книги / Моделирование систем. Практикум

О ,О / . 1 0 0 , . 1 0 4 / 2 0 0 , . 2 2 2 / 3 0 0 , . 3 5 5 / . 4 0 0 , . 5 0 9 . 5 0 0 , . 6 9 0 / . 6 0 0 , . 9 1 5 / . 7 0 0 , 1 . 2 0 0

рования исследуемой системы, представленный в виде Q-схемы, приведен на рис. 5.16, а параметры указаны в задании.

Блок-диаграмма бТ’З'&модели приведена на рис. 5.18, а текст СЛУлУ-программы показан на рис. 5.19.

191

m i

3126

моделирования загрузки склада

Спомощью статистической таблицы строится функция рас­ пределения загрузки склада, гистограмма которой показана на рис. 5.20.

Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать:

1) задание и исходные данные по заданному варианту работы; 2 ) краткое описание используемых технических и программ­

ных средств;

3)обоснование принимаемых решений;

4)текст результирующих программ и окончательные результа­ ты моделирования.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. О цените качественно влияние страхового запаса на вероятность простоя подвиж ного состава и вместим ость пром еж уточного склада готовой продукции

2. Д айте определение оптимального страхового запаса 3. Д айте определение вероятности простоя подвиж ного состава Литература [13, 16]

192

5.4. Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ НА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

В ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Цель работы: изучение особенностей построения моделей ин­ формационных процессов и их машинной реализации с использо­ ванием языка GPSS/PC; исследование вероятностно-временньос характеристик процесса функционирования сети передачи дан­ ных методом имитационного моделирования.

Объектом исследования вданной лабораторной работе являет­ ся СПД, осуществляющая передачу пакетов между узлами комму­ тации информационно-вычислительной сети (ИВС) [1,6 ,22].

Данные — это факты и(или) понятия, описанные в формализо­ ванном виде. В ИВС различают пользовательские (информацион­ ные) и управляющие (служебные) данные. Пользовательские дан­ ные — это данные, вводимые пользователями в ИВС или получае­ мые ими из сети. Управляющие данные — это данные, используе­ мые для управления работой ИВС.

Сеть представляет собой совокупность средств передачи и рас­ пределения данных. Выделяют магистральную (базовую) и терми­ нальную (абонентскую) части ИВС. Магистральная часть ИВС служитдля передачи данных между вычислительными комплекса­ ми, ресурсы которых доступны для пользователей сети, и включает узлы коммутации (УК) и соединяющие их каналы связи (КС). Узел коммутации выполняет функции маршрутизации, передачи и коммутации данных и имеет для этого соответствующие аппарат­ но-программные средства. Канал связи представляет собой сово­ купность технических средств и среды распространения, которая обеспечивает доставку данных в требуемую точку сети.

Терминальная часть ИВС используется для подключения не­ посредственно либо через концентраторы нагрузки абонентских пунктов и терминалов пользователей. Концентратор — устройст­ во, обеспечивающее сопряжение входных низкоскоростных кана­ лов связи с выходным высокоскоростным каналом связи. Або­ нентские пункты оборудуются аппаратурой передачи данных и устройствами ввода-вывода, т. е. терминалами, с помощью кото­ рых пользователи могут осуществлять доступ к вычислительным ресурсам и базам данных сети. Обычно терминалы группируются и подсоединяются к терминальной сети. В качестве терминалов мо­ гут быть использованы как простейшие устройства ввода-вывода

(телетайпы, дисплеи и т. п.), так и персональные (интеллектуаль­ ные) терминалы.

