Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Брестский государственный технический университет»
Кафедра «Интеллектуальные информационные технологии»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине:
«Общая теория систем»
на тему:
«Разработка средств моделирования систем»
КП.ИИ5.08876–02 81 00
Разработала:
студентка ФЭИС группы ИИ5
Шумко Т.В.
Руководитель: Муравьев Г.Л.
Н.контроль: Муравьев Г.Л.
Брест 2010
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 Анализ задания
1.1 Формулирование требований к системе
1.2 Разработка концептуальной модели системы
2 Разработка имитационной модели
3 Проектирование системы
4 Реализация системы
5 Испытание и тестирование системы
Заключение
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Введение
Общая теория систем (ОТС) – это научное направление, которое занимается разработкой философских, методологических, научно-теоретических и практических проблем, связанных с анализом и синтезом систем. Это междисциплинарная наука, которая предназначена для целостного познания окружающего мира.
Развитие ОТС предопределяется опытом всего человечества, начиная от античных времен. Причины ее возникновения связаны с многокачественностью, многомерностью, разнопорядковостью реальной действительности, а также с укрупнением и усложнением исследуемых объектов, потребностью перехода от простого аналитического подхода в исследовании к системному.
Общая теория систем - специально-научная и логико-методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. ОТС тесно связана с системным подходом и является конкретизацией и логикометодологическим выражением его принципов и методов.
Основными задачами ОТС являются изучение, типология, классификация систем, изучение системообразующих и системоразрушающих факторов, выявление общих законов и закономерностей структуры и функций систем.
Одной из самых распространенных систем моделирования является система общецелевого назначения GPSS. В этой системе подход к описанию моделей функциональный, способ продвижения модельного времени – событийный, метод реализации квазипаралельностей – транзактный.
GPSS - GeneralPurposeSimulationSystem, то есть общецелевая система моделирования. Это средство предоставляет пользователю возможность создавать и «испытывать» имитационные модели различных по своему физическому устройству и назначению систем. Необходимо только, чтобы решаемая с помощью моделирования задача могла быть описана средствами теории систем массового обслуживания (СМО). Строго говоря, под это определение подпадают объекты, процесс функционирования которых можно представить в виде состояний и правил перехода из одного состояния в другое, определяемых в дискретной пространственно-временной области.
Система массового обслуживания - система, которая производит обслуживание какого-либо поступающего в неё потока заявок.
В теории систем массового обслуживания, обслуживаемый объект называют требованием. В общем случае под требованием обычно понимают запрос на удовлетворение некоторой потребности, например, разговор с абонентом, посадка самолета, покупка билета, получение материалов на складе.
Средства, обслуживающие требования, называются обслуживающими устройствами или каналами обслуживания.
В СМО рассматриваются такие случаи, когда поступление требований происходит через случайные промежутки времени, а продолжительность обслуживания требований не является постоянной, т.е. носит случайный характер. В силу этих причин одним из основных методов математического описания СМО является аппарат теории случайных процессов.
Основной задачей теории СМО является изучение режима функционирования обслуживающей системы и исследование явлений, возникающих в процессе обслуживания. Так, одной из характеристик обслуживающей системы является время пребывания требования в очереди. Очевидно, что это время можно сократить за счет увеличения количества обслуживающих устройств. Однако каждое дополнительное устройство требует определенных материальных затрат, при этом увеличивается время бездействия обслуживающего устройства из-за отсутствия требований на обслуживание, что также является негативным явлением. Следовательно, в теории СМО возникают задачи оптимизации: каким образом достичь определенного уровня обслуживания (максимального сокращения очереди или потерь требований) при минимальных затратах, связанных с простоем обслуживающих устройств.
1 Анализ задания
1.1 Формулирование требований к системе
Задача анализа рассматривается как задача проверки того, обладает ли построенная система заранее указанными свойствами.
Комплекс заранее указанных свойств, которыми должна обладать проектируемая система, подразделяется на два подытоживающих свойства, называемых работоспособностью и эффективностью.
