Практическая работа по Компютерному моделированию. КМ_ЛР10. Практическая работа 10 Моделирование простой телефонной системы Цель работы
 Скачать 1.07 Mb.
|
|
Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 2 Практическая работа № 10 Моделирование простой телефонной системы 1. Цель работы . Научится моделировать простую телефонную систему в системе GPSS World. 2. Литература. Конспект лекций. 3. Подготовка к работе. Изучить конспект лекций по теме "Моделирование в системе GPSS World". 4. Перечень оборудования. Компьютер. 5. Задание. 5.1. Создайте модель простой телефонной системы. 5.2. Произведите моделирование созданной модели. 5.3. Проанализируйте работу простой телефонной системы. 6. Порядок выполнения работы. 1 этап моделирования – Постановка задачи Телефонная система имеет две внешние линии. Внешние звонки поступают каж- дые 100±60 секунд. Если линия занята, то звонок повторяется через 5±1 минуты до тех пор, пока не будет обслужен. Звонок длится 3±1 минуты. Нужно занести в табли- цу распределение времени, необходимого для выполнения успешных звонков. Сколь- ко времени потребуется для завершения 200 звонков? 2 этап моделирования – Выявление основных особенностей Создайте на основе, поставленной перед вами задачи, в тетради, структурную схему модели простой телефонной системы. 3 этап моделирования – Создание имитационной модели Создайте в тетради имитационную модель на основе представленных ниже пояс- нений. Программу работы простой телефонной системы можно представить в виде двух секторов. Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 3 1. В первом секторе указывается вместимость переговорного пункта с помощью опе- ратора STORAGE (Накопитель) – объем памяти устанавливается равным 2, эта па- мять представляет 2 внешние телефонные линии. Sets STORAGE 2 В этом же секторе используем оператор TABLE для формирования таблицы Transit, с помощью которой будет составляться динамическая диаграмма длительно- сти звонков. Перед уничтожением транзакта значение его СЧА М1, представляюще- го время пребывания в процессе моделирования, заносится в таблицу Это число представляет период времени, который начинается с момента, когда звонящий ини- циирует соединение, и продолжается до тех пор, пока он/она не закончит говорить – информацией об использовании посетителями переговорного пункта: Transit TABLE M1,0.5,1,20 2. Во втором секторе будем моделировать поток посетителей с помощью блока- диаграммы модели GENERATE – транзакты представ- ляют звонки, поступающие каждые 100±60 секунд Блок GATE посылает транзакт к блоку с меткой Occupied, если линия оказывается занятой. Это происходит в том случае, если память заполнена и представляет ситуацию, когда звоня- щий должен ожидать некоторое время, прежде чем перезвонить. ENTER – если используется 0 или 1 элемент памяти, то транзакт проходит через блок GATE в блок ENTER, зани- мая, таким образом, элемент памяти. Если все объекты памяти заняты, то транзакты не будут пропущены блоком GATE. Каждый транзакт, проходящий в блок ENTER, представляет собой успешный звонок. Транзакт входит в блок ADVANCE для моделирования длительности звонка (180±60 секунд) Он остается в этом блоке до тех пор, пока это время не истечет. Когда транзакт входит в блок LEAVE, он освобождает элемент памя- ти для других транзактов. Таким спо- собом представляется освобождение внешней линии. TABULATE добавляет длительность GENERATE 1.667,1 GATE SNF ENTER LEAVE Sets Occupied Sets ADVANCE 3,1 Sets Again TABULATE Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 4 Транзакты представляют звонки, уже начатые, но еще незавершенные. Если звонящий обнаруживает, что обе линии заняты, то блок GATE с меткой Again посы- лает его ожидать 5 минут в блок ADVANCE с меткой Occupied. После задержки транзакт переходит обратно к блоку GATE и снова пытается пройти