Организация моделирования (потактовое и событийное моделирование).

 

Имитационная модель представляет собой алгоритм, состоящий из упорядоченных обращений к моделям элементов. Последовательность обращений определяется свойствами моделируемой ВС и режимом ее функционирования.

В процессе имитации в модели происходит изменение дискретного времени. Время изменяется после того, как заканчивается имитация очередной группы событий, относящихся к текущему моменту времени. Изменение заключается в увеличении текущего времени на интервал , определяемый способом моделирования (будет рассмотрено далее).

В процессе имитации происходит накопление данных. Процесс имитации заканчивается, когда текущее время превысит заданный отрезок времени моделирования или когда входные источники выработают заданное количество заявок. После этого подсчитываются выходные параметры по накопленным данным в процессе моделирования.

Организация имитационного моделирования ВС будет заключаться в определении происходящих в системе событий и их привязки к моментам дискретного времени и элементам системы. Время, в котором функционирует моделируемый объект, называется модельным. Математическая модель ВС представляет собой программу, включающую ряд подпрограмм. Ряд основных подпрограмм обеспечивает генерацию и продвижение заявок по системе. Исполнение такой программы по отношению к конкретной заявке выявляет ее маршрут и времена прохождения этапов маршрута. Однако поведение заявки в системе не является независимым, оно обуславливается событиями, в которых фигурируют также другие заявки. Поэтому процесс имитации на ЭВМ должен отображать хронологию событий в последовательности, имеющей место в реальной ВС.

Существуют две проблемы организации моделирования:

· Процессы в реальной системе зависят от времени, т.е. необходимо создавать аналог системного времени в модели и соотносить все процессы в зависимости от него.

· В реальной системе информационные процессы протекают параллельно. В модели это реализовать невозможно, поэтому параллельные процессы надо имитировать как последовательные, обеспечивая при этом все причинно-следственные связи реальной системы.

Существуют два способа реализации имитационного моделирования:

· Потактовое моделирование.

· Событийное моделирование.

Потактовое моделирование. Расчет всей системы выполняется через некоторый достаточно малый интервал времени (такт). Выполняется последовательный анализ всех блоков модели в момент времени по известному состоянию в момент времени t.

Новое состояние модели рассчитывается по алгоритмам модели с учетом статистики поведения. На каждом такте моделирования мы обращаемся ко всем моделям и проверяем состояние данной модели в новый момент времени (не изменилось ли оно). Если такт моделирования выбрали слишком большим, то мы можем пропустить какие-либо события, поэтому такт выбирается очень малым.

Недостатки потактового моделирования:

· Необходимо выбирать очень маленький шаг.

· Требуется обращение ко всем моделям, независимо от того, произошли там события или нет (большие вычислительные затраты).

Достоинство:

· Простота программной реализации.

Событийное моделирование. Событийное моделирование за счет некоторого усложнения алгоритма программы позволяет обойти недостатки потактового моделирования.

Для соблюдения при имитации правильной хронологии событий все события, которые в данный момент модельного времени уже известны (можно предвидеть), упорядочиваются по времени наступления этих событий и оформляются в виде списка - списка будущих событий (СБС). Элементами списка являются имена или ссылки на имена заявок, с которыми связаны данные события. Иногда выделяют отдельно начало этого списка, куда относят события, которые должны произойти в текущий момент времени. Этот список называется списком текущих событий (СТС).

Исполнение программы на каждом очередном шаге моделирования (новом моменте модельного времени) будет начинаться с выбора события из СТС и связанной с этим событием заявки, например заявка А. Программа должна выполнять все действия с этой заявкой, пока заявка не задержится, например, в очереди или в обслуживающем аппарате. После того как программа прерывает имитацию прохождения заявкой А, она переходит к обработке очередного события из СТС. Пусть это событие связано с заявкой В. Программа исполняется, начиная с того оператора, который определил задержку заявки В, и доходит до такого оператора, который означает новую задержку заявки В. Если эта задержка, например из-за обслуживания в некотором устройстве, то при этом определяется длительность обслуживания и, следовательно, момент времени, в который это обслуживание закончится. Далее ссылка на заявку В включается в СБС с указанием времени свершения этого будущего события - окончания обслуживания заявки В в устройстве. После этого выбирается очередной элемент из СТС и имитируется продвижение новой заявки.

После того как все события текущего времени t_i исчерпываются, модельное время увеличивается до величины t_i+1, равной времени ближайшего по времени события, и тогда заявки для момента t_i+1 будут новым списком СТС. Процесс имитации продолжается по тому же алгоритму.

Таким образом, при использовании СБС моделирование выполняется путем обращения к моделям тех элементов ВС, с которыми связаны происходящие события, и выполняется только в те моменты времени, в которые произошли какие-либо события. Такое моделирование, избирательное по месту и времени событий, называется событийным. Достоинством его по сравнению с потактовым моделированием является значительное сокращение вычислительных затрат, так как шаг по времени здесь является оптимальным (от события до события), и обращение происходит на каждом шаге только к тем моделям элементов, в которых произошли события.

Пример изменения списка будущих событий.

Пример: изменение модельного времени с использованием СБС

 

 

Рис. 4

Система содержит два источника заявок (Г₁ и Г₂), два обслуживающих аппарата (ОА₁ и ОА₂) и общую очередь к ним (О). Кроме событий, непосредственно влияющих на работу системы, в СБС заносятся также моменты времени печати статистических сведений (t_печ.) и др. Список будущих событий для этой системы составят (рис. 5): моменты поступления заявок от Г₁ (t₁) и от Г₂ (t₂); моменты выборки заявок из очереди аппаратами ОА₁ (Q₁) и ОА₂ (Q₂) (предполагается, что моменты выборки заявок из очереди аппаратами совпадают с моментами времени окончания обслуживания предыдущих заявок в этих аппаратах). На рис. 5, а показано состояние СБС в момент выборки заявки из очереди первым обслуживающим аппаратом (модельное время t_M = Q₁). Упорядочивание СБС в данном примере, для упрощения представления на рисунках, выполняется визуально по ближайшему по времени событию. Для нашего случая алгоритм моделирования будет выглядеть следующим образом:

1) выборка из СБС ближайшего события Q₁;

2) обращение к подпрограмме (модели) ОА₁, связанного с событием Q₁;

3) выполнение подпрограммы ОА₁. Результатом работы подпрограммы ОА₁ будет время обслуживания заявки в данном устройстве (t_р.ОА1) и соответственно время выборки из очереди следующей заявки в ОА₁;

		СБС
		Г1
	Г2
			t

 

 

tM

а)

 

		tM		tMH

 

 

б)

 

 

	tMH

в)

Рис. 5

4) будущее время Q₁ становится известным и значение t_M + t_р.ОА1 заносится в СБС, заменяя старое (предыдущее) значение (рис. 5, б);

5) очередь уменьшается на одну заявку;

6) СБС упорядочивается, и модельное время увеличивается до ближайшего события из СБС (t_MH , рис. 5, в).

Процесс моделирования далее продолжается с выбора очередного ближайшего по времени события (t₁, для данного примера).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: