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计算机模拟---排队系统仿真研究

计算机模拟---排队系统仿真研究
计算机模拟---排队系统仿真研究

计算机模拟---

医院排队系统仿真研究与分析

专业:交通工程

年级:2009级

姓名:颜奋帆

学号:20092953

摘要

本文通过研究排队系统的构成,来到过程,服务时间,服务窗口,服务类型等方面,评价排队服务系统性能的主要指标。在对排队系统进行分析后,得到结构图与主要流程图。通过医院排队系统仿真研究与分析,得到排队系统的一般运行规律,并提出合理的意见与建议。

Abstract

By analyzing different aspects like queuing system, processing, service time, service windows and service type, this paper introduced a way to evaluate the main indicators of the queuing system. After detailed research, structure chart and main flow chart is then worked out. The study of queuing system in hospitals highlights general rules for queuing system, as well as reasonable comments and suggestions related to it.

医院排队系统仿真研究与分析

一.研究背景与意义

排队论已经广泛应用于各种管理系统。比如仓库供应、企业生产、物资分配与流通、交通运输、计算机作业及生活服务。这些系统都可以作为排队服务系统进行处理。在系统仿真应用中,又以排队系统的离散型仿真最为普遍。在某种程度上说,管理系统仿真正是在排队系统的离散型仿真的基础上逐渐发展起来的。

医院就医排队是一种经常遇见的非常熟悉的现象。它每天以这样或那样的形式出现在我们面前。例如,患者到医院就医,患者到药房配药、患者到输液室输液等,往往需要排队等待接受某种服务。这里,护士台、收费窗口、输液护士台及其服务人员都是服务机构或服务设备。

以上排队都是有形的,还有些排队是无形的。由于患者到达的随机性,所以排队现象是不可避免的。

如果医院增添服务人员和设备,就要增加投资或发生空闲浪费;如果减少服务设备,排队等待时间太长,对患者和社会都会带来不良影响。因此,医院管理人员要考虑如何在这两者之间取得平衡,以便提高服务质量,降低服务费用。

在排队论中,患者和提供各种形式服务的服务机构组成一个排队系统,称为随机服务系统。排队系统模型已广泛应用于各种管理系统。如手术管理、输液管理、医疗服务、医技业务、分诊服务,等等。

二.排队服务系统问题的提出

2.1 医院排队系统的组成

排队系统的基本结构由四个部分构成:来到过程(输入)、服务时间、服务窗口和排队规则。

1、来到过程(输入)是指不同类型的患者按照各种规律来到医院。

2、服务时间是指患者接收服务的时间规律。

3、服务窗口则表明可开放多少服务窗口来接纳患者。

4、排队规则确定到达的患者按照某种一定的次序接受服务。

5、排队列数,有单列的和多列的。

6、队列容量,分为有限的和无限的。

2.2 来到过程

常见的来到过程有定长输入、泊松(Poisson)输入、埃尔朗(A. K. Erlang)输入等,其中泊松输入在排队系统中的应用最为广泛.

所谓泊松输入即满足以下4个条件的输入:

①平稳性:在某一时间区间内到达的患者数的概率只与这段时间的长度和患者数有关;

②无后效性:不相交的时间区间内到达的患者数是相互独立的;

③普通性:在同时间点上就诊或手术最多到达1个患者, 不存在同时到达2个以上患者的情况;

④有限性:在有限的时间区间内只能到达有限个患者, 不可能有无限个患

者到达。

患者的总体可以是无限的也可以是有限的;患者到来方式可以是单个的,也可以是成批的;相继到达的间隔时间可以是确定的,也可是随机的;患者的到达可以是相互独立的,也可以是关联;到来的过程可以是平稳的,也可是非平稳的。

2.3 服务时间

患者接受服务的时间规律往往也是通过概率分布描述的. 常见的服务时间分布有定长分布、负指数分布和埃尔朗分布.

一般来说, 简单的排队系统的服务时间往往服从负指数分布, 即每位患者接受服务的时间是独立同分布的, 其分布函数为 B ( t ) = 1- e - μ t (t ≥0).

其中μ>0为一常数, 代表单位时间的平均服务率. 而1/μ 则是平均服务时间.

2.4 服务窗口

服务窗口的主要属性是服务台的个数. 其类型有:单服务台、多服务台. 多服务台又分并联、串联和混合型三种. 最基本的类型为多服务台并联.

2.5 排队类型

M/M/1模型是输入过程为泊松输入,服务时间为负指数分布并具有单服务台的等待制排队系统模型,这是最简单的排队系统模型。本次研究就以该排队系统为例,对医院排队状况进行分析。

假定系统的患者源和容量都是无限的,患者单队排列,排队规则是先到先服务。

设在任意时刻t 系统中有n 个患者的概率Pn(t). 当系统达到稳定状态后,Pn(t)趋于平衡Pn 且与t 无关. 此时,称系统处于统计平衡状态,并称Pn 为统计平衡状态下的稳态概率。

Pn=(1- ρ )ρ n, n = 0, 1, 2, … .

其中ρ =λ/μ 表示有效的平均到达率λ与平均服务率μ 之比(0<ρ <1)。以下为该模型的基本指标。

⑴ 在系统中的平均患者数(平均队长)Ls

11s n n L nP ρλ

ρμλ∞

====

--∑

⑵ 在队列中等待的平均患者数(平均队列长)Lq

⑶ 患者在系统中平均逗留时间Ws

⑷ 患者在队列中平均等待时间Wq

⑸ 闲期的平均长度I

⑹ 忙期的平均长度B

2.6 评价排队服务系统性能的主要指标

(1)平均等待时间。指患者从到达系统时起到开始接受服务时止这一段时间. 显然患者希望等待时间越短越好.

