• Введение
• 1. Техническое задание
• 2. Вариант задания
• 3. Теоретические сведения
• 3.1 Понятие СМО
• 3.1.1 Основные определения СМО
• 3.1.2 Структура СМО
• 3.1.3 Классификация СМО
• 3.1.4 Характеристики СМО
• 3.1.5 Теоретическое представление задачи
• 3.2 Q-схемы
• 3.2.1 Непрерывно-стохастические модели (Q-схемы)
• 3.2.2 Стохастические сети
• 3.3 Понятие ООП
• 3.3.1 Принципы ООП
• 3.3.2 Преимущества ООП
• 3.3.3 Основные термины и положения ООП
• 4. Разработка проекта
• 4.1 Разработка алгоритма СМО
• 4.2 Выбор языка программирования
• 4.3 Программная реализация
• 5. Проектирование иерархии иммитационного моделирования
• 5.1 Формирование словаря абстракций предметной области
• 5.1.1 Выделение общих абстракций
• 5.1.2 Определение отношений между абстракциями
• 6. Разработка библиотеки классов иммитационного моделирования
• 6.1 Разработка структуры библиотеки
• Заключение
• Библиографический список
• Приложения

Введение

Разрабатываемая программа предназначена для моделирования различных систем массового обслуживания.

Требования к программе

Входные данные

Входные данные программы должны вводиться непосредственно пользователем.

Выходные данные

на каждом шаге отображать модельное время;

статистика по поступившим, находящимся в системе на обслуживании и обработанным заявкам;

статистика по потокам заявок, очередям и аппаратам обслуживания.

коэффициенты использования каналов обслуживания;

максимальная длина очередей в системе;

время нахождения требований в очередях и каналах обслуживания.

Результирующие компоненты изделия

Результирующий программный продукт необходимо представить в виде исполнимого модуля, совокупности исходных программных модулей, снимков с экрана (скриншотов), набора тестовых примеров и эксплуатационной документации (в электронной форме и на бумажном носителе).

Оценка основных характеристик моделируемой системы:

Время обслуживания каждого клиента товароведом случайно и подчиняется показательному закону распределения.

Этапы разработки программы

проектирование структуры программы;

разработка сценария диалога с пользователем;

разработка основных алгоритмов;

проектирование формата файлов;

программирование алгоритмов и структур данных;

отладка и тестирование программы;

документирование.

Требования к документации

Перечень представляемых документов:

задание на курсовую работу;

техническое задание на разработку;

описание структуры программы;

описание сценария диалога с пользователем;

схемы основных алгоритмов;

описание форматов данных и файлов;

контрольные примеры и результаты программы;

листинги основных программных модулей;

краткая эксплуатационная документация.

Все документы оформляются на листах формата A4, на одной стороне листа, и представляются в виде пояснительной записки.

Документы по содержанию должны соответствовать ГОСТ 34.201-89, 34.602-89, 19.701-90.

программирование система массовое обслуживание

2. Вариант задания

· Поток называется ОРДИНАРНЫМ, если вероятность Р_ndt того, что на малый интервал времени dt, примыкающий к моменту t, попадает больше одного события (n>1), пренебрежительно мала по сравнению с вероятностью P_1dt того, что на интервал времени dt попадает ровно одно событие P_1dt >> P_ndt

· СТАЦИОНАРНЫЙ поток событий - поток, для которого вероятность появления того или иного числа событий на интервале времени dT зависит лишь от величины этого интервала и не зависит от того, где на оси времени (0,t) взят этот участок.

· То есть, если dT1 = dT2, то Р_ndt1 = Р_ndt2.

· Поток событий называется потоком БЕЗ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ, если для любых двух непересекающихся интервалов времени dt1 и dt2, число событий, попадающих на один из них, не зависит от того, сколько событий попало на другой.

· Поток называется ПРОСТЕЙШИМ (или стационарным пуассоновским), если он является стационарным, ординарным и не имеет последействия одновременно.

· У простейшего потока интервалы времени ф между двумя последовательными заявками - независимые случайные величины с функцией распределения

.

· Такое распределение называется экспоненциальным (показательным) и имеет и имеет плотность

.

· СМО характеризуется СОСТОЯНИЯМИ Z_i, которое является совокупностью состояний накопителя Z_iH и канала Z_iK:

Z_i = (Z_iH, Z_iK).

