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 80 801

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 2009 г.

Срок защиты: «23» мая 2009 г.

Дата выдачи задания: «1» марта 2009 г.

Дата сдачи работы на кафедру: «» 2009 г.

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

2. Постановка задачи

3. Разработка имитационной модели

3.1 Описание алгоритма

3.2 Блок-схема алгоритма

4. Разработка программы

4.1 Описание программы

4.2 Использованные команды и функции

4.3 Листинг

5. 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 50 739−95. 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

4. ГОСТ 7.1−84 СИБИД. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления

5. ГОСТ 7.80−2000 Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления

6. 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

2. Постановка задачи 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

3.1 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 — Блоксхема алгоритма

4. Разработка программы

4.1 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.

4.2 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;

D — 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);

B — номер или метка блока;

C — номер или местоположение блока;

Dприращение 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.

QUEUE А, В — помещает транзакт в конец очереди.

А — номер очереди (числовое или символьное имя очереди);

В — число добавляемых к очереди элементов.

DEPART A, B — удаляет транзакт из очереди.

А — номер (имя) очереди;

В — число удаляемых из очереди элементов (необязательный операнд).

SEIZE, А — занимает устройство.

А — номер устройства.

RELEASE, 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.

4.3 Листинг

GENERATE 15,7 ;1

TRANSFER .5,GR2 ;2

JOIN 1 ;3

TRANSFER, IB ;4

GR2 JOIN 2 ;5

IB TEST LE GT1,3,FIN ;6

TEST LE GT2,3,FIN ;7

QUEUE CPUQ ;8

SEIZE CPU ;9

DEPART CPUQ ;10

ADVANCE 7 ;11

RELEASE CPU ;12

EXAMINE 1, OB2 ;13

QUEUE OL1Q ;14

SEIZE OL1 ;15

DEPART OL1Q ;16

ADVANCE 15,5 ;17

RELEASE OL1 ;18

TRANSFER, FIN ;19

OB2 QUEUE OL2Q ;20

SEIZE OL2 ;21

DEPART OL2Q ;22

ADVANCE 15,5 ;23

RELEASE OL2 ;24

FIN TERMINATE ;25

GENERATE 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.

2. Моделирование систем. Практикум: Учебн. пособие для вузов/Советов Б.Я., С. А. Яковлев. — 3-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2005. — 295 с.: ил.

3. Имитационное моделирование. Классика CS / Кельтон В., Лоу А. — 3-е изд. — СПб.: Питер; Киев; Издательская группа BHV, 2004. — 847 с.: ил.

4. Компьютерное моделирование экономики. / Цисарь И. Ф., Нейман В. Г. — М.: «Диалог-МИФИ», 2002. — 304 с.

5. Алгоритмическое моделирование элементов экономических систем. / Варфаломеев В. И. — М.: Финансы и статистика, 2000. — 208 с.

6. 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.

7. Моделирование систем и инструментальные средства GPSS WORLD / В. Д. Боев — - М.: Высш. шк., 2001. — 443 с.: ил