《管理系统仿真与GPSSJAVA》第三章PPT课件.ppt

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1、第三章 从GPSS 到 GPSS/Java,北京市高等教育精品教材管理系统仿真与GPSS/Java,第3章 从 GPSS 到 GPSS/Java,3.1 GPSS建模基础3.2 基于GPSS的GPSS/Java,3.1 GPSS 建模基础,3.1.1 GPSS处理程序 也称为GPSS处理器，它是实现了GPSS算法的计算机解释程序。3.1.2 GPSS描述模型的方法模块图：描述模型的逻辑结构，相当于程序框图或流程图，一共有50块左右，不同形状的模块代表不同的模拟功能。模块之间用箭线连接，箭头所指模块表示当前模块执行完后下一个要执行的模块。由箭线及其指向定义了模块执行的顺序，也称为模块图路径。模型

2、程序：由按一定的逻辑排列并遵守一定语法规则的GPSS语句组成的文本文件，可由GPSS解释器执行。,3.1 GPSS建模基础,例如： 某理发馆只有一位理发师，顾客到达时间间隔平均为18分钟，偏差 6分钟，均匀分布。理发师为一个顾客理发平均所需时间为16分钟，偏差 4分钟，均匀分布。顾客到达后，若理发师闲，则立刻接受服务，否则按先来先接受服务的规则排队等待，模拟8小时。,模块图,模型程序,3.1.3 动态实体、服务实体和辅助实体,仿真系统,动态实体,流动性,暂驻性,真实系统 动态实体代表的实际事物超级市场 顾客高速公路 汽车货运系统 卡车加工车间 零件就诊医院 病人,服务实体,固定实体，分为单服务

3、台服务实体多服务台服务实体,真实系统 服务实体代表的实际事物 超级市场 收费员 高速公路 收费站 货运系统 仓库 加工车间 加工机床 就诊医院 医生与化验师,辅助实体,不对应实际系统的具体事物,1、 动态实体,动态实体在模型中总是试图从一个模块流入另一个模块，具有以下行为特点：1 根据需要按一定时刻或一定间隔时间进入模型2 在某一时刻可以离开模型3 众多动态实体可以同时存在于模型中4 在任一时刻，若有多个动态实体都要在模型中向前移动，那么要采取依次处理的机制动态实体在模型中停止运动的条件： 动态实体总是试图从一个模块流入另一个模块，只有下列条件之一发生时停止运动。1 流入的模块具有使动态实体停

4、留某一事先确定的间隔时间的功能2 流入的模块具有拒绝动态实体流入的功能，此时动态实体停留在紧前模块。3 动态实体流入TERMINATE模块，便被排出模型之外,2、服务实体,1. 服务实体映射为实际系统中能够提供服务的实体, 它们通常不会随着时间的变化，而发生移动或消失 。2. 服务实体有一定的容量。3. 服务实体提供的服务要持续一定的时间（可为随机值）4. 每个服务实体都有一对与动态实体相耦合的模块语句，代表服务的发生与结束。,与动态实体相耦合的模块,3、辅助实体,GPSS定义了若干不同类型的辅助实体，大都不对应实际系统的具体事物。这类实体有：1. 排队实体（简称队列）2. 函数实体（简称函数

5、）3. 保存值实体（简称保存值或保留值）4. 表实体（简称表或统计表）5. 逻辑开关实体（简称逻辑开关或开关）6. 变量实体（简称变量）7. 用户链实体（简称用户链） 它们为建模提供逻辑、计算、统计和输出等方面的辅助功能。从定义这些辅助实体的数据结构方面来看，类似于服务实体，因此模型中将服务实体和辅助实体统称为资源实体。,模拟时钟 模拟时钟为一全局变量，初值为 0 时间单位：由用户隐含定义 模拟时间与实际时间：实际系统从一个状态过渡到另一个状态，需要一个较长的时间，在GPSS中，仅仅是对时间变量和一系列有限个状态变量重新赋值所需时间。,3.1.4 模拟时钟和仿真算法 - 最短时间步长事件模拟法

6、,3.1.4 模拟时钟和仿真算法 - 最短时间步长事件模拟法,在某个时间点上，该发生的事件依次发生（事件的发生与系统状态修正一一对应），全部发生完毕，也就完成了该时刻下系统状态的修正，于是时钟被调整到下一事件发生的时刻,3.1.5 动态实体与事件,在GPSS中，动态实体进入或流出某一模块就意味某一事件（普通事件或关键事件）的发生或结束，动态实体的流动路径就是一系列事件发生的顺序。 关键事件：在某一未来的确定时刻所发生，只有以下两种情况。1）动态实体由GENERATE模块产生后通过该模块进入模型时，代表 接受服务的实体到达服务系统的事件发生了。2）动态实体进入ADVANCE模块滞留一段时间后，代