· Накопитель может принимать следующие состояния Z_iH:

· Z_iH = 0 - накопитель пуст;

· Z_iH = 1 - в накопителе одна заявка;

· .Z_iH = N - в накопителе N заявок, накопитель полон, однако это возможно для конечных накопителей. Для бесконечных Z_iH = .

· Канал может принимать следующие состояния Z_iK:

· Z_iK = 0 - канал свободен, заявки не обслуживаются;

· Z_iK = 1 - канал занят обслуживанием заявки.

3.2.2 Стохастические сети

Типы систем массового обслуживания.

Для представления ВС наиболее широко используются системы массового обслуживания и стохастические сети. Это обусловлено тем, что теория массового обслуживания хорошо развита и в ряде случаев допускает аналитическое моделирование. В теории массового обслуживания основным предметом исследований является система массового обслуживания.

Система массового обслуживания (СМО) - это объект, в котором выполняется последовательность операций. Система может осуществлять конечное число операций различного типа. Элемент системы, в котором происходят операции, называется обслуживающим прибором или просто прибором. Физическая и алгоритмическая сущность операций игнорируется. Если прибор выполняет операцию, то считается, что он занят, в противном случае прибор свободен.

Операция может начаться лишь после того, как возникает заявка (требование) на её выполнение, поэтому операции, происходящие в СМО, называют ещё операциями обслуживания заявок. Заявки могут быть внешними и внутренними. Внешние или входящие заявки поступают извне системы и представляют собой нагрузку на систему. Внутренние заявки могут возникать в момент окончания операции. Постоянно поступающие заявки на обслуживание образуют поток заявок.

При случайном характере параметров интенсивности поступления или длительности обслуживания заявок в СМО могут возникать очереди. Очередь - это совокупность заявок, ожидающих обслуживания в момент, когда прибор занят. В простейшем случае сочетание обслуживающего прибора, потока заявок и очереди представляет собой СМО (рис.1.). В таком виде может быть отображена вся ВС или один из функциональных элементов, например процессор.

По количеству обслуживающих приборов СМО делятся на одноканальные и многоканальные. Многоканальные системы состоят из нескольких приборов, и каждый из них может обслужить заявку. Системы массового обслуживания подразделяются на системы без ожидания и с ожиданием. В первых заявка покидает очередь, если к моменту её прихода отсутствует хотя бы один канал, способный немедленно приступить к обслуживанию данной заявки. Вторые, в свою очередь, делятся на СМО с бесконечным и ограниченным по длительности ожиданием.

Длительность ожидания и возможность попасть в очередь на обслуживание зависит от того, наложены ли ограничения на длину очереди. В соответствии с этим СМО можно подразделить на системы без ограничения и с ограничением по длине очереди. В первом случае заявка может стать в очередь в любой момент. Во втором случае, если заявка приходит в то время, когда очередь имеет предельную длину, она либо теряется, т.е. покидает систему без обслуживания, либо замещает заявку из очереди по тому или другому правилу в соответствии с дисциплиной буферизации.

По принципам выборки заявок из очереди на обслуживание выделяются разновидности СМО с упорядоченной и неупорядоченной очередью. Во втором случае любая из заявок, находящихся в очереди к моменту освобождения прибора, может быть обслужена, например, с равной вероятностью. Возможно несколько признаков упорядочения очереди. В частности, заявки могут различаться по приоритетам в поступлении на обслуживание. С этих позиций системы разделяются на СМО с приоритетами и без приоритетов на обслуживание.

Системы с приоритетами, в свою очередь, делятся на СМО без прерываний и с прерыванием. В системах с приоритетами без прерываний, если в момент появления заявки проходит обслуживание менее приоритетной заявки, то это обслуживание продолжается до конца, и лишь после этого на обслуживание поступает из очереди наиболее приоритетная заявка, - это система с относительным приоритетом. В системах с прерыванием обслуживание заявки большего приоритета начинается в момент её прихода в СМО за счет прекращения обслуживания предыдущей заявки. Это системы с абсолютным приоритетом. В последнем случае системы подразделяются на СМО с дальнейшим обслуживанием прерванных заявок и СМО с потерями прерванных заявок. Правила упорядочения очередей и выборки из них заявок соответствуют дисциплинам диспетчеризации или приоритетного обслуживания.