его. Успешные звонки проходят через блок GATE, отсчитывают задержку, которая представляет звонок, и затем покидают процесс моделирования. Обратите внимание, что телефонные линии моделируются с помощью памяти объемом в 2 элемента Таким образом, позже будет легче экспериментировать и изу- чать эффект добавления дополнительных линий Если звонок не может быть завершен, соответствующий транзакт ждет 5 мо- дельных минут в блоке ADVANCE с меткой Occupied. Здесь количество транзактов представляет собой количество звонящих, ожидающих повторной попытки Оператор TABLE создаст детальную информацию о длительности попыток до- звониться. Записывая в таблицу СЧА М1, прежде чем транзакт будет удален, мы строим диаграмму длительностей совершения звонков 4 этап – Представление имитационной модели в системе GPSS World. Создайте имитационную модель на основе структурной схемы. Для этого: 1. Запустите GPSS World. 2. Щелкните по пункту File – New (Создать) выпадающего меню. В диалоговом окне выберите пункт Model и щелкните по кнопке ОК. Появится окно модели, в кото- ром введите данную программу. звонка в диаграмму длительности звонков (в таблицу Transit). Блок TERMINATE удаляет транзакт из процесса моделирования после за- вершения звонка. Транзакт поступает в блок ADVANCE с меткой Occupied в том случае, если он попытался занять эле- мент памяти, но получил отказ. Здесь представляется ситуация, когда звоня- щий должен ожидать некоторое время, прежде чем перезвонить. Блок TRANSFER посыпает каждый транзакт к блоку GATE с меткой Again. Здесь транзакт снова попытает- ся занять элемент памяти Другими словами, звонящий перезванивает TERMINATE TRANSFER ,Again ADVANCE 5,1 Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 5 3. В появившемся окне модели первые четыре строки модели – заголовок – коммен- тарии к нашей задаче. *GPSSW Telefon.gps ******************************************* * Моделирование телефонной системы ******************************************* 4. Наберите код программы в системе GPSS World 5. Сохраните набранную программу под названием Telefon.gps. 5 этап – Моделирование системы После создания имитационную модель необходимо оттранслировать и запустить на выполнение. Для начала моделирования: 1. Щелкните по пункту Command'>Command главного меню системы или нажмите комбинацию клавиш Alt+C. Появится выпадающее меню; 2. Щелкните по пункту Create Simulation (Создать выполняемую модель) вы- падающего меню. 3. Для создания процесса моделирования выберите Command – START. 4. В появившемся диалоговом окне замените 1 на 200 и нажмите ОК. Процесс моделирования завершится, когда 200 транзактов войдут в блок TER- MINATE. Это соответствует 200 завершенным звонкам. После завершения процесса моделирования GPSS World выводит отчет в файл отчета, заданного по умолчанию. Обсуждение результатов Из значения End Time в стандартном отчете видно, что к моменту, когда 200 звонков были завершены, прошло 359.16 минуты. Таблица с именем Transit дает бо- лее детальную информацию о том, сколько времени потребовалось звонящим для со- вершения звонков. Хотя большинство звонящих уложились меньше чем в 9.5 минут, большое количество звонков заняло больше времени. Возможно, именно в этом будет источник неудовлетворенности потребителя. Модуль изнутри. Теперь исследуем конечное состояние процесса моделирования, сгенерировав- шего стандартный отчет. Воспользуемся окном «Expression» («Выражения») для про- смотра некоторых стандартных числовых атрибутов. Во-первых, подтвердим время окончания процесса моделирования. Выберем Window / Simulation Window / Expression Window . Для ввода значения в пустое поле диалогового окна необходимо поместить ука- затель мыши в его начало и нажать один раз левую кнопку. Для перемещения от поля Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 6 к полю можно