEASE CBC2 ; Освобождение линии BC2

       TRANSFER .05,,BC2 ; Передача на BC2

       LEAVE BBUF ; Выход из пункта B

    C  TERMINATE 1 ; Выход пакетов из модели

       START 500                    ; Устан. начальн. счётчика моделир-я

5.2 Описание программы

Оператор

Функция оператора

< symb > EQU < numb >

Позволяет определить символические имена для объектов GPSS: symb – символическое, а numb – соответствующее ему числовое имя объекта.

< name > STORАGE A

Описание объекта типа память: name – символич. или числовое имя памяти; В – емкость памяти.

GENERATE A,B,C,D,E,F,G

Обеспечивает поступление транзактов в модель А –среднее значение интервала поступления транзактов в модель; В – разброс или модификатор среднего значения А; С – время поступления первого транзакта; D – общее число генери-руемых транзактов; Е – уровень приоритета транзактов; F – количество параметров транзактов; G – тип параметра (F – полнословный, Н – полусловный).

SEIZE A

Занятие прибора транзактом: А – имя прибора.

RELEASE A

Освобождение прибора транзактом: А – имя прибора.

ENTER A[,B]

Занятие памяти: А – имя памяти; В – число занимаемых единиц.

LEAVE A[,B]

Освобождение памяти: А – имя памяти; В – число освобож-даемых единиц.

TRANSFER [A],B[,C,D]

Передать транзакт, позволяет направлять транзакт на мет-ку: A – определяет режим передачи; B и C – метки, на которые производится пересылка; D – используется только в режиме ALL для указания значения индекса.

Безусловный режим: TRANSFER ,B – безусловная переда-ча на метку указанную в поле B;

Статический режим: TRANSFER A,B,C ; A – десятичная дробь начинающаяся с точки, определяющая вероятность перехода на метку C; дополнение до 1 значения операнда A определяет вероятность перехода на метку B.

ADVANCE A[,B]

Задержка: А – средняя величина задержки, В – модифика-тор разброса этой величины.

TERMINATE [A]

Завершить, вывод транзактов из модели. А - величина, вычитаемая из содержимого счетчика завершений(поле А карты START).

START A,B,C,D

Инициирует начало работы интерпретатора GPSS: А – начальное значение счетчика моделирования; В – признак подавления вывода статистических результатов С – начальное значение счетчика промежуточной выдачи статистики D – признак распечатки списков.

5.3 Листинг результатов моделирования

                  Wednesday, November 03, 2010 20:37:58  

          START TIME           END TIME  BLOCKS  FACILITIES  STORAGES

               0.000           3014.613    33        4          2

             NAME                       VALUE  

         AB1                             6.000

         AB2                            20.000

         ABUF                            1.000

         BBUF                            2.000

         BC1                            14.000

         BC2                            28.000

         C                              33.000

         CAB1                            1.000

         CAB2                            2.000

         CBC1                            3.000

         CBC2                            4.000

         CBUF                            3.000

LABEL              LOC  BLOCK TYPE     ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

                   1    GENERATE           500             0       0

                   2    QUEUE              500             0       0

                   3    ENTER              500             0       0

                   4    DEPART             500             0       0

                   5    TRANSFER           500             0       0

AB1                 6    SEIZE              281             0       0

                   7    ADVANCE            281             0       0

                   8    RELEASE            281             0       0

                   9    TRANSFER           281             0       0

                  10    LEAVE              246             0       0

                  11    QUEUE              246             0       0

                  12    ENTER              246             0       0

                  13    DEPART             246             0       0

BC1                14    SEIZE              255             0       0

                  15    ADVANCE            255             0       0

                  16    RELEASE            255             0       0

                  17    TRANSFER           255             0       0

                  18    LEAVE              246             0       0

                  19    TRANSFER           246             0       0

AB2                20    SEIZE              277             0       0

                  21    ADVANCE            277             0       0

                  22    RELEASE            277             0       0

                  23    TRANSFER           277             0       0

                  24    LEAVE              254             0       0

                  25    QUEUE              254             0       0

                  26    ENTER              254             0       0

                  27    DEPART             254             0       0

BC2                28    SEIZE              265             0       0

                  29    ADVANCE            265             0       0

                  30    RELEASE            265             0       0

                  31    TRANSFER           265             0       0

                  32    LEAVE              254             0       0

C                  33    TERMINATE          500             0       0

FACILITY         ENTRIES  UTIL.   AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

CAB1               281    0.271       2.911  1        0    0    0     0      0

CAB2               277    0.285       3.100  1        0    0    0     0      0

CBC1               255    0.254       3.000  1        0    0    0     0      0

CBC2               265    0.259       2.950  1        0    0    0     0      0

QUEUE              MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME   AVE.(-0) RETRY

ABUF                1    0    500    500     0.000      0.000      0.000   0

BBUF                1    0    500    500     0.000      0.000      0.000   0

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

ABUF              500  500   0     2      500   1    0.570  0.001    0    0

BBUF              500  500   0     2      500   1    0.518  0.001    0    0

6. Заключение

В процессе имитационного эксперимента в массиве параметров накапливаются статистические данные о процессах в СМО, по которым вычисляются выходные параметры моделируемой системы.

