КУРСОВАЯ РАБОТА
Имитационноемоделирование системы,осуществляющей модель локальной вычислительной сети (ЛВС) кольцевой структуры
Содержание
1. Аннотация
2. Задание накурсовое проектирование
3. Системаобозначений объектов моделируемой системы
4. Диаграмма IDEF 0
5. Текст модели
6. Результатымоделирования (листинг)
7. Гистограммафункции распределения
8. Интерпретациярезультатов
9. Исследованиеустойчивости модели
10. Тестовые задачидля исследования адекватности модели
11. Выводы
12. Списокиспользуемой литературы
Аннотация
Место разработки:Донецкий Филиал Института Управления, Бизнеса и Права
Цель работы: знакомство ссистемой имитационного моделирования GPSS/PC, с подготовкой задания намоделирование, выполнением анализа и обработкой результатов моделирования.
В данном курсовом проектерассмотрена разработка модели системы, осуществляющей модель локальнойвычислительной сети (ЛВС) кольцевой структуры.
Для разработки курсовогопроекта использовался язык программирования GPSS World Student Version 4.3.5
Задание на курсовое проектированиеЗадача 3.МОДЕЛЬ ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ (ЛВС) кольцевойструктуры
Локальнаявычислительная сеть (ЛВС) состоит из 4 рабочих станций, имеет кольцевуюструктуру и функционирует следующим образом.
Поток заявок(пакетов на передачу) от каждой станции — пуассоновский со среднимиинтервалами, указанными в таблице 1.
Таблица 1.Средние значения интервала поступления заявок от каждой станцииНомер рабочей станции Среднее значение, секунд
1
2
3
4
22
25
20
25
По сетициркулирует маркер, поочередно дающий каждой станции право на использованиеканала для передачи данных.
Припоступлении маркера рабочая станция проверяет, поступил ли вместе с ним пакет.Если маркер пришел без пакета, то если станция имеет в этот момент свой пакетдля передачи, то она передает его вместе с маркером. При отсутствии пакета дляпередачи маркер передается на следующую станцию. Если маркер пришел с пакетом,то станция анализирует пакет, сравнивая его адрес отправителя со своим адресом.Если эти адреса совпадают, то станция анализирует пакет, прошедший через всекольцо, с хранимым у нее экземпляром того же пакета. Время анализа распределенопо нормальному закону, параметры функции распределения представлены в таблице2.
Таблица 2.Параметры функции распределения времени сравнения пакета с образцомНомер станции Математическое ожидание, десятые доли секунд Среднее квадратическое отклонение
1
2
3
4
50
40
30
50
15
12
13
14
Вероятностьискажения пакета = 0,1. Если пакет искажен, станция передает его повторновместе с маркером. Если не искажен, транслируется маркер без пакета.
Если во времяобработки поступает новый пакет, то он записывается в буфер. Каждый буфер можетхранить только один пакет, и количество буферов ограничено, при отсутствиисвободного буфера пакет уничтожается.
Вероятностьискажения пакета Pc. Если пакет не искажен, то станция уничтожает пакет ивосстанавливает (транслирует) маркер, в противном случае вновь передаетэкземпляр пакета.
Система обозначенийобъектов моделируемой системы
STAN1- МЕТКА
STAN2- МЕТКА
STAN3- МЕТКА
STAN4- МЕТКА
ANALIZ1- МЕТКА
ANALIZ2- МЕТКА
ANALIZ3- МЕТКА
ANALIZ4- МЕТКА
PRISHOL1- МЕТКА
PRISHOL2- МЕТКА
PRISHOL3- МЕТКА
PRISHOL4- МЕТКА
BUFER- РАБОЧАЯ СТАНЦИЯ №1
EXPON- ФУНКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯПУАССОНОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ
OBRABOTKA- МЕТКА
UXOD- МЕТКА
PRINYAL- МЕТКА
UNICHTOZH- МЕТКА
INBUFER- МЕТКА
ДиаграммаIDEF0
/>
Текстпрограммы
*буфердля маркера в кол-ве 1
BUFER STORAGE 1
AAA1 VARIABLE C1-X1
*инициализациязакона
EXPON FUNCTION RN1,C24
0,0/.100,.104/.200,.222/.300,.355/.400,.509/.500,.690/.600,.915/.700,1.200/.750,1.380/.800,1.600/.840,1.830/.880,2.120/.900,2.300/.920,2.520/.940,2.810/.950,2.990/.960,3.200/.970,3.500/.980,3.900/.990,4.600/.995,5.300/.998,6.200/.999,7/1,8
