Имитационное моделирование как средство анализа сетей

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 16 страниц
В избранное:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ КАНЫША ИМАНТАЕВИЧА САТПАЕВА

КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА и ОЦЕНКА

Реферат
Тема: Имитационное моделирование как средство анализа сетей

Специальность 541530 – Информационные системы в экономике (бакалавриат)

Выполнила: студентка 3 курса
дневного отделения
группы ИСЭб – 03 – 2р
Быкова У.

Приняла:
Исмаилова Р.Т.

Алматы
2005

Оглавление.
стр.
Введение
3
I Имитационное моделирование как средство анализа сетей.
6
II Входные операторы СЛАМ.
10
2.1 Форматы входных операторов.
10
2.2 Форматы сетевых операторов.
11
2.3 Форматы управляющих операторов.
13
2.4 Результаты сообщения СЛАМ.
13
Заключение
16
Список использованной литературы.
17

Введение.
Проблемы, с которыми приводится сталкивается в различных сферах
нашей жизни, постоянно усложняются. Это определяет необходимость
совершенствования имеющихся и разработки новых методов и процедур их
решения. Имитационное моделирование является эффективным средством решения
сложных проблем. Имитационные модели могут применяться для:
- исследования границ и структур систем с целью решения конкретных
проблем;
- определения и анализа критических элементов, компонентов и точек в
исследуемых системах и процессах;
- синтеза и оценки предполагаемых решений;
- прогнозирования и планирования будущего развития исследуемых
систем.
Процесс имитационного моделирования начинается с определения
подлежащих решению проблем, что в свою очередь определяет состав и границы
исследуемой системы.
Модель.
Модель – это описание системы. В физических науках модели обычно
разрабатываются на основе теоретических законов и принципов. Моделями могут
быть масштабированные физические объекты, математические уравнения и
взаимосвязи. Модели эффективно используются, в частности, при описании,
проектировании и анализе систем.
Разработка модели – сложный процесс, который во многом является
искусством, но, однако, упрощаются, если: 1) известны физические законы,
описывающие функционирование системы; 2) может быть разработано графическое
представление системы; 3) можно управлять входами, элементами и выходами
системы.
Построение моделей. Модель представляет собой абстрактное описание
системы, уровень детализации которого определяет сам исследователь. Человек
принимает решение о том, является ли данный элемент системы существенным, а
следовательно, будет ли он включен в описание системы. Это решение
принимается с учетом цели, лежащей в основе разработки модели. От того,
насколько хорошо исследователь умеет выделять существенные элементы и
взаимосвязи между ними, зависит успех моделирования.
Итак, процесс моделирования начинается с определения цели разработки
модели, на основе которой затем устанавливается границы системы и
необходимый уровень детализации моделируемых процессов. Выбранный уровень
детализации должен позволять абстрагироваться от неточно определенных из-за
недостатка информации аспектов функционирования реальной системы. В
описание системы, кроме того, должны быть включены критерии эффективности
функционирования системы и оцениваемые альтернативные решения, которые
могут рассматриваться как часть модели или как ее входы. Оценка
альтернативных решений по заданным критериям эффективности рассматриваются
как выходы модели. Обычно оценка альтернатив требует внесения изменений в
описание системы и, следовательно, перестройки модели. После того как на
основе полученных оценок альтернатив могут быть выработаны рекомендации,
можно приступать к внедрению результатов моделирования. При этом в
рекомендациях должны быть четко сформулированы как основные решения, так и
условия их реализации.
Имитационные модели.
Имитационной моделью будем называть логико-математическое описание
системы, которое может быть исследовано в ходе проведения экспериментов на
ПЭВМ и, следовательно, может считаться лабораторной версией системы. После
окончания разработки имитационной модели с ней проводятся машинные
эксперименты, которые позволяют сделать выводы о поведении системы:
- без ее построения, если это проектируемая система;
- без вмешательства в ее функционирование, если это действующая
система, экспериментирование с которой или слишком дорого, или
небезопасно;
- без ее разрушения, цель эксперимента состоит в определении пределов
воздействия на систему.
Таким образом, имитационные модели могут использоваться для
проектирования, анализа и оценки функционирования систем. В настоящее время
имитационное моделирование используется для исследования разнообразных
систем, в частности городских, экономических, коммерческих,
производственных, биологических, социальных, транспортных систем и другие.
Имитационное моделирование – это представление динамического поведения
системы посредством продвижения ее от одного состояния к другому в
соответствии с хорошо определенными операционными правилами.
Изменения состояния системы могут происходить либо непрерывно, либо в
дискретные моменты времени. Хотя процедура описания динамического поведения
дискретно и непрерывно изменяющихся моделей различны, основная концепция
имитации системы – отображение изменений ее состояния с течением времени –
остается той же.
Процесс имитационного моделирования.
Процесс последовательной разработки имитационной модели начинается с
создания простой модели, которая затем постепенно усложняется в
соответствии с требованиями, предъявляемыми решаемой проблемой. В процессе
имитационного моделирования можно выделить следующие основные этапы:
1. Формулирование проблемы; описание исследуемой проблемы и
определение целей исследования.
2. Разработка модели: логико-математическое описание моделируемой
системы в соответствии с формулировкой проблемы.
3. Подготовка данных: идентификация, спецификация и сбор данных.
4. Трансляция модели: перевод модели на язык, приемлемый для
используемой ПЭВМ.
5. Верификация: установление правильности машинных программ.
6. Валидация: оценка требуемой точности и соответствия имитационной
модели реальной системе.
7. Стратегическое и тактическое планирование: определение условий
проведения машинного эксперимента с имитационной моделью.
8. Экспериментирование: прогон имитационной модели на ПЭВМ для
получения требуемой информации.
9. Анализ результатов: изучение результатов имитационного эксперимента
для подготовки выводов и рекомендаций по решению проблемы.
10. Реализация и документирования: реализация рекомендаций ,
полученных на основе имитации, и составление документации по модели и ее
использованию.
Основываясь на принципах имитационного моделирования и используя
программы языка СЛАМ можно делать анализ сетей.

