11. Языки моделирования. Имитационное моделирование информационных систем и сетей.

Чтобы реализовать на ЭВМ модель сложной системы, нужен аппарат моделирования, который в принципе должен быть специа­лизированным.

UML (Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования) — язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это — открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. 

Вместе с тем, существующие языки программирования общего назначения для достаточно широкого круга задач позволяют без значительных затрат ресурсов создавать весьма совершенные ими­тационные модели. Можно сказать, что они способны составить конкуренцию специализированным языкам моделирования.

Классические языки моделирования являются процедурно-ориен­тированными и обладают рядом специфических черт. Можно ска­зать, что основные языки моделирования разработаны как средство программного обеспечения имитационного подхода к изучению сложных систем.

Языки моделирования позволяют описывать моделируемые сис­темы в терминах, разработанных на базе основных понятий имита­ции. С их помощью можно организовать процесс общения заказчика и разработчика модели. Различают языки моделирования непрерыв­ных и дискретных процессов.

В настоящее время сложилась ситуация, когда не следует противопоставлять языки общего назначения (ЯОН) и языки имитационного моделирования (ЯИМ).

Некоторые ЯИМ базируются на конструкциях ЯОН: например, FORSIM — на языке FORTRAN, ПЛИС — на языке PL и т.д.

Наиболее известным и эффективным ЯОА сегодня является язык VHDL.

Разработан ряд моделирующих языков высокого уровня для моделирования дискретных систем, систем массового обслуживания. Таких, как SIMULA, SIMSCRIPT, GPSS, CSL и др.

GASP является расширением языка ФОРТРАН.

МИКС (моделирование имитационное комбинированных систем) представляет собой удобное средство моделирования.

В силу своего целевого назначения при правильном выборе и использовании языки моделирования обладают рядом понятных достоинств.

Вместе с тем, им присущи и определенные недостатки, главны­ми из которых являются сугубо индивидуальный характер соответ­ствующих трансляторов, затрудняющий их реализацию на различ­ных ЭВМ, низкая эффективность рабочих программ, сложность процесса отладки программ, нехватка документации (литературы) для пользователей и специалистов-консультантов и др. В ряде слу­чаев эти недостатки способны перечеркнуть любые достоинства.

Процесс моделирования включает в себя формирование модели, отладку моделирующей программы и проверку корректности выбранной модели.

Чаще всего имитационная модель строится не с нуля. Существуют готовые имитационные модели основных элементов сетей: наиболее распространенных типов маршрутизаторов, каналов связи, методов доступа, протоколов и т.п.

В любом случае имитационное моделирование требует знания статистических свойств системы в целом и составляющих ее элементов. Качество результатов моделирования в значительной степени зависит от точности исходных данных о сети, переданных в систему имитационного моделирования, и еще больше – от обоснованности априорных предположений, сделанных при моделировании.

Диаграммы использования Эти диаграммы описывают функциональность ИС, которая будет видна пользователям системы. "Каждая функциональность" изображается в виде "прецедентов использования" (use case) или просто прецедентов. Прецедент - это типичное взаимодействия пользователя с системой, которое при этом:

• описывает видимую пользователем функцию,

• может представлять различные уровни детализации,

• обеспечивает достижение конкретной цели, важной для пользователя.

Прецедент рисуется как овал, связанный с типичными пользователями, называемыми "актерами" (actors). Актеры используют систему (или используются системой) в данном прецеденте. Актер, представляющий человека-пользователя, характеризуется ролью в данном прецеденте. На диаграмме изображается только один актер, однако, реальных пользователей, выступающих в данной роли по отношению к ИС, может быть много. Список всех прецедентов фактически определяет функциональные требования к ИС, с помощью которых может быть сформулировано техническое задание.

Диаграммы классов (class diagrams) описывают статическую структуру классов. Эти диаграммы могут описывать "словарь предметной области" на концептуальном уровне. С другой стороны, на детальном уровне (уровне спецификаций и уровне реализаций) диаграммы определяют структуру программных классов. Они используются для генерации каркасного программного кода на заданном языке программирования, а также для генерации SQL DDL предложений, определяющих логическую структуру реляционных таблиц БД.

Для описания динамики используются диаграммы поведения (behavior diagrams), которые подразделяются на

• диаграммы состояний·(statechart diagrams),

• диаграммы активностей (activity diagrams) и

• диаграммы взаимодействия·(interaction diagrams), состоящие из

  • диаграмм последовательности· (sequence diagrams)

  • диаграмм взаимодействий· (collaboration diagrams)

И, наконец, диаграммы реализации (implementation diagrams) состоят из компонентных диаграмм· (component diagrams) и диаграмм развертывания· (deployment diagrams).