Simulazione di sistemi discreti
Nei sistemi discreti, i cambiamenti nello stato del sistema sono discontinui e ogni cambiamento nello stato del sistema è chiamato un event. Il modello utilizzato in una simulazione di sistema discreto ha un insieme di numeri per rappresentare lo stato del sistema, chiamato come astate descriptor. In questo capitolo impareremo anche la simulazione della coda, che è un aspetto molto importante nella simulazione di eventi discreti insieme alla simulazione del sistema di condivisione del tempo.
Di seguito è riportata la rappresentazione grafica del comportamento di una simulazione di sistema discreto.
Simulazione di eventi discreti ─ Caratteristiche principali
La simulazione di eventi discreti viene generalmente eseguita da un software progettato in linguaggi di programmazione di alto livello come Pascal, C ++ o qualsiasi linguaggio di simulazione specializzato. Di seguito sono riportate le cinque caratteristiche principali:
Entities - Queste sono la rappresentazione di elementi reali come le parti di macchine.
Relationships - Significa collegare insieme le entità.
Simulation Executive - È responsabile del controllo del tempo di anticipo e dell'esecuzione di eventi discreti.
Random Number Generator - Aiuta a simulare diversi dati che entrano nel modello di simulazione.
Results & Statistics - Convalida il modello e fornisce le sue misurazioni delle prestazioni.
Rappresentazione del grafico temporale
Ogni sistema dipende da un parametro temporale. In una rappresentazione grafica viene indicato come orologio o contatore del tempo e inizialmente è impostato su zero. Il tempo viene aggiornato in base ai seguenti due fattori:
Time Slicing - È il tempo definito da un modello per ogni evento fino all'assenza di qualsiasi evento.
Next Event- È l'evento definito dal modello per il prossimo evento da eseguire invece di un intervallo di tempo. È più efficiente del Time Slicing.
Simulazione di un sistema di accodamento
Una coda è la combinazione di tutte le entità del sistema servite e di quelle in attesa del proprio turno.
Parametri
Di seguito è riportato l'elenco dei parametri utilizzati nel sistema di accodamento.
| Simbolo | Descrizione |
|---|---|
| λ | Indica la velocità di arrivo che è il numero di arrivi al secondo |
| Ts | Indica il tempo medio di servizio per ogni arrivo escluso il tempo di attesa in coda |
| σTs | Indica la deviazione standard del tempo di servizio |
| ρ | Indica l'utilizzo del tempo del server, sia quando era inattivo che occupato |
| u | Denota l'intensità del traffico |
| r | Indica la media degli elementi nel sistema |
| R | Indica il numero totale di elementi nel sistema |
| Tr | Indica il tempo medio di un elemento nel sistema |
| TR | Indica il tempo totale di un elemento nel sistema |
| σr | Denota la deviazione standard di r |
| σTr | Denota la deviazione standard di Tr |
| w | Indica il numero medio di elementi in attesa nella coda |
| σw | Denota la deviazione standard di w |
| Tw | Indica il tempo medio di attesa di tutti gli articoli |
| Td | Indica il tempo medio di attesa degli articoli in attesa in coda |
| N | Indica il numero di server in un sistema |
| mx (y) | Indica il y- esimo percentile che significa il valore di y al di sotto del quale x si verifica y per cento delle volte |
Coda server singolo
Questo è il sistema di accodamento più semplice come rappresentato nella figura seguente. L'elemento centrale del sistema è un server, che fornisce il servizio ai dispositivi o agli elementi collegati. Gli elementi richiedono al sistema di essere serviti, se il server è inattivo. Quindi, viene servito immediatamente, altrimenti si unisce a una coda di attesa. Dopo che l'attività è stata completata dal server, l'elemento si allontana.
Coda multi server
Come suggerisce il nome, il sistema è costituito da più server e una coda comune per tutti gli elementi. Quando un elemento richiede il server, viene allocato se è disponibile almeno un server. Altrimenti la coda inizia a partire finché il server non è libero. In questo sistema, assumiamo che tutti i server siano identici, cioè non c'è differenza quale server viene scelto per quale elemento.
C'è un'eccezione di utilizzo. PermettereN essere gli stessi server, quindi ρè l'utilizzo di ogni server. RitenereNρessere l'utilizzazione dell'intero sistema; allora l'utilizzo massimo èN*100%e la velocità di input massima è -
$ λmax = \ frac {\ text {N}} {\ text {T} s} $
Rapporti in coda
La tabella seguente mostra alcune relazioni di accodamento di base.
| Termini generali | Server singolo | Multi server |
|---|---|---|
| r = formula di λTr Little | ρ = λTs | ρ = λTs / N |
| w = λTw formula di Little | r = w + ρ | u = λTs = ρN |
| Tr = Tw + Ts | r = w + Nρ |
Simulazione del sistema di condivisione del tempo
Il sistema di condivisione del tempo è progettato in modo tale che ogni utente utilizzi una piccola porzione di tempo condivisa su un sistema, il che si traduce in più utenti che condividono il sistema contemporaneamente. Il cambio di ogni utente è così rapido che ogni utente ha voglia di usare il proprio sistema. Si basa sul concetto di pianificazione della CPU e multi-programmazione in cui più risorse possono essere utilizzate in modo efficace eseguendo più lavori contemporaneamente su un sistema.
Example - Sistema di simulazione SimOS.
È stato progettato dalla Stanford University per studiare i complessi progetti hardware del computer, analizzare le prestazioni delle applicazioni e studiare i sistemi operativi. SimOS contiene la simulazione software di tutti i componenti hardware dei moderni sistemi informatici, ovvero processori, Memory Management Unit (MMU), cache, ecc.