использовать клавишу [Tab]. Теперь в поле «Label» («Метка») диало- гового окна наберем «Время», а в поле «Expression» («Выражение») – АС1. Это позволит просмотреть текущее время. Нажмем View (Просмотр) и Memorize (Запом-нить). Если выражение было запомнено, то можно закрыть это окно, позже открыть его снова и восстановить все значения. При сохранении процесса моделирования значе- ния в окне «Expression» («Выражения») сохраняются вместе с ним в том случае, когда они были запомнены ранее. Теперь посмотрим на коэффициент использования телефонных линий (в долях от тысячи). В поле «Label» («Метка») заменим текущее значение на «Коэффициент использования» (Util). Также заменим текущее значение в поле «Expression» («Выра- жение») на SR$Sets. Нажмем View (Просмотр) и Memorize (Запомнить). Наконец, добавим среднее время использования телефонной линии. В поле «Label» («Мет-ка») заменим текущее значение на «Сред. длит. Звонка» (Avg. Call Time), а в поле «Expression» («Выражение») - на ST$Sets. Нажмем View (Просмотр) и Memorize (Запомнить), затем ОК. Коэффициент использования выражается в долях от тысячи. Линии используют- ся на 84% от их пропускной способности. И хотя имеется некоторый запас пропуск- ной способности, задержки в очереди могут стать недопустимыми. Теперь откроем некоторые графические окна. Выберем Window / Simulation Window / Storages Window . Рисунок 6.1 – Окно «Storages» Это подробный обзор окна «Storages» («Памяти»). Загрузка составила 84%. Из минимального и максимального значений использования памяти видно, что иногда в процессе моделирования были заняты 0, 1 или 2 линии. Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 7 Если открыть окно «Table» («Таблицы»), то можно увидеть диаграмму длитель- ностей завер-шенных звонков. Выберем Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). Так как в этой модели есть только одна таблица, то в выпа-дающем списке вы сразу увидим TRANSIT. Нажмем ОК. Удостоверимся, что размер окна «Table» («Таблицы») достаточно велик, чтобы правильно отобразить таблицу. Здесь приводится та же информация, что и в стан- дартном отчете. Как показывает СЧА ST в окне «Expression» («Выражения»), среднее время разговора равно 3 минутам, однако, как видно из окна «Table» («Таблицы»), среднее время, включая повторные звонки, составляет 14.27 минуты. Звонящие затра- чивают слишком много времени на повторные звонки. Рисунок 6.2– Вид таблицы TRANSIT Давайте посмотрим, где находятся транзакты. Выберем Window / Simulation Window / Blocks Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Блоки»). Это окно «Blocks» («Блоки»). Видно, что 15 человек ждут, чтобы перезвонить. Посмотрим на историю входов в блоки в столбце «Entry Count» («Количество входов»). Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 8 Рисунок 6.3 – Окно «Blocks» («Блоки»), показывающее блок TRANSFER Обратим внимание на число транзактов, входивших в блок ADVANCE. Все они ждали, чтобы перезвонить, т.е. 561. При этом было сделано только 200 звонков. Нажмем 15 или 20 раз функциональную клавишу [F5], позволяющую сделать один шаг в процессе моделирования.ее. Многие звонящие при повторном звонке снова об- наруживают, что все линии заняты и снова должны ждать, чтобы перезвонить. Вернемся к просмотру процесса моделирования с помощью графических окон. Закроем все открытые окна за исключением окон «Blocks» («Блоки»), «Journal» («Журнал») и «Model» («Модель»). Повторно откроем окно «Expression» («Выражения») со значениями, которые сохранили ранее, и добавим номер звонка, который также является номером активно- го транзакта. Выберем Window / Simulation Window / Expression Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Выражения»). Заменим текущее значение в поле «Label» («Метка») диалогового окна на «Номер звонка» (Cfll no), а в поле «Expression» («Выражение») - на