Пример моделирования вычислительной системы

Постановка задачи. Для каждого из 3000 пейджеров с 6-00 до 24-00 поступает около 10 сообщений длиной до 24 символов (512 бит). Неизвестное количество операторов, в течение 10 секунд, сначала проверяют абонента, которому будет адресовано полученное сообщение на предмет внесения им абонентской платы, а потом, в случае положительного исхода, принимают сообщение и обрабатывают каждое 30±10 секунд. Принять, что трое из ста пользователей данной пейджинговой системы не уплатили взносы вовремя и их обслуживание было приостановлено. Сообщения адресатов подлежащих к обслуживанию поступают на центральный компьютер, где в порядке очереди обрабатываются и поступают на передающую антенну. Скорость передачи информации через стандартную антенну 512 бит/сек. Скорость обработки информации в центральном компьютере очень велика, а объем хранящихся в памяти сообщений может быть неограниченным. С вероятностью 0,95% каждое сообщение достигает своего «адресата» и принявший пейджер дает сигнал «сообщение принял». Если он сообщение не принял (находится вне зоны уверенного приема или по другим причинам), то оно поступает снова на центральный компьютер и передается заново.

Предусмотреть, что два раза в час система передает служебную информацию (прогноз погоды, сведения об уплате абонентских взносов, курсы валют и т.п.). Данная информация передается вне очереди и по длине равна одному сообщению.

В результате моделирования определить количество операторов, необходимое для принятия всего объема сообщений и количество передающих антенн, необходимых для передачи всех сообщений на пейджеры абонентов. Также собрать статистику о времени обслуживания звонков (сообщений).

Постановка задачи. Чтобы послать сообщение на пейджер конкретному человеку нужно набрать номер диспетчера системы, к которой принадлежит абонент. Звонок попадает на многоканальный диспетчерский пульт, на котором никогда не будет «занято». После сообщения номера «адресата» в течение 10 секунд оператор проверяет его абонентские платежи. Если абонент не заплатил, то сообщение не принимается и оператор освобождается для принятия следующего звонка. Если абонент с вероятностью 0,97 укладывается в график платежей, то можно передать оператору сообщение, что занимает порядка 30±10 секунд, после чего данный канал связи освобождается для обслуживания следующего звонка.

После того как оператор набрал сообщение, оно поступает на центральный компьютер (ЦК), который обладает большим быстродействием и практически неограниченной памятью. ЦК мгновенно обрабатывает сообщение для передачи с наименьшими потерями, добавляет «преамбулу» и синхронопульсы, вставляет его в общую информационную последовательность, которая передается на транслирующую антенну для передачи в прямой эфир.

Итак, сообщение поступает на один из передатчиков. Из-за ограниченной пропускной способности (512 бит/сек), перед ним может образоваться очередь. Т.о. передача может идти с нескольких приемо-передающих антенн в зависимости от загруженности системы сообщениями. После того как сообщение было отправлено, система ждет в течение одной минуты сигнал подтверждения, что переданная информация достигла цели. Если сигнал подтверждения с вероятностью 0,95 получен то все хорошо, если нет, то сообщение вновь передается на ЦК, вне очереди обслуживается и передается заново. Передача и прием с антенны идет на разных частотах, поэтому сообщения передаются без задержки.

Дополнительно система передает служебную информацию (прогноз погоды, платежи и т.п.). Она посылается на все пейджеры одновременно с приостановкой передачи основных сообщений.

Вышеописанный пример следует промоделировать для случая когда у системы имеется 3000 абонентов (подлежащих обслуживанию и нет) и для каждого в течение 18 часов поступает около 10 сообщений.

В результате моделирования необходимо:

1. определить сколько потребуется операторов данной пейджинговой системе для приема и обработки всего объема звонков. При этом все работники этого подразделения должны быть, по возможности, одинаково максимально загружены, не обслуженных звонков не должно быть, время ожидания до начала обслуживания позвонившего должно быть как можно меньше;

2. определить минимальное количество антенн необходимых для передачи сообщений на пейджеры абонентов. При этом обеспечить передачу в кратчайшие сроки всего объема сообщений;

3. собрать и оценить статистику о времени обслуживания звонка – сообщения. Проследить его с начала его поступления к операторам, до передачи его в эфир и получения подтверждения или до момента отказа в обслуживании;

4. провести с моделью эксперимент.

