- •Воронежский государственный технический университет
- •Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
- •Введение
- •2. Классификация видов моделирования систем
- •3. Основные математические методы моделирования информационных процессов и систем
- •3.1. Виды математических моделей
- •3.2. Структурные математические модели
- •3.3. Функциональные математические модели
- •3.3.1. Непрерывно-детерминированные модели
- •3.3.2. Непрерывно-стохастические модели
- •3.3.2.1. Анализ работы разомкнутых смо
- •3.3.2.2. Замкнутые смо
- •3.4. Моделирование дискретных систем
- •3.4.1. Конечные автоматы
- •3.4.2. Дискретно-детерминированные модели
- •3.4.3. Вероятностные автоматы
- •3.5. Сетевые модели. Сети Петри (n-схемы)
- •4. Имитационное моделирование информационных процессов
- •4.1. Организация статистического моделирования
- •4.2Моделирование случайной величины с заданным законом распределения
- •4.3 Моделирование равномерно распределенных на отрезке [a,b] случайных чисел
- •4.4. Моделирование показательно распределенных св
- •4.5. Моделирование нормально распределенных случайных чисел
- •4.6. Проверка качества случайных чисел по критерию
- •4.7. Точность статистических оценок
- •4.8. Аппроксимация результатов моделирования
- •5. Формализация и алгоритмизация процессов функционирования систем
- •5.1. Методика разработки и машинной реализации моделей систем
- •5.2. Построение концептуальных моделей систем и их формализация
- •5.3. Алгоритмизация моделей систем и их машинная реализация
- •6. Планирование имитационных моделй с экспериментами
- •6.1. Полный факторный эксперимент
- •6.2. Дробные реплики
- •6.3. Общая схема планирования эксперимента
- •6.3.1. "Крутое восхождение"
- •6.3.2. Этапы планирования эксперимента
- •6.4. Стратегическое планирование
- •6.5. Тактическое планирование
- •7. Оценка точности и достоверности результатов моделирования
- •7.1. Общие положения
- •7.2. Регрессионный анализ
- •7.3. Корреляционный анализ
- •7.4. Экспертные оценки
- •8. Инструментальные средства моделирования систем
- •8.1. Архитектура языков имитационного моделирования
- •8.2. Задание времени в машинной модели
- •8.3. Сравнительный анализ языков моделирования
- •8.4. Примеры прикладных пакетов моделирования и языков моделирования
- •9. Правила построения моделирующих алгоритмов и способы реализации моделей
- •10. Сетевые модели вычислительных систем
- •10.1. Определение: Сеть Петри
- •Объекты, образующие сеть Петри
- •2Расширенная входная Расширенная выходная
- •10.2. Маркировка сети Петри.
- •10.3. Пространство состояний сети Петри
- •10.4. Моделирование параллельных процессов.
- •10.5. Моделирование процессора с конвейерной обработкой
- •10.6. Кратные функциональные блоки компьютера
- •10.7. Сети Петри и программирование
- •10.8. Взаимно исключающие параллельные процессы
- •10.9. Анализ сетей Петри
- •10.10. Дерево достижимости сети Петри
- •В позицию может входить и выходить только одна дуга
- •11. Система имитационного моделирования gpss/pc
- •11.1. Назначение и основные возможности системы
- •11. 2. Состав системы моделирования gpss/pc
- •11.3. Структура операторов языка gpss/pc
- •11.4. Команды среды gpss/pc
- •11.5. Основные операторы языка gpss/pc
- •11.5.1. Начало gpss-модели
- •11.5.2. Комментарии в gpss/pc
- •11.5.3. Имитация потоков событий. Транзакты
- •11.5.4. Имитация типовых узлов смо
- •11.6. Информация о ходе моделирования
- •11.6.1. Окно данных
- •11.6.2. Окно блоков
- •11.6.3. Окно устройств
- •11.6.4. Окно многоканальных устройств
- •11.7. Информация о результатах моделирования
- •11.7.1. Файл результатов моделирования
- •11.7.2. Содержание результатов моделирования
- •11.9. Управление движением транзактов
- •11.10. Дополнительные средства сбора информации о модели
- •11.11. Стандартные числовые атрибуты
- •11.12. Выбор направления движения транзактов с использованием сча
- •11.13. Датчики случайных чисел в gpss/pc
- •11.14. Функции в gpss/pc
- •11.14.1. Дискретные функции
- •11.14.2. Непрерывные функции
- •11.15. Переменные в gpss/pc
- •11.16. Организация циклов
- •11.17. Логические переключатели
- •11.18. Управление движением транзактов в зависимости от состояния элементов модели
- •11.19. Моделирование согласованных процессов на gpss-pc
- •11.19.1. Создание ансамблей транзактов
- •11.19.2. Накопление нескольких транзактов для последующей обработки
- •11.19.3. Объединение нескольких транзактов в один
- •11.19.4. Синхронизация движения транзактов в модели
- •11.20. Время пребывания транзакта в модели
- •11.21. Сбор данных о распределении значений характеристик модели. Таблицы
- •11.22. Изменение имени файла результатов моделирования
- •11.23. Приведение модели к исходному состоянию
- •11.24. Многократное выполнение моделирования
- •11.25. Моделирование нескольких вариантов системы в одной gpss-модели
- •11.26. Время моделирования
- •3 94026 Воронеж, Московский просп., 14
11. Система имитационного моделирования gpss/pc
11.1. Назначение и основные возможности системы
Oсновное назначение системы GPSS/PC - имитационное моделирование дискретных динамических систем.
