 |
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
|
|
|
|
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего образования
«Национальный исследовательский университет «МЭИ»
в г. Смоленске
Методические материалы для обеспечения
образовательного процесса
Направление подготовки: 09. 03. 01. «Информатика и вычислительная техника»
Уровень высшего образования: бакалавриат
Нормативный срок обучения: 4 года
Форма обучения: очная
Год набора: 2018
Смоленск
Методическое обеспечение ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ по дисциплине
«МоДЕЛИРОВАНИЕ»
Лабораторная работа 1
Построение модели вычислительной системы на языке GPSS.
Цель работы – освоение технологии моделирования вычислительных систем на языке GPSS.
Рабочее задание
Смоделировать на языке GPSS работу вычислительной системы, задействованной в управлении технологическим оборудованием. Для контроля состояния оборудования каждые 20 мин запускается одна из трех типов задач. Через каждые 5 мин работы процессора каждая задача выводит результаты работы в базу данных. При обращении двух и более задач к базе данных (БД) образуется очередь, которая обслуживается по правилу FIFO.
Общий объем памяти компьютера 1024Кбайт. После последнего вывода в БД задача выгружается из памяти и завершает свою работу.
Необходимые данные для моделирования приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Параметры задач
| Параметры задачи | Тип задачи | ||
| Вероятность возникновения | 0, 4 | 0, 35 | 0, 25 |
| Объем памяти, Кбайт | |||
| Время обработки ЦП, мин | |||
| Время вывода в БД, мин | |||
|
|
|
Необходимо промоделировать работу компьютера в течение пяти суток и оценить размер очереди к памяти, ее загрузку и загрузку процессора.
Порядок (последовательность) выполнения работы
1. Формализация системы для построения модели
Для построения модели используем Q-cхему – систему массового обслуживания.
Процессор – одноканальное устройство.
Оперативная память компьютера – многоканальное устройство с количество каналов – 1024.
Средства для вывода информации в базу данных - одноканальное устройство.
Задача, обеспечивающая контроль состояния оборудования – транзакт.
Параметры задачи – параметры транзакта.
Разработка алгоритма моделирования системы:
Сформировать задачу (транзакт), задать тип задачи.
Тип задачи задается как функция, аргументом которой является датчик случайных чисел.
Параметры задачи задаются как функции от типа задачи.
Записать параметры задачи в параметры транзакта.
Проверить Проверить достаточно оперативная память для загрузки задачи, если есть – загрузить задачу (занять каналы МКУ по величине памяти, требуемой для задачи). Если нет, отказать в обработке задачи.
Загрузить задачу в процессор (поставить в очередь на обслуживание).
Решение задачи (обслуживание транзакта) проводится в циклическом режиме по 5 мин. После цикла обслуживания транзакт освобождает процессор и занимает средства вывода в базу данных.
После окончания вывода в базу данных необходимо уменьшить время обработки транзакта на 5 мин и проверить, не равно ли это время нулю. Если нет, отправить транзакт на повторную обработку. Если время обработки транзакта закончилось, то выгрузить задачу из оперативной памяти (освободить каналы МКУ) и завершить задачу.
2. Построение модели на языке GPSS
3. Отладка модели
4. Анализ результатов моделирования
5. Оформление отчета о результатах выполнения лабораторной работы
|
|
|
Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
1. исходные данные и схему моделируемой системы;
2. GPSS блок-диаграмму модели с описанием элементов;
3. листинг программы моделирования с комментариями;
4. расшифровку стандартного отчета о результатах моделирования;
5. краткие выводы о результатах моделирования.
Контрольные вопросы и задания:
1. Как задать функцию на языке GPSS?
2. Как вызвать заданную функцию?
3. Как присвоить значения параметрам транзакта?
4. Как изменить значение параметра транзакта?
5. Как обратиться к параметру транзакта?
6. Как смоделировать циклический режим обслуживания транзактов?
7. Расшифруйте стандартный отчет о результатах моделирования
8. Как моделируется оперативная память компьютера?
9. Как задать время моделирования 5 суток?
10. Как смоделировать загрузку в оперативную память ядра операционной системы?
Теоретический материал для выполнения работы.
Стандартные числовые атрибуты, параметры транзактов
В процессе моделирования интерпретатор автоматически регистрирует и корректирует информацию, касающуюся различных элементов, используемых в модели. Большая часть информации доступна только интерпретатору и используется для сбора статистической информации о работе модели. Однако к некоторым атрибутам (свойствам) объектов может обращаться и программист, управляя процессом моделирования в зависимости от их значений.
