Simulación de sistemas discretos
En los sistemas discretos, los cambios en el estado del sistema son discontinuos y cada cambio en el estado del sistema se llama un event. El modelo utilizado en una simulación de sistema discreto tiene un conjunto de números para representar el estado del sistema, llamado comostate descriptor. En este capítulo, también aprenderemos sobre la simulación de colas, que es un aspecto muy importante en la simulación de eventos discretos junto con la simulación del sistema de tiempo compartido.
A continuación se muestra la representación gráfica del comportamiento de una simulación de sistema discreto.
Simulación de eventos discretos: características clave
La simulación de eventos discretos generalmente se lleva a cabo mediante un software diseñado en lenguajes de programación de alto nivel como Pascal, C ++ o cualquier lenguaje de simulación especializado. Las siguientes son las cinco características clave:
Entities - Son la representación de elementos reales como las partes de máquinas.
Relationships - Significa vincular entidades entre sí.
Simulation Executive - Se encarga de controlar el tiempo de avance y ejecutar eventos discretos.
Random Number Generator - Ayuda a simular diferentes datos que ingresan al modelo de simulación.
Results & Statistics - Valida el modelo y proporciona sus medidas de desempeño.
Representación de gráfico de tiempo
Cada sistema depende de un parámetro de tiempo. En una representación gráfica, se denomina tiempo de reloj o contador de tiempo e inicialmente se pone a cero. El tiempo se actualiza en función de los siguientes dos factores:
Time Slicing - Es el tiempo definido por un modelo para cada evento hasta la ausencia de cualquier evento.
Next Event- Es el evento definido por el modelo para que se ejecute el próximo evento en lugar de un intervalo de tiempo. Es más eficiente que Time Slicing.
Simulación de un sistema de colas
Una cola es la combinación de todas las entidades del sistema que se atienden y las que esperan su turno.
Parámetros
A continuación se muestra la lista de parámetros utilizados en el sistema de cola.
Símbolo | Descripción |
---|---|
λ | Denota la tasa de llegada, que es el número de llegadas por segundo. |
Ts | Denota el tiempo medio de servicio para cada llegada, excluyendo el tiempo de espera en la cola. |
σTs | Denota la desviación estándar del tiempo de servicio. |
ρ | Denota la utilización del tiempo del servidor, tanto cuando estaba inactivo como ocupado |
tu | Denota la intensidad del tráfico |
r | Denota la media de elementos en el sistema |
R | Denota el número total de elementos en el sistema |
Tr | Denota el tiempo medio de un artículo en el sistema. |
TR | Denota el tiempo total de un artículo en el sistema. |
σr | Denota la desviación estándar de r |
σTr | Denota la desviación estándar de Tr |
w | Denota el número medio de elementos en espera en la cola. |
σw | Denota la desviación estándar de w |
Tw | Denota el tiempo medio de espera de todos los artículos. |
Td | Denota el tiempo medio de espera de los elementos en espera en la cola. |
norte | Denota la cantidad de servidores en un sistema |
mx (y) | Indica la y ésimo percentil que significa que el valor de y debajo de la cual x se produce y por ciento del tiempo |
Cola de servidor único
Este es el sistema de cola más simple, como se representa en la siguiente figura. El elemento central del sistema es un servidor, que brinda servicio a los dispositivos o elementos conectados. Los elementos solicitan al sistema que se sirvan, si el servidor está inactivo. Luego, se sirve inmediatamente, de lo contrario se une a una cola de espera. Una vez que el servidor completa la tarea, el elemento sale.
Cola de varios servidores
Como sugiere el nombre, el sistema consta de varios servidores y una cola común para todos los elementos. Cuando cualquier elemento solicita el servidor, se asigna si al menos un servidor está disponible. De lo contrario, la cola comienza a comenzar hasta que el servidor esté libre. En este sistema, asumimos que todos los servidores son idénticos, es decir, no hay diferencia entre qué servidor se elige para qué elemento.
Hay una excepción de utilización. DejarN Ser los servidores idénticos, entonces ρes la utilización de cada servidor. ConsiderarNρser la utilización de todo el sistema; entonces la utilización máxima esN*100%, y la tasa de entrada máxima es -
$ λmax = \ frac {\ text {N}} {\ text {T} s} $
Relaciones de cola
La siguiente tabla muestra algunas relaciones básicas de cola.
Términos generales | Servidor único | Multi servidor |
---|---|---|
r = λTr Fórmula de Little | ρ = λTs | ρ = λTs / N |
w = λTw Fórmula de Little | r = w + ρ | u = λTs = ρN |
Tr = Tw + Ts | r = w + Nρ |
Simulación del sistema de tiempo compartido
El sistema de tiempo compartido está diseñado de tal manera que cada usuario usa una pequeña parte del tiempo compartido en un sistema, lo que da como resultado que varios usuarios compartan el sistema simultáneamente. El cambio de cada usuario es tan rápido que cada usuario tiene ganas de usar su propio sistema. Se basa en el concepto de programación de CPU y multiprogramación donde se pueden utilizar múltiples recursos de manera efectiva ejecutando múltiples trabajos simultáneamente en un sistema.
Example - Sistema de simulación SimOS.
Está diseñado por la Universidad de Stanford para estudiar los complejos diseños de hardware informático, analizar el rendimiento de las aplicaciones y estudiar los sistemas operativos. SimOS contiene simulación de software de todos los componentes de hardware de los sistemas informáticos modernos, es decir, procesadores, unidades de gestión de memoria (MMU), cachés, etc.