Структура программы в среде GPSS. Структура основных блоков GPSS. Генерация транзактов в модели и уничтожение. Моделирование работы одноканальных и многоканальных устройств. Моделирование очередей. Изменение маршрутов движения транзактов. Управление процессом моделирования. Работа с параметрами транзактов. Сбор статистических данных, табулирование, анализ и обработка результатов имитационных экспериментов.
Рекомендуемая литература: 2, 6.
Перечень дополнительных ресурсов: 1, 3, 4, 5. Наименование вида самостоятельной работы: Изучение
лекционного материала. Изучение литературы. Построение имитационных моделей инд.заданий в средах GPSS, AnyLogic
Язык моделирования GPSS (General Purpose System Simulation)
разработан фирмой IBM в США и с 1962 года входит в стандартное математическое обеспечение машин серии IBM 360/370. Язык GPSS получил наиболее широкое распространение по сравнению с другими языками моделирования. Он включен в учебные курсы ВУЗов по моделированию систем у нас в стране и изучается в аналогичных курсах во многих колледжах и университетах США и других стран. В данном учебном пособии рассматривается одна из версий языка
GPSS.
Язык GPSS ориентирован на решение задач статистического моделирования на ЭВМ процессов с дискретными событиями. Такими процессами описывается, прежде всего, функционирование систем массового обслуживания произвольной структуры и сложности: систем обработки данных, систем транспорта и связи, технологических процессов, предприятий торговли, а также функционирование вычислительных систем и разного рода автоматизированных систем.
Язык основан на схеме транзактов (сообщений). Под транзактом понимается формальный объект, который "путешествует" по системе (перемещается от блока к блоку), встречая на пути всевозможные задержки, вызванные занятостью тех или иных единиц оборудования. Транзакты имеют прямую аналогию с заявками в системах массового обслуживания. В качестве транзакта может выступать программа обработки информации, телефонный вызов, покупатель в магазине, отказ системы при исследовании надежности и т.д. Каждый транзакт обладает совокупностью параметров (до 100),
которые называются атрибутами транзакта. В процессе имитации атрибуты могут меняться в соответствии с логикой работы исследуемой системы.
Язык GPSS -- язык интерпретируемого типа, он связан с пошаговым выполнением операторов, называемых блоками. Совокупности блоков описывают функционирование самой моделируемой системы либо содержат информацию о порядке моделирования (о продвижении транзактов). Каждое продвижение транзакта (сообщения) является событием в модели. Комплекс программ, планирующий выполнение событий, реализующий функционирование блоков моделей, регистрирующий статистическую информацию о прохождении транзактов, называется симулятором [4]. Симулятор регистрирует время наступления каждого из известных на данный момент событий и выполняет их с нарастающей временной последовательностью. Симулятор обеспечивает отсчет модельного времени в принятых единицах, называемых абсолютным условным временем. С каждым сообщением связано относительное условное время, отсчет которого начинается при входе сообщения в моделируемую систему и заканчивается при выходе сообщения из системы. Основными функциями управляющих операторов/блоков языка являются:
создание и уничтожение транзактов,
изменение их атрибутов,
задержка транзактов,
изменение маршрутов транзактов в системе. Основные группы объектов языка:
объекты, имитирующие единицы оборудования системы (устройство, память и логические переключатели);
статистические объекты (очередь, таблица),
вычислительные объекты (ячейка, арифметическая и логические переменные),
списки,
прочие объекты.
Дадим описание некоторых объектов.
Устройство имитирует единицу оборудования, которое может одновременно обрабатывать только один транзакт. Устройство аналогично обслуживающему прибору в СМО. Оно служит для моделирования таких средств обработки элементов потоков, как станки, устройства ЭВМ, каналы связи и т.п. На устройствах можно
реализовать самые различные дисциплины обслуживания транзактов, включающие учет требуемого времени обслуживания, значения приоритетов, возможности прерывания и т.д.
