Моделирование работы машинного зала пользователей ЭВМ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Н.П. ОГАРЁВА»

 

Экономический факультет

Кафедра информационных систем в экономике и управлении

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ МАШИННОГО  ЗАЛА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ЭВМ

 

 

 

 

Автор курсовой работы                                                                 Альбекова Р. Р.

                                                                                                                               подпись, дата, инициалы, фамилия

 

 

 

Специальность        080500 Бизнес-информатика

                                                номер, наименование

 

 

 

Обозначение курсовой работы        КР-02069964-080500-02-12

 

 

Руководитель работы

к. т. н.  доцент                                                                            Афонин В.В.

подпись, дата, инициалы, фамилия

 

 

Оценка

 

 

 

 

 

 

Саранск 2012

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Н.П. ОГАРЁВА»

 

 

Экономический факультет

Кафедра информационных систем в экономике и управлении

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К курсовой работе

 

 

на тему «Моделирование РАБОТЫ МАШИННОГО ЗАЛА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ЭВМ»

 

 

по дисциплине «Имитационное моделирование»

                                       наименование учебной дисциплины

 

Автор курсовой работы                                                                  Альбекова Р. Р.                                                              

подпись, дата, инициалы, фамилия

 

 

Специальность         080500 Бизнес-информатика

                                              номер, наименование

 

 

Обозначение курсовой работы                      КР-02069964-080500-02-12

 

 

Руководитель работы                                                                        Афонин В.В.

подпись, дата, инициалы, фамилия

 

 

 

Работа защищена ____________                               Оценка _________________

                                                       Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Саранск 2012

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Н.П. ОГАРЁВА»

 

Экономический факультет

Кафедра информационных систем в экономике и управлении

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

 

Студентка 109 группы Бизнес-информатики  Альбекова Р. Р.

 

1 Тема «Моделирование РАБОТЫ МАШИННОГО ЗАЛА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ЭВМ».

2 Срок представления  работы к защите _________________

3 Исходные данные 

4 Содержание курсовой  работы:

4.1 Задание

4.2 Реферат

4.3 Содержание

4.4 Введение

4.5 Постановка задачи

4.6 Разработка программной модели

4.7 Моделирование и анализ результатов  моделирование

4.8 Выполнение пунктов задания

4.9 Заключение

4.10 Список используемой  литературы.

 

 

Руководитель работы                                                                         Афонин В.В.

подпись, дата, инициалы, фамилия

 

 

 

Задание принял к исполнению ___________________________

                             дата, подпись

 

 

 

 

 

 

 

Моделирование работы машинного зала пользователей ЭВМ

Вариант №2

 

В машинный зал с интервалом времени 10 ± 5 мин заходят пользователи, желающие произвести расчеты на ЭВМ. В зале имеется одна ЭВМ, работающая в однопрограммном режиме. Время, необходимое для решения задач, включая вывод результатов на печать, характеризуется интервалом 15 ± 5 мин. Третья часть пользователей после окончания решения своей задачи производит вывод текста программы на печать (продолжительность перфорации —3 ± 2 мин). В машинном зале не допускается, чтобы более семи пользователей ожидали своей очереди на доступ к ЭВМ. Вывод программы на печать не мешает проведению расчетов на ЭВМ. 

Задание по моделированию

 
1. Смоделировать процесс обслуживания 100 пользователей.

2. Подсчитать число пользователей,  не нашедших свободного места  в очереди. 

3. Определить среднее  число пользователей в очереди.

4. Определить среднее время  ожидания в очереди. 

5. Определить коэффициенты загрузки  ЭВМ и принтера.

6. Определить и построить  экспериментальную функцию распределения  времени ожидания в очереди. 

7. Определить пропускную  способность машинного зала.

8. В качестве основного  программного средства моделирования  принять GPSS

9. Вспомогательные вычисления  и графические построения выполнить в MATLAB. 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение

1. Описание моделируемой системы
2. Структурная схема модели системы
3. Временная диаграмма
4. Q – схема системы
5. Укрупненная схема моделирующего алгоритма
6. Детальная схема моделирующего алгоритма
7. Математическая модель
8. Описание машинной программы решения задачи
9. Результаты моделирования
10.      Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик
11.      Описание возможных улучшений в работе системы

Заключение

Список литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В данной курсовой работе моделируется и анализируется процесс работы машинного зала. Данная система является системой массового обслуживания. В следствие этого для данной системы были разработаны концептуальная, математическая и машинная модель системы, а также осуществлена формализация модели.

Данная курсовая работа ориентирована на исследование аналитической  и имитационной модели процесса работы машинного зала. Основной целью является построение модели, определение ее количественных и качественных характеристик, а также выбор наиболее оптимального и экономически выгодного варианта решения.

Возможным методом решения  задачи является поиск такого решения, при котором производственные показатели, в данном случае число обслуженных пользователей, будут максимальными. Необходимым условием будет являться и то, каким образом будут получены результаты: сколько для этого потребуется времени, сколько пользователей останутся необслуженными.

