У навчальному посібнику наведено матеріал, необхідний для вивчення імітаційного моделювання систем в інструментальному середовищі GPSS World для створення імітаційних моделей. їх застосування показано на конкретних прикладах. Описуються можливості GPSS World для створення та проведення експериментів з моделями. Детально розглянуті методи практичної реалізації моделей систем у лабораторному практикумі. Посібник розрахований на бакалаврів, що навчаються за напрямами підготовки "Комп'ютерні науки". Ним можуть скористатися магістри, аспіранти та дослідники, які займаються моделюванням та дослідженням конкретних систем. Посібник буде корисним фахівцям у галузі комп'ютингу та бажаючим самостійно оволодіти методами імітаційного комп'ютерного моделювання. Зміст ПЕРЕДМОВА.................................................................................................... 7 ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ............................................................................... 10 РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНІ ПИТАННЯ ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ.......................................................................................... 11 1.1. Моделі процесів і систем...........................................................................11 1.2. Класифікація моделей................................................................................14 1.3. Основні визначення та класифікація систем масового обслуговування……………………………………………………………….15 1.3.1. Характеристики систем масового обслуговування.............................16 1.3.2. Вхідний потік вимог................................................................................ 19 1.3.3. Стратегії керування потоками вимог..................................................... 21 1.3.4. Класифікація систем масового обслуговування.................................. 23 Контрольні запитання та завдання.................................................................. 25 РОЗДІЛ 2. ЙМОВІРНІСНЕ МОДЕЛЮВАННЯ....................................... 27 2.1. Метод статистичних випробовувань........................................................ 27 2.2. Генератори випадкових чисел................................................................... 29 2.3. Моделювання випадкових подій та дискретних випадкових величин.. 32 2.4. Моделювання неперервних випадкових величин.................................. 36 2.5. Моделювання нормально-розподілених випадкових величин.............. 39 2.6. Моделювання випадкових векторів.......................................................... 40 2.7. Моделювання випадкових функцій.......................................................... 41 2.8. Статистична обробка результатів моделювання..................................... 42 2.9. Визначення кількості реалізацій під час моделювання випадкових величин.............................................................................................................. 44 Контрольні запитання та завдання.................................................................. 45 РОЗДІЛ 3. ПРОГРАМНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ GPSS WORLD............................................................... 47 3.1. Основне меню GPSS World....................................................................... 47 3.1.1. Меню File................................................................................................. 48 3.1.2. Меню Edit................................................................................................. 52 3.1.3. Меню Search............................................................................................ 54 3.1.4. Меню View............................................................................................... 54 3.1.5. Меню Command....................................................................................... 54 3.1.6. Меню Window і меню Help..................................................................... 55 3.2. Панель інструментів GPSS World............................................................. 55 3.3. Вікно моделі у системі GPSS World.......................................................... 56 3.4. Інтерактивний перегляд значень виразів................................................ 59 3.5. Налаштування параметрів моделювання.................................................61 Контрольні запитання та завдання..................................................................64 РОЗДІЛ 4. СИСТЕМА ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ GPSS WORLD............................................................................................................. 65 4.1. Основне меню GPSS World....................................................................... 65 4.2. Подання моделей у вигляді блок-діаграм.................................................70 4.3. Основні складові системи GPSSW............................................................73 4.4. Об'єкти обчислювальної категорії............................................................ 74 4.4.1. Константи................................................................................................. 75 4.4.2. Системні числові атрибути..................................................................... 75 4.4.3. Арифметичні і логічні оператори.......................................................... 76 4.4.4. Бібліотечні математичні функції........................................................... 77 4.4.5. Змінні користувача.................................................................................. 77 4.4.6. Вирази в операторах GPSS.................................................................... 77 4.4.7. Зберігаючі комірки.................................................................................. 78 4.4.8. Матриці зберігаючих комірок. Оголошення та ініціалізація матриць..............................................................................................................79 4.4.9. Арифметичні змінні й арифметичні вирази......................................... 80 4.4.10. Булеві змінні.......................................................................................... 82 4.4.11. Типи функцій......................................................................................... 83 Контрольні запитання та завдання..................................................................85 РОЗДІЛ 5. МОДЕЛІ СИСТЕМ З ОДНОКАНАЛЬНИМИ ПРИСТРОЯМИ............................................................................................... 86 5.1. Введення транзактів у модель і вилучення їх із неї................................ 86 5.2. Блоки для зміни значень параметрів транзактів.....................................91 5.3. Блоки апаратної категорії зайняття та звільнення одноканальних пристроїв............................................................................................................92 5.4. Блоки перевірки стану та передавання керування в одноканальних пристроях.......................................................................................................... 95 5.5. Блоки статистичної категорії.................................................................... 97 5.6. Блоки для зміни послідовності руху транзактів у моделі..................... 100 5.7. Блоки апаратної категорії для переривань одноканальних пристроїв.......................................................................................................... 