*формируемсообщения с каждой рабочей станции
GENERATE 22,FN$EXPON
TABULATE TAB1
ASSIGN 1,1
SAVEVALUE 1,C1
TRANSFER ,OBRABOTKA
GENERATE 25,FN$EXPON
ASSIGN 1,2
TRANSFER ,OBRABOTKA
GENERATE 20,FN$EXPON
ASSIGN 1,3
TRANSFER ,OBRABOTKA
GENERATE 25,FN$EXPON
ASSIGN 1,4
TRANSFER ,OBRABOTKA
*направляемв маркер заявку
OBRABOTKA GATE NU OA1,INBUFER
SEIZE OA1
TRANSFER ,STAN1
*буферизациясообщения
INBUFER GATE SNF BUFER,UXOD
ENTER BUFER
SEIZE OA1
LEAVE BUFER
*сообщениена 1-ю рабочую станцию
STAN1 GATE SF BUFER,ANALIZ1
ANALIZ1 TEST E P1,1,STAN2
ADVANCE 50,15
GATE SF BUFER,PRISHOL1
PRISHOL1 ENTER BUFER
TRANSFER ,PRINAYL
*сообщениена 2-ю рабочую станцию
STAN2 GATE SF BUFER,ANALIZ2
ANALIZ2 TEST E P1,2,STAN3
ADVANCE 40,12
GATE SF BUFER,PRISHOL2
PRISHOL2 ENTER BUFER
TRANSFER ,PRINAYL
*сообщениена 3-ю рабочую станцию
STAN3 GATE SF BUFER,ANALIZ3
ANALIZ3 TEST E P1,3,STAN4
ADVANCE 30,13
GATE SF BUFER,PRISHOL3
PRISHOL3 ENTER BUFER
TRANSFER ,PRINAYL
*сообщениена 4-ю рабочую станцию
STAN4 GATE SF BUFER,ANALIZ4
ANALIZ4 TEST E P1,4,PRINAUL
ADVANCE 50,14
GATE SF BUFER,PRISHOL4
*конецобработки
PRINAUL TRANSFER 0.1,,STAN1
RELEASE OA1
TRANSFER,UNICHTOZH
*процедуравыхода из системы
UXOD SAVEVALUE 1+,1
*сообщениепокидает систему
UNICHTOZH TERMINATE 1
TAB1 TABLE V$AAA1,5,5,22
START 100
Результатымоделирования (листинг)
GPSS World Simulation Report — Untitled Model 1.13.1
Sunday, June 12, 2005 15:24:25
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
0.000 528.199 48 1 1
NAME VALUE
AAA1 10001.000
ANALIZ1 23.000
ANALIZ2 29.000
ANALIZ3 35.000
ANALIZ4 41.000
BUFER 10000.000
EXPON 10002.000
INBUFER 18.000
OA1 10006.000
OBRABOTKA 15.000
PRINAUL 44.000
PRINAYL 10013.000
PRISHOL1 26.000
PRISHOL2 32.000
PRISHOL3 38.000
PRISHOL4 10022.000
STAN1 22.000
STAN2 28.000
STAN3 34.000
STAN4 40.000
TAB1 10004.000
UNICHTOZH 48.000
UXOD 47.000
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
1 GENERATE 26 0 0
2 TABULATE 26 0 0
3 ASSIGN 26 0 0
4 SAVEVALUE 26 0 0
5 TRANSFER 26 0 0
6 GENERATE 27 0 0
7 ASSIGN 27 0 0
8 TRANSFER 27 0 0
9 GENERATE 30 0 0
10 ASSIGN 30 0 0
11 TRANSFER 30 0 0
12 GENERATE 19 0 0
13 ASSIGN 19 0 0
14 TRANSFER 19 0 0
OBRABOTKA 15 GATE 102 0 0
16 SEIZE 1 0 0
17 TRANSFER 1 0 0
INBUFER 18 GATE 101 0 0
19 ENTER 1 1 0
20 SEIZE 0 0 0
21 LEAVE 0 0 0
STAN1 22 GATE 1 0 0
ANALIZ1 23 TEST 1 0 0
24 ADVANCE 0 0 0
25 GATE 0 0 0
PRISHOL1 26 ENTER 0 0 0
27 TRANSFER 0 0 0
STAN2 28 GATE 1 0 0
ANALIZ2 29 TEST 1 0 0
30 ADVANCE 1 0 0
31 GATE 1 1 0
PRISHOL2 32 ENTER 0 0 0
33 TRANSFER 0 0 0
STAN3 34 GATE 0 0 0
ANALIZ3 35 TEST 0 0 0
36 ADVANCE 0 0 0
37 GATE 0 0 0
PRISHOL3 38 ENTER 0 0 0
39 TRANSFER 0 0 0
STAN4 40 GATE 0 0 0
ANALIZ4 41 TEST 0 0 0
42 ADVANCE 0 0 0
43 GATE 0 0 0
PRINAUL 44 TRANSFER 0 0 0
45 RELEASE 0 0 0
46 TRANSFER 0 0 0
UXOD 47 SAVEVALUE 100 0 0
UNICHTOZH 48 TERMINATE 100 0 0
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
OA1 1 0.980 517.539 1 2 0 0 0 1
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY
BUFER 1 0 0 1 1 1 0.962 0.962 0 1
TABLE MEAN STD.DEV. RANGE RETRY FREQUENCY CUM.%
TAB1 15.891 15.829 0
_ — 5.000 9 34.62
5.000 — 10.000 4 50.00
10.000 — 15.000 3 61.54
15.000 — 20.000 1 65.38
20.000 — 25.000 3 76.92
25.000 — 30.000 1 80.77
30.000 — 35.000 0 80.77
35.000 — 40.000 2 88.46
40.000 — 45.000 1 92.31
45.000 — 50.000 1 96.15
50.000 — 55.000 1 100.00
SAVEVALUE RETRY VALUE
1 0 513.156
FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
96 0 529.76596 0 12
105 0558.141 105 0 6
103 0566.214 103 0 1
106 0593.668 106 0 9
Гистограмма функциираспределения
/>
Интерпретация результатов
В заданный промежутоквремени в модели происходит генерация заявок от первой станции 22, второйстанции 28, третьей станции 34, четвертой станции 40. Среднее время пребыванияпакета в маркере составило 0,980.