I Имитационное моделирование как средство анализа сетей.

На основе языка СЛАМ и на принципах имитационного моделирования, которые
интерпретируют и выполняют описывающие сеть операторы, имитируют тем самым
реальную систему.
При сетевом моделировании исследуемая система представляется в виде
множества компонентов, проходящих через сеть, состоящую из узлов и
действий. По мере прохождения по сети компоненты занимают обслуживающие
устройства, продвигают время, ожидают, захватывают и освобождают ресурсы,
открывают и закрывают затворы, образуют очереди, изменяют значения
переменных, т.е. вызывают изменения состояния модели системы. Основное
предположение, на котором базируется реализованный подход к сетевому
имитационному моделированию, заключается в том, что изменения состояния
системы могут происходить только в момент поступления какого-либо ее
компонента в узел. Процессор СЛАМ генерирует полную картину изменений
состояния сетевой модели в процессе обработки упорядоченной во времени
последовательности событий, моделирующих поступление компонентов в узлы.
Механизмом обработки упорядоченной во времени последовательности событий
поступления компонентов в узлы является календарь событий. Календарь
состоит из списка событий поступления компонентов, каждое из которых
характеризуется временем свершения и узлом завершения. Время свершения
события определяет момент времени, в который компонент должен поступить в
узел. Узел, в который затем следует компонент, называется узлом завершения.
События в календаре ранжируются во времени свершения в соответствии с
правилом LVF (low-value-first – меньшее значение первым).
На рисунке 1 приведена блок-схема процедуры обработки следующего события,
применяемой в СЛАМ при имитации сетей. Работа процессора начинается с
интерпретации операторов СЛАМ. Затем осуществляется фаза инициализации,
которая завершается до начала фазы выполнения имитации. В течение фазы
инициализации процессор помещает в календарь все события, которые должны
произойти в каждом узле CREATE в момент первого его освобождения. Кроме
того, генерируются компоненты в узлах QUEUE и, где необходимо, планируются
события окончания обслуживания. Следовательно, календарь событий
первоначально содержит по одному событию поступления компонента для каждого
узла CREATE и по одному событию окончания обслуживания для каждого занятого
обслуживающего устройства в сети.
Фаза выполнения имитации начинается с извлечения первого события из
календаря. Процессор при этом увеличивает текущее имитационное время TNOW
так, чтобы оно стало равным моменту наступления первого события. Затем
происходит обработка события с выполнением всех действий, предусмотренных
логической процедурой, связанной с типом узла, в который поступил
компонент. Например, если компонент поступил в узел
Рисунок 1. Блок-схема процедуры обработки следующего события в сетевой
имитации.

