Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 38

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 38)

5.4. Дерево решений выбора языка длямоделирования системызадачи моделирования итребуемой точности и до­стоверности ее решения (блок 2). Для задач большой размерностимоделирования на АВМ (блок 3) позволяет получить достаточновысокую точность. При этом АВМ позволит наглядно выявитькомпромисс между сложностью и точностью модели М, проил­люстрирует влияние изменения параметров и переменных на ха­рактеристики модели системы и т. п. Если в модели М при мо­делировании системы S имеют место как непрерывные, так и ди­скретные переменные, отражающие динамику системы и логикуее поведения (блок 4), то рекомендуется использовать для моде­лирования ГВК (блок 5). Подробно особенности и возможности157применения гибридных (аналого-цифровых) моделирующих комп­лексов рассмотрены в § 5.5.Бели моделирование конкретной системы S представляет собойединичный акт (блок б), то, вероятно, в ущерб концептуальнойвыразительности модели Мк и отладочным средствам для проверкилогики машинной модели Мы следует выбрать более распрост­раненные и более гибкие ЯОН (блок 7).

Очевидно, на выбор конк­ретного языка существенно повлияют специфика модели М (особен­ности процесса функционирования системы 5) и квалификацияпользователя в программировании на конкретном языке.Если при моделировании на универсальной ЭВМ выбран непре­рывный подход (блок 8), то следует остановить выбор на одном изязыков, позволяющих отразить динамику системы при наличииобратных связей (блок 9). При этом могут быть приняты языкинепрерывного типа DYNAMO, MIMIC либо комбинированные (ди­скретно-непрерывные) — GASP.Если в основу модели М положена дискретная математическаясхема и в ней при построении моделирующего алгоритма использу­ется «принцип At» (постоянный шаг во времени) или «принцип 5z»(переменный шаг во времени, задаваемый сменой состояний), при­чем имитируются взаимодействующие элементы статической при­роды при неравномерности событий во времени (блок 10), то рацио­нально воспользоваться ЯИМ, ориентированным на действия, на­пример FORSIM, CSL.Если в модели М описывается малое число взаимодействующихпроцессов и имеется большое число элементов (блок 12), то целесо­образно выбрать для построения моделирующих алгоритмов «при­нцип At» и остановиться на ЯИМ событий (блок 13), напримерSIMSCRIPT, GASP и т.

п.Если для программирования модели более эффективен ЯИМ,позволяющий описать большое число взаимодействующих процес­сов (блок 14), то следует использовать языки процессов (блок 15),<которые не связаны с использованием блоков только определенныхтипов, например в транзактных языках. Наиболее распространен­ными языками описания процессов являются языки SIMULAя SOL.И наконец, если предпочтение отдается блочной конструкциимодели М при наличии минимального опыта в программировании(блок 16), то следует выбирать ЯИМ транзактов типа GPSS, BOSS(блок 17), но при этом надо помнить, что они негибки и требуютбольшого объема памяти и затрат машинного времени на прогонпрограмм моделирования.Если перечисленные средства по той или иной причине не подхо­дят для целей моделирования конкретной системы S (блок 18), тонадо снова провести модификацию модели М либо попытатьсярешить задачу с использованием ЯОН на универсальной ЭВМ.1585.3.

ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ МОДЕЛИРОВАНИЯСИСТЕММетод машинного моделирования все глубже входит в практикурешения конкретных задач исследования и проектирования систем,находит свое применение для широкого круга проблем в различныхсферах (автоматизированные системы управления, системы автома­тизации научных исследований и экспериментов, информационновычислительные системы и сети коллективного пользования, систе­мы автоматизированного проектирования и т. д.). В решение этихзадач вовлекается все большее количество специалистов разныхквалификаций, часто далеких от использования средств вычис­лительной техники.

Поэтому для таких пользователей должныбыть разработаны специальные средства подготовки и общенияс ЭВМ, позволяющие автоматизировать этот трудоемкий процесс[17, 37].Таким образом, возникает вопрос о создании автоматизирован­ной системы моделирования (АСМ), которая должна повысить эф­фективность выполнения пользователем следующей совокупностипроцедур: преобразование к типовым математическим схемам эле­ментов моделируемой системы S и построение схем сопряжения;обработка и анализ результатов моделирования системы 5; ре­ализация интерактивного режима с пользователем в процессе моде­лирования системы S.Понятие пакета прикладных программ.

