Моделювання надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ (стр. 3 из 4)
AVE.CONT. – середнє значення вмісту черги;
AVE.TIME – середній час, проведений транзактом у черзі з урахуванням всіх входів у чергу;
AVE.(-0) – середній час, проведений транзактом у черзі без обліку нульових входів у чергу;
RETRY – кількість транзактів, що очікують спеціальних умові, що залежать від стану об'єкта типу «черга».
Інформація про об'єкти типу пам'ять
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY
Поля мають наступне призначення:
STORAGE – ім'я або номер об'єкта типу «пам'ять»;
CAP. – обсяг пам'яті, заданого оператором STORAGE;
REM. – число одиниць вільного обсягу пам'яті в кінці періоду моделювання;
MIN. – мінімальна кількість використовуваних одиниць пам’яті за період моделювання;
MAX. – максимальна кількість використовуваних одиниць пам'яті за період моделювання;
ENTRIES – кількість входів на згадку за період моделювання;
AVL. – стан готовності пам'яті наприкінці періоду моделювання;
AVE.C. – середнє число зайнятих одиниць пам'яті за період моделювання;
UTIL. – частина періоду моделювання, протягом якого пам'ять використовувалася;
RETRY – кількість транзактів, що очікують спеціальних умов, що залежать від стану пам'яті;
DELAY – кількість транзактів, що очікують можливості входу в блок ENTER.
6 Перевірка адекватності моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ
Для перевірки імітаційної моделі, дещо змінимо текст програми, видаливши перевірку часу актуальності повідомлень і змінивши заданий рівномірний закон надходження повідомлень від датчиків та їх обробки на експоненційний закон (текст даної програми для виконання верифікації показаний в додатку В).
Це дозволить перевірити відповідність результатів моделювання видозміненої моделі (результати моделювання видозміненої моделі приводяться в додатку Г) характеристикам, які можна отримати за допомогою математичних формул які отримані для відповідної, еквівалентній даній моделі, найпростішої одноканальної СМО з обмеженою довжиною черги. Інтервали часу між заявками є незалежними і мають паусонівський (найпростіший) розподіл випадкових величин, які утворюють стаціонарний потік[1]. Для цього потоку число заявок k для будь-якого інтервалу часу має розподіл за експоненційним законом. Закон описується формулою 
і дозволяє обчислити ймовірність надходження k заявок за інтервал часу t.
Для найпростішого потоку з інтенсивністю λ інтервал t між сусідніми подіями має показниковий розподіл з щільністю:
.Графік функції розподілу показаний на рисунку 3.
Рисунок 3 — Графік щільності ймовірності експоненційного розподілу
Знайдемо вигляд закону розподілу:
Графік функції розподілу представлений на рисунку 4.
Рисунок 4 — Графік експоненційного розподілу
Відповідні математичні формули для розрахунку такої найпростішої одноканальної СМО з відомою довжиною черги подаються нижче.
Кількість втрачених повідомлень розраховується за формулою[3]:
(1),
де N – загальна кількість повідомлень, n – довжина черги, а ρ розраховується за формулою 
. Так як інтенсивність потоку надходження 
, а інтенсивність потоку обробки 
, то ρ розраховується за формулою:
(2),
де to - час обробки повідомлень на ЕОМ, tn – інтервал надходження інформації від датчиків та вимірювальних пристроїв
Кількість оброблених повідомлень:
Nобр=Np–Nвтр (3).
Підставивши в формулу (2) задані значення to=7 секунди і tn =8 секунд (λ=1/7, μ=1/8), отримаємо ρ=0.875. Після підстановки в формулу (1) задане значення N=440, n=1 і розраховане значення ρ=0.875 отримаємо теоретичну кількість втрачених повідомлень - Nвтр=167. Підставивши це значення в формулу (3) отримаємо теоретичну кількість оброблених повідомлень: Nобр=270 повідомлень.
Розраховані дані (оброблено 270 повідомлень, втрачено 167 повідомлення) відрізняються від даних отриманих після роботи тестової імітаційної моделі (оброблено 275 повідомлень, втрачено 165 повідомлень) відповідно на 0.73% та 1.2%, що підтверджує адекватність імітаційної моделі процесу надходження і обробки повідомлень на ЕОМ.