XN1. Нажмем View (Просмотр) и Memorize (Запом- нить). Прежде чем открыть это окно, необходимо восстановить все запомненные вы- ражения, которые были введены, когда мы открывали окно в первый раз. Выберем каждое выражение и нажмемView (Просмотр). Наконец, когда все выражения будут восстановлены, нажмем ОК. Теперь удалим транзакты и сбросим собранную статистику. Из главного меню выберем Command / CLEAR, затем выберем Command / Custom. Наберем rmult 1. Мы сбрасываем генератор случайных чисел номер 1, так как команда CLEAR этого не делает. Это необходимо, если мы хотим обеспечить исходную точку потока. Таким образом, даже если были использованы другие команды, не перечисленные в пособии, то после использования команды CLEAR мы будем видеть в течение этого процесса моделирования одни и те же результаты. В окне «Blocks» («Блоки») наведем указатель мыши на последний блок в модели (блок TRANSFER). Щелкнем на значке блока TRANSFER и на значке «Place» («Поместить»). Далее расположим окна «Blocks» («Блоки»), «Journal» («Журнал») и «Expression» («Выражения») так, чтобы они все были видны. Выберем Command / START. В диалоговом окне заменим 1 на 1000 ,NP и нажмем ОК. Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 9 Процесс моделирования останавливается при первой попытке транзакта войти в блок TRANSFER. Это указывает на то, что данный звонящий не может дозвониться. Продолжим выполнение процесса моделирования. Нажмем [F2]. Выполним данную операцию еще 4 раза, каждый раз процесс моделирования будет приостанавливаться из-за условия остановки. Процесс моделирования будет продолжать останавливаться каждый раз, когда звонящий должен ждать. Увидим трассировочные сообщения в окне «Journal» («Журнал»), которые показывают номера приостановленных транзактов. Так как в этой модели имеется только один блок GENERATE, то по номеру транзакта можно увидеть, как часто звонящие должны ждать и имеются ли звонящие, ждущие второй раз. Теперь удалим условие остановки. В окне «Blocks» («Блоки») щелкнем на значке блока TRANSFER и нажмем кнопку «Remove» («Удалить»). Затем закроем ок- на «В1оскз»(«Блоки») и «Expression» («Выражения»). Теперь будем наблюдать за выполнением процесса моделирования с помощью окна «Storages» («Памяти») в режиме общего обзора. Из главного меню выберем Window/Simulation Window / Storages Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Памяти»), затем, чтобы отключить подробный обзор, выберем View / Entity Details (Вид / Подробности). Теперь посмотрим, как строится диаграмма задержки звонков. Выберем Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). В данном случае имеется только одна таблица, поэтому ее имя уже находится в выпадающем списке. Нажмем ОК. Продолжим выполнение процесса моделирования. Нажмем [F2]. Таблица с именем Transit фактически является динамической диаграммой, ко- торая может быть просмотрена в любое время. Она показывает, что большинство лю- дей не обслуживается сразу же. Очевидно, что люди, обнаруживающие, что линии за- няты, рады не будут. Что если мы увеличим количество линий? Давайте промодели- руем четыре линии вместо двух. Прежде чем переопределить объект, необходимо использовать команду CLEAR. Выберем Command/ CLEAR (Команда / CLEAR), затем выберем Command / Custom... (Команда/Ввести...). В диалоговом окне наберем Sets Storage 4 и нажмем [Enter], в следующей строке наберем rmult 1 и нажмем ОК. Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 10 Таким способом переопределяется количество телефонных линий. Давайте по- смотрим, что произойдет. Выберем Command / START (Команда / START). В диало- говом окне заменим 1 на 1000,Np и нажмем ОК. Коэффициент использования телефонных линий стал намного меньше. По- смотрим диаграмму длительности звонков. Выберем Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). Так как мы имеем только одну таблицу, то ее имя уже выбрано в выпадающем списке. Нажмем ОК. В окне «Blocks» («Блоки») при подробном обзоре видно, что входов в блок TRANSFER не было, а это означает, что не было ни одного повторного звонка. Четы- ре линии намного лучше, чем две. Можно изменить число линий на 3 и сравнить результаты. Быстрое изучение отчета показывает, что только 57 звонящих были вынуждены перезвонить. 6. Контрольные вопросы: 1. Что такое транзакт? 2. Запишите порядок действия для создания процесса моделирования. 3. Зарисуйте диаграмму и запишите её название. 4. Из окна BLOCK ENTITIES определите: сколько человек ждут, чтобы перезвонить. 5. Почему останавливается моделирование при первой попытке транзакта войти в блок TRANSFER. 6. Сколько звонящих будут вынуждены перезвонить, если будет работать три линии? 7. В окне BLOCK ENTITIES TRANSFER равно 0. Что это обозначает? 8. Изучить и выполнить ручное моделирование, используя данную задачу в приложении. Приложение 7. Моделирование вручную На этом уроке мы исследуем одну из наиболее мощных интерактивных функций си- стемы GPSS World. Любое выражение можно интерактивно отправить в существующий объект Simulation. В эту категорию попадают также Блоки GPSS. Единственным исключением явля- ется Блок GENERATE. Блок, который был отправлен в объект Simulation, выполняется, но не помещается в текст модели. Мы можем ввести выражение Block, используя диалоговое окно Custom Command, расположенное в меню Command главного окна. Когда объект Simulation получает выраже- ние Block, он инициирует попытку входа Активным Транзактом во временный Блок, описы- ваемый этим выражением. Этот метод называется моделированием вручную. Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 11 Такой Блок не помещается в транслированную модель, поэтому сущность Blocks не становится постоянным членом модели. Давайте попробуем. Запустите систему GPSS World. Мы должны создать Активный Транзакт до того, как использовать метод моделирова- ния вручную. Есть несколько способов сделать это. Мы можем использовать команду STOP или функциональную клавишу для приостановки процесса моделирования. Также мы можем подождать до тех пор, пока процесс моделирования не будет завер- шен. Обычно, в тот момент, когда моделирование заканчивается, в модели присутствуют Активные Транзакты. Для достижения целей, преследуемых в этом уроке, мы используем команду STOP. Это приведет к регистрации условия Stop, которые остановит процесс моделирования, когда какой-либо Транзакт попытается войти в Блок. Сначала мы должны открыть модель и создать условие Stop. ВЫБЕРИТЕ File / Open В диалоговом окне ВЫБЕРИТЕ Sample2 и НАЖМИТЕ Open ; GPSS World Sample File - SAMPLE2.GPS ************************************************************* * \\\\Симмулятор парикмахерской* ************************************************************* GENERATE 300,100 ; Создать следующего клиента QUEUE Barber ; Время начала очереди SEIZE Barber ; Собственный или жди парикмахера DEPART Barber ; Время окончания очереди ADVANCE 400,200 ; Стрижка занимает несколько минут. RELEASE Barber ; Стрижка сделана; отказаться парикмахеру TERMINATE 1 ;Клиент уходит. Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 12 Окно Model должно содержать приведенную выше модель. Теперь давайте, трансли- руем модель и откроем окно Blocks. ВЫБЕРИТЕ Command / Create Translation и ВЫБЕРИТЕWindow / Simulation Window / Blocks Window Выберите первый Блок GENERATE, подведя к нему курсор мыши и нажав 1 кнопку один раз. ЩЕЛКНИТЕ НА иконке Блока GENERATE Затем ЩЕЛКНИТЕ НА иконке Place панели Debug в верхней части окна Теперь мы можем запустить модель, которая практически сразу остановится. ВЫБЕРИТЕ Command / START В диалоговом окне заменить значение 1. ВВЕДИТЕ 1000 НАЖМИТЕ OK Обратите внимание, что в окне Journal появилось