Создание проблемно-ори­ентированных комплексов, в том числе и АСМ, называемых пакета­ми прикладных программ, является важным направлением работв современной вычислительной математике. При создании пакетовПрикладных программ моделирования (ППМ) помимо разработкии отбора моделирующих алгоритмов и программ существенноеместо занимают работы по соответствующему системному обес­печению. Быстрота и удобство решения задач моделирования конк­ретных классов систем S при использовании ППМ достигаютсясочетанием в единой архитектуре функционального наполнения,состоящего из модулей и покрывающего предметную область мо­делирования, и специализированных средств системного обеспече­ния, позволяющих сравнительно легко реализовать различные зада­ния и обеспечивающих пользователя разнообразным сервисом приподготовке задач моделирования и проведении машинных экспери­ментов с моделью А/м.Характерно, что в ходе разработки и машинного экспериментамодель объекта претерпевает многочисленные изменения, которыенеизбежно влекут за собой изменения соответствующих рабочихпрограмм.

В настоящее время ППМ является практически единст­венной приемлемой формой организации программ моделирова­ния, позволяющей «удержаться на плаву» в безбрежном море вер­сий и вариантов исходной концептуальной модели. Кроме того,159пакетная организация программ машинного эксперимента с моде­лью Мм дает возможность систематизировать выполнение исследо­ваний, используя теорию планирования экспериментов и способст­вуя тем самым повышению достоверности получаемых результатовмоделирования конкретной системы S.Одной из важных проблем в области использования вычисли­тельной техники для моделирования систем является проблемаобщения человека с ЭВМ при разработке модели и ее эксплуатации.Для повышения эффективности такого общения требуются соответ­ствующие алгоритмы и программные средства.

Здесь можно выде­лить три направления работ: 1) создание программных средств,обеспечивающих пользователя различными инструментами для ав­томатизации разработки программ; 2) создание программныхсредств, упрощающих процесс эксплуатации сетей ЭВМ инженернодиспетчерским персоналом, а также обеспечивающих эффективноеиспользование всех вычислительных ресурсов; 3) создание про­граммных средств, предоставляющих пользователям разнообраз­ные услуги при решении прикладных задач.

Эти три направлениясводятся соответственно к повышению уровня инструментальной,исполнительной и тематической квалификации вычислительной ма­шины.Таким образом, пакеты прикладных программ являются однойиз основных форм специализированного программного обеспече­ния. НИМ — это комплекс взаимосвязанных программ моделиро­вания и средств системного обеспечения (программных и языко­вых), предназначенных для автоматизации решения задач модели­рования.

Весь круг работ, связанных с разработкой алгоритмови программ моделирования, а также с подготовкой и проведениеммашинных экспериментов, называется автоматизацией моделирова­ния и реализуется в виде конкретных АСМ.В структуре НИМ можно выделить три основных компонента:функциональное наполнение, язык заданий и системное наполнение.функциональное наполнение пакета. Функциональное наполнениеППМ отражает специфику предметной области применительнок конкретному объекту моделирования, т. е. системе S, и представ­ляет собой совокупность модулей. Под модулем здесь понимаетсяконструктивный элемент, используемый на различных стадиях фун­кционирования пакета. Язык (языки), на котором записываютсямодули функционального наполнения, будем называть базовымязыком ППМ.

Состав функционального наполнения пакета, егомощность или полнота охвата им предметной области отражаютобъем прикладных знаний, заложенных в ППМ, т. е. потенциаль­ный уровень тематической квалификации пакета.Одной из ключевых проблем разработки ППМ является модуляризация, т. е. разбиение функционального наполнения пакета намодули. Тщательно выполненный анализ объекта моделированияи проведенная на его основе модуляризация позволяют сократить160объем работ по реализации ППМ, повышают его надежность и об­легчают дальнейшую эволюцию пакета.Число разнообразных форм модулей, используемых в пакетах,весьма велико. Прежде всего следует выделить программные моду­ли, модули данных и модули документации.

Для программныхмодулей известны, например, такие формы, как подпрограмма;конструкция алгоритмического языка, допускающая автономнуютрансляцию; макроопределение; файл, содержащий такой текстфрагмента программы, который рассматривется как самостоятель­ный объект для изучения или редактирования; набор указаний,задающих способ построения конкретной версии программы; ре­ализация абстрактного типа данных и др.Уточним, что понимается под конструктивностью модуля. Пре­жде всего имеется в виду алгоритмическая конструктивность, таккак модуль представляет собой элемент полученного в результатемодульного анализа предметной области алгоритмического базиса,служащего основой для построения программ моделирования. Кро­ме того, на алгоритмическую конструктивность модулей влияютструктуры типичных вычислительных алгоритмов, связи между эле­ментами алгоритмического базиса, используемые в этих структу­рах, информационные потоки.Помимо алгоритмической следует выделить и технологическуюконструктивность модулей, определяемую дисциплиной работыв конкретной машинной модели Мм и системной средой, на базекоторой разрабатывается и эксплуатируется ППМ.

Характеристики

Список файлов книги