Базовые концепции структуризации и формализации имитационных систем - Функциональная структура GPSS

Функциональная структура GPSS рассматривается на двух уровнях.

Первый уровень определяется комбинацией основных функциональных объектов таких, как:

  • устройства;
  • памяти;
  • ключи (логические переключатели);
  • очереди;
  • транзакты.

Второй уровень – блок-схема модели, составленная из типовых блоков,
между которыми перемещаются транзакты.

Рассмотрим основные аппаратно-ориентированные, статистические и вычислительные объекты первого уровня.

Аппаратно ориентированные объекты:

Транзакты. Являются абстрактными подвижными элементами, которые являются аналогами различных объектов реального мира (сообщения, транспортные средства, люди, детали и т.д.) Это динамические функциональные элементы GPSS, которые отражают реальные заявки на обслуживание.

Транзакты двигаются по модели, появляются в ней с той же интенсивностью, что и реальные заявки. Транзакты могут создаваться и уничтожаться. Перемещаясь между блоками модели в соответствии с логикой моделирования, транзакты вызывают (и испытывают) различные действия:

  • возможны их задержки в некоторых точках модели (связанные с обслуживанием, ожиданием в очереди);
  • изменение маршрутов и направления движения;
  • создание копии транзактов и т.д.

С каждым транзактом связан упорядоченный набор параметров – атрибутов.

При генерации транзактов резервируются 12 параметров. Обычно первые 12 параметров являются постоянными. В их набор входит:

  • номер транзакта;
  • номер блока, в котором транзакт находится в данный момент;
  • номер следующего блока;
  • время перехода в следующий блок;
  • приоритет, характеризующий очередность обработки транзактов в определенных ситуациях и т.д.

При программировании транзакту можно присвоить набор специфичных параметров, выражающих свойства или характеристики моделируемых объектов (вес, скорость, цвет, время обработки и т.п.).

  • Устройства. Моделируют объекты, в которых может происходить обработка транзактов, что связано с затратами времени. Устройства являются аналогами каналов СМО (каждое устройство в данный момент времени может быть занять лишь одним транзактом). Устройство может быть прервано. В GPSS существует возможность проверки состояния устройства.
  • Памяти. Предназначены для моделирования объектов, обладающих емкостью. Аналогия с многоканальными СМО состоит в том, что память может обслуживать одновременно несколько транзактов. При этом транзакт занимает определённую часть памяти.
  • Логические переключатели. Принимают значение включено/выклю­чено, позволяют изменять пути следования транзактов в модели.

Устройства, памяти, логические переключатели относятся к аппаратно-ориентированным объектам GPSS.

Статистические объекты GPSS (используются только тогда, когда необходимо собирать статистику):

  • Очереди. В процессе движения транзакты могут задерживаться в определенных точках модели. Если необходимо собирать инфор­мацию о длине очереди транзактов и времени задержки транзактов, то используют соответствующие статистические объекты.
  • Таблицы. Таблицы обрабатывают статистическую информацию, строят гистограмму распределений по любой переменной.

Вычислительные объекты GPSS:

  • матрицы;
  • функции;
  • переменные различных типов и т.п.

Рассмотрим второй уровень. Модель на языке GPSS имеет наглядное графическое представление в виде блок-схемы.

Блоки – операционные объекты GPSS. Каждый блок имеет стандартное обозначение. Последовательность блоков – это есть последовательность операторов на языке GPSS. Любую модель на языке GPSS можно представить в виде совокупности блоков, между которыми перемещаются транзакты, они имеют вход-выход, в блоках реализуются все действия, связанные с обслуживанием транзакта (создание и уничтожение транзактов, изменение параметров транзакта, управление потоками транзактов, и т.д.). Блоки выполняются только в результате входа в них перемещающихся транзактов. GPSS является системой интерпретирующего типа с собственным языком.

Таким образом, на языке GPSS составляется и реализуется функциональная блок-схема.

Существуют два особых блока: GENERATE, имеющий только выход, через него транзакты входят в модель, и блок TERMINATE, имеющий только вход – удаляет транзакты из модели. Любой процесс на языке моделирования GPSS имеет вид:

Рис. 4.2.2. Процесс на языке моделирования GPSS

Описание параллельных процессов на языке GPSS представляет несколько таких цепочек блоков, взаимодействующих через общие ресур­сы. Поэтому язык моделирования GPSS позволяет описывать параллель­ные процессы, независимые друг от друга, а взаимодействующие через общие ресурсы или переменные.

Итак, модель системы на языке GPSS представляет сеть блоков (операторов языка). Каждый блок описывает определенный этап действий в системе. Линии соединения блоков показывают направления движения подвижных элементов (транзактов) через систему или описывают некоторую последовательность событий, происходящих в моделируемой системе.

В настоящее время появились различные обобщения рассмотренной концепции структуризации, когда структура моделируемого процесса изображается в виде потока, проходящего через обслуживающие устройства и другие элементы СМО: сети очередей, графы потоков, структурно-стохастические графы и др. Дуги на графах интерпретируются как потенциальные потоки заявок между обслуживающими устройствами. Пути на графах соответствуют маршрутам движения заявок в системе обслуживания.



 
Оглавление
Базовые концепции структуризации и формализации имитационных систем
Методологические подходы к построению дискретных имитационных моделей
Язык моделирования GPSS
Содержание базовой концепции структуризации языка моделирования GPSS
GPSS – транзактно-ориентированная система моделирования
Функциональная структура GPSS
Системы массового обслуживания
Агрегативные модели
Оценка агрегативных систем как моделей сложных систем
Сети Петри и их расширения
Формальное и графическое представление сетей Петри
Динамика сетей Петри
Различные обобщения и расширения сетей Петри
Технология разработки моделей
Модели системной динамики
Общая структура моделей системной динамики
Основные понятия. Потоковая стратификация
Диаграммы причинно-следственных связей
Системные потоковые диаграммы моделей
Основные символы потоковых диаграмм моделей системной динамики
Все страницы