В многоканальных системах каналы могут иметь одинаковые или разные параметры обслуживания. Если в момент поступления заявки в многоканальную СМО отсутствует очередь и свободно больше одного канала, в системе должно существовать правило выбора одного из свободных каналов для обслуживания очередной заявки.

Правила определения длительности обслуживания, возможности прерывания обслуживания, до обслуживания заявок после завершения прерывания или после восстановления отказавшего прибора принято называть дисциплиной обслуживания или моделью прибора. По характеру допустимой длительности обслуживания системы делятся на СМО с ограниченной и неограниченной длительностью обслуживания. В системе с ограниченной длительностью обслуживания заявка покидает СМО, если её обслуживание продолжается дольше заданного промежутка времени.

Наконец, различают системы с абсолютно надежными каналами и системы с выходом из строя каналов обслуживания. В последнем случае системы подразделяются на СМО с восстановлением и без восстановления вышедших из строя каналов обслуживания.

СТОХАСТИЧЕСКАЯ СЕТЬ Совокупность взаимосвязанных СМО, в среде которых циркулируют заявки, - это сети массового обслуживания или стохастические сети. Представление ВС в виде стохастической сети обеспечивает более глубокий уровень стратификации системы, чем ВС в виде отдельной СМО.

Рис 15. Разомкнутая (а) и замкнутая (б) стохастические сети С.

Для описания ВС используются разомкнутые и замкнутые стохастические сети. В разомкнутой (открытой) сети интенсивность входного потока заявок задается внешней средой без учета состояния сети (рис.2. а). После завершения обслуживания заявки покидают сеть.

Разновидностью разомкнутой сети является последовательная цепочка одноканальных или многоканальных СМО. Такую систему, в которой заявки обслуживаются последовательно несколькими СМО, называют многофазной.

В замкнутой сети интенсивность поступления заявок зависит от состояния сети: очередная заявка поступает в сеть только после завершения полного обслуживания одной из предыдущих заявок. Поэтому в замкнутой сети количество заявок постоянно и равно тому числу, которое может одновременно обслуживаться сетью. В данном случае можно говорить о фиктивном источнике и заявок и считать, что в сеть не поступают заявки извне и сеть не покидают заявки, а в ней циркулирует постоянное число заявок (рис.2. б).

Если в стохастической сети есть СМО с двумя и более выходами, т.е. такие СМО, после обслуживания которыми поток заявок разветвляется, то задаются правила разветвления потока. В этом случае обычно указывают вероятности передачи заявки по тому или иному пути.

3.3 Понятие ООП

3.3.1 Принципы ООП

Объектно-ориентированное программирование основано на трех важнейших принципах, придающих объектам новые свойства. Этими принципами являются инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Инкапсуляция есть объединение в единое целое данных и алгоритмов обработки этих данных. В рамках ООП данные называются полями объекта, а алгоритмы - объектными методами.

Инкапсуляция позволяет в максимальной степени изолировать объект от внешнего окружения. Она существенно повышает надежность разрабатываемых программ, т.к. локализованные в объекте алгоритмы обмениваются с программой сравнительно небольшими объемами данных, причем количество и тип этих данных обычно тщательно контролируются. В результате замена или модификация алгоритмов и данных, инкапсулированных в объект, как правило, не влечет за собой плохо прослеживаемых последствий для программы в целом (в целях повышения защищенности программ в ООП почти не используются глобальные переменные).

Другим немаловажным следствием инкапсуляции является легкость обмена объектами, переноса их из одной программы в другую. Можно сказать, что ООП "провоцирует" разработку библиотек объектов, таких как Turbo Vision.

Наследование есть свойство объектов порождать своих потомков. Объект-потомок автоматически наследует от родителя все поля и методы, может дополнять объекты новыми полями и заменять (перекрывать) методы родителя или дополнять их.

Принцип наследования решает проблему модификации свойств объекта и придает ООП в целом исключительную гибкость. При работе с объектами программист обычно подбирает объект, наиболее близкий по своим свойствам для решения конкретной задачи, и создает одного или нескольких потомков от него, которые "умеют" делать то, что не реализовано в родителе.

