Simulação de sistema discreto

Em sistemas discretos, as mudanças no estado do sistema são descontínuas e cada mudança no estado do sistema é chamada de event. O modelo usado em uma simulação de sistema discreto possui um conjunto de números para representar o estado do sistema, chamado destate descriptor. Neste capítulo, aprenderemos também sobre simulação de filas, que é um aspecto muito importante na simulação de eventos discretos junto com a simulação do sistema de compartilhamento de tempo.

A seguir está a representação gráfica do comportamento de uma simulação de sistema discreto.

Simulação de eventos discretos ─ Principais recursos

A simulação de eventos discretos geralmente é realizada por um software desenvolvido em linguagens de programação de alto nível, como Pascal, C ++ ou qualquer linguagem de simulação especializada. A seguir estão os cinco principais recursos -

  • Entities - São a representação de elementos reais como peças de máquinas.

  • Relationships - Significa unir entidades.

  • Simulation Executive - É responsável por controlar o tempo de avanço e executar eventos discretos.

  • Random Number Generator - Ajuda a simular diferentes dados que entram no modelo de simulação.

  • Results & Statistics - Valida o modelo e fornece suas medidas de desempenho.

Representação de Gráfico de Tempo

Cada sistema depende de um parâmetro de tempo. Em uma representação gráfica, é referido como hora do relógio ou contador de tempo e, inicialmente, é definido como zero. O tempo é atualizado com base nos dois fatores a seguir -

  • Time Slicing - É o tempo definido por um modelo para cada evento até a ausência de qualquer evento.

  • Next Event- É o evento definido pelo modelo para o próximo evento a ser executado em vez de um intervalo de tempo. É mais eficiente do que o Time Slicing.

Simulação de um sistema de enfileiramento

Uma fila é a combinação de todas as entidades no sistema que estão sendo atendidas e aquelas que aguardam sua vez.

Parâmetros

A seguir está a lista de parâmetros usados ​​no Sistema de Fila.

Símbolo Descrição
λ Denota a taxa de chegada, que é o número de chegadas por segundo
Ts Denota o tempo médio de serviço para cada chegada, excluindo o tempo de espera na fila
σTs Denota o desvio padrão do tempo de serviço
ρ Denota a utilização do tempo do servidor, tanto quando estava ocioso quanto ocupado
você Denota a intensidade do tráfego
r Denota a média dos itens no sistema
R Denota o número total de itens no sistema
Tr Denota o tempo médio de um item no sistema
TR Denota o tempo total de um item no sistema
σr Denota o desvio padrão de r
σTr Denota o desvio padrão de Tr
W Denota o número médio de itens esperando na fila
σw Denota o desvio padrão de w
Tw Denota o tempo médio de espera de todos os itens
Td Denota o tempo médio de espera dos itens que aguardam na fila
N Denota o número de servidores em um sistema
mx (y) Denota o y ésimo percentil, o que significa o valor de y abaixo do qual x ocorre em y por cento do tempo

Fila de servidor único

Este é o sistema de filas mais simples, conforme representado na figura a seguir. O elemento central do sistema é um servidor, que fornece serviço aos dispositivos ou itens conectados. Solicitação de itens ao sistema para serem atendidos, se o servidor estiver ocioso. Em seguida, é servido imediatamente, caso contrário, entra em uma fila de espera. Depois que a tarefa é concluída pelo servidor, o item parte.

Multi Server Queue

Como o nome sugere, o sistema consiste em vários servidores e uma fila comum para todos os itens. Quando qualquer item solicita o servidor, ele é alocado se pelo menos um servidor estiver disponível. Caso contrário, a fila começa a ser iniciada até que o servidor esteja livre. Neste sistema, assumimos que todos os servidores são idênticos, ou seja, não há diferença qual servidor é escolhido para qual item.

Existe uma exceção de utilização. DeixeiN ser os servidores idênticos, então ρé a utilização de cada servidor. Considerarser a utilização de todo o sistema; então a utilização máxima éN*100%, e a taxa de entrada máxima é -

$ λmax = \ frac {\ text {N}} {\ text {T} s} $

Relacionamentos de fila

A tabela a seguir mostra alguns relacionamentos básicos de enfileiramento.

Termos gerais Servidor Único Multi servidor
r = λ Fórmula Tr Little ρ = λTs ρ = λTs / N
w = fórmula de λTw Little r = w + ρ u = λTs = ρN
Tr = Tw + Ts r = w + Nρ

Simulação do Sistema de Compartilhamento de Tempo

O sistema de compartilhamento de tempo é projetado de forma que cada usuário use uma pequena parte do tempo compartilhado em um sistema, o que resulta em vários usuários compartilhando o sistema simultaneamente. A troca de cada usuário é tão rápida que cada usuário sente vontade de usar seu próprio sistema. É baseado no conceito de escalonamento de CPU e multiprogramação, em que vários recursos podem ser utilizados de forma eficaz, executando vários trabalhos simultaneamente em um sistema.

Example - Sistema de simulação SimOS.

Ele é projetado pela Stanford University para estudar os projetos complexos de hardware de computador, para analisar o desempenho de aplicativos e para estudar os sistemas operacionais. O SimOS contém simulação de software de todos os componentes de hardware dos sistemas de computador modernos, ou seja, processadores, unidades de gerenciamento de memória (MMU), caches, etc.