Моделирование распределенной микропроцессорной системы обработки информации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Рязанский государственный радиотехнический университет»

(ФГБОУ ВПО «РГРТУ»,  РГРТУ)

Кафедра САПР ВС

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

«Микропроцессорные системы»

на тему:

 

«Моделирование распределенной микропроцессорной

системы обработки информации»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Коновалов Е.Ю.

студент группы 946

 

Проверил: Хрюкин В.И.

доцент кафедры САПР ВС

 

 

 

 

 

 

 

Рязань, 2013

Содержание :

 

 

 

 

 

      Задание.........................................................................................................................1

Содержание................................................................................................................. 2

1. Введение.................................................................................................................3

      2.   Описание сети в виде системы массового обслуживания.................................4

            2.1. Построение структурной схемы модели............... ......................................5

            2.2.Формализация и алгоритмизация модели.....................................................6

            2.3. Имитационный эксперимент ........................................................................7

                    2.3.1. Текст программы.................................................................................7

                    2.3.2. Описание программы...........................................................................8

                    2.3.3. Листинг результатов моделирования.................................................9

Заключение..................................................................................................................12

Список литературы.................................................................................................... 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Система GPSS предназначена  для имитационного моделирования  сложных дискретных систем.

Имитационное моделирование  обеспечивает возможность испытания, оценки и проведения экспериментов с предлагаемой системой без каких-либо непосредственных воздействий на нее. При имитационном моделировании проводится эксперимент с программой, которая является моделью системы. Несколько часов, недель или лет работы исследуемой системы могут быть промоделированы на ЭВМ за несколько минут. В большинстве случаев модель является не точным аналогом системы, а скорее ее символическим изображением. Однако такая модель позволяет производить измерения, которые невозможно произвести каким-либо другим способом.

Первым шагом при  анализе любой конкретной системы  является выделение элементов системы и формулирование логических правил, управляющих взаимодействием этих элементов. Полученное в результате описание называется моделью системы. Модель обычно включает в себя те аспекты системы, которые представляют интерес или нуждаются в исследовании.

Для общих задач система  моделирования должна предоставлять  пользователю достаточно краткий и  в то же время применимый к широкому классу систем язык моделирования. Исследование разнообразных дискретных систем показало, что любая система может быть описана при помощи необходимого набора абстрактных элементов, называемых объектами. Логические правила поведения таких систем описываются аналогичным в каждом случае набором операций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание сети в виде системы массового обслуживания

 

 

Распределенная система  передачи данных в виде структурной  схемы представлена на рисунке 1.

А, В аппаратные объекты типа память.

АВ1, АВ2,АВ3, ВС1, ВС2 – аппаратные объекты типа прибор

Пакеты данных – транзакты, т.е динамические объекты.

За единицу модельного времени принята  1мс.

При попадании пакетов  в пункт А происходит их буферизация  в накопителе емкостью 15 пакетов. Затем  пакеты передаются по любой из трех линий в пункт В. Время пересылки  по линиям различно. В пункте В пакеты буферизуются в накопителе емкостью 20 пакетов далее передаются в пункт С по линии ВС1 . Если буфер пункта А переполняется ( 12 пакетов) , то включается в работу линия ВС2. Время передачи пакетов по линиям ВС1 и ВС2 одинаково.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Построение  структурной схемы модели

 

 

В нашем случае мы имеем  систему передачи информации из пункта А в пункт С через транзитный узел В. Для описания модели воспользуемся GPSS world. Необходимо смоделировать прохождение через систему передачи данных 1000 пакетов. Определить характеристики очередей в пункте А и В. Так же требуется определить вероятность использование линии ВС2 и максимально возможную интенсивность входного потока пакетов данных, при котором система будет работать без потерь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формализация  и алгоритмизация модели

 

 

 Схема прохождения транзактов имеет вид :

 

 

 

 

При этом возникают очереди  перед линиям АВ1,АВ2,АВ3.

Алгоритм написан как  комментарий к тексту программы.

