Рабочая программа учебной дисциплины «Языки моделирования» (стр. 4 )

Модуль 5. Язык моделирования GPSS, среда моделирования GPSS World.

Принципы организации системы моделирования GPSS World. Введение в систему моделирования GPSS World. Основные объекты языка моделирования GPSS: транзакты; блоки; списки; устройства; очереди; таблицы; функции и переменные. Формат описания блоков и операторов GPSS. Стандартные числовые атрибуты. Технология разработки программы имитационного моделирования системы в среде GPSS World. Примеры простейших программ.

Проведение машинных экспериментов средствами GPSS World. Основные проблемы организации имитационных экспериментов. Дисперсионный анализ в планировании экспериментов. Типы экспериментов: отсеивающий эксперимент, оптимизирующий эксперимент, эксперименты пользователя. Примеры программ.

Модуль 6. Язык моделирования ModL, пакет имитационного моделирования Extend.

Функциональные возможности пакета Extend, графический подход к разработке модели системы. Технология разработки модели системы в пакете Extend. Библиотеки блоков: Itilities, Value, Plotter, Item, Animation. Создание новых блоков с помощью языка ModL. Разработка иерархических моделей, средства двухмерной и трехмерной анимации. Примеры разработки моделей систем в пакете Extend.

Модуль 7. Пакет имитационного моделирования Arena.

Функциональные возможности пакета Arena, графический подход к разработке модели системы. Технология разработки модели системы в пакете Arena. Основные модули Arena, средства двухмерной анимации, динамической графики. Примеры разработки моделей систем в пакете Arena.

Модуль 8. Среда имитационного моделирования AnyLogic.

Основные концепции имитационного моделирования в среде AnyLogic. Функциональные возможности AnyLogic. Средства AnyLogic для построения динамических моделей систем, моделей системной динамики, дискретно-событийных моделей, многоагентных моделей. Использование различных парадигм имитационного моделирования при разработке моделей. Примеры моделей, разработанных в AnyLogic, в рамках различных подходов.

Заключение. Основные направления развития и совершенствования методов моделирования на базе перспективных программно-технических средств. Пути и методы повышения эффективности компьютерного моделирования систем на этапах разработки и внедрения систем.

Приложение 2. Методические указания к выполнению

расчетно-графической работы

Расчетно-графическая работа

Тема: Разработка имитационной модели процесса функционироания системы в среде моделирования GPSS (Arena, Extend, AnyLogic)

Цели РГР:

1.  Освоить технологию разработки имитационной модели системы, планирования и проведения экспериментов с машинной моделью системы в специализированной среде моделирования GPSS (Arena, Extend, AnyLogic).

2.  Научиться составлять обзорно-аналитические материалы по методам и инструментальным средствам математического моделирования системы и обосновывать выбор методов и средств решения задачи моделирования.

3.  Научиться составлять научно-исследовательский отчет по результатам работы.

Задание к расчетно-графической работе.

Разработать имитационную модель системы согласно варианту задания, для чего:

1.  Выполнить постановку задачи на содержательном уровне.

2.  Выполнить обзор методов и инструментальных средств решения задачи моделирования, обосновать выбор методов и средств.

3.  Разработать концептуальную модель исследуемой системы.

4.  Разработать структурную и логическую схемы имитационной модели системы и описать ее функционирование.

3. Разработать программу имитации работы системы в выбранной среде моделирования.

4. Сымитировать работу системы при заданном числе заявок или заданном времени моделирования системы. По результатам имитационного моделирования рассчитать характеристики системы, приведенные в задании.

5. Оценить точность и достоверность результатов моделирования.

6. Проанализировать работу системы. Оценить эффективность реализованной в РГР системы, исходя из предложенных критериев оптимальности. Описать "узкие" места системы, снижающих эффективность ее функционирования. Сформулировать предложения по улучшению работы СМО.

7. Провести имитационный эксперимент с целью оптимизации процесса функционирования системы.

8. Проанализировать и оценить результаты моделирования оптимизированного варианта системы.

9. Сделать общие выводы по результатам проведенного исследования. Сформулировать рекомендации по использованию модели.

10. Оформить научно-исследовательский отчет по результатам работы в соответствии с требования ГОСТ 7.32-2001.

Программное обеспечение.

Расчетно-графическая работа выполняется с использованием средств пакетов моделирования GPSS, Arena, Extend, AnyLogic. Допускается выбор инструментальных средств моделирования студентом (по согласованию с преподавателем).

Примеры вариантов на расчетно-графическую работу.

Вариант 1. Моделирование работы распределенного банка данных

Распределенный банк данных организован на базе трех удаленных друг от друга вычислительных центров А, В и С. Все центры связаны между собой каналами передачи информации, работающими в дуплексном режиме независимо друг от друга. В каждый из центров с интервалом в среднем 50 мин, СКО=15 мин. (закон распределения нормальный) поступают заявки на проведение информационного поиска.

Если компьютер центра, получившего заявку от пользователя, свободен, в течение в среднем 2 мин (закон распределения экспоненциальный) производится ее предварительная обработка, в результате которой формируются запросы для центров А, В и С. В центре, получившем заявку от пользователя, начинается поиск информации по запросу, а на другие центры по соответствующим каналам передаются за 1 мин тексты запросов, после чего там также может начаться поиск инфор­мации, который продолжается: в центре А —5 ± 2 мин, в центре В—10 ± 2 мин, в центре С—15 ± 2 мин. Тексты ответов передаются за 2 мин по соответствующим каналам в центр, получивший заявку на поиск. Заявка считается выполненной, если получены ответы от всех трех центров. Каналы при своей работе не используют ресурсы компьютеров центров.

Смоделировать процесс функционирования распределенного банка данных при условии, что всего обслуживается 1000 заявок. Подсчитать число заявок, поступивших и обслуженных в каждом центре, определить вероятность загрузки компьютеров центров, характеристики очереди запросов к компьютерам каждого центра, среднее время обслуживания заявок в каждом центре.

Вариант 2. Моделирование работы региональной компьютерной сети

Существует региональная сеть вычислительных машин с шестью узлами, в которых находятся серверы и маршрутизаторы. К каждому серверу присоединено пять удаленных абонентов. Каждый абонент имеет свой уникальный номер в сети. Абоненты обмениваются сообщениями между собой. Длина передающихся сообщений распределена по гамма - распределению со средним значением 50 Кбайт и среднеквадратическим отклонением 0.2 Кбайта. Все сообщения перед передачей по сети разбиваются на пакет длиной 2 Кбайта. Каждый пакет обеспечивается адресом абонента - получателя. Серверы закольцованы между собой.

Пакеты сначала передаются на сервер, за которым закреплены абоненты, затем по каналу между серверами и собираются в сообщения у абонента-получателя. Скорость передачи от абонента к серверу и от сервера к абоненту 2400 байт в секунду. Скорость обмена между серверами – 48 Кбайт в секунду. Поток сообщений, поступающий от абонентов, - пуассоновский с интенсивностью – 20 сообщений в час.

Смоделировать работу сети в течение 1000 часов. Определить статистические характеристики времени передачи сообщений между абонентами сети.

[1] Математические основы имитационного моделирования систем, технология разработки имитационной модели системы рассматриваются обзорно. Подробно эти разделы изучаются в рамках дисциплины «Моделирование информационных процессов», которая читается параллельно с дисциплиной «Языки моделирования». В курсе «Языки моделирования» сделан акцент на изучение различных программных средств моделирования систем.