Базовые концепции и аспекты структурной организации моделей на языке блок-диаграмм в системе GPSS

 

Язык GPSS — э то язык блок-диаграмм, ориентированный прежде всего на разработку описаний дискретных процессов, протекающих в системах массового обслуживания. Язык GPSS содержит средства, которые в той или иной степени являются аналогами компонент СМО (одноканальные устройства, заявки, их свойства, очереди,) или могут быть интерпретированы как элементы СМО (память, законы распределения случайных величин).

Однако GPSS является гибкой языковой и алгоритмической средой, позволяющей моделировать не только типовые СМО, но и другие, гораздо более сложные, чем рассматриваются в Теории массового обслуживания (ТМО), характеризующиеся разветвленной структурой, сложными алгоритмами перемещения информационных, управляющих сообщений и материальных средств, законами распределения случайных величин, несоизмеримо более сложными, чем в ТМО.

GPSS относится к классу процессно-(транзактно)-ориентированных систем моделирования. GPSS является способом и средством алгоритмизации описания и имитации функционирования дискретных динамических систем, характеризующихся наличием параллельных процессов, взаимозависимых как во времени, так и по другим параметрам, например, по условию завершения выполнения или по результатам завершения процесса. Примеры моделируемых объектов: транспортные объекты, склады, производственные системы, магазины, торговые объекты, сети ЭВМ, системы передачи сообщений. Алгоритмическая схема может быть использована для оформления сложных формальных схем. Формальные модели таких объектов: СМО, стохастические сети, автоматы, сети Петри, агрегаты и др.

GPSS -модель в общем случае состоит из ряда сегментов, каждый из которых описывает один из параллельных процессов, которые могут быть взаимосвязаны, кроме общего времени моделирования, и через другие общие ресурсы.

С точки зрения программиста модель на языке GPSS по структуре близка к программе на языке ассемблера: каждое предложение занимает одну строку и может содержать объявление имени объекта или  его инициализацию, или его числовые атрибуты, либо функциональный оператор (БЛОК), либо управляющий оператор (например, SIMULATE, START). Комментарий к блоку может быть написан в этой же строчке после символа “;” (точка с запятой). Если комментария в строке нет, то точка с запятой может не ставиться. Отдельная строка-комментарий должна начинаться символом “*”, располагающимся в первой позиции строки.

Структура GPSS -программы в общем случае состоит из раздела объявлений, раздела операторов (блоков модели) и ряда управляющих операторов (обязательными из которых являются SIMULATE, START), располагающихся в следующем порядке:

Строка комментариев – начинается символом «*» в первой позиции строки:

*Раздел объявлений, начинающихся с первой позиции строки, содержащий:

Символические имена объектов и их порядковые номера

Описание функций

Описание зависимых переменных (формулы вычисления)

Инициализацию ячеек и логических ключей

Задание предельной емкости памяти

*Раздел операторов или блоков, располагающихся построчно, с отступом:

SIMULATE; открытие раздела операторов

Построчная

Последовательность

Блоков; в строке оператора после знака «;» может быть комментарий

     Модели

START; оператор управления длительностью времени моделирования.

Имена в GPSS-программе могут задаваться как символами (идентификаторами), так и числовыми кодами – номерами. Для установления однозначного соответствия имен и номеров объектов в разделе «объявление объектов» каждому имени присваивается номер по форме:

имя EQU номер; имя располагается с первой позиции; EQU – equivalence. *Объектам одного типа принято назначать номера, начиная с первого:

*Имена устройств:

СР U 1 EQU 1; сокращение от equivalence или «равнозначно»

CPU 2 EQU 2

UST EQU 3

*Имена накопителей (памяти):

OZU EQU 1

MEM1 EQU 2

MEM2 EQU 3

* задание ёмкости объектам типа память:

OZU STORAGE 30

MEM1 STORAGE 6

MEM2 STORAGE 10

*имена очередей:

OCH 1 EQU 1

OCH 2 EQU 2

*имя таблицы:

Tabl 1 EQU 1

Операторная часть – это собственно программа моделирования схем дискретных процессов. Простейший вариант GPSS-модели состоит из одного сегмента и представляет собой функционально законченную программу описания некоторого процесса обслуживания потока заявок, начиная от появления заявки в системе (что в модели соответствует генерации транзакта – блок GENERATE) до удаления заявки из системы (что в модели соответствует удалению транзакта – блок TERMINATE). В общем же случае операторная часть GPSS-модели – это совокупность сегментов, каждый из которых является описанием соответствующего процесса:

SIMULATE

*Сегмент 1:

    GENERATE

Операторы

1-го сегмента

TERMINATE

*Сегмент 2:

GENERATE

    Операторы

2-го сегмента

    TERMINATE

    …

*Сегмент N:

    GENERATE

    Операторы

N-го сегмента

    TERMINATE

*Строка комментария

START; – оператор управления завершением процесса моделирования.

Функциональные операторы или блоки являются собственно языком описания модели. Каждый блок занимает одну строку GPSS-программы и имеет следующую структуру (при наличии метки – с первой позиции, иначе – с отступом):

[метка] идентификатор_блока список_полей_блока [; комментарий].

Поля в списке отделяются друг от друга запятой (без пробелов) и имеют фиксированные позиции. Назначение и количество полей зависит от типа блока. С точки зрения программиста блоки являются именами подпрограмм, а поля блока — параметрами подпрограммы.

Все блоки можно разделить на группы:

· блоки, отображающие работу объектов (устройство, память, очередь, логический ключ, ячейка, переменная, таблица, функция), которые (объекты) имитируют состав и структуру моделируемой системы и обеспечивают при моделировании сбор и обработку экспериментальных данных;

· блоки, влияющие на значения атрибутов и параметров транзактов;

· блоки, влияющие на изменение направления перемещения транзактов по модели;

· блоки, обеспечивающие создание (порождение) семейства транзактов и синхронизацию их перемещения по модели.