sistemas y modelos. que son modelos ? tipología de modelos tipología de modelos

Sistemas y Modelos

QUE SON MODELOS ?

Tipología de Modelos

Simulación

La simulación es una herramienta de análisis de sistemas, que se basa en la experimen-tación sobre modelos de éstos para obtener las conclusiones.

En este curso nos centraremos en Sistemas puramente Informáticos (Bases de datos, Redes de Ordenadores, etc.)

Diseño de un Simulador

Sistema Real Modelo deSistema

Datos Reales

Datos Simulados

Codificación

Validación

Abstracción

Validación

SelecciónParadigma

Lenguaje de Simulación

Objetivos

ProgramaSimulación

Modelo Computacional

Tipos de Modelos

Sistema Real

Experimento real Experimento sobre modelo

Modelo físico Modelo matemático

AnalíticoSimulado

Estático(no existe el tiempo)

Dinámico

Continuo Discreto

Elementos de un Modelo

• Estructura del sistema (entidades, sus propiedades y relaciones)

• Recursos del sistema (entidades compartidas)

• Dinámica del sistema (cambios sobre el estado de las entidades)

• Condiciones de contorno del sistema (variables aleatorias del sistema)

Estructura

• Variables de estado:Partes del sistema que cambian a lo largo de la simulación.

• Diseño Orientado a Objeto (notación UML)– Clases: agrupan objetos con igual estructura y

comportamiento.– Objetos: entidades del sistema con identidad

propia y un estado descrito a través de pares atributo valor.

– Métodos: describen las operaciones sobre los objetos, ocultando su implementación.

Descripción de Clases

+ Id: integer+ NumProcesados: integer+ TiempoServicioMedio: float+ TiempoRestrasoMedio: float

+ PeticionServicio(Paquete)+ FinServicio()+ Procesa()+ EnProceso():bool+ ColaVacía():bool+ SiguienteNodo():Nodo

Declaración deatributos

Declaración de métodos(solo cabeceras)

Nombre de clase Nodo

Relaciones entre Clases

1..N

Agregación

Asociación

Herencia

+ Creados: integer+ RetrasoMedio: float

+ CreaPaquete() ...

Red

Nodos+ Id: integer+ Procesados: integer+ ServicioMedio: float+ RestrasoMedio: float ...

Nodo

1..1

+ NMedio: integer+ Tamaño: float

+ Encola(Paquete)+ Desencola():Paquete

ColaEnEspera

1..N

+ Id: integer+ tamaño: integer

Paquete

PaquetesSiguiente

1..1

Origen

1..1

1..1Destino

Dinámica del Sistema

• Un suceso representa un cambio en alguna variable de estado del sistema.– La creación de un paquete en la red (Red.Creados++).– El procesamiento de un paquete en un nodo

(N.Procesados++).

• Los sucesos puede clasificarse en:– Sucesos discretos: modificaciones instantáneas de

las vbles. – Sucesos continuos: variaciones infinitesimales de las

vbles (ecuaciones diferenciales).

• Los sucesos además pueden ser deterministas o estocásticos.

B

Diagramas de Sucesos

El suceso A planifica B para dentro de t unidades de tiempo.

El suceso A planifica B para dentro de t unidades de tiempo solo si se satisface la condición cond.

El suceso A cancela al suceso B después de t unidades de tiempo.

(t puede ser una variable aleatoria)

A Bt

tA B

cond

tA

t1

Diagramas de Sucesos

El suceso A planifica el suceso B con la probabilidad p, para dentro de t unidades de tiempo.

El suceso A planifica a B, a C o a D según la distribución de probabilidades (p1, p2, p3). Solo se planifica un suceso.

B

A

B

C

D

X=p

t

X=p1

X=p2

X=p3

t2

t3

A

Diagramas de Sucesos

Suceso periódico de ciclo t.

Sucesos inciales de la simulación.

Definición de macro-sucesos.

A

t

S

A DF

GMacro-suceso

t

Recursos

• Un recurso es una parte del sistema que debe ser compartida por varios agentes.