В рассматриваемой ИВС реализован режим коммутации паке­ тов, подставляющий такой способ передачи, при котором данные из сообщений пользователей разбиваются на отдельные пакеты. Маршруты передачи пакетов в сети от источника к получателю оп­ ределяются в каждом УК, куда они поступают. Под сообщениями понимается конечная последовательность символов, имеющая смысловое содержание. Пакет — это блок данных с заголовком, представленный в установленном формате и имеющий ограни­ ченную максимальную длину. Обычно в ИВС используются па­ кеты постоянной длины, содержащие от 500 до 2000 двоичных знаков (бит). Отметим, что ИВС с коммутацией пакетов облада­ ют высокой эффективностью благодаря возможности быстрой перестройки путей передачи данных (маршрутизации) при воз­ никновении перегрузок и повреждении элементов ИВС. Эффек­ тивность различных вариантов построения ИВС и ее фрагментов оценивается средними временами доставки данных пользовате­ лям и вероятностями отказа в установлении в данный момент вре­ мени требуемого пользователю соединения. Совокупность таких показателей для оценки эффективности процесса функциониро­ вания ИВС принято называть ее вероятностно-временными харак­ теристиками [6, 17].

Для упрощения объекта моделирования (в данном случае из-за необходимости упрощения учебного примера с точки зрения его обозримости и, что особенно важно, уменьшения машинных за­ трат на его реализацию) рассмотрим фрагмент ИВС, представляю­ щий процесс взаимодействия двухсоседних УК сети, которые обо­ значим УК1 и УК2. Эти узлы соединены между собой дуплексным дискретным каналом связи (ДКС), позволяющим одновременно передавать данные во встречных направлениях, т. е. имеется два автономных однонаправленных ДКС: К1 и К2.

Структурная схема варианта УК представлена на рис. 5.21, где ВхБН и ВыхБН — входные и выходные буферные накопители со­ ответственно; К — коммутаторы; ЦП — центральный процессор. Данный УК функционирует следующим образом. После поступ­ ления пакета из одного из входных КС узла он помещается в ВхБН. Затем ЦП на основании заголовка пакета и хранимой в УК мар­ шрутной таблицы определяет требуемое направление дальнейшей передачи пакета и помещает его в соответствующий ВыхБН для последующей передачи по выходному КС.

Структурная схема варианта ДКС с решающей обратной свя­ зью показана на рис. 5.22, где КУ и ДКУ — соответственно коди­ рующее и декодирующее устройства; УУК — устройство управле-

194

Р и с . 5.21. Структурная схема варианта узла коммутации пакетов

ния каналом; КА — каналообразующая аппаратура. На передаю­ щей стороне пакет из ВыхБН узла коммутации попадает в КУ, где производится кодирование, т. е. внесение избыточности, необхо­ димой для обеспечения помехоустойчивой передачи по КС. Со­ гласование с конкретной средой распространения реализуется КА (например, организация коротковолнового радиоканала через спутник — ретранслятор для СПД или оптического канала с ис­ пользованием световода для локальной СПД). На приемной сто­ роне из КА пакет попадает вДКУ, которое настроено на обнаруже­ ние или исправление ошибок. Все функции управления КУ, ДКУ (в том числе и принятие решений о необходимости повторного пе­ респроса копии пакета с передающего УК) и взаимодействия с центральной частью узла реализуется УКК, которое является либо автономным, либо представляет собой часть процессов, выпол­ няемых ЦП узла.

Процесс функционирования СПД заключается в следующем. Пакеты данных поступают в исследуемый фрагмент по линии свя­ зи. Считается, что интервалы между моментами поступления рас­ пределены по экспоненциальному закону. После обработки в цен­ тральном процессоре они поступают в выходной накопитель. Да­ лее в порядке очереди копия пакета передается по дискретному ка­ налу связи и поступает во входной накопитель второго узла. После обработки в центральном процессоре второго узла пакет данных

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ДОМ АШ НЕЙ ПОДГОТОВКИ

1. О знакомьтесь с терм инологией в области сетей передачи данны х 2. И зучите особен ности передачи данны х в инф орм ационно-вы числительной

сети

3. Рассмотрите особен н ости описания процесса передачи инф орм ации в С П Д

Задание к работе

Исследуемый фрагмент СПД, представленный в виде компо­ зиции Q-схем, приведен на рис. 5.23, обозначения которого соот­ ветствуют введенным ранее.

Исходные данные для моделирования:

средний интервал между пакетами данных — 25 ед. вр.; емкости накопителей — 20; время передачи пакета данных по ДКС — 20 ед. вр.;

время передачи подтверждения по ДКС — I ед. вр.; время обработки пакета в ЦП — 2 ед. вр.