 Первым шагом при анализе любой конкретной системы является выделение элементов системы, и формулирование логических правил, управляющих взаимодействием этих элементов. Полученное в результате описание называется моделью системы. Модель обычно включает в себя те аспекты системы, которые представляют интерес или нуждаются в исследовании.

Для общих задач система  моделирования должна предоставлять  пользователю достаточно краткий и  в то же время применимый к широкому классу систем язык моделирования, а также учитывать техническую оснащенность.

Одним из наиболее эффективных  и распространенных языков моделирования  сложных дискретных систем является в настоящее время язык GPSS. Он может быть с наибольшим успехом  использован для моделирования систем, формализуемых в виде систем массового обслуживания. В качестве объектов языка используются аналоги таких стандартных компонентов СМО, как заявки, обслуживающие приборы, очереди и т.п. Достаточный набор подобных компонентов позволяет конструировать сложные имитационные модели, сохраняя привычную терминологию СМО.

На персональных компьютерах язык GPSS реализован в рамках пакета прикладных программ GPSS/PC. Основной модуль пакета представляет собой интегрированную  среду, включающую помимо транслятора со входного языка средства ввода и редактирования текста модели, ее отладки и наблюдения за процессом моделирования, графические средства отображения атрибутов модели, а также средства накопления результатов моделирования в базе данных и их статистической обработки. Кроме основного модуля в состав пакета входит модуль создания стандартного отчета GPSS/PC, а также ряд дополнительных модулей и файлов.

 

 

 

1. Описание  моделируемой системы

Задача на моделирование  поставлена следующим образом: в  машинный зал с интервалом времени 10±5 мин заходят пользователи, желающие произвести расчеты на ЭВМ. В зале имеется одна ЭВМ, работающая в однопрограммном режиме. Время, необходимое для решения задач, включая вывод результатов на печать, равно 15±5 мин. В машинном зале не допускается, чтобы более семи пользователей ожидали своей очереди.

Смоделировать процесс  обслуживания 100 пользователей. Определить среднее число пользователей  в очереди, коэффициент загрузки ЭВМ, а также вероятность отказа по причине отсутствия свободных мест в очереди.

Пользователи приходят в машинный зал, и если мест в очереди  нет, то они уходят не обслуженными. Если же в очереди есть хотя бы одно свободное место, то пользователь становиться  в очередь и ждет, пока освободится  ЭВМ. Когда ЭВМ освобождается - пользователь производит расчеты и уходит из зала.

С помощью такого алгоритма  можно смоделировать процессы обслуживания различных систем массового обслуживания. Например, работу парикмахерской, работу какого-либо врача, обслуживание в библиотеке или банке и т.д.

 

2. Структурная схема  модели системы

На основании задания, прежде всего, строим структурную схему  данной СМО (рисунок1).

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Структурная  схема процесса функционирования ВЦ.

 

Анализ условия задачи и структурной схемы позволяет сказать, что в процессе взаимодействия пользователей с ВЦ (Вычислительным Центром) возможны следующие ситуации:

1. режим нормального обслуживания, когда в очереди есть свободные места;
2. режим отказа в обслуживании пользователя, когда заняты все места в очереди.

 

3. Временная диаграмма

Более детально процесс  функционирования ВЦ можно представить  на временной диаграмме (рисунок 2.)

На диаграмме:

• ось 1 – моменты прихода пользователей в ВЦ;
• ось 2 – пребывание заявок в очереди;
• ось 3 – обработка заявок на ЭВМ;

С помощью временной  диаграммы можно выявить все  особые состояния системы, которые  необходимо будет учесть при построении детального моделирующего алгоритма.

При построении диаграммы  не учитывались моменты перемещения  заявок в накопитель, извлечения из накопителя, передачи заявок из накопителя к устройству. Иными словами, не учтено время, затрачиваемое на перемещение заявок, согласно условию задачи.

 

Рисунок 2. Временная диаграмма  процесса функционирования ВЦ

 

4. Q-схема системы

Все описанное выше есть, по сути, этап построения концептуальной модели системы. Следующим должен стать  этап формализации модели. Так как  описанные процессы являются процессами массового обслуживания, то для формализации задачи используем символику Q–схем. В соответствии с построенной концептуальной моделью и символикой Q–схем структурную схему данной СМО (рисунок 3) можно представить в виде, показанном на рисунке 3, где И – источник, К – канал, Н – накопитель.

    1

 

2

поток отказов

Рисунок 3 Структурная схема ВЦ в символике Q–схем.

Источник И имитирует  процесс прихода пользователей  в ВЦ. Система клапанов регулирует процесс занятия пользователями (в терминах Q–схем – заявками) мест в очереди. Если в накопителе Н есть свободное место, то клапан 2 закрыт, а клапан 1 открыт, т.е заявка уходит на обслуживание в канал К, который имитирует работу ЭВМ; если накопитель Н занят, то клапан 1 закрыт, а клапан 2 открыт, т.е. заявка теряется, что соответствует уходу пользователя из ВЦ не обслуженным.

 

5. Укрупненная схема  моделирующего алгоритма