4. Классификация языков и систем моделирования

Для реализации непрерывно-детерминированной схемы необходимо выбрать язык моделирования. Множество языков моделирования можно разделить на две группы:

1) методо-ориентированные языки моделирования, поддержи­вающие определенный класс формализованных или алгоритмиче­ских описаний;

2) языки моделирования конечного пользователя, позволяю­щие формулировать задачи моделирования непосредственно на кон­цептуальном уровне.

Рассмотрим методо-ориентированные языки. Язык моделирования предоставляется пользователем как часть системы моделирования. Система моделирования — это совокупность языковых и программных средств, которая включает:

• собственно язык моделирования;

• язык управления системой моделирования, реализованный на основе языка управления заданиями пакетных операционных систем или на основе языка команд в интерактивных операцион­ных системах;

• программные средства, обеспечивающие трансляцию модели и другие стандартные функции системы моделирования (продви­жение модельного времени, генерацию случайных чисел, сбор статистической информации, вывод результатов и т. д.).

Системы моделирования включают также средства разработки языков конечного пользователя.

Общепризнанными являются следующие преимущества языков и систем моделирования по сравнению с универсальными языками и системами программирования:

• язык моделирования содержит абстрактные конструкции, не­посредственно отражающие понятия, в которых представлена формализованная модель, и близкие концептуальному уровню описания моделируемой системы. Это упрощает программирова­ние имитатора, позволяет автоматизировать выявление многих ошибок в программах;

• системы моделирования имеют эффективный встроенный ме­ханизм продвижения модельного времени (календарь событий, методы интегрирования и др.), средства разрешения временных узлов;

• языки моделирования, как правило, содержат встроенные датчики случайных чисел, генератор других типовых воздействий;

• в языках моделирования автоматизирован сбор стандартной статистики и других результатов моделирования. Имеются средства автоматизации выдачи этих результатов в табличной или графической форме;

• языки моделирования имеют средства, упрощающие программирование имитационных экспериментов, в частности, автоматизирующие установку начального состояния и перезапуск модели.

Рост числа языков моделирования свидетельствует о необходимости использования средств автоматизации моделирования вместе с тем разнообразие языков моделирования обусловлено и другими факторами: существует большое число схем формализации и алгоритмизации моделируемых систем: агрегаты, автоматы, системы массового обслуживания, дифференциальные уравнения и др. Любая из этих схем может служить основой для разработки нового языка моделиро­вания.

Классификация языков и систем моделирования позволяет упорядочить сведения о существующих многочисленных языках моделирования, а также более обоснованно выбирать подходящую систему моделирования. В основу классификации положим класс моделируемых систем и базовую и аль­тернативные для языка моделирования схемы алгоритмизации.

Принято выделять три класса моделируемых объектов: ди­скретные, непрерывные, дискретно-непрерывные (комбинирован­ные) (рисунок 4). Соответственно различают три класса языков моделирования. Области применения языков не­прерывного и дискретного моделирования практически не пере­секаются. Языки комбинированного моделирования используются при работе с моделями объектов и непрерывного, и дискретного класса.

Рисунок 4 – Классификация языков моделирования

Под базовой схемой алгоритмизации подразумевается сово­купность понятий, которые используются для алгоритмизации (формализации) моделируемой системы и непосредственно пред­ставлены в языке моделирования. В настоящее время используется большое число различных способов алгоритмизации. В языках непрерывного моделирования широко применяются системы диф­ференциальных и интегродифференциальных уравнений, структурные схемы, графы связей. Среди дискретного моделирования различают: языки событий, языки работ, языки процессов, языки транзактов, языки, основанные на автоматных и сетевых представле­ниях и др. Языки комбинированного моделирования могут осно­вываться на агрегатах, КОМБИ-сетях, использовать комбини­рованные схемы алгоритмизации языков непрерывного и дискрет­ного моделирования. Базовая схема алгоритмизации предполагает определенную организацию работы управляющей системы моде­лирования.

Кроме базовой схемы алгоритмизации при построении ими­тационной модели могут быть применены альтернативные схемы, близкие к базовой, либо приводимые к ней. Например, язык структурных схем можно использовать для моделирования систем дифференциальных уравнений, дискретные сети можно модели­ровать на языке транзактов или процессов. Часто проще и целесообразнее разработать методику программирования для выбран­ной схемы алгоритмизации, чем найти язык, основанный на этой схеме. Таким образом, один и тот же язык моделирования можно применять для реализации различных способов алгоритмизации моделей.