Моделирование систем

Москва  2022

М инис терс тво науки и высш его о б ра з о ва н и я рФ

ФеДераЛЬное госуДарственное автоноМное образоватеЛЬное уЧреЖДение 
высшего образования 
«наЦионаЛЬныЙ иссЛеДоватеЛЬскиЙ теХноЛогиЧескиЙ университет «Мисис»

институт инФорМаЦионныХ теХноЛогиЙ и автоМатизированныХ систеМ 
управЛения 
 
Кафедра автоматизированных систем управления

А.Н. Гончаренко

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ

Лабораторный практикум

рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 4678

УДК 65.011.56 
 
Г65

Р е ц е н з е н т 
канд. техн. наук, доц. Д.В. Калитин

Гончаренко, Алексей Николаевич.
Г65  
Моделирование систем : лаб. практикум / А.Н. Гончаренко. – Москва : Издательский Дом НИТУ «МИСиС», 
2022. – 56 с.

Лабораторный практикум предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Моделирование систем». Включает в 
себя теоретический материал и задачи для программирования, что 
позволяет эффективно выполнять задания и получать корректные 
и легко интерпретируемые результаты моделирования.
Предназначен для  обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», а также обучающихся по другим направлениям подготовки, 
изучающих информационные технологии. Может быть рекомендован для построения моделей при выполнении основной части 
выпускной квалификационной работы.

УДК 65.011.56

 А.Н. Гончаренко, 2022
 НИТУ «МИСиС», 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ....................................................................... 4
Основные инструменты GPSS, используемые  
при выполнении лабораторных работ ................................ 6
Методические рекомендации к выполнению  
лабораторных работ .......................................................17
Лабораторная работа 1. Основные сведения о языке 
моделирования GPSS .....................................................18
Лабораторная работа 2. Системы массового  
обслуживания с одним прибором и очередью .....................22
Лабораторная работа 3. Расширение системы массового 
обслуживания с одним прибором и очередью .....................27
Лабораторная работа 4. Система с одним прибором  
и очередью для приоритетной дисциплины обслуживания ... 30
Лабораторная работа 5. Система обслуживания  
с прибором, очередью и обратной связью ..........................32
Лабораторная работа 6. Моделирование многоканальных 
систем массового обслуживания ......................................35
Лабораторная работа 7. Многоканальная система  
массового обслуживания с очередью ................................38
Лабораторная работа 8. Проверка числовых  
атрибутов БЛОК TEST ...................................................41
Лабораторная работа 9. Использование распределений 
вероятностей в GPSS. Использование равномерных 
распределений в блоках ADVANCE и GENERATE ..............43
Лабораторная работа 10. Определение непрерывных  
функций моделирования экспоненциально  
распределенных интервалов времени обслуживания ..........47
Лабораторная работа 11. Использование вероятностей  
в GPSS .........................................................................50
Лабораторная работа 12. Влияние длины очереди  
на среднюю интенсивность обслуживания ........................53
Библиографический список ............................................55

ВВЕДЕНИЕ

Имитационное моделирование является мощным инженерным методом исследования сложных систем, используемым 
в тех случаях, когда другие методы оказываются малоэффективными.
Имитационная модель представляет собой систему, отображающую структуру и функционирование исходного объекта в 
виде алгоритма, связывающего входные и выходные переменные, принятые в качестве характеристик исследуемого объекта. Имитационные модели реализуются на вычислительных 
машинах с использованием различных языков программирования. Вообще говоря, для построения имитационных моделей можно использовать любые языки процедурного (подпрограммного) типа или, как теперь их принято называть, 
– объектно-ориентированные языки, но их использование сопряжено со значительными затратами времени и сложностями при программировании. 
В то же время очевидно, что в состав любой имитационной 
модели должен входить целый ряд типовых модулей, необходимых для моделирования, – модули, имитирующие вероятностные элементы и процессы, модули сбора и статистической обработки результатов и др. Если эти типовые модули 
заготовить заранее и при построении имитационной модели 
конкретной системы лишь настраивать их, то, очевидно, трудоемкость разработки имитационной модели значительно 
уменьшится. Это обстоятельство было замечено достаточно 
давно, что привело к разработке целого ряда имитационных 
систем на базе универсальных языков программирования. 
Дальнейшее развитие этой концепции позволило разработать 
специализированные языки программирования, позволяющие с наибольшим удобством и эффективностью проектировать имитационные модели сложных систем. Наиболее известным и распространенным языком моделирования дискретных 
систем является общецелевой язык имитационного моделирования GPSS (General Purpose Simulating System – общецелевая система моделирования), разработанный фирмой IBM.
GPSS является языком моделирования, который используется для построения дискретных моделей и проведения моделирования на ЭВМ. В него входят специальные средства для 

описания динамического поведения систем, меняющихся во 
времени, причем изменение состояний происходит в дискретные моменты времени.
Моделирование дискретных процессов опирается на фундаментальные области теории вероятности и математической 
статистики.
Компактность, одно из основных преимуществ языка 
GPSS, является следствием того, что в GPSS встроено максимально возможное число логических программ, необходимых 
для моделирования систем.
Интерпретатор GPSS выполняет многие функции автоматически, например, сбор статистических данных, распечатку 
итоговой статистики, планирование событий.

ОСНОВНыЕ ИНСтРУмЕНты GPSS, 
ИСпОльзУЕмыЕ пРИ ВыпОлНЕНИИ 
лАбОРАтОРНых РАбОт

транзакт

Понятие «транзакт» является основополагающим для концепции GPSS и в зависимости от моделируемой системы ассоциируется с тем или иным реальным элементом сложной 
системы. Так, скажем, в случае моделирования системы массового обслуживания (СМО) под транзактом понимается заявка или требование на обслуживание. При моделировании других систем под тразактом может подразумеваться некоторая 
единица оборудования, характеризуемая вектором состояния.
Для того чтобы понятие «транзакт» было универсальным, 
с каждым транзактом в GPSS связан вектор параметров транзакта размерностью до ста единиц.
Транзакты в GPSS могут «создаваться» («вводиться»), 
«уничтожаться» («выводиться»), «задерживаться», «размножаться», «сливаться», «накапливаться» и т.д. Весьма важным является то, что в процессе моделирования можно изменять параметры транзактов, что позволяет моделировать 
такие процессы, как старение оборудования или изменение 
производственной ситуации. 

блок

Другим фундаментальным понятием GPSS является понятие «блок». Блок GPSS представляет собой некоторый самостоятельный элемент моделирующей программы, ассоциирующийся с некоторым реальным элементом моделируемой 
системы. Каждый блок реализует одну или несколько операций над транзактом, группой транзактов или параметрами 
транзактов, а совокупность блоков составляет моделирующую 
программу. Таким образом, GPSS представляет собой блочную 
систему программирования, что в значительной мере упрощает построение моделирующих программ.
Блоки GPSS можно классифицировать следующим образом:
 y
аппаратно-ориентированные, используемые для отображения функционирования элементов оборудования реальных схем;