2.4.2. Имитационное моделирование систем

массового обслуживания

Имитационные модели сложных систем (их часто называют сетевыми имитационными моделями) состоят из элементарных частей - источников входных заявок, статических ресурсов (уст­ройств и накопителей), управляющих элементов (узлов).

Источник входного потока заявок представляет собой алго­ритм, в соответствии с которым вычисляются моменты t_k появле­ния заявок на входе системы (т.е. на выходе источника). Источни­ки могут быть зависимыми и независимыми. В зависимых источ­никах моменты появления заявок связаны с наступлением опреде­ленных событий, например с приходом другой заявки на вход некоторого устройства. Типичным независимым источником является алгоритм выработки значений t_k случайной величины с заданным законом распределения.

Устройства в имитационной модели представлены алгоритма­ми выработки значений интервалов (длительностей) обслужива­ния. Чаще всего это алгоритмы генерации значений случайных ве­личин с заданным законом распределения. Но могут быть устрой­ства с детерминированным временем обслуживания или време­нем, определяемым событиями в других частях имитационной модели. Модель устройства отображает также заданную дисцип­лину обслуживания, поскольку в модель входит алгоритм, управля­ющий очередями на входах устройства.

Накопители моделируются алгоритмами определения объемов памяти, занимаемых заявками, приходящими на вход накопителя. Обычно объем памяти, занимаемый заявкой, вычисляется как зна­чение случайной величины, закон и/или числовые характеристики распределения могут зависеть от типа заявки.

Узлы выполняют связующие, управляющие и вспомогательные функции в имитационной модели, например, они служат для выбо­ра направлений движения заявок, изменения их параметров и прио­ритета, разделения заявок на части, их объединения и т.п.

Для описания имитационных моделей сложных систем обычно используют языки, ориентированные на события или процессы. Примерами первых могут служить языки Симскрипт, SMPL и ряд других. К числу вторых относятся языки Симула, SOL, а также популярный язык GPSS.

Языки имитационного моделирования реализуются в программ­но-методических комплексах моделирования СМО, имеющих ту или иную степень специализации. Так, комплексы на базе языка GPSS можно использовать во многих приложениях, но есть специ­ализированные комплексы для моделирования вычислительных сетей, систем управления предприятиями и т.п.

Обычно каждому типу компонента имитационной модели, за исключением лишь некоторых узлов, в программной системе со­ответствует определенная процедура (подпрограмма). Тогда ими­тационную модель можно представить как алгоритм, состоящий из упорядоченных обращений к этим процедурам, отражающим поведение моделируемой системы.

В процессе моделирования происходят изменения модельного времени, которое чаще всего принимается дискретным, измеряе­мым в тактах. Время изменяется после того, как закончена ими­тация очередной группы событий, относящихся к текущему моменту времени t_k. Имитация сопровождается накоплением в от­дельном файле статистики таких данных, как количество заявок, вышедших из системы обслуженными и необслуженными, суммар­ное время занятого состояния для каждого из устройств, средние длины очередей и т.п. Имитация заканчивается, когда текущее время превысит заданный отрезок времени или когда входные ис­точники выработают заданное число заявок. После этого осуще­ствляют обработку накопленных в файле данных, что позволяет получить значения требуемых выходных параметров СМО.