Новости

Модель локальной сети на языке GPSS

Работа добавлена:






Модель локальной сети на языке GPSS на http://mirrorref.ru

Оглавление

  • Оглавление
  • Введение
  • Постановка задачи
  • Описание объекта моделирования
  • Выбор решения
  • Описание блоков
  • Заключение
  • Список источников и используемой литературы
  • Приложение
  • Модель в общем виде
  • Модель с использованием расчетных данных

Введение

Модели́рование — исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя. В силу многозначности понятия «модель» в науке и технике не существует единой классификации видов моделирования: классификацию можно проводить по характеру моделей, по характеру моделируемых объектов, по сферам приложения моделирования (в технике, физических науках, кибернетике и т. д.).

Процесс моделирования включает три элемента:

  • субъект (исследователь),
  • объект исследования,
  • модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Компьютерная модель  — компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере, суперкомпьютере или множестве взаимодействующих компьютеров (вычислительных узлов), реализующая представление объекта, системы или понятия в форме, отличной от реальной, но приближенной к алгоритмическому описанию, включающей и набор данных, характеризующих свойства системы и динамику их изменения со временем.

Компьютерные модели стали обычным инструментом математического моделирования и применяются в физике, астрофизике, механике, химии, биологии, экономике, социологии, метеорологии, других науках и прикладных задачах в различных областях радиоэлектроники, машиностроения, автомобилестроения и других различных областях. Компьютерные модели используются для получения новых знаний о моделируемом объекте или для приближенной оценки поведения систем.

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Одним из объектов изучения моделирования являются сети передачи данных - системы связи компьютеров или вычислительного оборудования (серверы,маршрутизаторыи другое оборудование).

Впервые в мире вычислительная сеть была применена в советском комплексе ПРО «Система А» (генеральный конструктор Г. В. Кисунько), возведённом в 19561960 годах в Казахстане. В сеть были объединены разработанные Институтом точной механики и вычислительной техники АН СССР компьютеры «Диана I» и «Диана II».

В настоящее время существует множество систем моделирования, позволяющие выполнять задачи различного характера: Arena, AnyLogic, GPSS, BPwin, ARIS Toolset.

GPSS (General Purpose Simulation System — система моделирования общего назначения) — язык моделирования, используемый для имитационногомоделирования различных систем, в основном систем массового обслуживания. Так же может использоваться для моделирования вычислительных сетей и других различных процессов.

Таким образом, моделирование – важная область науки, изучающая различные процессы, объекты и явления. Существует множество программных средств, позволяющих создавать и анализировать модели.

Постановка задачи

Требуется разработать и отладить модель локальной сети на языкеGPSS. Схема модели предложена на рисунке 1.

Рисунок

Описание объекта моделирования

Компьютерные сети, называемые также сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации — компьютерных и телекоммуникационных технологий. Компьютерная сеть представляет собой сложную и дорогую систему, решающую ответственные задачи и обслуживающую большое количество пользователей.

С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно решает набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Существует много различных классификаций компьютерных сетей. Самой распространенной из них является следующая классификация.

Сети бывают:

  • локальные – объединяют компьютеры, находящиеся недалеко друг от друга, например, стоящие в соседних комнатах, в одном здании;
  • глобальные – компьютеры могут находиться в разных городах и странах. Глобальные сети, как правило, объединяют несколько локальных сетей.

Во многих организациях, в которых эксплуатируются персональные компьютеры, создаются локальные вычислительные сети. Это делается потому, что они предоставляет ряд значительных преимуществ, по сравнению с использованием отдельных компьютеров.

Разделение ресурсов – позволяет экономно использовать ресурсы в информационной системе. Например, производить печать со всех компьютеров на одном принтере, использовать один дисковод DVD и т.д.

Разделение данных – позволяет иметь доступ с разных рабочих мест к файлам, которые расположены на других компьютерах. Благодаря разделению данных можно организовать работу нескольких пользователей по созданию общего документа.

Разделение программных средств  – позволяет пользователям использовать программы, установленные на других компьютерах.

В локальной компьютерной сетикомпьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Маршрутизация в локальных сетях используется простая, если она необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация.