Рассмотрим несколько примеров зависимости функционирования элементов модели от стандартных атрибутов, т. е. СЧА.
1. Интенсивность работы некоторого устройства зависит от длины очереди. Для определения времени обслуживания при каждом поступлении транзакта на обслуживание необходимо знать значение такого системного атрибута, как длина очереди.
2. Интенсивность обслуживания некоторого устройства зависит от общей продолжительности его функционирования (проявление усталости – интенсивность со временем уменьшается, разогрев устройства – интенсивность со временем увеличивается). Время обслуживания – функция, которая зависит от времени, прошедшего c начала работы.
|
|
|
3. Имеются два устройства и диспетчер, который распределяет работы между ними таким образом, чтобы загрузка устройств была равномерной. Для этого в пункте диспетчеризации необходимо иметь информацию о коэффициентах загрузки устройств и возможность выбора пути перемещения транзакта в зависимости от этих двух величин.
Условно атрибуты можно поделить на две категории:
1) атрибуты системы;
2) атрибуты транзактов.
Атрибуты системы – это параметры, которые описывают состояние объектов модели. Такие количественные показатели, как «текущая длина очереди» или «коэффициент загрузки устройства» являются типичными системными атрибутами. Стандартный набор атрибутов, подобных указанным, автоматически поддерживается интерпретатором GPSS.
Транзакты также могут иметь некоторые числовые характеристики (например, уровень приоритета). Кроме того, транзакт снабжается некоторым числом параметров.
В языке GPSS атрибуты (свойства) объектов – это СЧА. Каждый объект GPSS имеет свой набор СЧА. Доступ к СЧА осуществляется при использовании специальных обозначений этих атрибутов. Имя СЧА состоит из двух частей:
1) групповое имя – состоит из одной или двух букв, идентифицирует тип объекта и тип информации о нем;
2) имя конкретного члена группы.
Объекты могут идентифицироваться c помощью числовых и символьных имен. Если объект идентифицируется c помощью номера (числовое имя), то ссылка на его стандартный числовой атрибут записывается как CЧAj, где j – номер объекта (целое число). При символьной идентификации объекта ссылка на его стандартный числовой атрибут записывается, как СЧА$< имя объекта> (в приведенных ссылках под «СЧА» понимается групповое имя).
Стандартные числовые атрибуты. В таблице 3 показаны СЧА устройств, в таблице 4 – СЧА МКУ, в таблице 5 – СЧА очередей.
Таблица 3 - СЧА устройств
| Обозначение | Значение |
| Fj или F$имя | Показатель занятости устройства (0 – если не занято, 1 – если занято) |
| FCj или FС$имя | Число занятий устройства |
| FRj или FR$имя | Нагрузка устройства, выраженная в долях тысячи |
| FTj или FТ$имя | Целая часть значения среднего времени задержки транзакта в устройстве |
| FVj или FV$имя | Флаг готовности устройства к использованию (1 – готово, 0-в противном случае) |
Таблица 4 - СЧА МКУ
|
|
|
| Обозначение | Значение |
| Rj или R$имя | Емкость незаполненной части МКУ |
| Sj или S$имя | Емкость заполненной части МКУ |
| SAj или SA$имя | Целая часть среднего заполнения МКУ |
| SCj или SС$имя | Счетчик числа входов в МКУ. (При каждом выполнении блока ENTER значение счетчика увеличивается на значение операнда В этого блока) |
| SMj или SМ$имя | Максимально занятая емкость МКУ. Запоминает максимальное значение Sj (S$имя) |
Таблица 5 - СЧА очередей
| Обозначение Значение | |
| Qj или Q$имя | Текущее значение длины очереди (текущее содержимое) |
| QAj или QA$имя | Целая часть среднего значения длины очереди |
| QCj или QC$имя | Число входов в очередь. При каждом входе в блок QUEUE очереди значение QCj (QC$имя) увеличивается на значение операнда В, при каждом входе в блок DEPART очереди значение QCj (QC$имя) уменьшается на значение операнда В |
| QMj или QM$имя | Максимальное значение длины очереди (максимальное значение Qj (С)$имя)) |
Важные системные СЧА:
|
|
|
