35.Языки моделирования. Типовая схема архитектуры языка имитационного моделирования. Способы управления временем в модели системы. [1/2]

Характеристики качества языков моделирования:

1. Удобство описания процессов функционирования системы.

2. Удобство ввода исходных данных и варьирование структуры алгоритмов и параметров модели.

3. Реализуемость статистического моделирования.

4. Эффективность анализа и выводов результата моделирования.

5. Простота отладки и контроль работы моделирующей программы.

6. Доступность восприятия и использование языка.

Для моделирования систем используют:

1. Языки общего назначения (Си, Паскаль).

2. Языки имитационного моделирования.

Достоинства языков имитационного моделирования:

• концептуальная направленность на класс систем, которая необходима при построении модели системы и при проведении имитационных экспериментов

• удобство программирования модели системы

Существует 2 подхода к разработке языков имитационного моделирования: непрерывный и дискретный.

Все языки имитационного моделирования делятся на 2 группы:

• для имитации непрерывных процессов

• для имитации дискретных процессов Типовая схема архитектуры языка имитационного моделирования.

1. Объекты моделирования описываются с помощью некоторых атрибутов языка.

2. Атрибуты взаимодействуют с процессами адекватными реально протекающим процессам в системе.

3. Процессы требуют конкретных условий, которые определяют логическую основу и последовательность взаимодействия процессов во времени.

4. Условия влияют на события, которые имеют место внутри объекта моделирования и при взаимодействии с внешней средой.

5. События изменяют состояния модели в пространстве и времени.

Способы управления временем в модели системы.

Существует 2 основных подхода к заданию времени:

1. с помощью постоянных интервалов времени

2. с помощью переменных интервалов времени

Им соответствуют 2 принципа построения моделирующих алгоритмов:

1. принцип

2. принцип

57

{S_i} – последовательность событий в системе

S₄ и S₅ – происходят одновременно

Под действием события S_i изменяется состояние модели z_i в момент t_zi, эти изменения происходят скачком .

В модели построенной по принципу (рисунок (б) ) моменты системного времени:

. Моменты системного времени никак не связаны с изменением состояния времени.

В модели построенной по принципу моменты системного времени принимают значение:

Эти моменты непосредственно связаны с моментами появления событий в системе.

При выборе принципа модели и языка моделирования необходимо знать:

1. Цель и назначение модели.

2. Требуемую точность результатов моделирования.

3. Затраты машинного времени при использовании того или иного принципа.

4. Необходимый объем машинной памяти при реализации моделирующих алгоритмов по принципу и.

5. Трудоемкость программирования модели и ее отладки.

58

36.Сравнительный анализ языков имитационного моделирования. [1/2]

Языки имитационного моделирования можно разбить на три основные группы:

1) Непрерывные.

Непрерывное представление системы сводится к составлению уравнений, которые устанавливают связь между зависимыми и независимыми переменными модели. Примером является использование дифференциальных уравнений. Прямое использование дифференциальных уравнений для получения характеристик системы реализовано в языке MIMIC. Когда независимые переменные принимают дискретные значения, получаем разностные уравнения. Реализовано в языке DYNAMO.

2) Комбинированные.

Представление системы в виде типовой схемы, в которой участвуют и непрерывные и дискретные переменные, называются комбинированным. Пример: язык GASP. Состояние модели системы описывается набором переменных, некоторые из которых меняются во времени непрерывно. Законы изменения непрерывных компонентов заложены в систему.

3) Дискретные.

а) языки работ (действий) позволяют моделировать системы, в которых можно выделит ряд однотипных элементов (объектов, над которыми совершаются работы.)

Основным компонентом имитационных моделей является работа. Под работой понимается совокупность элементарных действий, которые совершаются над объектами. Пример: язык FORSIM и CSL.

б) событийные имитационные языки. В них процесс функционирования системы рассматривается как процесс событий. Каждое событие представляет собой множество взаимодействий между элементами системы и внешней средой. Взаимодействия, которые соответствуют определенному событию происходят в один и тот же момент имитационного времени и вызывают изменения состояния модели. Пример: язык SIMSCRIPT.

в) Языки процессов. Описывают систему, поведение которой определяется процессом. Под процессом понимается последовательность событий, связь между ними, которая устанавливается в помощью специальных отношений. Пример: язык SIMULA.

В языке SIMULA выполняется блочное представление системы с использование понятия процесса для формализации элементов. Процесс задается набором признаков, которые отражают его структуру и программу функционирования. Функционирование каждого процесса разбивается на этапы, которые протекают в системном времени.

Языка GPSS и BOSS также можно отнести к языкам процессов. GPSS – это интерпретирующая языковая система, которая применяется для описания пространственного движения объекта. Такие объекты называется транзактами. Они представляют собой элементы потока. В процессе имитации транзакты создаются и уничтожаются. Функция транзакта – это движение через модель с поочередным воздействием на ее блоки.

59

Дерево решений выбора языка:

60

37. Построение и реализация моделирующих алгоритмов А – схем. Агрегаты «внешняя среда», «накопитель», «канал». [1/2]

Для представления системы в виде А-схемы используют 5 типов агрегатов:

• А^Е – внешняя среда

• А^К – канал

• А^Н – накопитель

• А^Р – распределитель

• А^С – сумматор

Агрегат А^Е позволяет организовать взаимодействие между агрегатами А - схемы и внешней средой.

Агрегат «внешняя среда»

Агрегат «канал»

61

Агрегат «накопитель»

62

38. Использование агрегатов «распределитель» и «сумматор» для построения моделирующих алгоритмов А – схем. [1/1]

Для представления системы в виде А-схемы используют 5 типов агрегатов:

• А^Е – внешняя среда

• А^К – канал

• А^Н – накопитель

• А^Р – распределитель

• А^С – сумматор

Агрегаты А^Р и А^С необходимы для синхронизации работы агрегатов А – схемы.

Агрегат «распределитель»

А^Р – служит для разделения поступающего на вход X₁ потока заявок по двум направлениям: выходы Y₁ и Y₂. Это соответствует принятой дисциплине обслуживания. Информация о занятости, принимающих агрегатов А^К, на который поступают заявки с выходов Y₁ и Y₂ передается на входы X₂ - X₅.

Агрегат «сумматор»

А^С – выполняет функции обратные функциям А^Р, он избирательно суммирует поступающие заявки то 2-х посылающих каналов А^К и передает их на вход принимающего канала А^Н или А^К.

63

39. Укрупненная схема моделирующего алгоритма А – схемы. [1/3]

Данная схема построена по принципу.

1) ввод исходных данных

2) установка начальных условий

3) определение ближайшего особого состояния

4) продвижение системного времени

5) проверка условия окончания моделирования

6) обработка особого состояния агрегатов

7) передача сигналов между агрегатами

8) фиксация промежуточных результатов

9) проверка наличия входных сигналов

10) выбор агрегата, имеющего сигналы на входе

11) просмотрены все агрегаты А – схемы

12) обработка особого состояния агрегата

13) обработка результатов моделирования

14) вывод результатов моделирования

Блок – схема алгоритма блока № 6(12)

6.1 – какой тип агрегата

6.7 – стереть входной сигнал

Блок 6 выбирает тип агрегата, для которого реализуется дальнейшее продвижение по моделированию.

64

Блок – схема алгоритма блока № 6.2

1 – какое событие произошло?

1а – поступил входной сигнал

1б – наступило время выдачи заявки

2 – выдать новую заявку

3 – генерировать интервал времени между заявками

Блок – схема алгоритма блока № 6.3

1 – какое событие произошло

1а – закончилось обслуживание заявки

1б – поступил входной сигнал

2 – разрешение на выдачу заявки

3 – разрешить выдачу заявки

4 – запрещение на выдачу заявки

5 – запретить выдачу заявки

6 – поступление заявки

7 – обслуживание заявки в канале

8 – можно выдать заявку?

9 – выдать заявку из канала

65

Блок – схема алгоритма блока № 6.5

1. запрещение на выдачу заявки

2. запретить выдачу заявки по данному направлению

3. разрешение на выдачу заявки

4. разрешить выдачу заявки по данному направлению

5. поступила заявка?

6. разрешена передача по направлению?

7. выдать заявку по направлению 1

8. ошибка в связях между агрегатами

9. разрешена передача по направлению?

10) выдать заявку по направлению 2

Блок – схема алгоритма блока № 6.6

1. заявка поступила

2. можно выдать заявку?

3. пустой сигнал с направления 1

4. разрешить выдачу по направлению 2

5. пустой сигнал с направления 2

6. выдать пустой сигнал

7. выдать заявку

8. ошибки в связях между агрегатами

9. блокировка на выдачу заявки

10. запретить выдачу заявки

11. разрешить выдачу заявки по направлению 1

66