Работоспособность системы состоит в правильном выполнении заданных функций, т.е. в правильной реализации заданного множества алгоритмов обработки информации.
Эффективность системы заключается в ограниченности или минимальности разного рода затрат, связанных с изготовлением и применением.
Моделирование - один из наиболее распространенных методов исследования процессов функционирования сложных систем. Известно достаточно большое количество методов построения математических моделей и средств реализации моделирующих алгоритмов.
Основная задача моделирования заключается в том, чтобы на момент запуска моделируемой системы и в течение всего времени ее эксплуатации можно было обеспечить:
- требуемую функциональность системы и степень адаптации к изменяющимся условиям ее функционирования;
- требуемую пропускную способность системы;
- требуемое время реакции системы на запрос;
- безотказную работу системы в требуемом режиме, иными словами - готовность и доступность системы для обработки запросов пользователей;
- простоту эксплуатации и поддержки системы;
- необходимую безопасность.
Программный продукт GPSS является одним из наиболее популярных языков для имитационного моделирования, в котором можно получить любые свойства моделируемого объекта, однако, чтобы описать с помощью него модель, необходимо затратить немалые усилия. Для того чтобы упростить пользователю описание однотипной системы, можно написать программу, которая выполняет построение этой системы в виде текста на GPSS.
По условию задания, к системе должны предъявляться следующие требования:
- описания систем в терминах сетей массового обслуживания;
В терминах систем массового обслуживания описываются многие реальные системы: вычислительные системы, узлы сетей связи, магазины, производственные участки – любые системы, где возможны очереди и отказы в обслуживании.
В вычислительной системе роль обслуживающего прибора играет ЭВМ, роль заявок - решаемые задачи. Источником заявок служат терминалы пользователей. Моментом выдачи заявки является момент нажатия клавиши для подачи директивы о запуске задачи на решение. Операционная системы ЭВМ исполняет роль диспетчера: определяет очередность решения задач. В роли ячеек буфера выступают ячейки памяти ЭВМ, хранящие сведения о задачах, требующих решения.
СМО представляет собой совокупность конечного числа обслуживающих узлов, в которой циркулируют заявки, переходящие в соответствии с маршрутной матрицей из одного узла в другой. Узел всегда является разомкнутой СМО. При этом отдельные СМО отображают функционально самостоятельные части реальной системы, связи между СМО - структуру системы, а требования, циркулирующие по СМО, - составляющие материальных потоков (сообщения (пакеты) в коммуникационной сети, задания в мультипроцессорных системах, контейнеры грузопотоков и т.п.).
Теория массового обслуживания связана с разработкой и анализом математических, т.е. абстрактных, моделей, которые описывают процесс обслуживания некоторых объектов, поступающих на вход обслуживающего прибора в виде некоторого потока, и образующего в общем случае очередь на входе обслуживающего прибора.
- рассматриваются сети замкнутые и разомкнутые;
Разомкнутая сеть – это такая отрытая сеть, в которую заявки поступают из внешней среды и уходят после обслуживания из сети во внешнюю среду. Другими словами, особенностью разомкнутой СМО является наличие одного или нескольких независимых внешних источников, которые генерируют заявки, поступающие в сеть, независимо от того, сколько заявок уже находится в сети. В любой момент времени в разомкнутой СМО может находиться произвольное число заявок (от 0 до Ґ).
В замкнутой СМО циркулирует фиксированное число заявок, а внешний независимый источник отсутствует. Исходя из физических соображений, в замкнутой СМО выбирается внешняя дуга, на которой отмечается псевдонулевая точка, относительно которой могут измеряться временные характеристики.
- система должна обеспечивать ввод и анализ корректности параметров систем;
При вводе параметров, необходимых для реализации системы, проверяется их корректность и если параметр введён неверно, то пользователя просят повторить ввод но уже нового параметра.
- система должна обеспечивать генерацию отчётов.
В системе моделирования GPSSW предусмотрен стандартный отчет, в котором выводятся результаты моделирования.