24 пакета было направленов буфер маркера, так как в это время маркер был занят обработкой поступившегопакета. Выход поступивших заявок из системы необслуженными, как требует условиезадачи, происходит аналогично.
Исследование устойчивостимодели
Для проведенияисследования устойчивости модели, я провел моделирование для двух значенийвремени моделирования, причем каждое последующее значение выбиралось в 2 раза большепредыдущего.
№1 START 200
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
0.000 1119.558 48 1 1
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
OA1 1 0.990 1108.899 1 2 0 0 0 1
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY
BUFER 1 0 0 1 1 1 0.982 0.982 0 1
№2 START 400
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
0.000 2170.660 48 1 1
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
OA1 1 0.995 2160.000 1 2 0 0 0 1
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY
BUFER1 0 0 1 1 1 0.991 0.991 0 1
При проведенииисследования выявилось, что модель является надежной и устойчивой, так как результаты,полученные при каждом сеансе моделирования, оказались близкими по своимзначениям.
Тестовые задачи дляисследования адекватности модели
Если увеличить количествопакетов, которое может хранить каждый буфер с 1 (по условию задачи), например,до 10, то можно увидеть максимальную загруженность локальной сети. Но в данномслучае 1 пакета в буфере будет достаточно для функциональной работы локально –вычислительной сети.
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY
BUFER10 0 0 10 10 1 9.415 0.941 0 1
Если уменьшить времясравнения пакета с образцом, например, с 50 до 40, с 40 до 30, с 30 до 20 и с50 до 40, а также увеличить число поступающих транзактов в блоке GENERATE с 22 до 28, с 25 до 31, с 20 до 26 ис 25 до 31, то мы получим следующие результаты:
— система сгенерируетзначительно большее число заявок;
— из-за снижения временина обработку система обработает большее количество заявок.
Вывод: при уменьшениивремени на проверку результатов, обработанные транзакты покидают системузначительно быстрее.
Вывод
В данной курсовой работеописывается моделирование, анализ и исследование характеристик локальнойвычислительной сети кольцевой структуры. Здесь представлен отчет о количественеобработанных заявок. вседанные, результаты отчета проиллюстрированы в виде гистограммы.
Средства GPSS позволяют проанализировать работу,результаты деятельности любой организации, даже еще не созданной, что оченьважно. Это позволяет спрогнозировать результаты деятельности создаваемойорганизации, дает анализ рентабельности данного проекта. Также позволяет проанализироватьустойчивость модели при корректировки вносимых данных. Все это поможет избежатьбесполезных затрат на реализацию не перспективных проектов, дают возможностьвыбрать оптимальный вариант работы СМО в зависимости от количества имеющихсяканалов на входе и каналов обслуживания. Но для правильного выбора оптимальнойработы модели руководителю нужно уметь выбрать из множества данной информацииту, которая заслуживает наибольшего внимания, т.е. которая является наиболееправильной и экономичной по времени, средствам и т.д. с точки зрения данногопредприятия.
Список используемойлитературы
1. В.Н. Томашевский,Е.Г. Жданова «Имитационное моделирование в среде GPSS».-М.: Бестселлер,2003.-416с.
2. Б.Я. Советов,С.Я. Яковлев «Моделирование систем».-М.: «Высшая школа»,2003.
3. В. Боев«Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World».-Спб.: «БХВ-Петербург»,2004.