• Redes de colas de espera.

• El elemento básico es la estación de servicio con cola de espera.

• Las redes de colas expresan el flujo de los clientes a través de las estaciones de servicio.

Estaciones de Servicio

Una estación de servicio se caracterizan por:– Tasa de llegada– Número de servidores – Distribución del tiempo de servicio– Capacidad del sistema– Política de servicio

Estaciones de ServicioServidores

Fuente declientes

Cola espera

Tllegada

C1: M.ServidorLibre( )C2: not M.Cola_vacía( )tprep: tiempo preparación

2 solicita servicio

Diagrama de sucesos (FCFS):

Tserviciotprep

C1

tprep

C2

1 lleganuevo cliente

3entra en servidor

4sale del servidor

ESTACIÓN FCFSt0

Políticas de Servicio

¿cómo deben procesarse los clientes de una estación?

• FCFS (o FIFO): First Come, First Served• LCFS (o LIFO): Last Come, First Served• Round-Robin (RR)• Processor Sharing (PS)• Service in Random Order (SIRO)• Control de Prioridades

– Expulsiva con reanudación (preempt)– No expulsiva– Expulsiva con reinicialización

Ejemplo 1

Sistema Informático

T1

T2

T3

T4

CPU

D1 D2

Diagrama UML

+ Ntrans: int+ TMedio: double+ Niter: int...

Sistema + Id: int+ Procesados: int+ R: double ...

EstaciónFCFS

1..1

+ Nq: int+ W: double

+ Encola(Tr)

+ Desencola():Tr

ColaEnEspera

1..N

+ Id: int+Ttrans: double

Transacción

ítems

Disco CPU

1..1

1..2

Diagrama de colas

Terminales

CPU

D1

D2M/M/1

M/M/1

M/M/1

Diagrama de sucesos

1 1ª transacción

2 2ª transacción

3 3ª transacción

4 4ª transacción

Terminales CPU

D1

D2

P1

P2

P3

P1=1/NiterP2=(1-P1)/2P3=(1-P1)/2

1 1ª transacción

2 2ª transacción

3 3ª transacción

4 4ª transacción

CPU

D1

D2

P1

P2

P3

14 154000

Diagrama de sucesos

Diagrama de sucesos

1 1ª transacción

2 2ª transacción

3 3ª transacción

4 4ª transacción

D1

D2

P1

P2

P3

14 154000

54ms C1

C2

6 7

Diagrama de sucesos

1 1ª transacción

2 2ª transacción

3 3ª transacción

4 4ª transacción

P1

P2

P3

14 154000

54ms C1

C2

6 7

814ms C1

C2

9 10

1114ms C1

C2

12 13

Ejemplo 2

Videos bajo demanda

Almacénde DVDs

Torre DVDs

Brazo Robot

Servidor

3 Discos (10 Gb)

CPU:500 Mhz512 Mb...

Internet

Esquema del sistema

CACHÉ-RAM

CACHÉ-DISCO

JUKE-BOX

GESTOR DE VÍDEOS

COMMON GATEWAY INTERFACE (CGI)

Cliente Cliente Cliente

3

BRAZO

Descripción de Clases

Gestor de videos

+ número_films: integer+ Películas: List Film

+ nuevo_film(Film)+ nuevo_cliente(Cliente)+ pos_film_cliente(Film, Cliente):Fotograma+ clientes_en_ pelicula(Film): List Cliente

Definición deatributos

Definición de métodos(solo cabeceras)

Nombre de clase

No es necesario definir los tipos exactos de los atributos y de los métodos,ya que éstos pertañen al modelo computacional.

Film

+ código+ duración+ clientes: List Cliente

+ nuevo_cliente(Cliente)+ dame_cliente():Cliente...

GestorVídeos

Brazo Robot

Juke Box

Caché Disco

Caché RAM

0

1

2

(0) Llegada de peticiones(1) Busca GF en RAM(2) Busca GF en Discoc1) ¿película en marcha?

Ejemplo

normal(2000ms)

400ms

c1

(0, f1(x))

(0, f2(x))