(2)平均等待患者数

指系统中的患者数(包括排队等候的和正在接受服务的所有患者).

s

s n n q L L P n L ρρ=-=-=∑∞

=1)1(λ

λμs s L W =-=1

λμq

s q L W W =

-=1λ

1=I λ

μλλμλ-=?-=?=1

1I L B s 1

i n

i

i i d

d n

d n ==

--∑式中:第个患者在系统的等待时间; 完成就医的患者数。

11

1

()1m j j j j j j j q t t q T q j t j t j -=--=

----∑

式中:发生第事件时系统内等待患者的人数; 第事件发生的时刻;第事件发生的时刻;

(3)服务台利用率。服务台即医生办公室。

三. 排队仿真系统分析 3.1 排队系统数据准备

在这里,我们采用离散型仿真对一个M/M/1排队系统进行计算机仿真。这个排队系统的医生为一个,患者到达系统的间隔时间为均值2分的负指数分布随机变量,单位患者服务时间为平均值等于1分的负指数分布随机变量。单列排队,采用先进先出的规则,为防止患者过多造成医疗资源的虚耗,排队队列最大容量为100。仿真的终止条件为2000名患者就医结束离开系统。

3.2 排队系统分析

系统的边界:顾客到达医院办公室进入系统至就医结束离开医院,即离开系统。

仿真的对象:系统实体为医生和患者,并以相应的属性来表征系统实体。 系统主要目的:通过分析患者在系统内的平均等待时间及平均等待车辆数,以便采取措施改进医院的服务质量,考虑增加门诊窗口数。 分析着眼点:患者的到达速率以及医生的服务速率等属性。

在此排队系统的离散型仿真中,事件类型有患者到达事件、就医开始事件及就医结束事件。但是,就医开始时间一般与患者到达时间或就医结束时间相重合,所以决定有两类事件:第一类事件---患者到达;第二类事件---患者服务结束离开系统。

设置事件表TNE[2],来存放患者到达时刻和就医结束时刻。设置队列表TARRVL[100],用患者的到达时刻排队。

3.3 排队系统仿真模型结构图

T m T --整个仿真时间;在时间内发生的时间数目。1K =-空闲时间

整个仿真时间

四.排队系统仿真流程图

1、主控模块 2.初始化模块

3.定时模块

4.顾客到达处理

5.顾客服务结束处理

6.输出打印报告

五.排队系统仿真输出结果与结论

当输入到达间隔时间为2分钟

服务时间均值为1分钟

系统中顾客总数为2000人时

对于我们研究的这一系统,遵循M/M/1排队类型的单服务台排队系统。

经过C++程序仿真运行得到的结果如下:

由以上仿真得到的结果可知,顾客平均排队延误为1.38448分钟,平均排队长为0.528072人,对于医院的排队现状来说,这样的一个仿真结果是比较理想的,总的排队长度和等待时间维持在一个比较低的值。

对于医院方面来说,可以对排队状况进行仿真,了解一般情况下的排队情况,从而对患者的排队进行优化,避免其等待过长的时间。

六.参考文献

1.《服务台可修的M/G/1 排队系统分析》曹晋华应用数学学报

2.《一类排队系统模型的计算机模拟》吴庆标 - 计算机应用与软件

3.《医院智能就诊排队系统》罗耀东 - 浙江实用医学

4.《排队系统仿真及应用》朱军,李晓辉 - 微机发展

5.《计算机仿真》熊巧西南交通大学交通运输与物流学院

七.附录:计算机模拟程序代码

#include"stdlib.h"

#include"stdio.h"

#include"iostream.h"

#include"time.h"

#include"math.h"

float ANIQ,MARRVT,MSERVT,TARRVL[101],TIME,TLEVNT; float TNE[3],TOTDEL,RL1,RL2;

int NEVNTS,NEXT,NIQ,NUMCUS,STA TUS,TOTCUS;

float REXP(float);

void INIT();

void TIMING();

void ARRIVE();

void DEPART();

void REPORT();

float REXP(float LAMDA)

{float X;

X=float(rand())/float(RAND_MAX);

X=-log(X)/LAMDA;

return(X);

}

void main()

{NEVNTS=2;

cout<<"到达间隔时间均值?";

cin>>MARRVT;

RL1=1/MARRVT;

cout<<"服务时间均值?";

cin>>MSERVT;

RL2=1/MSERVT;

cout<<"顾客总数?";

cin>>TOTCUS;

srand(time(NULL));

INIT();

while(NUMCUS

{TIMING();

switch(NEXT)

{case 1: ARRIVE();break;

case 2: DEPART();break;

default :cout<<"警告:事件序列为空!"<

}

}

REPORT();

getchar();

}

void INIT()

{TIME=0;

STA TUS=0;

NIQ=0;

TLEVNT=0;

NUMCUS=0;

TOTDEL=0;

ANIQ=0;

TNE[1]=TIME+REXP(RL1);

TNE[2]=1.0E+30;

return;

}

void TIMING()

{int I;

float RMIN=1.0E+29;

NEXT=0;

for(I=1;I<=NEVNTS;I++)

{if(TNE[I]

{RMIN=TNE[I];

NEXT=I;

}

}

if(NEXT==0)

{cout<<"事件序列为空!";

abort();

}

else

{TIME=TNE[NEXT];

}

return;

}

void ARRIVE()

{TNE[1]=TIME+REXP(RL1);

if(STATUS==0)

{NUMCUS=NUMCUS+1;

STA TUS=1;

TNE[2]=TIME+REXP(RL2);

}

else

{ANIQ=ANIQ+NIQ*(TIME-TLEVNT); TLEVNT=TIME;

NIQ=NIQ+1;

if(NIQ>100)

{cout<<"出错!";

abort();

}

else

{TARRVL[NIQ]=TIME;

}

}

return;

}

void DEPART()

{int I;

float DELAY;

if (NIQ>0)

{ANIQ=ANIQ+NIQ*(TIME-TLEVNT);

TLEVNT=TIME;

NIQ=NIQ-1;

DELAY=TIME-TARRVL[1];

TOTDEL=TOTDEL+DELAY;

NUMCUS=NUMCUS+1;

TNE[2]=TIME+REXP(RL2);

if (NIQ>0)

{for(I=1;I

{TARRVL[I]=TARRVL[I+1];

}}}

else

{STATUS=0;

TNE[2]=1.0E+30;

}

return;

}

void REPORT()

{float A VGDEL,A VGNIQ;

cout<<"\n\n单服务台排队系统\n";

cout<<"顾客平均到达间隔时间"<

cout<<"平均服务时间"<

cout<<"顾客总数"<

A VGDEL=TOTDEL/NUMCUS;

