Моделирование работы узла коммутации
Государственное
образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
Кубанский
государственный технологический университет
(КубГТУ)
Кафедра
ВТ и АСУ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА
к
курсовому проекту
на
тему «Моделирование работы узла коммутации»_______
(тема
курсового проекта)
Выполнил студент Некрасова М.В. группы 06 - К -
ПИ1
Допущен к защите
Руководитель проекта к.т.н. доц. Мурлин А.Г.
Краснодар
Государственное
образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
Кубанский
государственный технологический университет
(КубГТУ)
Кафедра
ВТ и АСУ
ЗАДАНИЕ
на
курсовой проект
Студенту: Некрасова М.В. группы 06 - К - ПИ1 3
курса
факультета КТАС
специальности 080801
прикладная информатика
Тема работы: «Моделирование работы узла
коммутации»
Содержание задания: Разработать программу,
моделирующую работу узла коммутации в течении 10 секунд.
Объем работы:
а) пояснительная записка к работе 19 с.
б) программа
Рекомендуемая литература: Советов Б.Я., Яковлев
С.А. Моделирование систем.
Срок выполнения работы: с “10” февраля по “23”
мая 2009г.
Срок защиты: “23” мая 2009г.
Дата выдачи задания: “1” марта 2009г.
Дата сдачи работы на кафедру : “ ” 2009г.
Руководитель проекта к.т.н. доц. Мурлин А.Г.
Задание принял студент
Государственное
образовательное учреждение высшего
профессионального
образования
Кубанский
государственный технологический университет
(КубГТУ)
Реферат
Пояснительная записка курсового проекта 19 с., 3
рис., 6 источников.
УЗЕЛ КОММУТАЦИИ, СООБЩЕНИЕ, БУФЕР, ПРОЦЕССОР,
ВЫХОДНЫЕ ЛИНИИ, МОДЕЛИРОВАНИЕ
Объектом исследования является узел коммутации.
Цель работы состоит в моделировании работы узла
коммутации.
Содержание
Введение
1. Нормативные ссылки
. Постановка задачи
. Разработка имитационной модели
.1 Описание алгоритма
.2 Блок-схема алгоритма
. Разработка программы
.1 Описание программы
.2 Использованные команды и функции
.3 Листинг
. Результаты машинного тестирования
программы
Заключение
Литература
Введение
Для выполнения курсовой работы требуется создать
модель, используя знания в области имитационного моделирования, а также
практические навыки, полученные на лабораторных работах.
Необходимо выполнить всех этапы создания модели,
от постановки задачи до практической реализации, сопровождающейся документацией
и инструкциями по ее использованию, также в процессе работы должна
использоваться специальная литература, каталоги, справочники, стандарты.
1. Нормативные ссылки
1. ГОСТ
2.105-95. Общие требования к текстовым документам
2. ГОСТ
Р 50739-95. Государственный стандарт РФ. Средства вычислительной техники.
Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические
требования
3. ГОСТ
7.32-2001. СИБИД. Отчет о НИР. Структура и правила оформления
. ГОСТ
7.1-84 СИБИД. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила
составления
. ГОСТ
7.80-2000 Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила
составления
. ГОСТ
19.701-90 (ИСО 5807-85) ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем.
Обозначения условные и правила выполнения
7. ГОСТ 34.601-90 Информационная
технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы.
Автоматизированные системы. Стадии создания
В узел коммутации сообщений,
состоящий из входного буфера, процессора, двух исходящих буферов и двух
выходных линий, поступают сообщения с двух направлений. Сообщения с одного
направления поступают во входной буфер, обрабатываются в процессоре,
буферируются в выходном буфере первой линии и передаются по выходной линии.
Сообщения со второго направления обрабатываются аналогично, но передаются по
второй выходной линии. Применяемый метод контроля потоков требует
одновременного присутствия в системе не более трех сообщений на каждом
направлении. Сообщения поступают через интервалы 15 ±7 мс. Время обработки в
процессоре равно 7 мс на сообщение, время передачи по выходной линии равно 15 ±
5 мс. Если сообщение поступает при наличии трех сообщений в направлении, то оно
получает отказ.
Смоделировать работу узла
коммутации в течение 10 с. Определить загрузки устройств и вероятность отказа в
обслуживании из-за переполнения буфера направления. Определить изменения в
функции распределения времени передачи при снятии ограничений, вносимых методом
контроля потоков.
3. Разработка имитационной модели
.1 Описание алгоритма
Программа с интервалом 9 ± 4 с генерирует
транзакты с помощью блока GENERATE.
Транзакт переходит к метке zanat (блок QUEUE), в случае если при проверке
блоком GATE выяснилось,
что память занята, где он становится в очередь в резервный канал, остальные транзакты
добавляются в группу 1 (JOIN
1), после чего управление передается на метку IB
(блок TRANSFER).