7、表接受服务的实体接受服务后离开服务实体的事件发生了。普通事件：由关键事件引发的事件为普通事件。事件三要素： 1. 事件类型，即发生了什么事2. 事件发生时间，是否确定3. 事件发生的主体，即事件发生在哪一个动态实体上,3.1.5 动态实体与事件,动态实体映射为内存中的一个连续的存储区，动态实体有自己的属性：如编号、当前所在模块编号、下一个要进入的模块编号、未来移动时间等。未来事件链：存放在未来某个确定时刻会发生关键事件的动态实体，按照从小至大的未来发生时间依次从链头至链尾排列。时钟修正：根据未来链前端第一个动态实体的未来移动时间调整时钟，并把未来事件链上移动时间等于当前时刻的动态实体一一移入模

8、型。 时钟修正后，处理器立即启动系统状态修正程序。,3.1.5 动态实体与事件,系统状态修正：处理器依次移动在当前时刻每一个可以移动的动态实体，使之在模型中尽可能向前运动。直到以下3个条件之一发生为止：（1）动态实体进入ADVANCE模块，获得未来移动时间后，被重新放到未来事件链。（2）动态实体被类似SEIZE的模块所拒绝时，停留在紧前模块。（3）动态实体进入TERMINATE模块被排除模型。 若在当前时刻所有动态实体都停止了运动，则系统状态修正的操作结束；处理器立即启动时钟修正程序。系统状态修正和时钟修正交替进行，直到仿真结束的条件发生。,3.1.5 动态实体与事件,关键事件：在未来一个确定

9、的时间会发放生的事件，如顾客到达理发馆和滞留一段确定的时间后释放理发师事件。,发生关键事件,触发,调整当前时钟,触发,系统状态修正,对应,发生普通事件,循环，直到普通事件全部发生为止,再次发生关键事件,普通事件：发生时间不确定，因关键事件的触发而发生。如，顾客到达可以触发排入队列事件、占用理发师事件（可能）、离开队列事件；释放理发师关键事件可以触发当前顾客离开理发馆事件，正在等待的顾客占用理发师、离开队列、开始理发事件等。,动态实体由 GENERATE 模块产生。 GENERATE模块每被执行一次，便产生一个动态实体，并为其编号，记录其未来移动时间和下一移入的模块，然后将其放至未来事件链(该动

10、态实体当前所在模块为-1，下一要进入的模块就是该GENERATE 模块)。在以后的某个时钟修正时刻（等于该动态实体的未来移动时间），这一动态实体被送入模型。由某 GENERATE 模块产生的动态实体在模型中开始移动时，首先将进入的是产生它的 GENERATE 模块，于是，该 GENERATE 模块又被执行一次，而以上的过程又被重复一次，即又由该 GENERATE 模块，产生一个新的动态实体，它被标记后，又被放至未来事件链，然后引发这一事件的动态实体进入紧后模块，开始其运动。 模型输入的作用就是使模型的所有GENERATE模块按其排列的顺序，各被执行一次，且仅仅一次。于是模型输入完成后，未来事件

11、链依次按未来移动时间的先后从头至尾排列着每个GENERATE 模块产生的第一个动态实体。,3.1.6.动态实体的产生与模型输入,3.2 基于GPSS的GPSS/Java,3.2.1 什么是GPSS/Java ：GPSS/JAVA是用 JAVA实现的GPSS专用仿真系统。 GPSS/JAVA 是使用 JAVA 来实现建模接口和仿真算法的若干程序模块 ，并将这些程序模块以类的形式集中封装在一仿真类库（gpssjv）中，以供用户使用。用户在建立仿真模型时，只需引入仿真类库，便可调用仿真类库提供的仿真算法和建模接口，来构建实际系统的仿真模型。,3.2.1 GPSS/Java的优点,（1）仿真系统完全向

12、用户开放，用户可以根据需要任意向仿真类库添加实现某种功能的新接口。 （2）GPSS/JAVA类库（gpssjv）结构高度模块化，模块由JAVA类组成。（3）建模语言功能的极大丰富与扩展，用户可以在模型程序中使用JAVA的语言部分的所有功能，并且可以使用JAVA本身提供的标准类库及其他开发人员提供的非标准的类库，来实现任何满足构造复杂模型所需要的操作。,仿真类库,仿真基础类,仿真支持类,BlockOp类资源实体类操作模块类,动态实体类、仿真调度类、链表操作类、异常处理类、辅助操作符、常量定义接口和公用消息类,封装了建模所需的模块语句和标准属性,封装了模型程序界面接口和模型控制语句等,3.2.2.