A VGNIQ=ANIQ/TIME;

cout<<"平均排队延误"<

cout<<"平均排队长"<

return;

}

计算机硬件课程设计--简单模型机设计

计算机硬件课程设计--简单模型机设计

计算机硬件综合课程设计报告

简单模型机设计 一、设计要求 硬件:TDN-CM+计算机组成原理实验系统一台,PC机一台,排线若干,串口线一根。 软件:CMP软件 二、设计目的 1.通过对一个简单计算机的设计,对计算机的基 本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。 2.通过这次课程设计,建立整机的概念,对程序 进行编辑,校验,锻炼理论联系实际的能力。 3.通过本次课程设计熟悉和训练设计思路与实 现方法。 4.通过本次课程设计锻炼团队合作的能力和团 队问题的解决。

三、设计电路及连线 设计电路及连线实验图如下图1-1所示。 图1-1 简单模型机连线图 四、设计说明 本次课程设计将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号,实现特定指令的功能。这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器

来完成,CPU 从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一个微程序。 本次课程设计采用五条机器指令:IN (输入)、ADD (二进制加法)、STA (存数)、OUT (输出)、JMP (无条件转移),其指令格式如下(前4位为操作码): 助记符 机器指令码 说 明 微程序入口地址 IN 0000 0000 “INPUT DEVICE ”中 10 的开关状态→R0 0001 0000 ×××× ×××× R0+[addr]→R0 11 0010 0000 ×××× ×××× R0→[addr] 12 0011 0000 ×××× ×××× [addr]→BUS 13 0100 0000 ×××× ×××× addr →PC 14 ADD addr STA

控制系统仿真课程设计报告.

控制系统仿真课程设计 (2011级) 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2014年6月

控制系统仿真课程设计一 ———交流异步电机动态仿真 一 设计目的 1.了解交流异步电机的原理,组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统; 3.掌握交流异步电机调速系统的调试步骤,方法及参数的整定。 二 设计及Matlab 仿真过程 异步电机工作在额定电压和额定频率下,仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下: 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===, 20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===,此外,中间需要计算的参数如下: 21m s r L L L σ=-,r r r L T R =,22 2 s r r m t r R L R L R L +=,10N m TL =?。αβ坐标系状态方程: 其中,状态变量: 输入变量: 电磁转矩: 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=-

地下水渗流模型实验系统设计

地下水渗流模型实验系统设计 发表时间:2015-11-09T11:24:49.470Z 来源:《工程建设标准化》2015年7月供稿作者:张清林耿冬青 [导读] 中国建筑股份有限公司技术中心随着城市建设进程的加快,城区内的建筑高度越来越大,基坑也越来越深。 张清林耿冬青 (中国建筑股份有限公司技术中心地下工程研究所,北京,顺义区,101300) 【摘要】为了观察水在土中的渗透过程,模拟工程降水、边坡工程施工过程中出现的地下水渗透破坏,设计了一套能进行多种渗透情况的演示和模拟实验地下水渗流模型实验系统。介绍了地下水渗流模型实验系统的组成结构,以及它所能进行的模型试验。可为工程降水及边坡工程稳定等研究提供实验室数据和基础参数。 【关键词】渗透;模型试验;传感器 1 前言 目前,随着城市建设进程的加快,城区内的建筑高度越来越大,基坑也越来越深,在开挖较深、地表有沉降有严格要求的基坑时,通常会采取坑内降水、坑外止水的措施,这样在坑内外就形成了一个水头差,当水头差达到一定程度且止水结构失效时,就会发生土体的渗透破坏。造成基坑失稳、堤坝塌方等工程事故 [1~5]。不仅影响施工进度,更有甚者会造成人员伤亡。如何评价基坑及边坡发生渗透破坏的稳定性问题成为重要的课题。 在基坑工程中,由于常采用帷幕来降低发生渗透破坏的可能性,井点降水过程中坑底水位不断下降,以及水源补给条件的多样性,都会造成基坑工程中渗流场的分布有很大的不确定性、复杂性。本文提出的地下水渗流模型实验系统能对基坑土体在降水、回灌,以及不同工况下的边坡工程进行渗流模拟,通过压力传感器测得孔隙水压力,计算压力水头,分析其渗流场,评价其稳定性。为基坑工程降水及边坡工程的渗透稳定等研究提供实验室数据和基础参数。 2 地下水渗流模型实验系统组成 整个设备由主要渗流装置、供水系统、排水系统、降雨模拟系统、计算机监控系统共五大系统及角钢支座组成。 主要渗流装置是完成各种模型试验的主要设备,由有机玻璃水槽做成,厚1.5cm ,玻璃水槽尺寸为L×B×H=2.6m×1.4m×1.2m,长边方向两端面布置直径2cm的小孔,作为渗流时补给水源及排水用;隔板用来区分不同的功能区:槽首供水区,尺寸 L×B×H=0.3m×1.4m×1.2m;槽中渗流区,尺寸L×B×H=2.0m×1.4m×1.2m;槽尾排水区,尺寸L×B×H=0.3m×1.4m×1.2m。 供水区与渗流区之间,以及渗流区与排水区之间加透水活动传力柱顶托,以防装样后渗流区两端变形;传力柱布局及结构见图1。传力柱在实验后可以拆卸。传力柱外侧直径8cm,壁厚5mm,长29.9cm;侧壁开口宽度为1cm。材质为有机玻璃。监测井包括抽水井和回灌井,监测井可以根据实验目的自由设计其结构和安放位置,采用PVC管制成;内径2cm,外径2.5cm,管壁厚2.5mm,井长度120cm,网眼密度:3眼/cm2,网眼直径:3mm,在使用时需用纱网将监测井包裹防止砂粒进入监测井,以防止发生堵塞。 供水系统是补给土体进行渗透试验用水的设备,其通过可以调节高度的支架及设置在储水箱的排水孔来保证进行渗透试验所需的水源。供水箱可在带螺纹的升降杆作用下上下移动,用以调节渗流槽内的压力水头,供水箱下方有与渗流槽相连的软管,中间用阀门控制供水量大小。 图2 主要渗流装置图 排水系统是各种地下水相关试验过程中进行排水的装置,包括排水管,阀门等。 降雨模拟系统是用来模拟工程场地受降水影响时的淋雨装置,由喷淋器、供水管路、供水泵组成。淋喷器用硬塑料管做成,均布着直径为3mm的小孔,通过供水泵和阀门来调节降水量的大小。 计算机监控系统是本实验装置的数据采集系统,其通过设置在不同位置处的传感器和百分表,来测量土体在渗流作用下的侧向压应力的变化、孔隙水压力的变化以及土体表面的沉降。 角钢支座能防止因水土压力导致玻璃水槽发生变形,起固定的作用。从槽底部向上,分别在高度为30cm、60cm、90cm处,加水平角钢围栏固定槽体周边四个侧壁。槽体底部的托底角钢从渗流区一端开始布设,相邻两个角钢横梁相距40cm。角钢厚度为5mm,宽度5cm。角钢强度须要能够承载槽中的荷载,确保渗流装置不发生明显变形而影响实验精度。 3 渗流模型实验系统功能设计 本地下水渗流模型实验系统可通过不同设计完成如下实验功能: 3.1 模拟降水及回灌引起的土体沉降 本渗流模型实验系统能够模拟工程场地受施工降水及自然降水影响地基土体的沉降,模拟工程场地土体由于回灌作用产生的变形回弹

