Основы формальной модели функционирования ВС

Целью практической работы является создание модели ВС или ее компоненты на некотором уровне детализации, описывающей и имитирующей ее структуру и функциональность.

Каждый реальный объект ВС обладает огромной сложностью, определяемой множеством состояний, множеством внутренних и внешних связей, множеством анализируемых характеристик. Модель дает приближенное описание объекта с целью получения требуемых результатов с определенной точностью и достоверностью. Степень приближения модели к описываемому объекту может быть различной и зависит от требований задачи.

Существуют различные типы моделей ВС: аналитические, аналоговые, физические и имитационные. Последний тип моделей является предметом нашего изучения.

Одним из подходов к построению имитационной модели является построение ее в виде системы массового обслуживания (СМО) (рис.2), с характерной для СМО терминологией:

- источник (И);

- буфер (БП);

- прибор (П);

- диспетчер (Д);

- заявка (требование).

 

Рис. 2 Пример структуры системы массового обслуживания

 

 

На рис. 2 Иi (i= 1...n) — источник заявок, который генерирует заявки, а все вместе n источников создают входной поток заявок в систему. Источники могут быть двух типов — конечные и бесконечные. Различие лишь в способе генерации заявок.

Первый тип источников — «бесконечный». Принцип его работы состоит в следующем: источник генерирует заявку, а затем определяет интервал (по детерминированному или случайному закону) для генерации следующей заявки. Таким образом, заявка попадает в систему в момент генерации и проходит по ней свой индивидуальный путь.

Второй тип источников называется «конечным». Принцип его работы следующий: источник в определенный момент генерирует и отправляет в систему пакет заявок, состоящий из конечного числа заявок, каждая из которых тоже проходит свой индивидуальный путь по ВС. Момент генерации следующего пакета определяется событием, когда последняя заявка этого пакета удаляется из системы после обслуживания или в результате отказа. Затем пакет отправляет источнику, который его сгенерировал, сообщение об окончании обслуживания. Это событие инициирует генерацию следующего пакета. Момент генерации определяется случайным интервалом между пакетами. Новый сгенерированный пакет состоит из того же конечного числа заявок.

Ÿ П — приборы, которые обслуживают заявки и создают выходной поток заявок после обслуживания.

Ÿ БП — буферная память (место для хранения очереди заявок). Буферная память может быть двух типов: общая и зонная.

В общей памяти хранятся заявки от различных источников. Порядок их записи в БП определяется только дисциплиной буферизации.

Зонная память представляет собой буфер, разделенный на зоны, в каждую из которых записываются заявки только от конкретного источника. Таким образом, количество зон соответствует числу источников.

Ÿ ДП — диспетчер постановки заявок в очередь.

Ÿ ДВ — диспетчер выбора заявок из очереди.

Функционирование ВС моделируется через прохождение заявки, сгенерированной источником, по системе. Проследим путь заявки, вошедшей в модель системы:

1. постановка заявки в буфер;

2. отказ или выбивание (удаление) заявки из переполненного буфера;

3. выбор заявки из БП на обслуживание;

4. поиск свободного прибора;

5. обслуживание заявки прибором;

6. выход заявки из СМО.

При этом источники только генерируют заявки, приборы их только обслуживают, а логика прохождения заявок по системе определяется диспетчерами ДП и ДВ.

Ÿ ДП — диспетчер постановки, выполн яет две задачи:

- отправляет заявку на обслуживание или в буферную память в случае отсутствия свободных приборов;

- организует отказ или выбивание заявки из БП, если в буфере не осталось свободных мест.

Ÿ ДВ — диспетчер выбора, выполняет две задачи:

- выбирает прибор, на котором обслуживает заявку;

- выбирает заявку из БП, если она там есть.

Более подробно функции диспетчеров ДП И ДВ приведены в Приложении 3.

Рассмотренный принцип функционирования ВС основан на имитации единого многомерного процесса обработки заявок. Процессы моделируются через последовательность состояний системы во времени.

Моделирующий алгоритм позволяет имитироватьповедение, т. е. изменение во времени состояний объектов и событий, составляющих исследуемый процесс.