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Имитационный  эксперимент

Текст программы

 

ABUF equ 1  ; Присвоение имени емкости А

BBUF equ 2  ; Присвоение имени емкости В

CAB1 equ 1  ; Присвоение имени линии АВ1

CAB2 equ 2  ; Присвоение имени линии АВ2

CAB3 equ 3  ; Присвоение имени линии АВ3

CBC1 equ 4                           ; Присвоение имени линии ВС1

CBC2 equ 5  ; Присвоение имени линии ВС2

QABF equ 1  ; Присвоение имени очереди 1

QBBF equ 2                           ; Присвоение имени очереди 2

ABUF STORAGE 15  ; Определение значения емкости А

BBUF STORAGE 20                      ; Определение значения емкости В

GENERATE 10,4,,1000 ; Ввод пакетов в модель

TRANSFER .33,,AB1 ; Передача 33% пакетов в линию AB1

TRANSFER .50,AB2,AB3 ; Распределение пакетов в CAB2 и CAB3

AB1 QUEUE QABF ; Начало первой очереди

ENTER ABUF ; Вход в буфер А

DEPART QABF ; Конец первой очереди

SEIZE CAB1 ; Занятие пакетами линии AB1

LEAVE ABUF ; Выход из буфера А

ADVANCE 25,5 ; Время передачи по линии AB1

RELEASE CAB1 ; Освобождение линии AB1

TRANSFER ,PCB ; Передача пакетов в буфер B

AB2 QUEUE QABF ; Начало первой очереди

ENTER ABUF ; Вход в буфер А

DEPART QABF ; Конец первой очереди

SEIZE CAB2 ; Занятие пакетами линии AB2

LEAVE ABUF ; Выход из буфера А

ADVANCE 34,8 ; Время передачи по линии AB2

RELEASE CAB2 ; Освобождение линии AB2

TRANSFER ,PCB ; Передача пакетов в буфер B

AB3 QUEUE QABF ; Начало первой очереди

ENTER ABUF ; Вход в буфер А

DEPART QABF ; Конец первой очереди

SEIZE CAB3 ; Занятие пакетами линии AB3

LEAVE ABUF ; Выход из буфера А

ADVANCE 25,2 ; Время передачи по линии AB3

RELEASE CAB3 ; Освобождение линии AB3

PCB TEST LE S$ABUF,12,LB2 ; Проверка емкости буфера A

TRANSFER ,BC1 ; Передача пакетов на линию CBC1

LB2 TRANSFER .50,BC1,BC2 ; Распределение по линиям ВС1,ВС2

BC1 QUEUE QBBF ; Начало второй очереди

ENTER BBUF ; Вход в буфер B

DEPART QBBF ; Конец второй очереди

SEIZE CBC1 ; Занятие пакетами линии BC1

LEAVE BBUF ; Выход из буфера B

ADVANCE 8,4 ; Время передачи по линии BC1

RELEASE CBC1 ; Освобождение линии BC1

TRANSFER ,OUT ; Передача пакетов в пункт C

BC2 QUEUE QBBF ; Начало второй очереди

ENTER BBUF ; Вход в пункт B

DEPART QBBF ; Конец второй очереди

SEIZE CBC2 ; Занятие пакетами линии BC2

LEAVE BBUF ; Выход из буфера B

ADVANCE 8,4 ; Время передачи по линии BC2

RELEASE CBC2 ; Освобождение линии BC2

OUT TERMINATE 1 ; Пункт C. Выход пакетов из модели

START 1000

 

Описание программы

Оператор	Функция оператора
EQU	Позволяет определить символические  имена для  GPSS
<имя>STORAGE B	Объект типа память.<имя> символическое или числовое имя  памяти, В- ее емкость.
GENERATE A,B,C,D,E,F,G	Обеспечивает поступление  транзактов в модель А-среднее значение интервала поступления транзактов в модель,В-разброс или модификатор среднего значения А, С-время поступления  первого транзакта ,D-общее число генерируемых транзактов, Е-уровень приоритета транзактов, F-количество параметров транзактов,G-тип параметра (F-полнословный,Н-полусловный).
SEIZE A	Занятие прибора транзактом А-имя прибора
RELEASE A	Освобождение прибора  транзактом прибора
ENTER A[,B]	Занятие памяти А-имя  памяти ,В-число занимаемых единиц.
LEAVE A[,B]	Освобождение памяти
TEST E  A,B[,C]	Проверка равенства  для все СЧА,А и В –сравниваемые числовые или символические величины, С-метка перехода в случае невыполнения условия ТЕST.
ADVANCE A[,B]	Задержка А-средняя  величина задержки, В-модификатор разброса этой величины.
QUEUE A[,B]	Постановка в очередь  А-числовое или символическое имя очереди, В-число изменения счетчика очереди.
DEPART A[,B]	Выход из очереди.
TERMINATE [A]	Завершить, вывод транзактов из модели
START A,B,C,D	Инициирует начало работы интерпретатораGPSS,А-начальное значение счетчика моделирования, В-признак подавления вывода статистических результатов ,С- начальное значение счетчика промежуточной выдачи статистики, D-признак распечатки списков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Листинги результатов моделирования