排队系统仿真matlab实验报告

M/M/1排队系统实验报告 一、实验目的 本次实验要求实现M/M/1单窗口无限排队系统的系统仿真,利用事件调度法实现离散事件系统仿真,并统计平均队列长度以及平均等待时间等值,以与理论分析结果进行对比。 二、实验原理 根据排队论的知识我们知道,排队系统的分类是根据该系统中的顾客到达模式、服务模式、服务员数量以及服务规则等因素决定的。 1、 顾客到达模式 设到达过程是一个参数为λ的Poisson 过程,则长度为t 的时间内到达k 个呼叫的概 率 服从Poisson 分布,即e t k k k t t p λλ-=!)()(,?????????=,2,1,0k ,其中λ>0为一常数,表示了 平均到达率或Poisson 呼叫流的强度。 2、 服务模式 设每个呼叫的持续时间为i τ,服从参数为μ的负指数分布,即其分布函数为{}1,0t P X t e t μ-<=-≥ 3、 服务规则 先进先服务的规则(FIFO ) 4、 理论分析结果 在该M/M/1系统中,设 λρμ=,则稳态时的平均等待队长为1Q ρλρ=-,顾客的平均等待时间为T ρ μλ=-。 三、实验内容 M/M/1排队系统:实现了当顾客到达分布服从负指数分布,系统服务时间也服从负指数分布,单服务台系统,单队排队,按FIFO (先入先出队列)方式服务。 四、采用的语言 MatLab 语言 源代码: clear; clc;

%M/M/1排队系统仿真 SimTotal=input('请输入仿真顾客总数SimTotal='); %仿真顾客总数;Lambda=0.4; %到达率Lambda; Mu=0.9; %服务率Mu; t_Arrive=zeros(1,SimTotal); t_Leave=zeros(1,SimTotal); ArriveNum=zeros(1,SimTotal); LeaveNum=zeros(1,SimTotal); Interval_Arrive=-log(rand(1,SimTotal))/Lambda;%到达时间间隔Interval_Serve=-log(rand(1,SimTotal))/Mu;%服务时间 t_Arrive(1)=Interval_Arrive(1);%顾客到达时间 ArriveNum(1)=1; for i=2:SimTotal t_Arrive(i)=t_Arrive(i-1)+Interval_Arrive(i); ArriveNum(i)=i; end t_Leave(1)=t_Arrive(1)+Interval_Serve(1);%顾客离开时间LeaveNum(1)=1; for i=2:SimTotal if t_Leave(i-1)

模型计算机系统的设计与实现

题目:模型计算机系统的设计与实现学生姓名: 学院: 班级: 指导教师: 2010年1 月8 日

内蒙古工业大学课程设计(论文)任务书 课程名称:计算机组成与结构课程设计学院:信息工程学院班级:计07-_3班__ 学生姓名:武宝全 _ 学号: 200710210023 指导教师:董志学王晓荣邢红梅

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目录 1模型机设计方案及步骤 (2) 1.1设计方案 (2) 2指令格式 (4) 2.1指令格式 (4) 2.2指令集 (5) 3数据通路 (6) 4指令操作流程 (6) 5微操作控制信号的逻辑表达式 (14) 6微信号简化 (18) 7微信号电路图 (18) 8模型机微控制信号连线图 (19) 9总结与体会 (20) 10附录 (21)

模型计算机的设计 1模型机设计方案及步骤 1.1设计方案 本次课程设计主要任务是设计一模型计算机并利用组合逻辑控制器或微程序进行设计,且至少实现4条CPU指令(从ADD,SUB,XOR,AND,OR中选择)。 在此我选择使用组合逻辑控制器(硬连线)方式设计,并实现ADD,SUB,AND,OR四条指令。 四条指令意义如下: ADD数学计算两个数的和 SUB数学计算两个数的差 AND逻辑运算两个数的并 OR逻辑运算两个数的或 对于以上设计的理由如下: 1.对于方式的选取我们选取硬连线实现,因为此次我们设计的模

型机较为简单,而且采用元件较少,我们采用硬连线可以使用最少的元件从而取得较高的操作速度。 2.对于字长的选取,多方面考虑后,基于资源和设计的需要可以采用八位字长。由于共有四条指令,为了满足选取所以选取其中2位作为OP操作,由于在对数的操作中不仅涉及到对数据的存储还会牵连到指令的操作,在此指令的操作有四条指令所以必须有四个储存单元,加上存储数据的一个单元,一共需要五个单元,再由于计算机存储字长值的限制,选不出5个存储单元的字长。所以至少为3位,其中给出的是8个存储单元,对于寄存器,只有一个数据需要存储,所以1位就行了,但是考虑到计算机存储的限制,所以我们可以把后3位扩展给它。所以共有8位。其中3位表示内存单元地址,用3位表示寄存器编号。加上两个必须的寄存器,其中寄存器有R0、R1、PC、IR。 3.对于内存的选取我们在实际过程中买不到这么小的内存,所以实际操作中可以将前几位置零(接地),用后几位表示即可。 最终根据以上理由我们规定它有8位的数据线D[7:0],执行4条指令,每条指令的长度为1byte,因而它有6位的地址线A[5:0] 。它可以存取的存储器为64byte(1byte=8bits) 我们为该CPU定义以下寄存器:

控制系统仿真课程设计

控制系统仿真课程设计 (2010级) 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月

控制系统仿真课程设计(一) ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真,掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法,深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点,实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系,掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量,目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果,使蒸汽带水过多,若用此蒸汽推动汽轮机,会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢,严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低,水循环就会被破坏,引起水冷壁管的破裂,严重时会造成干锅,甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示,锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响,而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量(蒸汽流量)和给水流量,锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量,使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图

在给水流量及蒸汽负荷发生变化时,锅炉汽包水位会发生相应的变化,其分别对应的传递函数如下所示: (1)汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象,当给水增加时,一方面会使得汽包水位升高,另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,又会使得汽包中气泡减少,导致水位降低,两方面的因素结合,在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟,使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此,汽包水位在给水流量作用下,近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统,系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ (1.1) (2)汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下,当蒸汽流量突然增加时,瞬间会导致汽包压力的降低,使得汽包内水的沸腾突然加剧,水中气泡迅速增加,将整个水位抬高;而当蒸汽流量突然减小时,汽包内压力会瞬间增加,使得水面下汽包的容积变小,出现水位先下降后上升的现象,上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著,会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性,变化速度很快,变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比,也与压力变化速度成正比,系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ (1.2) 常用的锅炉水位控制方法有:单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量,显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节,构成前馈-反馈符合控制系统,可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性,并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此,可将给水流量信号引入,构成三冲量调节系统,如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器(主回路),FC 表示给水流量控制器(副回路),二者构成一个串级调节系统,在实现锅炉水位控制的同时,可以快速消除给水系统扰动影响;而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。

单服务台排队系统建模与仿真研究报告

物流系统建模与仿真 单服务台排队系统仿真研究报告 ——选大学A区门口中国银行分行某一服务窗口为单服务台排队系统研究对象一、系统基本背景 社会的进步越来越快,人们的生活节奏也随之越来越快。在科技的发展,新技术的普及下, 我国的银行业以计算机和信息技术、互联网技术为前提, 通过大量资金和科技的投入, 不断地开发出新产品和新业务。另外有网上银行、支付宝等新业务的出现, 大大提高了工作效率。然而现代的金融服务并不是都可以靠刷卡来解决, 许多技术还不完善, 这些新技术也并不适合所有顾客群,去银行办理业务的顾客仍然经常性地出现排队现象。顾客等待时间过长, 造成顾客满意度下降, 矛盾较为突出, 因此本报告试利用单服务台排队论的方法, 定性定量地对具有排队等候现象的银行服务系统进行统计调查与分析研究,希望能帮助改进银行工作效率, 优化系统的运营。 本报告研究对象为中国银行大学处分行某一服务窗口,数据取自银行唯一非现金业务柜台。研究对象的选取虽然不是最典型的,但是综合考虑了研究地域围和小组成员作业时间有限,另有其他方案由于各种原因无法进行,故选择离学校

较近的有代表性的中国银行中的服务窗口作为最终方案。 中国银行简介:中国银行是中国历史最为悠久的银行之一,在大家对银行的概念中有着一定地位。中国银行主营传统商业银行业务,包括公司金融业务、个人金融业务和金融市场业务。公司业务以信贷产品为基础,致力于为客户提供个性化、创新的金融服务和融资、财务解决方案。个人金融业务主要针对个人客户的金融需求,提供包括储蓄存款、消费信贷和银行卡在的服务。作为中国金融行业的百年品牌,中国银行在稳健经营的同时,积极进取,不断创新,创造了国银行业的许多第一,在国际结算、外汇资金和贸易融资等领域得到业界和客户的广泛认可和赞誉。 二、系统描述 该银行工作时间为上午8:30至下午16:30(周一至周日),另周末不办理对公业务,属于每天8小时工作制。系统调查对象为银行唯一非现金业务柜台,可知到达的顾客中,需要办理非现金业务的顾客在正常现金业务柜台忙碌的情况下可以选择该服务台。在队列中,等待服务的顾客和服务台构成了一个排队系统。由于银行前台出纳员逐个接待顾客,当顾客较多的时候就会出现排队等待的现象。其中,顾客的到达是随机的,每两个先后到达的顾客的到达间隔时间是不确定的。 本排队系统用顾客的数目、到达模式、服务模式、系统容量和排队规则来描述。 为探求此排队系统的规律, 首先需确定顾客流在一定时间到达的概率分布

数学建模港口问题-排队论

排队模型之港口系统 本文通过排队论和蒙特卡洛方法解决了生产系统的效率问题,通过对工具到达时间和服务时间的计算机拟合,将基本模型确定在//1 M M排队模型,通过对此基本模型的分析和改进,在概率论相关理论的基础之上使用计算机模拟仿真(蒙特卡洛法)对生产系统的整个运行过程进行模拟,得出最后的结论。好。关键词:问题提出: 一个带有船只卸货设备的小港口,任何时间仅能为一艘船只卸货。船只进港是为了卸货,响铃两艘船到达的时间间隔在15分钟到145分钟变化。一艘船只卸货的时间有所卸货物的类型决定,在15分钟到90分钟之间变化。 那么,每艘船只在港口的平均时间和最长时间是多少 若一艘船只的等待时间是从到达到开始卸货的时间,每艘船只的平均等待时间和最长等待时间是多少 卸货设备空闲时间的百分比是多少 % 船只排队最长的长度是多少 问题分析: 排队论:排队论(Queuing Theory) ,是研究系统随机聚散现象和随机服务系统工作过程的数学理论和方法,又称随机服务系统理论,为运筹学的一个分支。本题研究的是生产系统的效率问题,可以将磨损的工具认为顾客,将打磨机当做服务系统。【1】 M M:较为经典的一种排队论模式,按照前面的Kendall记号定义,前//1 面的M代表顾客(工具)到达时间服从泊松分布,后面的M则表示服务时间服从负指数分布,1为仅有一个打磨机。 蒙特卡洛方法:蒙特卡洛法蒙特卡洛(Monte Carlo)方法,或称计算机随机模拟方法,是一种基于“随机数”的计算方法。这一方法源于美国在第一次世界大战进研制原子弹的“曼哈顿计划”。该计划的主持人之一、数学家冯·诺伊曼用驰名世界的赌城—摩纳哥的Monte Carlo—来命名这种方法,为它蒙上了一层神