Выполняется проверка в блоке TEST:
если количество транзактов группы 1 в системе больше 3, переходим к метке FIN,
где транзакт удаляется; если количество транзактов группы 2 в системе больше 3,
также переходим к метке FIN,
иначе транзакт помещается в очередь к процессору с помощью блока QUEUE,
поступает в процессор при помощи блока SEIZE,
покидает очередь (блок DEPART),
обрабатывается в процессоре при помощи блока ADVANCE
и освобождает устройство (блок RELEASE).
Проверяется принадлежность транзакта к группе 1 (блок EXAMINE),
если не принадлежит - переходим к метке OB2,
где транзакт помещается в очередь к выходной линии 2 (QUEUE),
поступает в линию (SEIZE),
покидает очередь (DEPART),
обрабатывается (ADVANCE)
и освобождает устройство (RELEASE),
иначе транзакт помещается в очередь к выходной линии 1 (QUEUE),
поступает в линию (SEIZE),
покидает очередь (DEPART),
обрабатывается (ADVANCE)
и освобождает устройство (RELEASE).
После указанных действий транзакт удаляется (TERMINATE).
Одновременно с этим генерируются 1000 транзактов
(GENERATE), которые
соответствуют времени моделирования, т.е. 10 с.
3.2 Блок-схема алгоритма
Рисунок 1 - Блок- схема алгоритма
4. Разработка программы
.1 Описание программы
Данная программа написана на языке GPSS
World. Она моделирует
работу узла коммутации сообщений в течение 10 секунд. Для просмотра работы
программы необходимо запустить ее. Отчет по работе модели сохраняется в файл Kurs.gpr.
Программа начинается с ключевого блока GENERATE,
который генерирует транзакт через 15±7 мс (1). Далее в блоке TRANSFER
(2) задается, что половина транзактов (с вероятностью 0.5) будут включены в
группу 1 с помощью блока JOIN
(3), а оставшиеся - в группу 2 также с помощью блока JOIN
(5). С помощью блока TRANSFER
управление передается на метку IB
(4). После этого блок TEST
проверяет количество транзактов групп в системе. Если число транзактов группы 1
или группы 2 больше 3, то управление передается на метку FIN
(6 и 7 соответственно) и текущий транзакт удаляется с помощью блока TERMINATE
(25). Удовлетворяющий условию транзакт поступает в очередь к процессору с
помощью блока QUEUE (8),
поступает в процессор с помощью блока SEIZE
(9), покидает очередь с помощью блока DEPART
(10), сообщение обрабатывается в процессоре 7 мс с помощью блока ADVANCE
(11) и освобождает устройство с помощью блока RELEASE
(12). Блок EXAMINE
проверяет принадлежность транзакта к группе (13). Если он из первой группы, то
транзакт поступает в очередь к выходной линии 1 (QUEUE)
(14), поступает в выходную линию 1 (SEIZE)
(15), покидает очередь (DEPART)
(16), время передачи по выходной линии равно 15±5 мс, сообщение обрабатывается
с помощью блока ADVANCE
(17) и освобождает устройство (RELEASE)
(18), затем блок TRANSFER
передает управление на метку FIN
(19), где транзакт удаляется с помощью блока TERMINATE
(25). Если транзакт принадлежит второй группе (переход на метку OB2),
то он поступает в очередь к выходной линии 2 (QUEUE)
(20), поступает в выходную линию 2 (SEIZE)
(21), покидает очередь (DEPART)
(22), обрабатывается (ADVANCE)
(23) и освобождает устройство (RELEASE)
(24). После этого транзакт удаляется (25).
Второй сегмент программы состоит из двух блоков GENERATE
(26) и TERMINATE
(27), которые выполняют роль таймера, отсчитывающего модельное время. Данная
программа моделирует работу узла коммутации сообщений в течении 10 секунд.
.2 Использованные команды и функции
GENERATE
A,B,C,D,E
- вводит транзакты в модель.
А - среднее значение интервала времени;
В - разброс или модификатор среднего значения;
С - время появления первого транзакта; - общее
число генерируемых транзактов;
Е - уровень приоритета каждого.
TRANSFER
А,В,C,D
- обеспечивает переход активного транзакта к новому блоку.
А - режим
(BOTH, ALL, PICK, FN, P, SBR,SIM); - номер или метка
блока;
C - номер или
местоположение блока;
D -приращение номера
блока для режима ALL.
JOIN - добавляет
новый член в числовую группу или группу транзактов.
TEST 0 А,В,С -
сравнивает значения, обычно СЧА и управляет местом назначения активного
транзакта, основываясь на результате сравнения.
О - оператор отношения (E,
G, GE,
L, LE,
NE);
А - проверяемое значение;
B - контрольное
значение;
С - номер блока назначения.А,В - помещает
транзакт в конец очереди.
А - номер очереди (числовое или символьное имя
очереди);
В - число добавляемых к очереди элементов.A,B
- удаляет транзакт из очереди.
А - номер (имя) очереди;
В - число удаляемых из очереди элементов
(необязательный операнд). А - занимает устройство.
А - номер устройства.А - освобождает устройство.
