Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (2001) (1186219), страница 39

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

Текст из файла (страница 39)

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. На технологи­ческую конструктивность воздействуют такие факторы:— формы представления программных модулей AfM;— виды управляющих связей между отдельными частями про­граммных комплексов (открытые и закрытые подпрограммы);— методы разработки (сверху вниз, снизу вверх и др.) про­граммных комплексов, применяемые при работе с моделирующималгоритмом системы 5;— базовый язык или языки программирования, используемыепри подготовке программ моделирования;— ограничения на размеры программ моделирования;— возможности штатных системных средств, обеспечивающихредактирование связей, загрузку и сегментацию программных ком­плексов, редактирование текстов.Требования, вытекающие из алгоритмической и технологичес­кой конструктивности, составляют в совокупности регламент модуляризации, т.

е. принятую разработчиками пакета форму представ­ления материала в функциональном наполнении, а также способыего создания и эволюции. Если описание языка заданий рассматри­вать как спецификацию сопряжения пользователя с пакетом, топосредством регламента модуляризации определяется сопряжениес пакетом (точнее, с функциональным наполнением пакета) егоразработчиков.161Язык заданий пакета. Язык заданий НИМ является средствомобщения пользователя (разработчика или исследователя машинноймодели М„ процесса функционирования системы S) с пакетом . Онпозволяет описывать последовательность выполнения различныхопераций, обеспечивающих решение задачи моделирования, илипостановку задачи моделирования, по которой эта последователь­ность строится автоматически. Архитектура ППМ, т. е.

предостав­ляющийся пользователю внешний вид АСМ, определяется тем,какие задачи система может решать и какие возможности дает онапользователю. Язык заданий отражает основные архитектурныерешения, принятые разработчиками ППМ, стремившимися повы­сить уровень квалификации вычислительной системы в определен­ной прикладной области. Именно через язык заданий пользовательвоспринимает и оценивает, какие «вычислительные услуги» пред­оставляет АСМ и насколько удобно их использование, т. е., други­ми словами, каков фактический уровень тематической квалифика­ции системы.Общая структура и стиль языка заданий ППМ в значительнойстепени зависят от дисциплины работы, принятой в обслуживаемойпакетом предметной области.

Можно выделить две основные (вопределенном смысле противоположные) дисциплины проведениямоделирования:— активную дисциплину, предусматривающую при создании ко­нкретных рабочих программ модели Мм модификацию и настройкуимеющихся модулей функционального наполнения, а также раз­работку новых модулей;— пассивную дисциплину, предусматривающую проведение ма­шинных экспериментов с моделью Мм без модификации функци­онального наполнения ППМ.Активная дисциплина работы свойственна специалистам, созда­ющим программное обеспечение АСМ, а пассивная дисциплинахарактерна для деятельности так называемых конечных пользова­телей, т. е.

специалистов, которые не обязательно имеют высокийуровень подготовки в области программирования. Такое выделениедвух дисциплин работы достаточно условно и преследует цельподчеркнуть контрастность системных подходов, используемых приавтоматизации процесса моделирования.Так, характерной особенностью языков заданий пакетов, об­служивающих проведение моделирования в режиме активной дис­циплины, является их направленность на описание схем программрешения конкретных задач моделирования процессов, причем цент­ральное место в таких языках (их обычно называют языками сбор­ки) занимают не средства описания данных и манипулированияими, что свойственно универсальным процедурно-ориентирован­ным языкам программирования, а средства:— конструирования схем программ, в которых указывается по162рядок выполнения и взаимодействия модулей при моделированииконкретной системы 5;— развития или модификации функционального наполненияППМ;— управления процессами генерации и исполнения рабочей про­граммы, реализующей задание пользователя.Главная цель разработки языка заданий ППМ, обеспечивающе­го решение задач моделирования в режиме пассивной дисциплины,заключается в том, чтобы «спрятать» от конечного пользователяосновную массу алгоритмических подробностей моделирования егоконкретной системы S, или, другими словами, повысить уровеньнепроцедурности языка.