模型计算机设计方案的制定

一、设计任务与要求: 任务: 1.设计一个8位模型计算机系统,包括运算器,微程序控制器,存储器、简单输入/输出设备、时序和启停等电路; 2.画出系统组成框图,指出各个部分的功能和实现途径; 3.针对所设计的模型机系统,每组学生自己定义一套简单的指令系统,给出助记符指令格式,分配指令的机器代码,指出指令的功能; 4.写出设计方案。 要求: 1.所设计的模型计算机系统为8位模型机,运算器为8位运算器,数据总线和地址总线都为8位,输入设备为8位开关,输出设备为8位发光二级管指示灯; 2.每组定义的指令系统为4至8条指令,必须包含本组运算器特有运算功能的指令,每组必须有两条以上指令与其他组不同,经老师审核后确定; 3.每组制定一份设计方案。 二、系统组成框图及各部分的功能和实现途径: (一)、系统的总体结构框图: 图1 总体结构框图 (二)各个部分的功能和实现途径: 1、收发器74LS245 8一位 无反相输出 三态输入

2.、D型触发器74LS273 8一位 清零输入 Q0=在时钟脉冲上升沿之前QT的输出3、算数逻辑单元功能发生器74LS181 4一位 16一功能 逐位进位输出

4.、2K CMOS静态随机存贮器RAM(2048×8)6116 5、D型触发器74LS374 8一位 透明的 无反相 3一态输出 6、累加器74LS163 4一位二器异步清零输入 上计数器可计数输入 置位输入行波进位输出 异步计数

三、简单指令系统: (1)IN A,DATA。指令码10,A指R0,DATA指SW7-SW0上的数据输入到R0寄存器。是输入指令。(2)ADD A,B。指令码20 ,A指R0,B指R1,将R0寄存器的内容与R1寄存器的内容相加,结果送R0,是加法指令。 (3)SUB A,B。指令码30,A指R0,B指R1,将R0寄存器的内容与R1寄存器的内容相减,结果送R0,是减法指令。 (4) OPP A,(OPP)。指令码40 OPP,A指R0,OPP为贮存器地址。将R0寄存器的内容与内存中以OPP为地址单元内的数相乘,其中这个数为-1,目的是求相反数,是求相反数指令。 (5)MUL A,B。指令码50,A指R0,B指R1,将R0寄存器的内容与R1寄存器的内容相乘,结果送R0,是乘法指令。 (6)STA(STA),A。指令码60 STA,A指R0,STA为存贮器地址。将R0寄存器的内容存到以STA 为地址的内存单元中。 (7)OUT BUS,(STA)。指令码70(STA),BUS为数据总线,STA为存贮器地址。将内存中以STA 为地址的数据读到总线上。 (8)JMP OPP。指令码80 。OPP指存贮器地址。程序无条件地转移到OPP(可以是存贮器中不同的地址)所指定的内存单元地址。 其中实现求相反数指令后,可以根据求出的相反数实现减法运算;将求相反数指令中的(OPP)换做寄存器R1加以修改可以实现乘法运算。本次实验的主要目的是实现两个数的相加以及实现求一个数的相反数。 (注:文件素材和资料部分来自网络,供参考。请预览后才下载,期待你的好评与关注。)

控制系统仿真课程设计

控制系统数字仿真课程设计 1.课程设计应达到的目的 1、通过Matlab仿真熟悉课程设计的基本流程; 2、掌握控制系统的数学建模及传递函数的构造; 3、掌握控制系统性能的根轨迹分析; 4、学会分析系统的性能指标; 2.课程设计题目及要求 设计要求 1、进行系统总体设计,画出原理框图。(按给出的形式,自行构造数学模型,构造成1 个零点,三个极点的三阶系统,主导极点是一对共轭复根) G(s)=10(s+2)/(s+1)(s2+2s+6) 2、构造系统传递函数,利用MATLAB绘画系统的开环和闭环零极点图;(分别得 到闭环和开环的零极点图)参考课本P149页例题4-30 clear; num = [10,20]; den =[1 3 8 6]; pzmap(num,den) 3、利用MATLAB绘画根轨迹图,分析系统随着根轨迹增益变化的性能。并估算超 调量=16.3%时的K值(计算得到)。参考课本P149页例题4-31 clear num=[10,20]; den=[1 3 8 6]; sys=tf(num,den); rlocus(sys) hold on jjx(sys); s=jjx(sys); [k,Wcg]=imwk(sys)

set(findobj('marker','x'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); set(findobj('marker','o'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); function s=jjx(sys) sys=tf(sys); num=sys.num{1}; den=sys.den{1}; p=roots(den); z=roots(num); n=length(p); m=length(z); if n>m s=(sum(p)-sum(z))/(n-m) sd=[]; if nargout<1 for i=1:n-m sd=[sd,s] end sysa=zpk([],sd,1); hold on; [r,k]=rlocus(sysa); for i=1:n-m plot(real(r(i,:)),imag(r(i,:)),'k:'); end end else disp; s=[]; end function [k,wcg]=imwk(sys) sys=tf(sys) num=sys.num{1} den=sys.den{1}; asys=allmargin(sys); wcg=asys.GMFrequency; k=asys. GainMargin;

多服务台排队系统的仿真

实验3--- 多服务台排队系统的仿真 姓名:学号: 一、目标任务 已知一个系统有N 个服务员,能力相等,服务时间服从指数分布。顾客的到达时间间隔服从指数分布。用Monte-Carlo 仿真,分别求按下列方案的总体平均排队时间: ①M|M|N 。 ②N 个单通道系统并列,按1/N 概率分裂到达流。 ③N 个单通道并列,挑选最短的队。 要求: ①给出程序设计的过程。 ②如果采用固定的N,则要求N>2。 ③至少取p二和p二两种强度运行程序。 ④对结果进行分析。 二、编程语言 Matlab 三、关键代码