Метод построения модели. Для реализации пейджинговой системы, необходимо разбить ее на три сегмента.

Первый сегмент, это таймер. Для реализации таймера за единицу времени выбираем одну секунду. Блоком GENERATE через время равное 64800 единиц (18 часов). будет сгенерирован один единственный транзакт. Он сразу же будет удален блоком TERMINATE с обнулением счетчика завершений.

Второй сегмент будет отвечать за реализацию передачи служебной информации на пейджеры. Блок GENERATE через каждые 1800 е.в. (30 минут) будет генерировать один транзакт. Блок (или блоки, если антенн несколько) PREEMPT будет приостанавливать обслуживание на всех устройствах передачи сообщения в эфир. Затем в блоке ADVANCE в течение 1 единицы времени. будет имитировано обслуживание (передача) служебной информации и затем блоком (блоками, если антенн несколько RETURN) прерванное обслуживание в устройствах будет продолжено. В конце сегмента данный транзакт будет удален.

Третий сегмент будет отвечать за непосредственное создание, обслуживание и удаление обычных сообщений. Чтобы для 3000 абонентов за 18 часов работы поступало в среднем по 10 сообщений на каждого, в систему должно поступать и обрабатываться около 2 сообщений в секунду. Будем генерировать транзакты блоком GENERATE через 2±1 единицу времени. Далее транзакты должны попадать на многоканальное обслуживающее устройство, которое задается блоками ENTER и LEAVE. При этом перед входом в многоканальное обслуживающее устройство необходимо организовать очередь блоком QUEUE, выход из которой будет происходить после обслуживания с помощью блока DEPART. Это необходимо для сбора статистики.

Проверка пользователей системы на предмет уплаты ими абонентских взносов происходит блоком TRANSFER в режиме статистического выбора. При этом 97% всех транзактов обслуживается дальше, а остальные 3% выходят из очереди, из многоканального устройства и удаляются из модели блоком TERMINATE.

При использовании многоканального обслуживающего устройства необходимо определить его емкость оператором STORAGE. Для начала объем памяти зададим равный 25, а в дальнейшем, по мере необходимости, можно увеличить или уменьшить его до значения, полностью удовлетворяющего входной поток «звонков».

Задержка транзактов на время обслуживания задается специальным блоком ADVANCE. В соответствии с выбранным масштабом времени, задержка обслуживания при проверке платежей равна 10 ед. времени., а само обслуживание тормозит сообщение еще на 30±10 е.в.

Из-за высокой скорости работы центрального компьютера (ЦК) и неограниченной его памяти задержки транзактов в нем не будет происходить. ЦК здесь рассматривается только как устройство, регулирующее поток передачи сообщений на приемо-передающие антенны, скорость обработки транзактов в которых ограничена. Поэтому ЦК реализован лишь очередью (блоком QUEUЕ) к следующему блоку, которая позволит потом оценить входной поток. Выход из очереди происходит только после обслуживания транзакта антенной.

Передача сообщений представлена блоком (блоками) SEIZE и RELEASE с задержкой в блоке ADVANCE. Если будет необходимость в реализации нескольких приемо-передающих антенн, то для этого подойдет блок TRANSFER в режимах BOTH или ALL, изменяющий маршруты транзактов по свободным устройствам.

После имитации передачи сообщения блоком ADVANCE будет реализовано ожидание системы ответного сигнала с пейджера «сообщение принято». Вероятность получения этого сообщения реализуется блоком TRANSFER в режиме статистического выбора. 5%, попавших в него транзактов, будут переданы на блок PRIORITY, где им будут присвоен приоритет равный 1, затем они поступят в очередь, которая реализует ЦК и будут обслужены антенной (антеннами) снова. 95% других транзактов попадут в блок TERMINATE и будут удалены из модели.

Таблица определений. Единица времени - 1 секунда.

Программа на языке GPSS.

Выходные данные.

Поиск по сайту: