Визуальная система аналитического моделирования стохастических сетей

Моделирование вычислительных систем является важной составной частью системного этапа проектирования. Поскольку по полученным характеристикам различных моделей можно осуществлять сравнение различных вычислительных систем, анализировать их производительность при изменяющейся нагрузке и т.д. Кроме того важна познавательная ценность моделирования. Именно это обстоятельство приводит к широкому внедрению средств моделирования в учебный процесс. В работе предлагается программная система аналитического моделирования вычислительных систем с использованием стохастических сетей массового обслуживания, отличающаяся удобным визуальным интерфейсом пользователя, что позволяет упростить процедуру задания параметров объекта моделирования и получать большее число экспериментальных данных за единицу времени.

Существуют программы, выполняющие аналитическое моделирование сетей массового обслуживания и работающие в текстовом режиме. Все программы имеют сходные возможности расчета и похожий пользовательский интерфейс. В них модель задается путем ввода матрицы вероятностей передач и параметров отдельных СМО в соответствующие поля, а результаты расчета выводятся в текстовый файл. Эти программы имеют возможность осуществлять расчет с одним или двумя одновременно изменяющимся параметрами. Кроме этого существуют инструментальные средства для визуального имитационного моделирования, которые разработаны для систем автоматики и мало приспособлены для моделирования сложных процессов в вычислительных системах.

Разработанная программа имеет визуальный интерфейс, позволяющий наглядно отображать и изменять модель в процессе проведения экспериментов. Кроме этого в программе расширены функциональные возможности. Так наряду с обычным выводом результатов работы программы в виде таблицы на экран и в текстовый файл, существует возможность вывода в виде диаграмм изменения различных характеристик сети и составляющих её систем массового обслуживания (СМО) при множестве одновременно изменяющихся параметров. Также имеется функция сохранения моделей в виде файлов, а также сохранения диаграмм, полученных в результате моделирования. Расчет производится как по фиксированным параметрам так и по варьируемым, причем число варьируемых параметров может быть любым. Кроме этого расчёт может производиться для трех типов систем массового обслуживания: с неограниченной длиной очереди, с ограничением длины очереди и систем с приоритетным обслуживанием.

Модель задается либо посредством ввода матрицы вероятностей передач и параметров каждой СМО, либо с помощью визуального интерфейса. При втором способе задания модель представляется в виде графа стохастической сети на экране компьютера , на котором размещаются условные изображения систем массового обслуживания, и соединения между ними в соответствии с передачами между СМО. Количество СМО в сети может достигать до 150.

При соединении указывается вероятности переходов, причем программа автоматически не дает вводить вероятность больше допустимой (сумма вероятностей всех переходов из одной СМО должна быть равна единице). Параметры отдельных СМО вводятся после двойного щелчка на ее изображении, там же указываются дополнительные параметры (длина очереди, распределение заявок по уровням приоритета). В программе предусмотрена автогенерация модели. Созданные в программе модели можно сохранять на диске и загружать с диска в виде файлов специализированного формата. Изображение сети массового обслуживания, сформированное программой, может быть сохранено в виде графического файла.

Результаты расчета по фиксированным параметрам выводятся на экран и могут быть сохранены в виде текстового файла. По результатам расчета сети с варьируемыми параметрами формируется текстовый файл, а также могут быть построены диаграммы характеристик сети или отдельных СМО Полученные диаграммы можно сохранить на диске в формате растровой или векторной графики. При расчете контролируется правильность заполнения матрицы вероятностей передач (сумма строки должна быть равна 1), значения коэффициентов загрузки каждой СМО (он должен быть меньше 1), распределение потока заявок по уровням приоритета.