Курсовая работа: Моделювання надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ
Курсовая работа: Моделювання надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ
Анотація
У курсовій роботі проведено моделювання надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ та їх обробки на ЕОМ. В роботі описується вказана система, будується її концептуальна модель, робиться формальний опис системи та мітаційної моделі системи надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ та їх обробки, виконується програмування моделі системи, проводиться випробування моделі системи надходження та обробки повідомлень від датчиків на ЕОМ і їх обробки на ЕОМ та приводяться результати моделювання вказаної системи.
Робота виконана на 22 сторінках друкованого тексту, містить 4 рисунка, 4 додатки та список використаної літератури, що складається з 4 джерел. Роботу виконано українською мовою.
Аннотация
В курсовой работе проведено моделирование поступления сообщений от датчиков к ЭВМ и их обработки на ЭВМ. В работе выполняется описание указанной системы обработки сообщений, составляется концептуальная модель системы поступления и обработки сообщений, делается формальное описание системы и имитационной модели системы поступления сообщений от датчиков к ЭВМ и их обработки, выполняется программирование модели системы, проводится испытание модели системы поступления и обработки сообщений от датчиков к ЭОМ, приводятся результаты моделирования указанной системы.
Работа выполнена на 22 страницах печатного текста, содержит 4 рисунка, 4 приложения и список использованной литературы, содержащий 4 источника. Работа выполнена на украинском языке.
Abstract
In this work is executed modeling of the process of entry and processing messages from sensors on the computer. In work is descript the system of entry and processing messages, is created conceptual model of the system of entry and processing messages, is done formal definition of the system of entry and processing messages and simulation model of the system of entry and processing messages, is conducted programming of model of the system of entry and processing messages, is conducted testing of model of the system of entry and processing messages and is cited the results of modeling of the system of entry and processing messages on computer.
The work done on 22 pages of the printed text contains 4 figures, 4 appendices and reference that contain 4 sources. The work is done in the Ukrainian language.
Зміст
Вступ 5
1 Опис, встановлення границь обмежень моделювання системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ 7
2 Складання концептуально моделі системи надходження до ЕОМ та обробки на ЕОМ повідомлень 9
2.1 Висування гіпотез, фіксація припущень необхідних та уточнення задачі моделювання для побудови моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ 9
2.2 Побудова схеми функціонування реального процесу надходження та обробки інформації від датчиків 9
3 Математичний опис функціонування системи отримання повідомлень від датчиків ЕОМ та виконання їх обробки 11
4 Опис імітаційної модел системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ 12
5 Програмування системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ 13
6 Випробування модел системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ 16
Висновки 18
Список використаної літератури 20
Додаток А - Текст програми для моделювання процесу отримання та обробки на ЕОМ повідомлень від вимірюючих пристроїв 21
Додаток Б - Результати роботи програми для моделювання процесу надходження та обробки на ЕОМ повідомлень від датчиків 22
Додаток В - Текст програми для перевірки адекватності моделювання процесу надходження та обробки на ЕОМ повідомлень від датчиків 23
Додаток Г - Результати роботи програми для перевірки адекватності моделювання процесу надходження до ЕОМ повідомлень від датчиків 24
У створюваних людиною об’єктах усіх в усіх сферах життя дуже часто використовують різноманітні системи для моніторингу, вивчення та діагностики даних про стан вказаних об’єктів. Для побудови таких систем збору та обробки даних потрібно наперед розрахувати параметри системи збору та обробки для максимально ефективного використання такої розрахувати параметри системи збору та обробки та можливості корегування характеристик до побудови.
Але сучасні системи збору та обробки даних від приладів та датчиків складаються з великої кількості елементів, що взаємодіють впливають один на одного. Дуже часто математично визначити необхідн характеристики неможливо, так як системи є дуже складні з нестандартними законами надходження та обробки, а отже створення фізичної моделі є дорогим чи неможливим.
Для вирішення вказаної проблеми розрахунку параметрів системи збору та обробки використовують комп’ютерне моделювання. Це дозволяє спростити та прискорити визначення характеристик системи, прискорити автоматизувати створення системи в задані терміни з вказаними характеристиками, покращити якість та зменшити собівартість.