Последовательное проведение в жизнь принципа "наследуй и изменяй" хорошо согласуется с поэтапным подходом к разработке крупных программных проектов и во многом стимулирует такой подход.

Полиморфизм - это свойство родственных объектов (т.е. объектов, имеющих одного общего родителя) решать схожие по смыслу проблемы разными способами. В рамках ООП поведенческие свойства объекта определяются набором входящих в него методов. Изменяя алгоритм того или иного метода в потомках объекта, программист может придавать этим потомкам отсутствующие у родителя специфические свойства. Для изменения метода необходимо перекрыть его в потомке, т.е. объявить в потомке одноименный метод и реализовать в нем нужные действия. В результате в объекте-родителе и объекте-потомке будут действовать два одноименных метода, имеющие разную алгоритмическую основу и, следовательно, придающие объектам разные свойства. Это и называется полиморфизмом объектов.

3.3.2 Преимущества ООП

ООП хорошо применяется в практике программирования для более лёгкого создания управляемых проектов.

ООП обучает любой язык программирования более хорошему программному коду и используется, для получения более высокой производительности и написания больших проектов, не боясь запутаться в их управлении. ООП даёт вам возможность создавать объекты которые можно будет использовать многократно, для того что бы вы или другие разработчики могли использовать их в своих проектах не переделывая их снова и снова. ООП убирает барьеры и сложности в написании и управлении большими приложениями.

Программный код с использованием ООП более читабельный и легче для восприятия. Код с ООП организован лучше потому что в нём понятно какой объект чем обрабатывается.

Таким образом, исходя из изложенного выше, можно вынести преимущества использования ООП:

ООП был создан что бы облегчить жизнь разработчикам. Используя ООП вы можете разбить ваши большие проблемы на маленькие проблемы, которые решать гораздо проще.

Основное требование ООП: всё что вы хотите сделать - делайте объектами. Объекты это отдельная маленькая часть кода которая может объединять данные и свойства вместе. В приложениях все объекты взаимодействуют друг с другом.

ООП может быть рассмотрен лучше с разных сторон, особенно когда вам важно время разработки и последующее развитие приложения:

o Повторное использование: Объект это логический объект у которого есть комплект свойств и методов и он может взаимодействовать с другими объектами. Объект может быть абсолютно независимым или может зависеть от других объектов. Объект обычно создают для решения специфических поставленных проблем. Следовательно когда другие разработчики сталкиваются с похожими проблемами, они могут подключить ваш класс к своему проекту и использовать его не боясь что он нарушит процесс их разработки.

o Рефакторинг: Когда вам необходимо в проекте использовать рефакторинг, ООП предоставляем вам максимум преимуществ, так как все объекты это маленькие элементы и содержат свои свойства и методы как часть себя. По этому использовать рефакторинг относительно легко.

o Расширяемость: Если вам необходимо расширять функциональность вашего проекта, вы можете достичь лучших результатов при помощи ООП. Одна из основных функциональностей ООП это расширяемость. Вы можете использовать рефакторинг объектов что бы добавить функциональность. Работая над этим, вы по прежнему можете сохранить прежнюю совместимость объекта - следовательно вы можете прекрасно работать и с прежним кодом. Или же вы можете расширить объект и создать абсолютно новый, который будет содержать все необходимые свойства и методы родительского объекта от которого происходит новый, а потом уже добавить в него новые функции. Это называется "наследование" и это очень важная возможность ООП.

o Поддержка: объектно-ориентированный код легче поддерживать так как он следует весьма жёстким соглашениям написания кода и пишется в самопоясняющейся форме. К примеру, когда разработчик дополняет, перерабатывает код, или отлаживает его, он может легко найти внутреннюю структуру кода и поддерживать код время от времени.

o Эффективность: Идея ООП в действительности была разработана для повышения эффективности и облегчения процесса разработки. Несколько шаблонов проектирования разработаны что бы создавать более эффективный и хороший код. Более того в ООП вы можете вы можете размышлять над вашими решениями в более удобной форме чем в процедурном подходе. Поскольку вы разбиваете вашу проблему на несколько маленьких проблем и вы находите решение для каждой из них отдельно, большая проблема решается сама по себе.

3.3.3 Основные термины и положения ООП