В заключении приведём анализы файлов отчёта, содержащих всю необходимую информацию о результатах моделирования и статистические данные о работе всех узлов схемы.

      Максимальные объёмы буферов микропроцессорных устройств в пунктах А и В: А- 2 единицы, В- 2 единицы. Оценим характеристики их заполнения. Из листинга результатов моделирования видно, что для обоих пунктов (А и В) среднее содержимое очереди и среднее время пребывания пакета в очереди =0. А максимальное содержимое очереди в пунктах А и В =1. Из этого можно сделать вывод о том, что пакет, входя в очередь, тут же выходит из неё и идёт на обслуживание, и очередь не успевает накапливаться. Меняя значения времени, через которое пакеты поступают в пункты А и В, а также времени, в течение которого они передаются по линиям, можно добиться образования очереди.    Также оценим временные потери, вызванные пересылками пакетов при сбоях в линиях.

  1.  На линии АВ1= (281-250)×2.911= 90.241 мс
  2.  На линии АВ2= (277-250)×3.100= 83.7 мс
  3.  На линии ВС1= (255-250) ×3.000= 15 мс
  4.  На линии ВС2= (265-250)× 2.950= 44.25 мс

 Во время выполнения курсовой работы мы заметили, что язык GPSS сильно отличается от алгоритмически языков программирования. Хотя язык GPSS не требует специальной подготовки в области программирования, а наличие интерактивной среды со стандартным интерфейсом, которую система GPSS World, позволяет до минимума свести взаимодействие пользователя с инструментальной ЭВМ и ее операционной системой. Однако построение моделей и организация вычислительного эксперимента требуют некоторых знаний из области теории массового обслуживания, теории вероятностей и математической статистики.

7. Список используемой литературы

  1.  Скворцов С.В., Телков И.А. Языки моделирования в САПР ВС: Учебное пособие

Рязань: РРТИ, 1992.

  1.  Скворцов С.В., Телков И.А., Хрюкин В.И. Описание структур вычислительных

систем на языке GPSS:Методическое указание. Рязань: РГРТА, 1999.

  1.  Шрайбер Т.Жд. Моделирование на GРSS. М.: Машиностроение, 1980.
  2.  Разработка САПР. В 10 кн. Кн. 9. Имитационное моделирование: Практ.

пособие / В.М. Черненький; Под ред. А.В. Петрова. М.: Высшая школа. 1990.

PAGE  2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4332. Разработка персонального сайта студента. Структура и интерфейс сайта 91.5 KB
  Разработка персонального сайта студента. Структура и интерфейс сайта Необходимое программное обеспечение: Для выполнения лабораторной работы необходимо следующее ПО: Редактор HTML документов (HomeSite, AditorPro Блокнот...
4333. Работа с базами данных с помощью PHP. СУБД MySQL 47 KB
  Работа с базами данных с помощью PHP. СУБД MySQL. Цель работы: формирование умений применение PHP для доступа к базам данных, и формирование умений работы с MySQL. Теоретическая информация СУБД MySQL и программа phpMyAdmin MySQL - это реляцион...
4334. Модификация персонального сайта студента с использованием PHP и MySQL 81.5 KB
  Модификация персонального сайта студента с использованием PHP и MySQL Необходимое программное обеспечение: Для выполнения лабораторной работы необходимо следующее ПО: Редактор HTML документов (HomeSite 4.5 и выше, AditorPro 3.05, Блокно...
4335. MySQL и Internet. Проектирование приложения 318 KB
  MySQL и Internet. Проектирование приложения Разработать информационную систему для реализации конкурсного отбора кадров на базе программного обеспечения MySQL и Internet. Анализ задания Разрабатываемая система позволяет предприятию через Internet об...
4336. Разработка гостевой книги для персонального сайта студента 80 KB
  Разработка гостевой книги для персонального сайта студента Необходимое программное обеспечение: Для выполнения лабораторной работы необходимо следующее ПО: Редактор HTML документов (HomeSite 4.5 и выше, AditorPro 3.05 , Блокнот и др.)...
4337. Cascading Style Sheet (CSS) в примерах 730.5 KB
  CascadingStyleSheet в примерах Назначение CSS Дизайн Web-узлов — это точное размещение компонентов HTML-страниц относительно друг друга в рабочей области окна браузера. Недостатки такого определения Web-дизайна очевидны. В нем не уч...
4338. CSS – каскадные таблицы стилей 50.5 KB
  CSS – каскадные таблицы стилей CSS – CascadingStyleSheets (каскадные таблицы стилей). Стили определяют отображение элементов HTML HTML – для логической разметки документа (заголовки, параграфы, списки). Браузеры стали ввод...
4339. Использование JavaScript в HTML 64.5 KB
  JavaScript в HTML Основные тезисы: Не тоже самое, что и Java, хотя синтаксис немного схож. Скриптовый (облегченный) интерпретируемый язык без строгой типизации. Внедряется в HTML-код Поддерживается всеми ...
4340. Программирование для Web, CGI (Common Gateway Interface) 464 KB
  Программированиедля Web, CGI (Common Gateway Interface) CGI - это спецификация обмена данными между прикладной программой, выполняемой по запросу пользователя, и HTTP-сервером, который данную программу запускает. Часть информации заголовка HTT...