Метою даної курсової роботи є виконання моделювання та отримання характеристик роботи системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом. До даної ЕОМ через кожні 7±2с. надходить інформація від датчиків та вимірювальних пристроїв (440 повідомлень). До обробки на ЕОМ повідомлення накопичуються в буферній пам’яті ємністю 1 повідомлення. Час обробки повідомлень на ЕОМ складає 8±3 с. Динаміка технологічного процесу така, що ма сенс обробляти повідомлення, які чекають в буферній пам'яті не більше ніж 14 секунд. Інші повідомлення вважаються втраченими.
В процесі виконання моделювання необхідно вирішити наступні задачі :
- зробити опис системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ ;
- встановити границі та обмеження моделювання системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом;
- скласти концептуальну модель системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ ;
- висунути гіпотези і зафіксувати припущення необхідні для побудови моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом;
- побудувати схему функціонування реального процесу надходження та обробки повідомлень в системі надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ та їх обробки на ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- зробити математичний опис функціонування системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом;
- виконати опис імітаційної моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в систем управління технологічним процесом;
- зробити програмування моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в систем управління технологічним процесом;
- провести випробування моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в систем управління технологічним процесом;
- отримати характеристики роботи системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в систем управління технологічним процесом.
1 Опис, встановлення границь і обмежень моделювання системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ
Обробка інформації виконується на електронній обчислювальній машині, яка працює в системі управління технологічним процесом. До даної ЕОМ через кожні 7±2с. надходить інформація від датчиків та вимірювальних пристроїв. До обробки на ЕОМ повідомлення накопичуються в буферній пам’яті, після чого потрапляють для обробки в процесор. Час обробки повідомлень на ЕОМ складає 8±3 с.
Виконання моделювання вказано системи потрібно провести в таких межах, де буде враховано лише основні задан характеристики роботи – інтервали надходження повідомлень від датчиків та обробки заявок процесором ЕОМ, як було сказано в описі дорівнюють відповідно 7±2с. та 8±3с.; ємність буферної пам’яті складає 1 повідомлення, і якщо при надходженні нового повідомлення пам'ять заповнена, повідомлення втрачається. Динаміка технологічного процесу така, що має сенс обробляти повідомлення, як чекають в буферній пам'яті не більше ніж 14 секунд. Інші повідомлення вважаються втраченими.
Вплив інших факторів (наприклад затримки при надходженні повідомлень, перепони на лініях, відмови в роботі тощо) можна не враховувати.
Потрібно провести моделювання надходження лише 440 повідомлень від датчиків та вимірювальних пристроїв.
Побудований імітатор системи повинен дозволяти швидко змінювати інтервали надходження повідомлень від датчиків та нтервали обробки заявок процесором ЕОМ, ємність буферної пам’яті та термін актуальності повідомлення. Потрібно мати змогу швидко виконувати моделювання заданої системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , при змінах кількості отриманих повідомлень від датчиків та часу їх обробки на ЕОМ.
Імітатор також має дозволяти зміну законів надходження і обробки повідомлень при необхідності відповідних змін у заданій системі, а також для перевірки роботи самого імітатора з допомогою математичних формул, шляхом порівняння результатів моделювання з математично отриманими характеристиками при таких законах надходження і обробки, для яких результат можливо розрахувати математичною.
При виконанні моделювання точність дозволяється зменшити за рахунок отримання значень складних неперервних функцій нтерполяцією по основним відомим точкам. Це дасть можливість збільшення швидкост моделювання системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ .
2 Складання концептуальної моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ
2.1 Висування гіпотез, фіксація припущень необхідних та уточнення задачі моделювання для побудови моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ
Як видно з опису системи, вона складається із таких головних елементів: датчиків, ЕОМ та повідомлень що обробляються.
Через деякі випадкові моменти часу повідомлення від датчиків та вимірювальних пристроїв надходять до ЕОМ, для обробки.