Такие языки, называемые языками запро­сов, ориентированы обычно на формулирование содержательныхпостановок задач, т. е. запросов, указывающих, «что необходимополучить», без явного задания того, «как это получить». Пользова­тель тем самым избавляется от необходимости конкретизироватьспособы и средства решения его задачи моделирования конкретнойсистемы S, что позволяет понизить порог требований к уровню егопрограммистской подготовки.Язык заданий ППМ может быть реализован как в форме само­стоятельного языка, так и в форме встроенного языка, т. е. расшире­ния существующего языка программирования.

Независимо отформы реализации разработчик языка должен стремиться к тому,чтобы лексика, синтаксис и семантика языка заданий были какможно ближе к пользовательскому восприятию решаемых задачмоделирования, т. е. чтобы языковые конструкции приближалиськ концептуальной модели Мх.Системное наполнение пакета. Системное наполнение ППМ пред­ставляет собой совокупность программ, которые обеспечивают вы­полнение заданий и взаимодействие пользователя с пакетом, адек­ватное дисциплине работы в данной прикладной деятельности.Можно сказать, что системное наполнение организует использова­ние потенциала знаний, заложенных в функциональном наполнении,в соответствии с возможностями, предусмотренными в языке зада­ний ППМ. Реализация функций системного наполнения ППМ осу­ществляется на основе согласованного использования:— штатных общецелевых средств системного обеспечения;— средств системного наполнения, расширяющих и сопрягаю­щих возможности компонентов штатного обеспечения;— специальных средств системного наполнения, выполняющихуправляющие, архивные и обрабатывающие процедуры с учетомспецифики моделирования процесса функционирования системы S.Язык (языки), на котором пишутся программы системного напо­лнения пакета, называется инструментальным языком ППМ.Можно выделить такие ставшие уже традиционными состав­ляющие системного наполнения пакета:— резидентный монитор, осуществляющий интерфейс как163между отдельными компонентами системного наполнения, таки между ними и штатным программным обеспечением;— транслятор входных заданий, формирующий внутреннеепредставление заданий и реализуемый обычно в виде макрогенера­тора или препроцессора;— интерпретатор внутреннего представления задания;— архив функционального наполнения (подсистема храненияпрограммного материала);— банк данных об объекте моделирования и машинном экс­перименте;— монитор организации процесса машинного моделирования(взаимодействия модулей по данным и управлению);— планировщик процесса машинного моделирования, которыйопределяет последовательность выполнения модулей, реализу­ющую задание ППМ;— монитор организации интерактивного взаимодействияс пользователем (исследователем системы S).Программные средства АСМ.

Напомним, что под ППМ, ориен­тированным на решение задач машинного моделирования систем,понимается комплекс программных средств и документов, предназ­наченных для реализации функционального завершенного алгорит­ма моделирования процесса функционирования системы S и обес­печивающих автоматизацию управления ведением экспериментас моделью Мы на ЭВМ [17, 37].Сущность такого определения состоит в том, что ППМ неявляется набором готовых программ для проведения машинныхэкспериментов с моделью Мм, а представляет собой набор средствдля разработки конкретных, удовлетворяющих требованиямпользователя рабочих программ моделирования, служащих дляавтоматизации определенных функций при построении модели, ма­шинном эксперименте и обработке результатов моделирования си­стемы S.К программным средствам ППМ относится набор про­граммных модулей (тело пакета), из которых в соответствии с тре­бованиями пользователя по заданному алгоритму набирается конк­ретная рабочая программа моделирования заданного объекта.

В со­став ППМ также входят управляющая программа, представля­ющая собой аналог супервизора ЭВМ; средства генерации рабочихпрограмм для конкретного применения при решении задач модели­рования систем. Специальная программа (монитор) принимает отпользователя информацию о требуемой модификации программ,формирует из набора стандартных модулей законченные рабочиепрограммы, готовые к реализации машинного эксперимента с мо­делью Мм. Такой процесс генерации (настройки) ППМ на конкрет­ные условии его использования создает значительную гибкость прирешении задач автоматизации моделирования различных объектов.164Различают две разновидности генерации рабочих программ моде­лирования: статическую и динамическую.При статической генерации из отдельных модулей формиру­ется рабочая программа моделирования, необходимая пользова­телю при исследовании конкретного объекта.

Характеристики

Список файлов книги