Internet – это глобальная компьютерная система, которая:

  • логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов (каждый компьютер, подключаемый к сети имеет свой уникальный адрес);
  • способна поддерживать коммуникации (обмен информацией);
  • обеспечивает работу высокоуровневых сервисов (служб), например, WWW, электронная почта, телеконференции, разговоры в сети и другие.

Internet является одноранговой сетью, т.е. все компьютеры в сети равноправны, и любой компьютер можно подключить к любому другому компьютеру. Таким образом, любой компьютер, подключенный к сети, может предлагать свои услуги любому другому.

Надо отметить, что Internet – это не только каналы связи. В узлах этого всемирного соединения установлены компьютеры, которые и содержат нужную информацию и предлагающие различные информационные и коммуникационные услуги. Эти компьютеры называются серверы (хосты).

Серверы содержат информационные ресурсы. К ресурсам относятся любые базы данных, например, законодательные, научно-технические, коммерческие, рекламные, информацию из газет и журналов, файлы, программы, Web-страницы и т.д.

Сервер предоставляет услуги другим компьютерам, запрашивающим информацию, которые называют клиентами (пользователями, абонентами). Таким образом, работа в Internet предполагает наличие передатчика информации, приемника и канала связи между ними.

Для взаимодействия между собой программ в Internet используют протоколы.

Протокол передачи данных  – набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения.

Таким образом, каждая программа, претендующая на работу в сети, должна следовать определенным правилам для приема и передачи данных.

Выбор решения

Для выполнения поставленной задачи была промоделирована часть исходной системы коммуникации. Модель скомпонована из 13ти клиентских компьютеров,  6ти локальных серверов и связей между ними. Передача осуществляется «свитчем», то есть передача информации от одного компьютера к другому происходит через специальные адреса. Модель выбранного решения, рассмотренная на примере передачи данных от ПК0 на ПК11 выглядит следующим образом (Рис. 3):

Рисунок 2

Маршрут 1: С0 –> С1 –> С2 –> С3 –> С4–> С5 –> С6 –> С7 –> С8 –> С9 –> С10–> С11.

Маршрут 2: С0 –> С12 –> С6–> С7 –> С13–> С11.

Описание блоков

Модель (программа) на языке GPSS представляет собой последовательность операторов (их называют блоками), отображающих события, происходящие в системе при перемещении транзактов.

Операторы (блоки) GPSS имеют следующий формат:

<метка> <имя_оператора> <поле_операндов> [<комментарий>]

В данной работе используются следующие блоки:

GENERATE – блок, который определяет точку входа транзакций в модель.

GATE - блок, проверяющий состояния устройств, памятей, логических ключей (NU - устройство не занято; SNF - память не заполнена).

LEAVE - выводит транзакт из памяти. 

ENTER - помещает транзакт в память. 

TERMINATE – уничтожает транзакции, входящие в него.

START – запуск имитации модели.

ADVANCE – внесение задержек в прохождение.

RELEASE – освобождение устройства.

TRANSFER - пересылка сообщения на указанный блок.

SEIZE - занятие устройства или ожидание его освобождения для последующего занятия.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были изучены основы работы локальных сетей, основные блоки языка имитационного моделированияGPSS и их использование при разработке модели. Была разработана и отлажена часть модели локальной сети на языкеGPSS в соответствии с рис. 1. Также, были рассчитаны исходные данные передачи и внесены в модель. Был составлен отчёт, таблицы и график, что позволяет оценить результаты работы модели. Моделирование системы прошло успешно, и были получены результаты.