А - номер устройства (числовое или символьное
имя освобождаемого устройства).
ADVANCE
А,В - задерживает транзакт.
А - среднее время задержки;
В - разброс или модификаторсреднего значения.
TERMINATE
А - удаляет активный транзакт из процесса моделирования.
А - величина уменьшения счетчика завершения.
EXAMINE
- проверяет на принадлежность к группе.
GTЕпtпит
- счетчик группы транзактов; возвращает количество элементов группы транзактов
Епtпит. Целочисленное
значение.
.3 Листинг
15,7 ;1
TRANSFER .5,,GR2 ;2
JOIN 1 ;3
TRANSFER ,IB ;4
GR2 JOIN 2 ;5 TEST
LE GT1,3,FIN ;6LE GT2,3,FIN
;7 CPUQ ;8 CPU ;9 CPUQ ;10 7 ;11 CPU ;12 1,,OB2 ;13 OL1Q ;14
OL1 ;15 OL1Q ;16 15,5 ;17
RELEASE OL1
;18
TRANSFER ,FIN ;19 QUEUE OL2Q ;20 OL2 ;21 OL2Q ;22 15,5 ;23 OL2 ;24 TERMINATE
;25 1000 ;26
TERMINATE 1
;27
5. Результаты машинного тестирования
Результаты работы можно посмотреть в отчете,
который появляется после окончания работы модели. Так же в программе GPSS
World существуют
дополнительные окна (окно блоков, окно устройств, окно очередей, окно
переменных и т.д.), с помощью которых можно наблюдать за транзактами на протяжении
работы модели. Посмотрев на окно блоков (рисунок 2), можно сделать вывод, что
было сгенерировано 67 транзактов.
Рисунок 2 - Окно блоков
В итоге работы данной модели по истечении 10-ти
модельных секунд были получены следующие данные из стандартного отчета (рисунок
3): общее число входов (ENTRY)
в процессор 67, линию 1 - 31, линию 2 - 36; загруженность (UTIL.)
процессора составила 46.9%, линии 1 - 47.4%, линии 2 - 53.6%; среднее время
обслуживания заявки (AVE.
TIME) процессора равно
7, линии 1 - 15.3, линии 2 - 14.877; максимальная длина очереди (MAX)
процессора - 1, линии 1 - 2, линии 2 - 1; среднее время пребывания в очереди
(AVE.TIME очереди) процессора - 0, 1 линии - 3.04, линии 2 - 1.387; среднее
время пребывания в очереди при учете только ненулевых входов процессора 0,
линии 1 - 3.567, линии 2 - 8.566.
Рисунок 3 - Отчет по результатам моделирования
Заключение
В данном курсовом проекте выполнена программа,
моделирующая работу узла коммутации сообщений в течение 10 секунд. В узел
коммутации сообщений, состоящий из входного буфера, процессора, двух исходящих
буферов и двух выходных линий, поступают сообщения с двух направлений.
Сообщения с одного направления поступают во входной буфер, обрабатываются в
процессоре, буферируются в выходном буфере первой линии и передаются по
выходной линии. Сообщения со второго направления обрабатываются аналогично, но
передаются по второй выходной линии. Применяемый метод контроля потоков требует
одновременного присутствия в системе не более трех сообщений на каждом
направлении. Если сообщение поступает при наличии трех сообщений в направлении,
то оно получает отказ. При снятии ограничений, вносимых методом контроля
потоков в случае, когда количество сообщений с разных направлений примерно
равно, результат работы программы не изменяется. Для уточнения результата время
было увеличено с 10 секунд до 10 минут, результат работы программы не
изменился. Результат моделирования сохраняется в виде стандартного отчета в
файле Kursovaya.gpr.
Литература
узел коммутация имитационный модель
1. Имитационное
моделирование экономических процессов: Учеб. пособие / А.А. Емельянов,
Е.А.Власова, Р.В. Дума; Под ред. А.А. Емельянова. - М.: Финансы и статистика,
2002. - 368 с.: ил.
. Моделирование
систем. Практикум: Учебн. пособие для вузов/Советов Б.Я., С.А. Яковлев. - 3-е
изд., стер. - М.: Высш. шк., 2005. - 295 с.: ил.
. Имитационное
моделирование. Классика CS
/ Кельтон В., Лоу А. - 3-е изд. - СПб.: Питер; Киев; Издательская группа BHV,
2004. - 847 с.: ил.
. Компьютерное
моделирование экономики. / Цисарь И.Ф., Нейман В.Г. - М.: «Диалог-МИФИ», 2002.
- 304 с.
. Алгоритмическое
моделирование элементов экономических систем. / Варфаломеев В.И. - М.: Финансы
и статистика, 2000. - 208 с.
. Моделирование
систем: Учебное пособие для вузов / Советов Б.Я., Яковлев С.А. - 3-е изд.,
перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2001. - 343 с.: ил.
. Моделирование
систем и инструментальные средства GPSS
WORLD / В.Д. Боев - -
М.: Высш. шк., 2001. - 443 с.: ил