106 5.8. Блоки апаратної категорії для переведення одноканальних пристроїв у стан недоступності....................................................................................... 113 5.9. Створення і застосування списків користувача.....................................114 Контрольні запитання та завдання................................................................ 119 РОЗДІЛ 6. СТВОРЕННЯ І ВІДЛАГОДЖЕННЯ ІМІТАЦІЙНИХ МОДЕЛЕЙ У GPSS WORLD......................................................................121 6.1. Основні етапи моделювання у системі GPSSW.................................... 121 6.2. Команди GPSS World............................................................................... 126 6.3. Інтерактивні можливості GPSS World................................................... 128 6.4. Відлагодження моделей у GPSS World................................................... 133 Контрольні запитання та завдання................................................................ 138 РОЗДІЛ 7. МОДЕЛЮВАННЯ БАГАТОКАНАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ У GPSS WORLD................................................................................................ 140 7.1. Блоки зайняття та звільнення багатоканальних пристроїв..................140 7.2. Блоки апаратної категорії для переведення багатоканальних пристроїв у стан недоступності та відновлення доступності........................................ 142 7.3. Блоки перевірки стану багатоканальних пристроїв.............................. 146 7.4. Моделювання перемикачів...................................................................... 147 Контрольні запитання та завдання................................................................ 150 РОЗДІЛ 8. МОВА PLUS ТА PLUS-ПРОЦЕДУРИ....................................... 151 8.1. Основні елементи мови........................................................................... 151 8.2. Побудова виразів......................................................................................152 8.3. Plus-оператори та їх призначення........................................................... 153 8.4. Вбудована бібліотека процедур.............................................................. 154 8.5. Генератори випадкових чисел.................................................................158 8.6. Реалізація методу Ньютона для розв'язування нелінійних рівнянь за допомогою мови Plus..................................................................................160 8.7. Налагодження Plus-процедур.................................................................. 162 8.8. Команда INTEGRATE і блок INTEGRATION для моделювання неперервних систем........................................................................................163 8.9. Використання PLUS-процедур для моделювання неперервних систем...............................................................................................................166 8.10. Використання функцій в імітаційних моделях.................................... 173 8.10.1. Генерування випадкових чисел для дискретних рівномірних розподілів......................................................................................................... 174 8.10.2. Генерування випадкових чисел для дискретних нерівномірних розподілів…………………………………………………………………..... 175 8.10.3. Генерування випадкових чисел для неперервного рівномірного розподілу..........................................................................................................177 8.10.4. Генерування випадкових чисел для неперервних нерівномірних розподілів... …………………………………………………………………. 178 8.10.5. Функції типу Е, L і М.......................................................................... 180 Контрольні запитання і завдання...................................................................181 РОЗДІЛ 9. ТЕХНОЛОГІЇ МОДЕЛЮВАННЯ У GPSS WORLD................ 184 9.1. Основні відомості з теорії планування експериментів......................... 184 9.1.1. Повний факторний експеримент..........................................................184 9.1.2. Оцінювання точності результатів моделювання................................ 189 9.2. Дисперсійний аналіз................................................................................ 190 9.2.1. Однофакторний дисперсійний аналіз................................................. 190 9.2.2. Двофакторний дисперсійний аналіз.................................................... 193 9.3. Технологія дисперсійного аналізу у GPSS World................................. 195 9.4. Технологія регресійного аналізу у GPSS World..................................... 206 9.5. Організація експериментів користувача у GPSS World........................ 213 Контрольні запитання і завдання.................................................................. 219 РОЗДІЛ 10. ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ....................................... 220 Лабораторна робота 1. Моделювання випадкових подій і дискретних випадкових величин........................................................................................ 220 Лабораторна робота 2. Моделювання неперервних випадкових величин…………………………………………………………………..….. 223 Лабораторна робота 3. Моделювання випадкових векторів і функцій..... 225 Лабораторна робота 4. Моделювання дискретних процесів...................... 228 Лабораторна робота 5. Моделювання у GPSSW одноканальних розімкнутих СМО та оцінка якості їх функціонування............................... 235 Лабораторна робота 6. Моделювання у GPSS World багатоканальних СМО та оцінка якості їх функціонування............................................................... 240 Лабораторна робота 7. Моделювання у GPSS World багатофазових СМО та оцінка якості їх функціонування................................................................... 246 Лабораторна робота 8. Моделювання виробничих систем (на прикладі моделювання роботи транспортного конвеєра та моделювання роботи ділянки цеху)................................................................................................... 249 Лабораторна робота 9. Моделювання роботи ЕОМ для оброблення завдань з різними пріоритетами................................................................................... 253 Лабораторна робота 10. Моделювання роботи вузла комутації повідомлень..................................................................................................... 255 Лабораторна робота 11. Моделювання неперервних систем (на прикладі поширення вірусу на системному диску)...................................................... 257 Лабораторна робота 12. Дослідження вагомості впливу змінних користувача на об'єкт моделі за допомогою дисперсійного аналізу........... 259 Лабораторна робота 13. Дослідження вагомості впливу обраних факторів на об'єкт моделі за допомогою експерименту користувача .......................262 Лабораторна робота 14. Оптимізація і прогнозування поведінки системи за допомогою регресійного аналізу...............................................................264 Додаток 1. Формати і графічні зображення блоків......................................266 Додаток 2. Системні числові атрибути GPSS............................................... 272 Додаток 3. Елементи стандартного звіту......................................................276 Додаток 4. Табличні значення критеріїв....................................................... 281 Предметний покажчик.................................................................................... 284 Література та посилання............................................................................. 287