В курсовій роботі було побудовано імітаційну модель, виконано моделювання та отримано характеристики роботи системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом, з такими характеристиками:
- інтервал надходження інформації від датчиків - 7±2 с;
- час обробки повідомлень на ЕОМ - 8±3с;
- ємність буферної пам’яті – 1 повідомлення;
- час, після якого інформація не обробляється – 14 с;
- кількість повідомлень – 440.
Для виконання моделювання було вирішено наступні задачі:
- зроблено опис системи обробки інформації від датчиків;
- встановлено границі та обмеження моделювання надходження повідомлень до ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- складено концептуальну модель ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- висунуто гіпотези і зафіксувати припущення необхідні для побудови моделі ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- побудовано схеми функціонування реальної ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- зроблено математичний опис функціонування ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- виконано опис імітаційної моделі ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- зроблено програмування моделі ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- проведено випробування моделі ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- отримано характеристики роботи ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом.
Після виконання моделювання системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом згідно заданих початкових характеристик було з’ясовано, що з 440 повідомлень, що надійшли від датчиків до ЕОМ, було оброблено 275 повідомлення, а втрачено – 165 повідомлень. Коефіцієнт завантаження ЕОМ при цьому склав 99,7%. Всі повідомлення, що були втрачені, не оброблялись через відсутність місць у черзі, і жодне з повідомлень не було втрачено за часом актуальності.
У додатку Б надруковано зміст звіту, який створено в результаті моделювання системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом (текст програми подано в додатку А).
Список використаної літератури
1 Томашевський В. М., Жданова В. Г., Жолдаков О.О.. Вирішення практичних завдань методами комп’ютерного моделювання: Навч. посібник. – К.:”Корнійчук”,2001.-268c.
2 Статистичні методи для ЕОМ/ Під ред. К.Єнслейна: Пер. з англ. /Під ред. М.Б.Малютова.- М.:Наука. Гол.ред. фіз. Мат.,літ. 1986.-464с.
3 Лабораторний практикум з математичної статистики А.М.Кузнецов, Р.І.Зароський, Є.Ю. Неділько. – Миколаїв: УДМТУ, 2002.-72c
4 Алтаев А. А.. Имитационное моделирование на языке GPSS: Метод. пособник. – Улан-Уде: ВСГТУ, 2001.-122с.
Текст програми для моделювання процесу отримання та обробки на ЕОМ повідомлень від вимірюючих пристроїв
before table M1,0,100,50;Таблиці для фіксації розподілу часу очікування
after table M1,0,100,50;обробки повідомленнями до та після видалення
;застарілих повідомлень
Memory storage 1
Tlive Variable 1400 ; Змінна для зберігання часу життя повідомлення
generate 700,200,,440; Надходження заданої кількості
; повідомлень від датчиків
gate SNF Memory,DataLost ; Якщо черга заповнена,
; повідомлення втрачається
enter Memory
queue Mem ; Повідомлення стає в чергу...
test E f$EOM,0 ; ...і чекає звільнення пристрою
tabulate before ; Фіксація давності повідомлення
test LE m1,v$Tlive,LeftMemory; Якщо повідомлення
; застаріле, воно покидає чергу
tabulate after ; Фіксація давності повідомлення, що залишилось
seize EOM; Захват ЕОМ
LeftMemory depart Mem ; Повідомлення покидає чергу
leave Memory
advance 800,300; Обробка повідомлення на ЕОМ
release EOM; Звільнення ЕОМ
DataLost terminate 1; Знищення повідомлення
start 440; Старт прогону моделі
Додаток Б
Результати роботи програми для моделювання процесу отримання та обробки на ЕОМ повідомлень від вимірюючих пристроїв
GPSS World Simulation Report - Kursova.217.1
Thursday, January 11, 2007 22:18:47
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
0.000 309061.710 14 1 1
NAME VALUE
AFTER 10001.000
BEFORE 10000.000
DATALOST 14.000
EOM 10005.000
LEFTMEMORY 10.000
MEM 10004.000
MEMORY 10002.000
TLIVE 10003.000
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
1 GENERATE 440 0 0
2 GATE 440 0 0
3 ENTER 383 0 0
4 QUEUE 383 0 0
5 TEST 383 0 0
6 TABULATE 383 0 0
7 TEST 383 0 0
8 TABULATE 383 0 0
9 SEIZE 383 0 0
LEFTMEMORY 10 DEPART 383 0 0
11 LEAVE 383 0 0
12 ADVANCE 383 0 0
13 RELEASE 383 0 0
DATALOST 14 TERMINATE 440 0 0
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY