Организация квазипараллелизма

Виды представления времени в модели.

Имитационный эксперимент - наблюдение за поведением системы в течение некоторого промежутка времени.

Сущ-ют с-мы, для которых время не играет большой роли – это статические системы, но существуют и другие системы – динамические, сост-ие, к-х сильно зависит от того в какой момент времени за ними наблюдают. Характерная особ-ть больш-ва практических задач - то, что скорость протекания рассматриваемых в них пр-ов значительно ниже скорости реализации модельного эксперимента. Даже те имитационные эксперименты, в которых временные параметры работы с-мы не учитываются, требуют для своей реализации опред-ых затрат времени работы компьютера.

В связи с этим при разработке практически любой имитационной модели необходимо соотносить между собой три представления времени:

- реальное время, в котором происходит функционирование имитируемой системы;

- модельное (или, как его еще называют, системное) - время, в котором имитируется модель с-мы, а промежуток времени, в теч-ие к-го все параметры считаются постоянными, называется шагом моделирования или дискретом по времени.

- машинное время, отражающее затраты времени ЭВМ на проведение имитации. С помощью мех-ма модельного времени решаются след-ие задачи:- отображается переход моделируемой с-мы из одного сост-ия в другое; - производится синхронизация работы компонент модели; - изм-ся масштаб времени функц-ия исследуемой с-мы;- производится упр-ие ходом модельного эксперимента; - моделируется квазипараллельная реализация событий в модели.Приставка «квази» отражает последовательный характер обработки событий в имитационной модели, которые в реальной системе возникают (протекают) одновременно.

Важнейшим классификационным признаком имитационных моделей является схема формализации моделируемой системы (способ организации квазипараллелизма).

Наибольшее распространение получили пять способов:

• просмотр активностей;

• составление расписания событий;

• управление обслуживанием транзактов;

• управление агрегатами;

• синхронизация процессов.

Способ просмотра активностей применяется при следующих условиях:

• все ФД(функциональные действия) компонент реальной системы различны, причем для выполнения каждого из них требуется выполнение некоторых (своих) условий;

• условия выполнимости известны исследователю заранее и могут быть заданы алгоритмически;

• в результате ФД в системе наступают различные события;

• связи между ФД отсутствуют и они осуществляются независимо друг от друга.

В этом случае имитационная модель состоит из двух частей:

• множества активностей (работ);

• набор процедур проверки выполнимости условий инициализации активностей, т.е. возможности передачи управления на реализацию алгоритма этой активности.

После выполнения каждой активности производится модификация системного времени для данного компонента и управление передается в специальный управляющий модуль, что и составляет суть имитации для этого способа организации квазипараллелизма.

Условия применимости транзактного способа организации квазипараллелизма были приведены при определении понятия «транзакт». Связь между приборами массового обслуживания устанавливается с помощью системы очередей, выбранных способов генерации, обслуживания и извлечения транзактов. Так организуется появление транзактов, управление их движением, нахождение в очереди, задержки в обслуживании, уход транзакта из системы и т.п. Событием в такой имитационной модели является момент инициализации любого транзакта. Типовыми структурными элементами модели являются источники транзактов, их поглотители, блоки, имитирующие обслуживание заявок, управляющий модуль. Имитация функционирования реальной системы производится путем выявления ближайшей по времени заявки, ее обслуживания, обработки итогов обслуживания (появления нового транзакта, поглощения заявки, изменения возможного времени поступления следующего транзакта и т.п.), изменения системного времени до момента наступления следующего события.

В случае построения имитационной модели с агрегатным способом организации квазипараллелизма особое внимание следует уделять оператору перехода системы из одного состояния в другое. Имитация производится за счет передачи управления от агрегата к агрегату при выполнении определенных условий, формирования различных сигналов и их доставки адресату, отработки внешних сигналов, изменения состояния агрегата и т.п. При этом в управляющем модуле осуществляется временная синхронизация состояний всех агрегатов. Отметим, что выделение такого способа реализации квазипараллелизма является достаточно условным, так как квазипараллельная работа агрегатов системы может быть организована другими способами — активностями, планированием событий, взаимодействием транзактов, процессами. Иными словами, агрегатный способ прежде всего ориентирован на использование типовых математических схем (типовых агрегатов) для описания компонент системы и организации их взаимодействия одним из перечисленных способов.

Процессный способ организации квазипараллелизма применяется в следующих случаях:

• все ФД компонент реальной системы различны;

• условия инициализации ФД также различны;

• в любой момент времени в данной компоненте может выполняться только одно ФД;

• последовательность ФД в каждом компоненте определена.

Принято считать, что процессный подход объединяет лучшие черты других способов: краткость описания активностей и эффективность событийного представления имитации. Процессным способом можно организовать имитацию ЭИС (экономич информ система) любой сложности, но такой способ особенно эффективен в тех случаях, когда требуется высокий уровень детализации выполнения ФД, а сама имитационная модель используется для поиска «узких» мест в работе системы. При таком подходе особо важно соблюдение сходства структуры модели и объекта исследования. Имитационная модель представляет собой набор описаний процессов, каждое из которых описывает один класс процессов, и информационных и управляющих связей между компонентами модели. Каждой компоненте объекта моделирования соответствует свой процесс. Переход от выполнения одной активности к другой активности того же процесса считают изменением его состояния и называют активизацией процесса. Проверка выполнимости условий активизации процесса и появление событий осуществляется самим процессом. Процессный способ широко применяется в задачах моделирования проектируемых систем. Он позволяет реализовать многоуровневый модульный подход к моделированию, предусматривающий внесение в модель частичных изменений по результатам исследований, причем значение этого обстоятельства возрастает по мере роста размеров модели.

В настоящее время для реализации всех перечисленных схем формализации моделируемой системы созданы специализированные программные средства, ориентированные на данный способ организации квазипараллелизма, что, с одной стороны, облегчает программную реализацию модели, но, с другой стороны, повышает ответственность исследователя за правильность выбора соответствующей схемы.

Дата добавления: 2015-04-23