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

60242. Скажи палінню – ні! 82.5 KB
  Мета: переконати учнів у шкідливості куріння інформування про негативний вплив тютюну на здоров’я не лише того хто палить але й оточуючих; викликати негативне ставлення до цієї згубної звички інформування...
60243. У світі пірамід 75 KB
  Перше чудо світу єгипетські піраміди. Але навіть тепер піраміди справляють таке могутнє враження що нам важко висловити почуття які охоплюють нас коли ми споглядаємо ці камяні геометричні споруди над Нілом.
60244. ДАНИНА ПОДВИГУ 302.5 KB
  Сьогодні визначається знаменна дата 70-а річниця боїв за Дніпро і визволення столиці України Києва від гітлерівських загарбників. Серед видатних перемог Великої Вітчизняної війни операція по визволенню Києва...
60245. Виховний захід: Поле чудес 187 KB
  І завданням кожного з нас є турбота про світ природи що нас оточує та охорона тварин рослин та природних ресурсів. Виходячи з цього і враховуючи притаманні державі геополітичні географічні демографічні соціально-економічні та екологічні особливості цілями...
60247. Классный час по профориентации «Дорога в Завтра» 54.5 KB
  Повышение мотивационно-ценностной готовности к зрелому выбору: сформированность у ученика самооценки адекватной личным способностям и возможностям получить желаемое образование наличие ценностных ориентаций и индивидуально...
60248. Літературні розумники 52.5 KB
  Різдвяна пісня у прозі 8. Вогонь Прометея VІ Темна конячка поняття у скринці Теорія літератури Канцона пісня про кохання Сирвента пісня про політику суспільне життя Пастореле пісня про зустріч лицаря і пастушки Рубаї чотиривірш де римується...
60249. СИЛЬНІ ДУХОМ 1.14 MB
  Мета: виховувати позитивне ставлення до людей з обмеженими можливостями; ознайомити з організаціями, які піклуються про інвалідів; розкрити проблеми людей–інвалідів та засоби їх вирішення...
60250. Путешествие в страну сказок 52 KB
  Мальвина Под музыку входит Мальвина Дюймовочка Айболит Буратино и Мальвина все вместе Здравствуйте ребята Дюймовочка вы хотите вместе с нами путешествовать по стране Сказок Дети Да Айболит но нам нужен транспорт чтобы попасть в эту страну.