13、 Java简述,（1）对象与类 客观存在的具体事物就是对象性质和行为相似的事物的总称为类 要先定义类，然后用其产生对象。类含有两种属性：成员变量，描述对象的性质或状态成员方法，描述对象的行为或执行的操作 Java 使用关键词class定义一个类，每个类要有一个类名，类名必须是合法的Java标识符。 例如，以下定义了一个名为Facility的类，它有3个成员变量和5个成员方法。,类,公有成员,私有成员,又称接口，可以通过对象调用,仅能被类内部的程序访问,成员变量成员方法,3.2.2.Java简述,3.2.2. Java简述,（2）创建对象 使用类，创建对象。例如： Facility b1=new

14、 Facility(“Barber Wang”); Facility b2=new Facility(“Barber Zhang”); b1和 b2代表使用 Facility类创建的两个对象，称为引用变量。对象在创建时会自动调用其构造方法，构造方法与类名相同，且无返回类型，常用以初始化对象的成员变量。 一个类中，可以定义多个同名方法，但方法参数的类型或个数不同，这称为方法的重载；构造方法是特殊的方法，也可以重载。（3）this引用 关键词 this 为一引用变量，在某一方法中代表当前对象，即调用该方法的对象。,3.2.2. Java简述,（4）继承与覆盖 Java使用关键词 extends 来

15、描述两个类的继承关系，例如： class A extends B 则，A为B的子类。子类继承父类的非私有属性，可以重写(覆盖)父类签名相同的方法。（5）抽象方法与抽象类 用关键词abstract 修饰的方法和类，分别称为抽象方法和抽象类。BlockOp 类封装了抽象方法run() 和simulate() ，称为模型程序界面接口，模型类必须实现这两个方法。（6）异常及其捕捉 GPSS/JAVA提供了异常处理类gpssException.java等，用以处理模型运行时的常见异常。,3.2.2. Java简述,（7）包及其引用一个包中可以含有多个类，但只有公有类能够被该包以外的程序所访问。一个源程序

16、文件可以定义多个类，但只能定义一个类是公有的，该程序文件必须以公有类的类名命名，扩展名为java。使用包语句 package 包名；将类定义在一个包中。GPSS/JAVA提供的所有类封装在gpssjv包中，仿真模型类必须引入该包，才能引用包中提供的建模接口。在对引用此包的模型程序进行编译和运行时，系统需要通过包的绝对路径访问包中被引用的类。JAVA约定由环境变量 CLASSPATH 提供此信息，即包路径的直接父目录的绝对路径。,3.2.2. Java简述,（7）包及其引用 例如，若包gpssjv的路径为 d:myjavagpssgpssjv，则应设置 CLASSPATH=.;d:myjavag

17、pss在完成包的安装和正确设置后，若要在程序中使用包中的类，可以在程序首部使用包引入语句，例如： import gpssjv.*; （8）主类与主方法 含有主方法的类称为主类。 一个基于桌面的JAVA应用程序，程序从主类的主方法开始执行，主方法执行完，程序结束。,3.2.3 GPSS/JAVA描述模型的方式,GPSS/JAVA仍旧使用模块图描述系统模型的逻辑结构。 GPSS/JAVA 模型程序是由按一定的逻辑排列， 遵守JAVA语法规则的GPSS/JAVA类库接口语句组成的 JAVA 程序文件，编译后生成模型类文件，由 JAVA解释器执行。GPSS/JAVA语句与GPSS模块语句和控制语句几乎

18、一一对应。 用 GPSS/JAVA （桌面应用完全版）编写的 Demo3_1 模型的程序具有如下形式：,3.2.3 GPSS/JAVA描述模型的方式,3.2.3 GPSS/JAVA描述模型的方式,GPSS/JAVA模型程序有如下书写和语法要求：（1）必须引入gpssjv仿真包（类库）（2）定义一个模型公有类（简称模型类），模型程序文件名必须与模型类名相同，扩展名为 java（3）模型类必须继承类库中定义的 BlockOp 类（4）主方法中创建一个模型类对象，通过此对象调用 run 方法（桌面应用学生版不需要定义主方法）（5）模型类必须实现父类的run方法，在此安排GPSS/JAVA的模型控制语句（6）第一个模型控制语句必须是 setModel()语句，该语句创建仿真调度程序对象（7）所有GPSS的资源实体必须作为模型类成员变量，先定义，后使用（8）模型类必须实现父类的 simulate方法，在此安排 GPSS/JAVA的模块语句（9）模型每一个模块语句必须前导一个 case 标号，标号可以不连续，但必须为非负递增（10）不允许有case标号，而无模块语句。,谢 谢 ,欢迎使用管理系统仿真与GPSS/JAVA,