N = 3; % 服务员人数 r = 6; % 顾客到达流强度 u = 20; % 服务员服务强度 T = 1000000; % 仿真运行时间 avg_wait_time = []; % 平均等待时间 for i=1:100 % 模拟排队函数 server_time = [, , ]; % 用来保存服务员下一空闲时间 time = 0; % 绝对时钟,初始为 0 client_num = 0; % 顾客总数,初始为 0 CRTime = 0; % 顾客到达时间间隔 ServeTime = 0; % 顾客服务时间 server_id = 0 ; % 当前进入排队窗口的服务员编号 total_wait_time = 0;% 系统中到达顾客的总等待时间 while 1 按 1..N 的顺序循环排入服务

员窗口 if server_id ==0 server_id = N; end if server_time(1, server_id) <= time % 如果当前 server_id 号 服务员空闲, 则直接接收服务 server_time(1, server_id) = time + ServeTime; % 服务员下 一空闲时间为当 前绝对时钟加上当前服务时间 else % 否则所有服务员都在忙碌,顾客要排队等候 total_wait_time = total_wait_time + server_time(1, server_id) - time; % 顾客排队等候时间为当前服务员下一空闲时间减去绝对时 钟 server_time(1, server_id) = server_time(1, server_id) + ServeTime; end end avg_wait_time = [avg_wait_time, total_wait_time/client_num]; end % 计算平均等待时间 mean_avg_wait_time = mean(avg_wait_time); CRTime = exprnd(1/r); % 按指数分布产生顾客到达时间间隔 time = time + CRTime; % 更新系统的绝对时钟 if time > T break; end client_num = client_num + 1; % 顾客数加 1 ServeTime = exprnd(1/u); % 按指数分布产生顾客服务间隔 server_id = mod(client_num, N); %

计算机基本模型机设计与实现

计算机基本模型机设计与实现 万红明,李明威 ——湖北省孝感学院计算机科学系 摘要:本科研项目主要在传统模型机的基础上进一步设计且实现模型机的主要组成部件(运算器,存储器,控制器,基本输入输出设备)的基本功能,结合基本硬件资源,充分利用微程序,时序,组合逻辑等控制模型机完成一些基本的指令功能。 关键词:计算机组成原理模型机微指令微程序。 一、模型机的硬件组成 计算机是由运算器、存储器、控制器以及输入输出四大主要单元组成。它们之间通过一条公共的通道进行数据的传递和控制,即总线。其中运算器主要是负责数据的逻辑和算术运算,存储器的任务就是存放我们编写的机器指令(程序)和一般的数据存储,控制器是根据读取内存中的机器指令从而对相应的指令作出分析,继而对我们的计算机发不同的控制信号。输入输出单元则是将我们需要运行的程序写入内存,再由机器运行计算得出结果,予以显示输出。下图为模型机的基本框架: 图(1) 下面我们就对模型机的硬件设计思路作一些简要的介绍(设计的重点是在微程序的设计上,在后面我们将作祥细的说明。 (1)算术逻辑运算单元 我们用的运算器是将两个74LS181进行级联做成一个八位的运算器,并且带有进位功能。当有进位产生时,在高四位的74LS181上的CN+4端输出一个高电平,经D触发器锁存输出并送致LED显示。74LS181有多种组合状态,因此会有多种不同的结果。我们在此只设计实现两个数据相加的功能。它的输入端直接连着两个锁存器(74LS273),它能够将输入端的数据送进锁存器内锁存,进而将数据送进运算器进行算术或逻辑运算。运算器运算后的结果将通过一个三态门(74LS245)后才能送到总线与其它的部件交换数据,设计中三态门的作用是使各部件正常工作而互不影响。 (2)存储单元 存储器芯片选用的是6116(2K x 8),其数据端接至数据总线,地址由地址锁存器(74LS273)给出。数据开关经一三态门(74LS245)连至数据总线,分时给出地址和数据。

地下水渗流模型实验系统设计

地下水渗流模型实验系统设计 【摘要】为了观察水在土中的渗透过程,模拟工程降水、边坡工程施工过程中出现的地下水渗透破坏,设计了一套能进行多种渗透情况的演示和模拟实验地下水渗流模型实验系统。介绍了地下水渗流模型实验系统的组成结构,以及它所能进行的模型试验。可为工程降水及 边坡工程稳定等研究提供实验室数据和基础参数。 【关键词】渗透;模型试验;传感器 1 前言 目前,随着城市建设进程的加快,城区内的建筑高度越来越大,基坑也越来越深,在开 挖较深、地表有沉降有严格要求的基坑时,通常会采取坑内降水、坑外止水的措施,这样在 坑内外就形成了一个水头差,当水头差达到一定程度且止水结构失效时,就会发生土体的渗 透破坏。造成基坑失稳、堤坝塌方等工程事故 [1~5]。不仅影响施工进度,更有甚者会造成人 员伤亡。如何评价基坑及边坡发生渗透破坏的稳定性问题成为重要的课题。 在基坑工程中,由于常采用帷幕来降低发生渗透破坏的可能性,井点降水过程中坑底水 位不断下降,以及水源补给条件的多样性,都会造成基坑工程中渗流场的分布有很大的不确 定性、复杂性。本文提出的地下水渗流模型实验系统能对基坑土体在降水、回灌,以及不同 工况下的边坡工程进行渗流模拟,通过压力传感器测得孔隙水压力,计算压力水头,分析其 渗流场,评价其稳定性。为基坑工程降水及边坡工程的渗透稳定等研究提供实验室数据和基 础参数。 2 地下水渗流模型实验系统组成 整个设备由主要渗流装置、供水系统、排水系统、降雨模拟系统、计算机监控系统共五 大系统及角钢支座组成。 主要渗流装置是完成各种模型试验的主要设备,由有机玻璃水槽做成,厚1.5cm ,玻璃水槽尺寸为L×B×H=2.6m×1.4m×1.2m,长边方向两端面布置直径2cm的小孔,作为渗流时补给 水源及排水用;隔板用来区分不同的功能区:槽首供水区,尺寸L×B×H=0.3m×1.4m×1.2m; 槽中渗流区,尺寸L×B×H=2.0m×1.4m×1.2m;槽尾排水区,尺寸L×B×H=0.3m×1.4m×1.2m。 供水区与渗流区之间,以及渗流区与排水区之间加透水活动传力柱顶托,以防装样后渗 流区两端变形;传力柱布局及结构见图1。传力柱在实验后可以拆卸。传力柱外侧直径8cm,壁厚5mm,长29.9cm;侧壁开口宽度为1cm。材质为有机玻璃。监测井包括抽水井和回灌井,监测井可以根据实验目的自由设计其结构和安放位置,采用PVC管制成;内径2cm,外 径2.5cm,管壁厚2.5mm,井长度120cm,网眼密度:3眼/cm2,网眼直径:3mm,在使用 时需用纱网将监测井包裹防止砂粒进入监测井,以防止发生堵塞。 供水系统是补给土体进行渗透试验用水的设备,其通过可以调节高度的支架及设置在储 水箱的排水孔来保证进行渗透试验所需的水源。供水箱可在带螺纹的升降杆作用下上下移动,用以调节渗流槽内的压力水头,供水箱下方有与渗流槽相连的软管,中间用阀门控制供水量 大小。 图2 主要渗流装置图 排水系统是各种地下水相关试验过程中进行排水的装置,包括排水管,阀门等。 降雨模拟系统是用来模拟工程场地受降水影响时的淋雨装置,由喷淋器、供水管路、供 水泵组成。淋喷器用硬塑料管做成,均布着直径为3mm的小孔,通过供水泵和阀门来调节 降水量的大小。