 Листинг (1)

 

              GPSS World Simulation Report - #35_nV2.15.1

 

 

                   Saturday, November 2, 2013 00:27:18 

 

           START TIME           END TIME  BLOCKS  FACILITIES  STORAGES

                0.000          11729.353    45        5          2

 

 

              NAME                       VALUE 

          AB1                             4.000

          AB2                            12.000

          AB3                            20.000

          ABUF                            1.000

          BBUF                            2.000

          BC1                            30.000

          BC2                            38.000

          CAB1                            1.000

          CAB2                            2.000

          CAB3                            3.000

          CBC1                            4.000

          CBC2                            5.000

          LB2                            29.000

          OUT                            45.000

          PCB                            27.000

          QABF                            1.000

          QBBF                            2.000

 

 

LABEL              LOC  BLOCK TYPE     ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

                    1    GENERATE          1000             0       0

                    2    TRANSFER          1000             0       0

                    3    TRANSFER           653             0       0

AB1                 4    QUEUE              347             0       0

                    5    ENTER              347             0       0

                    6    DEPART             347             0       0

                    7    SEIZE              347             0       0

                    8    LEAVE              347             0       0

                    9    ADVANCE            347             0       0

                   10    RELEASE            347             0       0

                   11    TRANSFER           347             0       0

AB2                12    QUEUE              341             0       0

                   13    ENTER              341             0       0

                   14    DEPART             341             0       0

                   15    SEIZE              341             0       0

                   16    LEAVE              341             0       0

                   17    ADVANCE            341             0       0

                   18    RELEASE            341             0       0

                   19    TRANSFER           341             0       0

AB3                20    QUEUE              312             0       0

                   21    ENTER              312             0       0

                   22    DEPART             312             0       0

                   23    SEIZE              312             0       0

                   24    LEAVE              312             0       0

                   25    ADVANCE            312             0       0

                   26    RELEASE            312             0       0

PCB                27    TEST              1000             0       0

                   28    TRANSFER           151             0       0

LB2                29    TRANSFER           849             0       0

BC1                30    QUEUE              560             0       0

                   31    ENTER              560             0       0

                   32    DEPART             560             0       0

                   33    SEIZE              560             0       0

                   34    LEAVE              560             0       0

                   35    ADVANCE            560             0       0

                   36    RELEASE            560             0       0

                   37    TRANSFER           560             0       0

BC2                38    QUEUE              440             0       0

                   39    ENTER              440             0       0

                   40    DEPART             440             0       0

                   41    SEIZE              440             0       0

                   42    LEAVE              440             0       0

                   43    ADVANCE            440             0       0

                   44    RELEASE            440             0       0

OUT                45    TERMINATE         1000             0       0

 

 

FACILITY         ENTRIES  UTIL.   AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

CAB1               347    0.735      24.858  1        0    0    0     0      0

CAB2               341    0.996      34.265  1        0    0    0     0      0

CAB3               312    0.665      25.009  1        0    0    0     0      0

CBC1               560    0.379       7.935  1        0    0    0     0      0

CBC2               440    0.306       8.159  1        0    0    0     0      0

 

 

QUEUE              MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME   AVE.(-0) RETRY

QABF              104    0   1000    199    35.046    411.064    513.188   0

QBBF                1    0   1000   1000     0.000      0.000      0.000   0

 

 

STORAGE            CAP. REM. MIN. MAX.  ENTRIES AVL.  AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

ABUF               15   15   0    15     1000   1   13.583  0.906    0    0

BBUF               20   20   0     2     1000   1    0.123  0.006    0    0

 

Листинг (2)

              GPSS World Simulation Report - #35_nV2.25.1