Программирование в системе GPSS

Лекции читает
канд.техн.наук, доцент
Литвинов Владислав Леонидович

Список литературы:
1. О.И. Кутузов, Т.М. Татарникова
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
http://dvo.sut.ru/libr/ius/w101kutu/index.htm
2. Боев В. Д, Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS WORLD. Учеб. пособие — СПб..: БХВ-Петербург, 2004. — 368 с.
3. Боев В. Д, Сыпченко Р. П. Компьютерное моделирование. Элементы теории и практики. Учеб. пособие — СПб..: Военная академия связи, 2009. — 432 с.
4. Бражник А. Н, Имитационное моделирование: возможности GPSS WORLD — СПб..: Реноме, 2006. — 439 с.

Тема лекции 2:
Программирование в системе GPSS

В алфавит языка GPSS входят следующие символы:
A, B, ..., Z - большие буквы латинского алфавита,
1, 2, ...., 9, 0 - цифры,
? – вопросительный знак (для вызова помощи),
@ - коммерческое (знак остатка от деления),
# - решетка (номер) - используется как знак умножения,
$ - знак доллара,
^ - «карет» - знак возведения в степень,
+ - плюс,
- - минус,
_ - подчеркивание,
* - звездочка,
/ - косая черта (знак деления),
( - левая скобка,
) - правая скобка,
‘ - апостроф,
. - точка,
, - запятая,
- пробел.
Формальные правила написания программ на языке GPSS образуют его синтаксис.

При моделировании между системой, описываемой на языке GPSS (GPSS-системой), и моделируемой реальной системой устанавливают определенное логическое соответствие, которое позволяет из сведений, получаемых при анализе GPSS-системы, делать определенные выводы о реальной системе. Такие выводы называют интерпретацией GPSS-систем. Правила интерпретации GPSS-систем составляют семантику языка GPSS. В отличие от синтаксиса семантика является неформальной стороной языка и потому не может быть описана с математической однозначностью. Как правило, семантику описывают и изучают с помощью примеров интерпретации разнообразных языковых конструкций.
Наряду с синтаксическим и семантическим аспектами языка большое значение имеет его прагматический аспект. Прагматика языка включает сведения по его практическому использованию, в том числе типичные приемы написания программ на этом языке, методы организации их отладки и выполнения и т.д. Необходимые сведения такого рода будут приводиться ниже по мере надобности.

Классы объектов языка GPSS
Описываемые на GPSS абстрактные системы строятся из набора простых объектов. Эти объекты делятся на четыре класса: динамические, оборудование, статистические и операционные.
Динамические объекты называются транзактами. Эти объекты могут возникать и уничтожаться. Транзакты движутся в системе и производят при движении ряд действий. Транзакты могут также «размножаться» и «склеиваться».
Каждый транзакт имеет определенное число параметров, значения которых могут меняться в результате выполняемых действий.

Ниже приводятся некоторые интерпретации транзактов.
Моделируемая система Интерпретация транзакта
Кинотеатр Зритель
ЭВМ Задание
Универсам Покупатель
Сеть перекрестков Автомобиль
Сеть ЭВМ Сообщение
Производственный участок Изделие

Оборудование в GPSS подразделяется на следующие типы: устройства памяти и логические ключи. Оборудование подвергается определенным воздействиям со стороны транзактов.
Устройство может находиться в одном из трех состояний: свободном, занятом или захваченном. В начальный момент все устройства свободны. Переходы устройства из одного состояния в другое происходят в результате воздействия транзактов, которые могут соответственно освобождать, занимать или захватывать устройства. Устройство в каждый момент времени может быть занято или захвачено не более чем одним транзактом.
Ниже приводятся некоторые из возможных интерпретаций устройств.
Моделируемая система Интерпретация устройства
Кинотеатр Кассир
ЭВМ Процессор
Универсам Продавец
Сеть ЭВМ Канал связи
Производственный участок Станок

Логический ключ имеет 2 состояния: S (включен) и R (выключен). Состояния ключа устанавливаются одними транзактами и могут проверяться другими. Результаты проверки могут учитываться в последующих действиях транзактов. В начальном состоянии все ключи в системе выключены.
При моделировании сети перекрестков ключ может соответствовать светофору.
Представителями статистических объектов являются очереди и таблицы. Эти объекты вводятся в модель в подавляющем числе случае не с целью отображения каких-либо реальных объектов, а только для сбора необходимой пользователю статистики о модели. Следовательно, статистические объекты ориентированы не на семантику, а на прагматику языка GPSS и для них нельзя привести таблицу.
Каждая очередь в GPSS-системе имеет выход и вход. Очередь подсчитывает статистические данные о проходящих через нее транзактах: число проходящих транзактов, среднее время задержки транзактов в очереди и т.д.

Таблица может для любой указанной пользователем величины фиксировать и обрабатывать последовательность ее значений. По наблюдаемым значениям указанной величины таблица вычисляет определенную статистическую информацию об этой величине: ее математическое ожидание, среднее квадратичное отклонение и т.д.
Операционные объекты в GPSS называются блоками. Блоки являются ячейками пространственной структуры GPSS-системы: ее функциональное пространство имеет вид последовательности блоков. Транзакты в системе всегда находятся в каких-либо ее блоках. Движение транзактов в системе есть их перемещение из одних блоков в другие. В то же время каждый блок представляет собой некоторый алгоритм преобразования объектов системы. Этот алгоритм выполняется, если транзакт находится в блоке.
Динамика GPSS-системы характеризуется тем, как проходят изменения состояний ее объектов во времени.

Все объекты системы изменяют свои состояния скачкообразно. Модельное время складывается из интервалов постоянства состояний объектов и из отдельных моментов мгновенного изменения состояний. Изменения состояний объектов называются событиями. Каждое событие происходит в момент перемещения какого-либо транзакта из одного блока в другой. Последовательность разделенных интервалами времени мгновенных событий, происходящих при движении в модели фиксированного транзакта, называется процессом.

Стандартные числовые атрибуты
Алгоритм, выполняемый при входе транзакта в блок, определяется типом блока, указанным в поле операции, и операндами, которые записаны в поле операндов. Операнды дают выполняемому алгоритму информацию о текущем состоянии объектов системы в виде значений стандартных числовых атрибутов (СЧА).
В общем случае любой СЧА имеет вид:
tj
где t - идентификатор выражаемой атрибутом характеристики, j - указание, к какому именно объекту относится данная характеристика. Например, СЧА, значение которого равно текущему содержимому (числу занятых единиц) памяти номер 1, имеет вид:
Q1 ,
где буква Q обозначает «текущая длина очереди», а число 1 указывает, что имеется в виду очередь номер 1.

В общем случае идентификатор характеристики t состоит из одной или двух букв, а указатель j является либо номером объекта (как в S1), либо присоединенным именем объекта, либо косвенным номером объекта.
Присоединенное имя состоит из знака $ и метки объекта. Так, значение атрибута
S$MEM
равно текущему содержимому памяти, которая имеет метку МЕМ.
Косвенный номер объекта состоит из знака * и номера параметра транзакта. При этом имеются в виду параметры того транзакта, который обрабатывается в данный момент времени. В качестве косвенного номера объекта принимается содержимое указанного параметра транзакта. Например, значение атрибута
Q*2
равно текущей длине очереди, номер которой записан во втором параметре транзакта.