сообщение, возникшее при остановке модели. Перед тем, как делать что-то еще, давайте уберем все условия Stop, по- этому вернитесь в окно Blocks, щелкнув где-нибудь внутри него. И снова, внутри окна Blocks, ЩЕЛКНИТЕ НА иконке Блока GENERATE Затем ЩЕЛКНИТЕ НА иконке Remove панели Debug в верхней части окна Поскольку у нас появился Активный Транзакт, мы можем ввести любое выражение Block. В окне Model ВЫБЕРИТЕ Command / Custom Затем, в диалоговом окне ВВЕДИТЕ Assign Price,19.95 НАЖМИТЕ OK Активный Транзакт теперь обладает параметром Price, содержащим значение 19.95. Давайте посмотрим. ВЫБЕРИТЕWindow / Simulation Window / CEC Snapshot и в окне Snapshot ЩЕЛКНИТЕ НА знаке + чтобы увидеть Транзакты, находящиеся в цепи CEC. Транзакт 1 является единствен- ным Транзактом в цепи. Еще один щелчок откроет все параметры данного Транзакта. Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 13 ЩЕЛКНИТЕ НА знаке + Видите, вот и наш параметр PRICE. Ваше окно должно выглядеть примерно следую- щим образом. Фигура 10.1 – Использование команды ASSIGN вручную Теперь закройте окно CEC Snapshot. Еще одним способом просмотра значения пара- метров Активного Транзакта является использование команды SHOW. ВЫБЕРИТЕ Command / SHOW и ВВЕДИТЕ P$Price НАЖМИТЕ OK Полученное значение должно равняться 19.95. Теперь давайте исследуем кое-какие дополнительные возможности моделирования вручную. ВЫБЕРИТЕ Command / Custom Затем, в диалоговом окне ВВЕДИТЕ Trace НАЖМИТЕ OK Ввод данной команды имел тот же эффект, что и прохождение Активного Транзакта через Блок TRACE. Это привело к включению индикатора Trace для Активного Транзакта. Следите за окном Journal для того, чтобы наблюдать за трассировкой. НАЖМИТЕ [F2] для продолжения моделирования. Обратите внимание, что в окне Journal появляются результаты входа в каждый Блок, поскольку включен индикатор трассировки Транзакта. Если изменится модельное время, и начнется трассировка нового Транзакта, в окне Journal появится соответствующее сообще- ние, содержащее текущее модельное время и номер Транзакта. В данном случае, мы увидим небольшое количество отладочных сообщений, поскольку трассируется только один Тран- закт. Окно Journal / Simulation выглядит следующим образом. Компьютерное моделирование 2 курс М.В. Мусина 14 Фигура 10.2 – Трассировочные сообщения в окне Journal Если Вам необходима трассировка всех Транзактов, то Вы можете поместить Блок TRACE в текст модели и выполнить ретрансляцию. Выражение для моделирования вручную, как и любое другое, может быть назначено на функциональную клавишу для дальнейшего использования. Настроить функ- циональные клавиши можно на закладке Function Keys в окне настроек модели так, как мы делали ранее, когда назначили атрибут AC1 на клавишу [F8]. Задумайтесь на секунду, какие возможности открывает перед Вами моделирование вручную. Вы можете отправить на выполнение в работающую модель любой Блок, за ис- ключением Блока GENERATE. Вы можете создавать Транзакты с помощью Блока SPLIT, изменять маршрут Транзактов при помощи Блока TRANSFER или изменять параметры при помощи Блока ASSIGN. Вы может проверять принадлежность к группам с помощью Блоков EXAMINE и SCAN. Вы можете вручную изымать ресурсы из оборота при помощи Блоков FUNAVAIL и AVAIL. Вы даже можете активировать любой Блок модели, введя команду EXECUTE Block в режиме моделирования вручную. Но не забывайте, что только Активный Транзакт предпринимает попытку войти в Блок, который описан с помощью выражения, от- правленного вручную. Моделирование вручную является очень мощной и гибкой возможностью. Вы обна- ружите, что она является прекрасным инструментом для исправления неправильных условий и для проведения экспериментов. Все, что требуется сделать, это передать последователь- ность Блоков Активному Транзакту при помощи нескольких нажатий горячей клавиши. |