Обобщённая схема процесса моделирования.

 

Основные этапы моделирования систем представлены на рис. 1.

 

 

Рис.1

На первом этапе моделирования решается ряд задач: построения модели, алгоритма моделирования и программная реализация. Основным назначением первой задачи является переход от содержательного описания объекта к его математической модели. Составляющими этой задачи являются: постановка задачи моделирования, анализ задачи моделирования, определение требований к исходной информации об объекте моделирования, определение параметров и переменных модели, обоснование критериев оценки эффективности системы, описание модели системы, проверка достоверности модели. При решении следующих задач – алгоритмизации модели и ее машинной реализации, математическая модель, сформированная ранее, воплощается в конкретную модель на ЭВМ. Основными подзадачами могут быть: построение логической схемы модели (блоки модели, подпроцессы), получение математических соотношений (конкретный вид соотношений), выбор вычислительных и программных средств для моделирования (характеристики ЭВМ, вычислительные ресурсы, языки и программные среды для моделирования), построение схем алгоритмов программ, программирование модели, проверка достоверности программ (отладка по-блочно на тестовых задачах).

Второй этап моделирования – выполнение машинного эксперимента, рабочих расчетов по составленной и отлаженной программе. Здесь решаются задачи: планирования машинного эксперимента с моделью (начальные условия, число прогонов модели), проведение рабочих расчетов (исходные данные, проведение расчетов, получение результатов), анализ результатов моделирования (отбор, статистика), представление результатов моделирования (таблицы, графики, схемы), интерпретация результатов моделирования (интерпретация по отношению к моделируемому объекту), подведение итогов моделирования и выработка рекомендаций (выводы, проверка гипотез, рекомендации по использованию).

 

Задачи и особенности системного уровня моделирования.

На системном уровне разрабатываются структурные схемы ЭВА, в связи с чем данный уровень называют структурным уровнем. Ведется укрупненное рассмотрение всей ЭВМ или ВС в целом. Элементы – это крупные узлы ЭВМ (процессоры, каналы, запоминающие устройства, периферийные устройства), хотя степень детализации может быть и очень глубокой.

С алгоритмической позиции – это разработка архитектуры ЭВА (описание структуры ЭВА), т.е. перечень ее составных частей и связей между ними; форматы представления различных данных, системы и форматы команд, организация адресации; принципы выполнения операций, приоритеты, дисциплины обслуживания; общие технические характеристики ЭВА (производительность или пропускная способность, надежность и др.).

Основные задачи:

1) Определение принципов организации ВС.

2) Выбор архитектуры и разделение функций на программную и аппаратную реализацию.

3) Разработка структурной схемы ВС.

4) Определение требований на выходные параметры и характеристики компонентов, формирование ТЗ на отдельные компоненты ВС.

Особенности системного моделирования:

· Функционирование ВС рассматривается с информационной точки зрения (процесс преобразования информации), абстрагирование от физической сущности протекающих в системе процессов.

· Характер информационных процессов в ВС в значительной мере определяется программным обеспечением, т.е. ВС рассматривается как совокупность аппаратных и программных средств.

· Моделирование выполняется как многовариантный анализ: варьируя характеристиками элементов и связями между ними, определяют такую структуру ВС, которая обладает заданными (необходимыми) характеристиками.

· Задачи моделирования отличаются большим разнообразием и трудно поддаются формализации.

· В ЭВМ с помощью математических моделей имитируется процесс ввода, обработки и вывода данных в соответствии с назначением рассматриваемой ВС. Выполняется методом имитационного моделирования.

· На системном уровне моделирования в меньшей мере, чем на других уровнях, удается автоматизировать процедуру составления математических моделей ВС на основе моделей компонентов.

· Соответствие ВС своему назначению невозможно проверить на примере одной задачи, решаемой в ВС. Необходимо обобщение на весь класс решаемых задач. Такое обобщение достигается при учете статистических закономерностей поступления и обработки данных, т.е. используются вероятностные методы.

· Наиболее часто ВС моделируются с позиций систем массового обслуживания (СМО).

· Возможна постоянная детализация моделей ВС. Число уровней детализации может быть очень большим.

Краткие сведения по СМО.

 

СМО – класс математических схем, разработанных в теории массового обслуживания для формализации процессов функционирования систем на основе процессов обслуживания. В качестве процесса обслуживания могут быть представлены различные по своей физической природе процессы функционирования экономических, производственных, технических и других систем, например: потоки поставок продукции некоторому предприятию, потоки деталей и комплектующих изделий на сборочном конвейере цеха, заявки на обработку информации в ЭВМ. Характерным для работы таких объектов является случайное появление заявок (требований) на обслуживание и завершение обслуживания в случайные моменты времени, т.е. стохастический характер процесса их функционирования.

Элементы СМО. СМО - это системы, предназначенные для обслуживания (обработки) потока заявок (решаемых задач) с помощью совокупности устройств (обслуживающих аппаратов - ОА). ОА относятся к так называемым статическим объектам или ресурсам. Такими объектами могут быть ЭВМ, отдельные устройства ЭВМ, внешние устройства и т.п. Так как обработка данных может выполняться как аппаратными, так и программными средствами, то программные средства также относят к ресурсам.

Элементы динамического типа – это заявки, или транзакты (решаемые в ВС задачи)

Функционирование СМО – это процесс прохождения заявок через ОА. ОА может быть в состоянии «занято» (если заявка вошла в ОА на обслуживание) или «свободно». ОА также характеризуется длиной очереди заявок к нему (если заявка поступает на вход ОА, который уже занят обслуживанием другой заявки, то возможно образование очереди на входе ОА, где длина очереди характеризует количество заявок в очереди).

Заявки характеризуются состояниями «на обслуживании» (если она занимает ОА) и «в ожидании» (если она находится в очереди).

Дисциплина обслуживания – это правило, по которому заявки поступают из очереди на обслуживание в ОА. Наиболее распространенные дисциплины обслуживания: FIFO (first input – first output) – суть этой дисциплины характеризуется правилом «первым пришел – первым обслужен», т.е. заявки поступают в ОА из начала очереди; LIFO (last input – first output) – здесь заявки, наоборот, выбираются из конца очереди..

Приоритет – это преимущества на обслуживание одной заявки перед другими. Если все заявки имеют одинаковый приоритет, то система называется бесприоритетной. Для заявок с разными приоритетами на входе ОА образуется несколько очередей, каждая для заявок с определенным приоритетом. Всегда обслуживаются, причем по правилу FIFO, заявки из очереди с наиболее высоким приоритетом. Заявки из очереди с низким приоритетом обслуживаются, только если нет заявок в более привилегированных очередях.

Приоритеты могут быть динамическими и статическими в зависимости от того, возможно или нет изменение приоритетов в процессе выполнения задачи.

Любое изменение в состоянии системы является событием. Считается, что события происходят мгновенно в дискретные моменты времени.

СМО могут быть одно- и многоканальные в зависимости от числа параллельно работающих каналов. Замкнутые СМО – это когда в системе циркулирует постоянное число заявок.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: