Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Имеетсятакже возможность замены имеющихся модулей ППМ на собственные, что еще больше расширяет возможности моделирования различных вариантов систем.Таким образом, программные средства ППМ объединяют в себетри главных качества: 1) содержат алгоритмические решения попроведению моделирования и обработке результатов моделирования систем, доведенные до законченной машинной реализации;2) имеют механизм автоматической настройки на параметры конкретных машинных экспериментов, задаваемые пользователем пакета на этапе генерации рабочих программ моделирования; 3) позволяют дополнять генерируемые ППМ рабочие программы моделирования пользовательскими блоками, расширяющими возможности проведения машинных экспериментов с конкретными объектами моделирования из заданного класса.Кроме программных средств ППМ содержит комплект документов, т. е.
ППМ является хорошо документированной системой дляразработки рабочих программ. Без наличия этой документациииспользование ППМ становится неэффективным. В состав комплекта документов ППМ входят проектная документация, являющаяся165документацией разработчиков пакета, и пользовательская, необходимая для эксплуатации пакета при решении конкретных задачмоделирования.Существенный момент подготовки к генерации рабочих программ моделирования — обеспечение необходимой технической базы, т.
е. выбор необходимой для реализации функциональных возможностей ППМ конфигурации технических средств. Это не тольковыбор типа ЭВМ и используемой версии операционной системы, нои выбор объема памяти, средств сбора, преобразования и представления информации. В описании каждого пакета указывается минимальная конфигурация технических средств, необходимая для егоработы. При этом определяющими параметрами являются объемоперативной памяти ЭВМ, количество накопителей, необходимыйнабор средств ввода-вывода информации.
Минимальная конфигурация технических средств обеспечивает удовлетворительную работу ППМ. Некоторое увеличение оперативной и промежуточнойпамяти, а также использование дополнительных периферийныхсредств повышает оперативность и расширяет возможности моделирования. Но при этом увеличиваются затраты на техническиесредства АСМ.Структурно АСМ можно разбить на следующие комплексыпрограмм: формирования базы данных об объекте моделирования(БДО); формирования базы данных о машинном эксперименте(БДЭ); моделирования процесса функционирования объекта; расширения возможностей ППМ; организации различных режимовработы ППМ.Комплекс программ формирования БДО реализует все работыпо созданию в АСМ сведений о моделируемом объекте, т. е. системе S.
Причем в БДО эти сведения хранятся в стандартной форме,принятой в АСМ. Информация об объекте может корректироватьсяпо мере получения новых сведений в процессе машинного моделирования. Для формирования БДО требуются следующие программы: ввода данных об объекте (сведения об элементах системы,типовых математических схемах и операторах их сопряжения); корректировки введенной информации; перевода в стандартную форму;диспетчеризации процедур ввода; формирования БДО (расположения информации во внешней памяти).В результате работы комплекса программ формирования БДЭв АСМ формируется база данных, т.
е. сведения, достаточные дляпроведения конкретных экспериментов с машинной модельюобъекта Мы. Информация для проведения машинного экспериментапереписывается из БДО и дополняется" в соответствии с планомэксперимента факторами, реакциями, критериями оценки и т. п. Дляформирования БДЭ необходимы следующие программы: ввода166данных о планируемом эксперименте (сведений о факторах, реакциях, начальных состояниях и т. п.); формирования БДЭ (выделениясведений из БДО, необходимых и достаточных для реализацииконкретного машинного эксперимента с моделью Мм); корректировки введенной информации о машинном эксперименте; расположения информации в архивах во внешней и оперативной памяти ЭВМ.Комплекс программ моделирования процесса функционирования объекта непосредственно осуществляет решение постановленной задачи моделирования, т. е.
реализует план ведения машинныхэкспериментов, их организацию на ЭВМ и обработку промежуточных данных и результатов эксперимента, взаимодействие с пользователем. Для решения задачи моделирования требуются следующиепрограммы: управления машинным экспериментом, реализациистратегии эксперимента и его диспетчеризация; машинной имитации, включая организацию вычислений и взаимосвязь модулеймодели Мм; обработки и выдачи результатов моделирования системы S в различных режимах взаимодействия с пользователем.Комплекс программ расширения возможностей НИМ призванобеспечить пользователя средствами генерации новых программмоделирования при различных перестройках (объекта моделирования, машинного эксперимента, обработки результатов и т.
п.),возникающих при решении различных задач моделирования. Приэтом в качестве базового языка пакета может быть выбран либоалгоритмический язык общего назначения, либо язык имитационного моделирования (SIMSCRIPT, SIMULA, GPSS и т. д.).Комплекс программ организации различных режимов работыППМ кроме основной работы по диспетчеризации процесса функционирования ППМ призван организовать его работу в режимедиалога с пользователем как на этапе ввода данных об объектемоделирования и эксперименте, корректировки БДО и БДЭ, таки непосредственно в ходе машинного эксперимента с модельюМм использования мультимедиа технологий.
Необходимо такжеобеспечить режим коллективного пользования пакетом, что существенно расширяет возможности и эффективность АСМ.Обучение методам программной имитации систем. Специализированные языки и системы моделирования являются одним из базовых средств современной информационной технологии [35].
В последнее время наблюдается широкое развитие данных средств, совершенствование их возможностей и пользовательского интерфейса. Имеются программные пакеты GSPT, Vissim, SIMEX, GPSS/H,Stella, SimPack, DOBSim, Mosis, QSIM, SIMPLORER, Modsim и десятки других [2,48]. Рализация систем моделирования на персональных компьютерах расширила сферу их использования в качестве167простого и эффективного средства поддержки этапа проектирования сложных объектов и систем.Анализ рынка средств моделирования показывает, что наибольшую популярность получили транзактно-ориентированные языкикласса GPSS.
Это пакеты GPSS/World, GPSS/H, GPSSI PC. MicroGRSS. Языки данного класса хорошо согласуются с удобным описанием модели системы в форме Q-схемы (системы массового обслуживания).Система моделирования GPSS/PC, отличающаяся возможностью установки на персональные компьютеры разного класса, былавыбрана в качестве базовой для обучения методам программнойимитации сложных систем. Пакет функционирует на персональныхкомпьютерах моделей с 1386 и выше, имеет более 70 типов блокови команд, а также около 50 системных параметров.
В процессепрогона имитационной модели обеспечивается возможность постоянного наблюдения в шести интерактивных графических окнах (машинная мультипликация, работа одноканальных и многоканальныхустройств, функционирование блоков, отображение таблиц и матриц). Система выдает отчет о результатах моделирования, содержащий широкий спектр параметров блоков, устройств, очередей,таблиц, пользовательских списков.В процессе лабораторного практикума и курсового проектирования обучающиеся приобретают навыки построения концептуальноймодели исследуемой системы и ее формализации, алгоритмизациии машинной реализации модели, интерпретации результатов моделирования.Широкие возможности GPSSfPC позволили создать на ее базепрактикум по курсу «Моделирование систем», состоящий из лабораторного практикума и комплекса, поддерживающего курсовоепроектирование [38, 39, 40, 51].Особенности GPSS. Особенности построения и использованияв процессе моделирования GPSS целесообразно рассмотреть наконкретном примере такого пакета, который получил широкое распространение в практике моделирования дискретных систем.Пример 5.1.
Рассмотрим пакет прикладных программ моделирования и исследования на ЭВМ дискретных систем [33, 38, 40]. Этот пакет реализован на базе языкаGPSS. Для ПЭВМ имеется версия языка GPSS/PC. Основное достоинство этогопакета — наличие необходимого набора типовых элементов (устройств, накопителей, переключателей и т.
п.), соответствующих компонентам реальных систем (например, формализуемых в виде Q-схем), и программная реализация алгоритмов ихфункционирования, позволяющая строить сложные модели, сохраняя привычнуюдля исследователя или разработчика систем S запись.В пакете GPSS для представления моделируемой системы 5 в виде машинноймодели Мы используется язык блок-диаграмм. Блок-диаграммой в пакете GPSSназывается графическое представление операций, происходящих в моделируемойсистеме S. В этом случае блок-диаграмма описывает взаимодействия, происходящиевнутри моделируемой системы S в процессе ее функционирования.168Исподниеописаниемоделируемой системы SФормализация системы S терминахS-схемДекомпозиция системы S к виду5лок-диаграммь!Переводблок-диаграммы впрограммуна GP&SРис.
5.S. Схема процесса создания машинной модели с использованием языка GPSSДля пакета GPSS были введены некоторые условности и общие представленияо моделируемых системах. Введение таких обобщений позволило создать языкблок-диаграмм, в котором блоки соответствуют некоторым действиям, встречающимся в системах исследуемого класса. Вводимый набор блоков для блок-диаграмм однозначно определяет наборы операторов языка, осуществляющих описаниеструктуры моделируемой системы S, и логических правил, определяющих ее функционирование.В блок-диаграммах GPSS блоки представляют собой выполняемые над динамическими объектами операции, а стрелки между блоками отражают маршруты передвижения данных объектов по системе. Альтернативные ситуации отражаются болеечем одной стрелкой, выходящей из блока.Таким образом, процесс создания модели Мм на языке блок-диаграмм GPSSсводится к декомпозиции исходной системы S до уровня элементарных операций,используемых в пакете GPSS, формированию фиксированной схемы, отражающейпоследовательность элементарных операций, выполняемых над динамическимиобъектами, и определению набора логико-вероятностных правил продвижения потоков объектов по имеющейся схеме.Построение блок-диаграмм GPSS предполагает знакомство программиста с набором операторов пакета GPSS.
Набор операторов языка однозначно соответствуетнабору блоков для описания блок-диаграмм, поэтому построение блок-диаграммыне является самоцелью, а лишь промежуточным этапом при построении имитационной модели исследуемой системы S с использованием операторов пакета GPSS.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