Под динамической системой понимается любая система, состояние которой (т.е. набор характеристик, описывающих эту систему) изменяется во времени. Дискретная динамическая система - это любая система, состояние которой изменяется дискретно (скачкообразно) в дискретные (отстоящие друг от друга) моменты времени, когда происходят какие-либо события. Под изменением состояния системы понимается изменение некоторых величин, описывающих ее. Типичный пример дискретной динамической системы - любой объект, который может быть представлен в виде системы массового обслуживания (СМО). Характеристики СМО (например, количество заявок, находящихся на обслуживании или ожидающих его) изменяются в моменты времени, когда очередная заявка поступает на обслуживание или завершает его; эти моменты разделены интервалами времени (случайными или постоянными), т.е. являются дискретными. Изменения характеристик СМО также являются дискретными: например, количество заявок в СМО может изменяться только на 1, 2 и т.д., но не на промежуточные величины.
Система GPSS/PC в наибольшей степени подходит для моделирования систем, которые могут быть представлены в виде одного или нескольких узлов СМО. В языке моделирования, используемом в GPSS/PC (он также называется GPSS/PC), имеются специальные средства для моделирования потоков событий, одноканальных и многоканальных узлов СМО, очередей и т.д. Язык GPSS/PC позволяет моделировать практически любые СМО: одноканальные и многоканальные, с неограниченными очередями, с отказами, с ограничениями на очередь, разомкнутые и замкнутые и т.д. Многие основные характеристики СМО (коэффициенты загрузки узлов, длины очередей и т.д.) автоматически определяются в процессе моделирования и выводятся в составе выходных данных модели. В то же время с помощью системы GPSS/PC могут решаться задачи моделирования систем, для которых обычно не используется описание в виде СМО.
Работа языка GPSS/PC основана на использовании метода Монте-Карло. В большинстве случаев операции метода Монте-Карло (обращения к генераторам случайных чисел, проверка условий и т.д.) выполняются в языке GPSS/PC автоматически, т.е. они скрыты от пользователя. Однако при необходимости пользователь имеет возможность реализовать в программе на GPSS/PC операции метода Монте-Карло.
Каждая GPSS-модель реализуется с помощью следующих элементов.
1. Динамические элементы (транзакты). Они предназначены для имитации потоков событий в моделируемой системе (например, потоков заявок в СМО). Транзакты появляются в модели, проходят через нее и покидают ее.
2. Приборы (называемые также статическими элементами): устройства, многоканальные устройства, очереди, логические переключатели. Они предназначены для имитации моделируемых объектов.
3. Операционные элементы, задающие логику работы модели и управляющие продвижением транзактов.
4. Вычислительные элементы: переменные, функции. Они предназначены для расчетов величин, необходимых в процессе моделирования, в том числе дискретных и непрерывных случайных величин.
5. Статистические элементы: сохраняемые величины, матрицы, таблицы. Предназначены для сбора информации о ходе и результатах моделирования (в дополнение к стандартной информации, собираемой системой GPSS/PC автоматически).
Для операций со всеми названными элементами имеются соответствующие операторы языка GPSS/PC; основные из них рассматриваются ниже.