При надходженні нової інформації в моменти часу, коли обчислювальний пристрій зайнятий, отримана від датчиків інформація потрапляє в буферну пам'ять за умови, що в ній є вільні блоки, або ж вона втрачається.
Після потрапляння інформації до обчислювального пристрою для обробки, яка триває певний випадковий час в заданому інтервалі, займається весь процесорний час.
Технологічного процес системи має таку динаміку, що має сенс обробляти лише ті повідомлення, що очікують в буферній пам'яті не більш ніж 12 секунд, а інші отримані повідомлення вважаються втраченими.
Висунемо гіпотези про те, що вказана система обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ відноситься до класу систем масового обслуговування, тобто є дискретною стохастичною системою. Впливом таких чинників, як перешкоди на лініях, зупинки системи, можна знехтувати.
2.2 Побудова схеми функціонування реального процесу надходження та обробки інформації від датчиків
Дані, що надсилають датчики та вимірювальн пристрої, надходять до обчислювального пристрою системи обробки за рівномірним законом розподілу (рисунок 1).
Рисунок 1 — Схема роботи системи обробки повідомлень від датчиків та вимірювальних пристроїв
Система обробки інформації представлена ЕОМ. Якщо обчислювальний пристрій вільний, то відразу ж починається обробка даних, нтенсивність якої також змінюється за рівномірним законом розподілу; але якщо обчислювальний пристрій зайнятий, інформація або потрапляє в буферну пам'ять, якщо там є вільні блоки, або ж втрачається.
3 Математичний опис функціонування системи отримання повідомлень від датчиків ЕОМ та виконання їх обробки
Щоб виконати моделювання потрібно отримати математичний опис процесу надходження і обробки повідомлень ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом.
З отриманої концептуальної моделі було отримано схему взаємодії елементів даної системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ . Побудована модель буде мати один процесор, який оброблятиме деяку чергу повідомлень від датчиків. Отже, припущення про те, що дану моніторингову систему процесу надходження і обробки повідомлень на ЕОМ у можна подати у вигляді одноканальної системи масового обслуговування (СМО), підтвердженим. Так як у буферній пам'яті може бути не більше ніж одне повідомлення, то вказана СМО є СМО з обмеженою довжиною черги (рисунок 2).
Рисунок 2 — Схема роботи СМО, яка відповідає заданій системі обробки повідомлень від датчиків
СМО, що відповідає заданій системі обробки повідомлень від датчиків, може бути одному з трьох наступних станів:
S0 - "канал вільний";
S1 - "канал зайнятий" (черга відсутня);
S2 - "канал зайнятий" (в черзі стоїть одна заявка).
Так як інтервали часу надходження і обробки заявок (повідомлень) не є найпростішими (а отже – і інтенсивності надходження обробки), то розрахувати характеристики даної системи обробки повідомлень математично неможливо, що викликає потребу виконання імітаційного моделювання цієї системи.
4 Опис мітаційної моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ
Як було показано попередньому розділі, процес надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ та їх обробки на ЕОМ можна представити у вигляді СМО. Тобто, модель заданої системи є дискретною стохастичною системою.
Виконання імітаційного моделювання вказаного процесу надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ та їх обробки на ЕОМ потребу проведення моделювання (імітацію) всіх подій, які можуть статись – отримання нформаційних повідомлень від датчиків, вхід і звільнення пам'яті ЕОМ, втрату даних після проходження часу їх актуальності чи повністю заповненій пам'яті, обробку повідомлень обчислювальним пристроєм.
Для проведення моделювання потрібно або буде організувати імітацію надходження транзактів в паралельному режимі, тому що в реальній системі надходження повідомлень від датчиків до ЕОМ та їх обробки на ЕОМ в один і той же момент часу можуть існувати кілька повідомлень від датчиків.
Отже, імітатор має працювати за таким алгоритмом:
- надходження повідомлення від вимірюючого пристрою;
- знищення повідомлення, якщо пам'ять заповнена;
Страницы: 1, 2