AWAIT, процедура обработки данного события состоит в следующем:
первоначально проверяется наличие необходимого ресурса; если имеется
необходимое количество ресурса, компонент захватывает его и покидает узел;
в противном случае компонент помещается в определенный файл и ожидает
поступления необходимого количества ресурса. Хотя логические процедуры
обработки событий в разных узлах различны, они всегда приводят к одному из
трех следующих результатов:
1) компонент направляется в другой узел;
2) компонент уничтожается в узле;
3) компонент задерживается в узле в зависимости от состояния системы.
При направлении компонента в другой узел осуществляется проверка
действий, начинающихся в узле, из которого он направляется. Если в нем не
начинается ни одно из действий, в текущий момент времени TNOW планируется
поступление компонента в следующий узел. Если следующего узла нет,
компонент уничтожается. Если в данном узле начинается несколько действий,
для выполнения выбираются только М из них (М – заданное для этого узла
число). Выбор осуществляется в соответствии с определенными для этих
действий условиями и вероятностями. Пусть выбрано некоторое действие; тогда
компонент или его дубликат направляется в узел, в котором это действие
завершается. Компонент поступит в завершающий узел в момент времени, равный
TNOW плюс продолжительность действия.
После того как все события запланированы, процессор СЛАМ осуществляет
проверку следующих условий завершения имитационного прогона:
1. TNOW больше или равно заданного пользователем времени завершения
имитационного прогона;
2. календарь событий пуст;
3. узел TERMINATE освобожден, т.е. пуст.
Если ни одно из условий завершения имитации не выполняется, процессор
СЛАМ переходит к обработке следующего события поступления, выбранного из
календаря событий. При завершении имитационного прогона вычисляются
статистические оценки, и печатается заключительный отчет. Затем
осуществляется проверка необходимости выполнения дополнительных
имитационных прогонов. Если такая необходимость есть, инициируется
следующий прогон. При завершении всех прогонов работа процессора СЛАМ
прекращается, и управление передается операционной системе.
Описанная выше процедура обработки следующего события хорошо определена
для всех случаев, кроме случая, когда на один и тот же момент времени
запланированы два или больше событий поступления. Чтобы лучше понять
проблему, рассмотрим пример, в котором имеется затвор DOOR. Этот затвор в
текущий момент времени открыт. Имеются также компоненты, поступление
которых запланировано в один и тот же момент времени следующими
операторами:
оператор 1
оператор 2
AWAIT, DOOR; CLOSE, DOOR;
Если первым обрабатывается оператор 1, то затвор DOOR будет открыт, а
компонент покинет узел AWAIT. Напротив, если первым обрабатывается оператор
2, поступление компонента в операторе 1 будет задержано в узле AWAIT, т.к.
затвор DOOR только что был закрыт. Следовательно, порядок обработки
одновременных событий поступления компонентов в узел может влиять на
результаты имитации. Эта проблема важна только в имитационных языках с
целочисленным счетчиком времени.
При описании правил развязки в узле одновременных событий поступления,
применяемых в СЛАМ, удобно разбивать все события, содержащиеся в календаре,
на текущие и будущие. Текущими являются те события, наступление которых
запланировано на текущий момент имитационного времени, тогда как будущие
события запланированы на некоторые моменты в будущем. Причиной основного
различия между текущими и будущими событиями поступления является различие
применяемых при этом процедур развязки.
Планирование события поступления как текущего может быть результатом
планирования либо поступления в следующий узел, либо поступления в узел
окончания операции в случае, когда операция имеет нулевую
продолжительность. В обоих случаях момент наступления события равен
текущему имитационному времени. Процедура планирования события в СЛАМ
всегда помещает текущие события в начало календаря независимо от других
находящихся в нем событий. Следовательно, текущие события помещаются в
календарь по правилу LIFO (last-in, first-out – последним вошел – первым
вышел). В том случае, когда из одного и того же узла начинаются несколько
действий с нулевой продолжительностью выполнения, события поступления,
соответствующие окончанию каждого действия, помещаются в начало календаря
в порядке, предусмотренном ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.