2. Композиция дискретных сиcтем.

В процессе составления имитационной модели любую задачу можно разбить на операции в соответствии с логикой её решения. А в таком случае процесс функционирования сложной системы представляется в виде последовательности операций как технологическая схема производственного процесса, процесса управления, обработки информации и прочее.

При имитационном моделировании реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы во времени. При этом имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры.

Активности – наименьшая единица работы.

Активность рассматривается как единый дискретный шаг. С каждой активностью связанно время выполнения. Независимо от содержания представляемой деятельности активность является единым динамическим объектом, указывающим на совершение некоторой единицы работы.

Процессы. Некоторый процесс может выступать в роли активности или субпроцесса в процессе более высокого уровня. Подобно активностям, процессы представляют собой единые динами­ческие объекты. Выполнение в вычислительной системе определенной операции с дисками можно рассматривать как процесс, включающий в себя активности установки головки записи-чтения, задержки на враще­ние носителя и передачи данных. Каждый процесс инициируется другим про­цессом, называемым инициатором. Инициатор может находиться как вне системы, так и внутри нее.

События. Событие представляет собой мгновенное изменение состояний некоторого объекта системы, который может быть как пассивным, так и активным. Окончание активности является событием, совершение которого может возбудить последующие активности. Такие события управляют следованием активностей внутри процесса и являются ло­кальными или внутренними событиями данного процесса. Начало вы­полнения активности находится в зависимости от наличия определенных условий, в число которых входит инициализация данной активности. Инициализа­ция активности является результатом окончания заранее указанных од­ной или нескольких активностей.

События можно разделить на две категории: события следования, которые управляют инициализацией активностей внутри данного процесса, и события изменения состояний, которые уп­равляют выполнением активностей, относящихся в общем случае к независимым процессам.

Описание процессов. Правила, описывающие поведение класса процессов, состоят из указаний активностей, входя­щих в процессы в определенных соотношениях следования, условий, управляющих их выполнением, и воздействий, оказываемых процесса­ми на атрибуты и состояния активных и пассивных объектов системы. Эти правила в совокупности называются описанием процесса. Построение модели состоит из решения двух основных задач:

Первая задача сводится к тому, чтобы описать правила, задающие различные виды процессов, происходящих в системе.

Вторая, наиболее трудная задача, заключается в том, чтобы указать значения атрибутов процессов или задать правила генерации этих значений.

Самым про­стым способом моделирования процесса является определение дли­тельности его операций в виде детерминированных величин. Задание атрибута на данном классе - это задание длительности выполнения конкретной операции.

Следующим примером может служить моделирование длительности операции с помощью случайных величин. Тогда необходимо задать вид закона рас­пределения, т.е. сказать, что случайные величины будут моделировать­ся, скажем, как нормально распределенные величины, экспоненциально распределенные величины, гамма-распределенные величины и т.п. Атрибутами на данном классе будут параметры закона распределения. Для нормального закона - это математическое ожидание и дисперсия, для экспоненциального - А,-ха-рактеристика, для Г-распределения - параметры масштаба и формы и т.д.

Далее организовать выполнение процесса моделирования можно с помощью реализации случайных процессов. Тогда задание класса будет за­данием вида случайного процесса, например класс диффузионных процес­сов. Атрибуты класса - параметры процесса. Для диффузионных процес­сов - это параметры сноса и диффузии.

Рассмотренные объекты - активности, процессы и события - явля­ются конструктивными элементами, с помощью которых описывается динамическое поведение дискретных систем, и на основе которых стро­ятся языки моделирования этих систем.

Организация процесса моделирования

Алгоритмы моделирования дискретных систем делят на классы алго­ритмов, ориентированных на активности, события или процессы. Неза­висимо от класса, к которому относятся все эти алгоритмы, они на­правлены, прежде всего, на представление активностей. Активность является объектом, потребляющим время. Для моделирования систе­мы необходимо, чтобы время выполнения каждой активности в систе­ме было известно или могло быть вычислено.

В реальной системе совместно выполняются несколько активнос­тей, принадлежащих как связанным, так и не связанным между собой процессам. После выполнения этих активностей, вызывающих измене­ние состояний других системных объектов, совокупность происшедших событий следования и изменения состояний инициирует начало выпол­нения других активностей. Поведение системы во времени отобража­ется порядком следования событий, установленным на уровне глобаль­ных переменных. Моделирование системы по существу является зада­чей генерации этой временной последовательности событий. Все изме­нения состояний в моделируемой системе происходят в моменты вре­мени, соответствующие окончанию активностей. Инициирование актив­ности совершается как результат окончания ранее выполнившейся ак­тивности или совокупности активностей, которые могут существовать вне рассматриваемой системы. Будучи инициированным, выполнение активности может начаться немедленно или задержаться до появления определенных условий или состояний системных объектов.

Состояния изменяются в результате действий, совершаемых други­ми активностями как в начале, так и в конце их выполнения; в первом случае может начаться немедленное выполнение новых активностей, вызванное изменением состояний системных объектов. Инициирование первой активности системы происходит в результате окончания некото­рой предшествующей активности, находящейся вне системы. Это рас­суждение показывает, что наиболее важную роль в моделировании иг­рают моменты, когда заканчиваются активности. Все события в систе­ме происходят именно в эти моменты времени.

В алгоритмах, ориентированных на события, моделирующая про­грамма организована в виде совокупности секций событий или процедурсобытий. Процедура события состоит из набора операций, которые в общем случае выполняются после завершения какой-либо активности. Выполнение процедуры синхронизируется во времени списковым меха­низмом планирования. Каждый элемент списка определяет время со­бытия, представляющего завершение выполняемой активности, вместе с именем или номером процедуры события, которая должна выполнять­ся после совершения этого события. Подобный список часто называют списком следующих событий или просто списком событий. После вво­да в процедуру события выполняются требуемые действия, относящи­еся к завершению активности. В результате этих действий могут изме­ниться состояния различных объектов системы, что позволяет возобно­вить выполнение ранее инициированных активностей, которые были задержаны до появления определенных условий, возможно оказавшихся теперь выполненными из-за происшедших изменений состояний. Про­цедура события проверяет, возникла ли такая ситуация. Если это так, она осуществляет действия, переводящие задержанные активности в состояние выполнения, и планирует времена их завершения. В общем случае завершение одной активности инициирует выполнение другой активности, связанной с первой порядком выполнения. В этой ситуации процедура события определяет, существуют ли условия запуска данной активности. В случае их наличия процедура события выполняет необ­ходимые для запуска действия и планирует время ее завершения. Пос­ле выполнения всех действий, соответствующих текущему моменту вре­мени моделирования, активизируется механизм планирования, который выбирает новую процедуру события.