Mô phỏng hệ thống rời rạc
Trong các hệ thống rời rạc, các thay đổi trong trạng thái hệ thống là không liên tục và mỗi thay đổi trong trạng thái của hệ thống được gọi là một event. Mô hình được sử dụng trong mô phỏng hệ thống rời rạc có một bộ số để biểu thị trạng thái của hệ thống, được gọi làstate descriptor. Trong chương này, chúng ta cũng sẽ tìm hiểu về mô phỏng xếp hàng, đây là một khía cạnh rất quan trọng trong mô phỏng sự kiện rời rạc cùng với mô phỏng hệ thống chia sẻ thời gian.
Sau đây là biểu diễn đồ họa của hoạt động của một mô phỏng hệ thống rời rạc.
Mô phỏng sự kiện rời rạc ─ Các tính năng chính
Mô phỏng sự kiện rời rạc thường được thực hiện bởi một phần mềm được thiết kế bằng các ngôn ngữ lập trình cấp cao như Pascal, C ++ hoặc bất kỳ ngôn ngữ mô phỏng chuyên dụng nào. Sau đây là năm tính năng chính:
Entities - Đây là những biểu diễn của các phần tử thực như các bộ phận của máy móc.
Relationships - Có nghĩa là liên kết các thực thể với nhau.
Simulation Executive - Có trách nhiệm kiểm soát thời gian tạm ứng và thực hiện các sự kiện rời rạc.
Random Number Generator - Nó giúp mô phỏng các dữ liệu khác nhau đi vào mô hình mô phỏng.
Results & Statistics - Nó xác nhận mô hình và cung cấp các biện pháp hoạt động của nó.
Biểu diễn đồ thị thời gian
Mọi hệ thống phụ thuộc vào một tham số thời gian. Trong một biểu diễn đồ họa, nó được gọi là đồng hồ thời gian hoặc bộ đếm thời gian và ban đầu nó được đặt bằng không. Thời gian được cập nhật dựa trên hai yếu tố sau:
Time Slicing - Là thời gian được xác định bởi một mô hình cho mỗi sự kiện cho đến khi không có sự kiện nào.
Next Event- Là sự kiện được mô hình xác định để sự kiện tiếp theo được thực thi thay vì một khoảng thời gian. Nó hiệu quả hơn Time Slicing.
Mô phỏng hệ thống xếp hàng
Hàng đợi là sự kết hợp của tất cả các thực thể trong hệ thống đang được phục vụ và những thực thể đang chờ đến lượt.
Thông số
Sau đây là danh sách các tham số được sử dụng trong Hệ thống xếp hàng.
Biểu tượng | Sự miêu tả |
---|---|
λ | Biểu thị tỷ lệ đến là số lượng khách đến mỗi giây |
Ts | Biểu thị thời gian phục vụ trung bình cho mỗi lần đến không bao gồm thời gian chờ đợi trong hàng đợi |
σTs | Biểu thị độ lệch chuẩn của thời gian phục vụ |
ρ | Biểu thị việc sử dụng thời gian của máy chủ, cả khi nó nhàn rỗi và bận rộn |
u | Biểu thị cường độ giao thông |
r | Biểu thị giá trị trung bình của các mục trong hệ thống |
R | Biểu thị tổng số mục trong hệ thống |
Tr | Biểu thị thời gian trung bình của một mục trong hệ thống |
TR | Biểu thị tổng thời gian của một mục trong hệ thống |
σr | Biểu thị độ lệch chuẩn của r |
σTr | Biểu thị độ lệch chuẩn của Tr |
w | Biểu thị số lượng mục trung bình đang đợi trong hàng đợi |
σw | Biểu thị độ lệch chuẩn của w |
Tw | Biểu thị thời gian chờ trung bình của tất cả các mặt hàng |
Td | Biểu thị thời gian chờ trung bình của các mặt hàng đang chờ trong hàng đợi |
N | Biểu thị số lượng máy chủ trong một hệ thống |
mx (y) | Biểu thị phân vị thứ y có nghĩa là giá trị của y dưới đó x xảy ra y phần trăm thời gian |
Hàng đợi Máy chủ Đơn
Đây là hệ thống xếp hàng đơn giản nhất được thể hiện trong hình sau. Yếu tố trung tâm của hệ thống là một máy chủ, cung cấp dịch vụ cho các thiết bị hoặc mục được kết nối. Các mục yêu cầu hệ thống được cung cấp, nếu máy chủ không hoạt động. Sau đó, nó được phục vụ ngay lập tức, nếu không nó sẽ tham gia vào hàng đợi. Sau khi máy chủ hoàn thành nhiệm vụ, vật phẩm sẽ khởi hành.
Hàng đợi nhiều máy chủ
Như tên cho thấy, hệ thống bao gồm nhiều máy chủ và một hàng đợi chung cho tất cả các mặt hàng. Khi bất kỳ mục nào yêu cầu máy chủ, mục đó sẽ được cấp phát nếu có ít nhất một máy chủ. Khác hàng đợi bắt đầu bắt đầu cho đến khi máy chủ rảnh. Trong hệ thống này, chúng tôi giả định rằng tất cả các máy chủ đều giống hệt nhau, tức là không có sự khác biệt nào là máy chủ được chọn cho mục nào.
Có một ngoại lệ của việc sử dụng. Để choN là các máy chủ giống hệt nhau, sau đó ρlà việc sử dụng mỗi máy chủ. Xem xétNρlà việc sử dụng toàn bộ hệ thống; thì việc sử dụng tối đa làN*100%và tỷ lệ đầu vào tối đa là -
$ λmax = \ frac {\ text {N}} {\ text {T} s} $
Mối quan hệ xếp hàng
Bảng sau đây cho thấy một số mối quan hệ xếp hàng cơ bản.
Điều khoản chung | Máy chủ đơn | Nhiều máy chủ |
---|---|---|
r = λTr Công thức của Little | ρ = λTs | ρ = λTs / N |
w = λTw Công thức của Little | r = w + ρ | u = λTs = ρN |
Tr = Tw + Ts | r = w + Nρ |
Mô phỏng hệ thống chia sẻ thời gian
Hệ thống chia sẻ thời gian được thiết kế theo cách mà mỗi người dùng sử dụng một phần nhỏ thời gian được chia sẻ trên một hệ thống, dẫn đến nhiều người dùng chia sẻ hệ thống đồng thời. Việc chuyển đổi của mỗi người dùng nhanh chóng đến mức mỗi người dùng cảm thấy như đang sử dụng hệ thống của riêng họ. Nó dựa trên khái niệm lập lịch CPU và đa lập trình trong đó nhiều tài nguyên có thể được sử dụng hiệu quả bằng cách thực hiện nhiều công việc đồng thời trên một hệ thống.
Example - Hệ thống mô phỏng SimOS.
Nó được thiết kế bởi Đại học Stanford để nghiên cứu các thiết kế phần cứng máy tính phức tạp, phân tích hiệu suất ứng dụng và nghiên cứu hệ điều hành. SimOS chứa phần mềm mô phỏng tất cả các thành phần phần cứng của hệ thống máy tính hiện đại, tức là bộ vi xử lý, Đơn vị quản lý bộ nhớ (MMU), bộ nhớ đệm, v.v.