单服务排队系统MAAB仿真程序

单服务台系统MATLAB仿真 学号:15 姓名:缪晨 一、引言 排队是日常生活中经常遇到的现象。通常 ,当人、物体或是信息的到达速率大于完成服务的速率时 ,即出现排队现象。排队越长 ,意味着浪费的时间越多 ,系统的效率也越低。在日常生活中 ,经常遇到排队现象 ,如开车上班、在超市等待结账、工厂中等待加工的工件以及待修的机器等。总之 ,排队现象是随处可见的。排队理论是运作管理中最重要的领域之一 ,它是计划、工作设计、存货控制及其他一些问题的基础。Matlab是 MathWorks公司开发的科学计算软件 ,它以其强大的计算和绘图功能、大量稳定可靠的算法库、简洁高效的编程语言以及庞大的用户群成为数学计算工具方面的标准 ,几乎所有的工程计算领域 ,Matlab都有相应的软件工具箱。选用 Matlab软件正是基于 Matlab的诸多优点。 二、排队模型 三.仿真算法原理 (1)顾客信息初始化 根据到达率λ和服务率μ来确定每个顾客的到达时间间隔和服务时间间隔。服务间隔时间可以用负指数分布函数exprnd()来生成。由于泊松过程的时间间隔也服从负指数分布, 故亦可由此函数生成顾客到达时间间隔。需要注意的是exprnd()的输入参数不是到达率λ和服务率μ而是平均到达时间间隔 1/λ和平均服务时间1/μ。

根据到达时间间隔 ,确定每个顾客的到达时刻. 学习过C 语言的人习惯于使用FOR循环来实现数值的累加, 但FOR循环会引起运算复杂度的增加而在MATLAB 仿真环境中, 提供了一个方便的函数cumsum() 来实现累加功能读者可以直接引用对当前顾客进行初始化。第1 个到达系统的顾客不需要等待就可以直接接受服务其离开时刻等于到达时刻与服务时间之和。 (2)进队出队仿真 在当前顾客到达时刻,根据系统内已有的顾客数来确定是否接纳该顾客。若接纳则根据前一顾客的离开时刻来确定当前顾客的等待时间、离开时间和标志位;若拒绝,则标志位置为0. 流程图如下: 四、程序实现 单服务台服务,服务参数M/M/1,λ=μ=,排队规则为FIFO,以分为单位,仿真时间240分钟。 仿真程序代码如下 %总仿真时间 Total_time = 240; %到达率与服务率

8位模型计算机的设计

石家庄经济学院 华信学院 计算机组成原理课程设计报告 题目 8位模型计算机的设计 姓名 学号 班号 4064170801 指导老师关文革尹立洁赵洋 成绩 2009年1月 目录 1. 课程设计目的 52 2. 开发工具选择 52 3. 方案选择 52 4.指令系统设计 52 5. 模型机框图设计 52 6. 指令流程图 52 7. 指令操作时间表(组合逻辑控制器)或者微指令格式(微程序控制器)设计 52 8. 微操作信号综合与优化(组合逻辑控制器)或者微程序(微程序控制器)设计 52 9. VHDL实现 52 10. 调试仿真 52 11. 课程设计回顾总结 52 参考文献 52 附录 52 一、课程设计目的 1、计算机组成原理课程设计的主要任务是让学生通过动脑和动手解决计算机设计中的实际问题。综合运用所学计算机组成原理知识,在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统构造一台基本的模型计算机,掌握整机概念,并设计机器指令系统,编写程序,在所设计的模型计算机上调试运行。

2、通过一台模型机的设计过程,明确计算机的控制原理与控制过程,巩固和灵活应用所学的理论知识,掌握计算机组成的一般设计方法,提高学生设计能力和实践操作技能,为从事计算机研制与设计打下基础。 二、开发工具选择 以TEC-CA教学实验系统为平台,采用硬件描述语言 VHDL为设计工具,应用QUARTUSⅡ5.1环境进行大规模集成电路的功能设计仿真。 三、方案选择 应用微程序控制器来实现8位模型计算机的设计。 四、指令系统设计 所要设计的微程序控制器是由七条指令来完成的,即:load,sta,add,sub,and1,nop,jmp。实现功能分别如下:load指令是公操作,实现取数据的功能;sta指令实现存操作;add指令实现加法操作;sub指令实现减法操作;and指令实现与操作; nop指令实现空操作;jmp指令实现无条件跳转操作。 其中add,sub,and1,属于双操作数指令,其指令格式如下图: 目的 源 其中jmp属于转移指令,其指令格式如下图: 转移条件 转移地址 五、模型机框图设计 I/O 六、指令流程图 Addr_bus load_MAR CS R_NW 3 OP

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