Моделирование на языке GPSS

Введение

Для большинства практических проблем непосредственное исследование объектов (технических систем или технологических процессов) является трудной задачей из-за сложности объекта, большой стоимости или длительности процесса исследования, отсутствия объекта (на этапе проектирования объекта еще нет физически), сложности задания требуемых условий работы объекта (к примеру, определение характеристик процессов логистики в чрезвычайных ситуациях) и иных причин.

В подобных случаях для исследования объектов применяется моделирование, то есть, способ научного изучения, который заключается в замене исходного объекта его моделью, исследованием модели и обобщением полученных при анализе параметров на сам объект.

В технической сфере самыми распространенными считаются следующие виды моделирования:

1. Физическое моделирование.
2. Математическое моделирование.

Физическое моделирование заключается в исследовании объекта путём анализа определённого макета, который сохраняет физическую природу объекта. Примером может служить модель летательного аппарата, которая изучается в аэродинамической трубе.

Математические модели дают предоставляют возможность описания исследуемого объекта с помощью математических формул, логических условий или алгоритмов. Такие модели могут быть классифицированы по следующим базовым признакам:

1. По типу изменения состояний объекта.
2. По методу определения состояний изучаемого объекта.
3. По методу представления внутренних процессов в объекте.

По типу (характеру) изменения состояний объекта математические модели подразделяются на:

1. Модели дискретного типа, в которых объект меняет свое состояние в фиксированные моменты времени, а в промежутках между ними не меняет состояние.
2. Модели непрерывного типа, в которых состояние объекта может меняться в каждый момент времени моделирования.

По методу определения состояний изучаемого объекта математические модели делятся на:

1. Модели детерминированного типа, когда состояние объекта в определённый момент времени однозначно задаётся начальными условиями и входными воздействиями на объект.
2. Модели вероятностного типа (стохастические), когда состояние объекта в определённый момент времени невозможно определить однозначно.

По методу представления внутренних процессов в объекте математические модели делятся на:

1. Модели аналитического типа.
2. Модели имитационного типа.

Моделирование на языке GPSS

Модель, разрабатываемая на языке GPSS, формируется из операторов, а объект «Модель» реализуется с помощью встроенного текстового редактора. Объектом «Процесс моделирования» является итоговый результат трансляции модели. Затем процесс моделирования может быт запущен при помощи команд GPSS. По окончании моделирования обычно в автоматическом режиме формируется объект «Отчет».

Текстовый объект (текстовый файл GPSS World) служит для упрощения формирования больших моделей и реализации библиотеки исходных текстов. То есть модель может быть поделена на совокупности операторов, которые представляют собой набор отдельных текстовых файлов, а далее объектом «Процесс моделирования» модель собирается из них. Объект «Процесс моделирования» способен также формировать новые текстовые файлы с элементами модели, итоговыми результатами моделирования, а также выполнять считывание и запись данных в текстовые файлы.

GPSS World служит для имитационного моделирования систем с дискретными и непрерывными процессами. Языком моделирования в ней выступает язык GPSS, который модифицирован встроенным языком программирования низкого уровня PLUS. Язык GPSS спроектирован в предположении, что модели сложных систем возможно представить набором компонентов и логических правил их взаимодействия в процессе работы моделируемой системы. Совокупность абстрактных компонентов, именуемых объектами, является незначительной по объёму. Также набор логических правил имеет ограничения и может быть описан при помощи стандартных операций. Комплект программ, который описывает функционирование объектов и выполняет логические операции, считается базой для формирования программной модели.

Помимо этого, в состав GPSS World включена программа-планировщик, которая выполняет следующие функции:

1. Обеспечение продвижения по определённым проектировщиком маршрутам динамических объектов, именуемых транзактами.
2. Планирование событий, которые происходят в модели, путем регистрации времени наступления каждого события и исполнения их в нарастающей временной последовательности.
3. Выполнение регистрации статистической информации о функционировании модели.
4. Продвижение модельного времени при моделировании системы.

Для обеспечения правильной последовательности обработки событий во времени, существуют системные часы, которые хранят значения абсолютного модельного времени. Объекты в моделируемой системе могут служить для разных целей. Совершенно не обязательно, чтобы в одной модели использовались все типы объектов. Необходимо лишь присутствие блоков и транзактов, потому что без них модель работать не будет. Транзактом является структура данных, содержащая набор полей, описывающих его параметры.

Динамическими объектами считаются транзакты, созданные в определенных точках модели, которые продвигаются планировщиком через блоки, а затем ликвидируются. Транзакты могут считаться аналогами потоков в реальных системах. Они могут представлять собой различные компоненты даже в одной модели. С каждым транзактом связан набор параметров, используемых для конкретных данных. Любой транзакт способен иметь любое количество параметров. Параметры имеют номера или имена. Номера параметров и имена применяются для организации ссылок на значения, которые присвоены параметрам.