13. Разработка имитационной модели.

Имитационное моделирование – это метод исследования, основанный на замене анализируемой динамической системы имитатором и проведении экспериментов над имитатором для получения информации о системе-оригинале. В процессе разработки имитационной модели создается математическая модель системы и внешних воздействий, определяются временные изменения состояний системы под влиянием внешних воздействий, формируются выборки значений выходных характеристик и определяются их стохастические оценки. Если моделируется детерминированная система, то выборки значений выходных параметров не делаются.

Упрощение модели и выбор уровней детализации.

При разработке модели ВС основной проблемой является правильный выбор уровня детализации ВС можно представить в виде одного элемента или разбить на отдельные функциональные устройства, блоки, узлы, логические элементы или радиоэлементы. В вычислительной технике выделяется несколько уровней детализации или моделирования. В качестве систем на нижнем уровне рассматриваются логические элементы (схемы И, ИЛИ), состоящие из диодов, транзисторов, сопротивлений и т.п. Следующий уровень – цифровые устройства: регистры, сумматоры, дешифраторы и другие комбинационные схемы, элементы которых – логические схемы. На следующем уровне детализации системами являются отдельные функциональные устройства – процессоры, накопители, терминалы, контроллеры и т.п.

Наиболее широко исследуется системный уровень, на котором в качестве системы рассматривается ВС, а ее элементами считаются функциональные устройства. К этому же уровню относятся системы телеобработки данных, многопроцессорные и многомашинные ВС. Но они могут быть выделены и в самостоятельный уровень в зависимости от целей моделирования. Более высокий уровень моделирования – сеть ЭВМ. В качестве элементов здесь выступают отдельные ЭВМ. Наивысший уровень моделирования – совокупность сетей ЭВМ. Выбор уровня моделирования зависит от объекта и цели моделирования.

При выборе уровня детализации следует рассматривать возможности разработки последовательности моделей. Вначале создается модель первого порядка сложности, адекватная исследуемой ВС только в первом приближении. На основе результатов ее исследования строится модель второго порядка сложности, которая обладает более глубоким уровнем детализации, большим числом составляющих и параметров. Эта модель может быть модификацией первой или полностью отличаться от нее.

Может быть создана модель третьего порядка сложности и т.д. до тех пор, пока не будет получена модель, наиболее пригодная для достижения поставленных целей. Такой итерационный принцип построения моделей целесообразен при проектировании новых ВС и предполагает продвижение по стратам сверху вниз.

После решения вопроса об уровне детализации необходимо рассмотреть возможность расчленения ВС на подсистемы и создания самостоятельных моделей отдельных подсистем.. При декомпозиции должно быть сохранено основное свойство системы – ее целостность.

14. Преобразование алгоритмов.

При представлении алгоритма функционирования ВС целесообразно общий поток поступающих в систему заявок разделить на однородные потоки по характеру технологического процесса обработки данных, и, в первую очередь, последовательности использования ресурсов ВС по обслуживанию заявок, то есть маршрута заявки. Дополнительно могут использоваться и другие критерии: интенсивность поступления заявок в систему, приоритеты и т.д.

При выборе уровня детализации алгоритма следует выделить операции обработки, ввода-вывода, команды перехода, обращения к другим программам, в том числе к операционной системе.

Наиболее сложная часть преобразования и представления алгоритма – определение трудоемкости выполнения отдельных блоков и вероятностей разветвления алгоритма.

На этапе упрощения алгоритм укрупняют с целью уменьшения числа блоков, то есть числа моделируемых операций. Упрощение выполняется путем исключения второстепенных блоков, включения вызываемой подпрограммы в соответствующий блок обработки данных, замены циклически повторяемых участков с известным числом повторений одним блоком обработки с пропорциональным увеличением длительности обслуживания, объединением в одной операции нескольких обращений к одному и тому же устройству ввода-вывода, исключением из алгоритма операций, длительность которых много меньше по сравнению с другими. В качестве примера рассмотрим алгоритм на рис. 2.1.

Рис. 2.1

Если можно пренебречь трудоемкостями выполнения начального и конечного блоков (1 и 11), то получится простой алгоритм: ввод исходных данных (блок 2), обработка и вывод результатов (модифицированный блок 9). Такой алгоритм вполне пригоден для представления ВС в виде сети массового обслуживания.

Подобные преобразования должны быть проведены для всех алгоритмов, включенных в модель.