Текст исходной программы приведен на рис. 5.24, где СРШ — обозначение у-го центрального процессора, DCHL — обозначение L-го дискретного канала связи.

При выполнении задания данной лабораторной работы необ­ ходимо добавить к тексту исходной GP.S'.S’-программы (рис. 5.24) операторы, обеспечивающие при моделировании процесса пере­ дачи информации в СПД следующее:

1)определение функции распределения времени передачи па­ кетов сообщений между УК;

2)получение графиков загрузки выходных накопителей;

3)определение вероятностей переполнения накопителей;

4)получение соотношений пакетов и подтверждений во вход­

196

7 5 0 ,1 .3 8 0 8 0 0 ,1 6 0 0 / . 8 4 0 ,1 8 3 0 / 8 8 0 ,2 1 2 0 / . 9 0 0 , 2 . 3 0 0 / 9 2 0 , 2 . 5 2 0 / . 9 4 0 , 2 . 6 l 0 / t 9 5 0 ,

. 9 9 0 / . 9 6 0 ,3 . 2 0 0 / . 9 7 0 ,3 5 0 0 / 9 8 0 ,3 . 9 0 0 / 9 9 0 ,4 . 6 0 0 / . 9 9 5 ,5 3 0 0 / . 9 9 8 ,6 . 2 0 0 / . 9 9 9 ,7 / 1 ,8

Р и с 5 24 Текст исходной программы моделирования <ЩД

25F N 1 .,, 2PB .1PF

из выходной очереди во входную при переполнении выходной очереди;

8) получение функции распределения времени ожидания под­ тверждения пакетом в выходной очереди.

198

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению данной лабораторной работы.

2.Получить у преподавателя вариант задания.

3.Составить по заданному варианту блок-диаграмму GPSS и программу на языке GPSS/PC.

4.Провести имитационный эксперимент на ПЭВМ с моделью процесса передачи данных для получения исследуемых вероятно­ стно-временных характеристик.

Пример выполнения работы

Пусть необходимо выполнить п. 1 задания, т. е. добавить к тек­ сту GP-SS-программы (см. рис. 5.24) операторы, позволяющие при моделировании процесса передачи информации в СПД опреде­ лить функцию распределения времени передачи пакета данных между узлами коммутации УК1 и УК2.

Блок-диаграмма GPSS-модели процесса передачи информа­ ции в СПД, представленной в виде Q-схемы (см. рис. 5.19), пока­ зана на рис. 5.25, а текст соответствующей G/^-nporpaM - мы — на рис. 5.26.

Гистограмма распределения времени передачи пакета данных между узлами УК1 и УК2 СПД показана на рис. 5.27.

Отчет о работе

Отчет должен содержать:

1)задание и исходные данные по заданному варианту лабора­ торной работы;

2)краткое описание используемых технических и программ­ ных средств;

3)обоснование принимаемых решений;

4)текст результирующих программ и окончательные результа­ ты их решения, выводы по результатам моделирования.

ЗА Д А Н И Я Д Л Я С А М О П Р О В Е Р К И

1.П еречислите основны е ф ункции, вы полняемы е узлами коммутации ин ф ор ­

мационно-вы числительной сети.

2.П оясните, что поним ается под пакетом в инф орм ационно-вы числительной

сети

3.Н азовите особен ности ф ормализации п роцесса передачи данны х между уз­

лами коммутации с пом ощ ью Q -схем.

А. Укажите способы разметки транзактов языка G P S S /P C на пакеты и копии. Литература: [1, 6, 17].

199

9 9 0 / 9 6 0 / 3 2 0 0 / 9 7 0 ,3 5 0 0 / 9 8 0 /3 9 0 0 / 9 9 0 /4 6 0 0 / 9 9 5 ,5 3 0 0 / 9 9 8 ,6 . 2 0 0 / 9 9 9 ,7 /1 ,8

Р и с 5 26 Текст программы моделирования процесса передачи

<1