Память (накопитель) имитирует единицу оборудования, в которой может обрабатываться (храниться) несколько транзактов одновременно. Память позволяет легко моделировать средства обработки с ограниченной емкостью (стоянки автотранспорта, портовые причалы, устройства памяти ЭВМ, складские помещения, конвейеры и т.п.).
Очередь - объект, связанный со сбором статистики о задержках, возникающих на пути прохождения транзакта. Чаще всего очередь помещают перед устройством либо памятью. Следует учитывать, что естественно образующиеся в процессе моделирования очереди транзактов обрабатываются симулятором автоматически, а описываемый объект языка служит лишь для обеспечения вывода на печать соответствующих статистических данных.
Таблица обеспечивает накопление в процессе моделирования статистики о каком-либо заданном случайном параметре модели. По окончании прогона модели эта статистика автоматически обрабатывается и выводится на печать, в частности, в виде таблицы относительных частот попадания значений случайного параметра (аргумента таблицы) в указанные частотные интервалы. Печатаются также среднее значение и среднее квадратичное отклонение аргумента.
Ячейки используются для записи, накопления и хранения численных значений различных входных и выходных параметров моделируемой системы. Эти значения могут быть использованы для организации счетчиков числа проходящих транзактов, для вывода значений варьируемых параметров модели, для временного хранения значений стандартных числовых атрибутов (СЧА). Значения ячеек всегда выводятся на печать.
Арифметическая переменная позволяет выполнить заданную последовательность арифметических операций над любыми СЧА модели для вычисления значения зависимого от них параметра.
Любая программа на GPSS связана с созданием транзактов, проведением их через последовательность блоков и уничтожением транзактов. При этом создание или генерация транзактов основывается на знании закономерностей информационных потоков, циркулирующих в моделируемой системе, а путь прохождения транзакта через блоки определяется спецификой работы
оборудования исследуемой системы. Вложить в рамки формальной схемы GPSS конкретное смысловое содержание, определяемое исследуемой системой -- задача непростая: для этого необходимо знать, как формализмы языка, так и логику работы моделируемой системы. Тем не менее, программирование на GPSS существенно облегчает пользователю процесс моделирования, сокращая и время чистого программирования (по сравнению с универсальными алгоритмическими языками), и время отладки программы.
2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
2.1. Лабораторная работа №1 «Математические задачи»
Рекомендуемая литература: 6.
Перечень дополнительных ресурсов: 1, 4, 5.
Целью лабораторной работы является решение математических задач.
Задание:
Решить симплексным методом задачу, математическая модель которой имеет следующий вид:
F(X) = c1 x1 + c2 x2 + c3 x3 → max (min) a11x1 + a12x2 + a13x3 ≤ b1,
a21x1 + a22x2 + a23x3 ≤ b2, a31x1 + a32x2 + a33x3 ≤ b3, xi ≥ 0
Написать отчет в Microsoft Word 2007
2.2 Лабораторная работа №2 «Введение в математическое моделирование»
Рекомендуемая литература: 2.
Перечень дополнительных ресурсов: 1, 3, 4.
Целью лабораторной работы является ответ на поставленные вопросы.
Задание:
Запустить Microsoft Word 2007.
Создать новый файл.
Открыть браузер.
Найти ответы на поросы:
1)Что такое модель ?
2)Классификация моделей
3)Классификация математических моделей
4)Модель спроса и предложения
5)Статистический анализ конструкций
Сохранить файл.
2.3 Лабораторная работа №3 «Математическое моделирование»
Рекомендуемая литература: 2.
Перечень дополнительных ресурсов: 1, 3, 4.
Целью лабораторной работы является ответ на поставленные вопросы.
Задание:
Запустить Microsoft Word 2007.
Создать новый файл.
Открыть браузер.
Найти ответы на поросы:
6)Что такое Математическое моделирование?
7)Требование к модели
8)Что такое физическое моделирование?
9)Что такое полунатурное моделирование?
10)Что такое динамическое моделирование?