Список источников и используемой литературы

  1. Практикум «Язык имитационного моделирования GPSS».
  2. Учебное руководство по системе GPSS World.
  3. «Основы имитационного моделирования различных систем» Кудрявцев Е. М.
  4. Учебное пособие «Имитационное моделирование» Бронов С. А.
  5. Свободная энциклопедия Википедия https://ru.wikipedia.org
  6. Интернет-ресурс: http://codingrus.ru/

Приложение

Модель в общем виде

COMP1 STORAGE2

COMP2 STORAGE 1

COMP3 STORAGE1

COMP4 STORAGE 1

COMP5 STORAGE 1

COMP6 STORAGE2

GENERATE 10

;СЕТЬ №1 ПЕРЕХОД ТРАНЗАКТОВ ПО 0-1

MET1 GATE NU PORT0

GATE NU PORT1

GATE SNF COMP1

TRANSFER SIM,,MET1

SEIZE PORT0

SEIZE PORT1

ENTER COMP1

ADVANCE 5

LEAVE COMP1

RELEASE PORT1

RELEASE PORT0

;СВЯЗЬ 1-2

MET2 GATE NU PORT1

GATE NU PORT2

TRANSFER SIM,,MET2

SEIZE PORT1

SEIZE PORT2

ADVANCE 2

RELEASE PORT2

RELEASE PORT1

;СЕТЬ №2ПЕРЕХОДТРАНЗАКТОВПО 2-3

MET3 GATE NU PORT2

GATE NU PORT3

GATE SNF COMP2

TRANSFER SIM,,MET3

SEIZE PORT2

SEIZE PORT3

ENTER COMP2

ADVANCE 5

LEAVE COMP2

RELEASE PORT3

RELEASE PORT2

;СВЯЗЬ 3-4

MET4 GATE NU PORT3

GATE NU PORT4

TRANSFER SIM,,MET4

SEIZE PORT3

SEIZE PORT4

ADVANCE 2

RELEASE PORT3

RELEASE PORT4

;СЕТЬ №3ПЕРЕХОДТРАНЗАКТОВПО 4-5

MET5 GATE NU PORT4

GATE NU PORT5

GATE SNF COMP3

TRANSFER SIM,,MET5

SEIZE PORT4

SEIZE PORT5

ENTER COMP3

ADVANCE 5

LEAVE COMP3

RELEASE PORT4

RELEASE PORT5

;СВЯЗЬ 5-6

MET6 GATE NU PORT5

GATE NU PORT6

TRANSFER SIM,,MET6

SEIZE PORT5

SEIZE PORT6

ADVANCE 2

RELEASE PORT5

RELEASE PORT6

;СЕТЬ №4ПЕРЕХОДТРАНЗАКТОВПО 6-7

MET7 GATE NU PORT6

GATE NU PORT7

GATE SNF COMP4

TRANSFER SIM,,MET7

SEIZE PORT6

SEIZE PORT7

ENTER COMP4

ADVANCE 5

LEAVE COMP4

RELEASE PORT6

RELEASE PORT7

;СВЯЗЬ 7-8

MET8 GATE NU PORT7

GATE NU PORT8

TRANSFER SIM,,MET8

SEIZE PORT7

SEIZE PORT8

ADVANCE 2

RELEASE PORT7

RELEASE PORT8

;СЕТЬ №4ПЕРЕХОДТРАНЗАКТОВПО 8-9

MET9 GATE NU PORT8

GATE NU PORT9

GATE SNF COMP5

TRANSFER SIM,,MET9

SEIZE PORT8

SEIZE PORT9

ENTER COMP5

ADVANCE 5

LEAVE COMP5

RELEASE PORT8

RELEASE PORT9

;СВЯЗЬ 7-8

MET10 GATE NU PORT9

GATE NU PORT10

TRANSFER SIM,,MET10

SEIZE PORT9

SEIZE PORT10

ADVANCE 2

RELEASE PORT9

RELEASE PORT10

;СЕТЬ №4ПЕРЕХОДТРАНЗАКТОВПО 8-9

MET11 GATE NU PORT10

GATE NU PORT11

GATE SNF COMP6

TRANSFER SIM,,MET11

SEIZE PORT10

SEIZE PORT11

ENTER COMP6

ADVANCE 5

LEAVE COMP6

RELEASE PORT10

RELEASE PORT11

TABULATE TAB1

         TERMINATE 1

         GENERATE 10

;СЕТЬ №1ПЕРЕХОДТРАНЗАКТОВПО 0-12

MET12 GATE NU PORT0

GATE NU PORT12

GATE SNF COMP1

TRANSFER SIM,,MET12

SEIZE PORT0

SEIZE PORT12

ENTER COMP1

ADVANCE 5

LEAVE COMP