ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Инструментальные программные средства из "Системное моделирование сложных процессов" Набор включенных в MISS инструментальных средств в основном определился из опыта конкретного моделирования, накопленного коллективом, в котором работали авторы. Эти средства четко распределяются на две группы. Первая позволяет визуализировать память, оперировать списковыми структурами и управлять оверлейными программами. По сути, это — средства общего назначения, в частности, они служат элементной базой системных программ MISS. Вторая группа явно ориентирована на потребности имитации, но и в нее вошли многие средства универсального характера. [c.72] Каждая система имитации, будь она языковой или инструментальной, навязывает определенную схему описания моделируемой реальности. Подобные схемы принято называть концепциями моделирования. В данном пункте описана та, которую предлагает MISS. [c.72] Первичные составляющие реальных комплексов часто компонуются (организационно или конструктивно) в подкомплексы, те, в свою очередь, — в подкомплексы более высокого уровня и т. д. Для модельного отражения иерархий подобного рода в MISS введено понятие группа — объединение какого-то числа объектов и нескольких образований, которые сами являются группами. Никаких других понятий, структурирующих множество объектов, в MISS нет. Таким образом, комплекс видится совокупностью объектов, организованных в древовидную иерархию. Верхний уровень этой иерархии в дальнейшем будем называть головной группой. [c.73] Поскольку модельная жизнь комплекса сведена к совместной деятельности объектов, для определения в общих чертах принятой схемы ее имитации осталось уточнить подход к представлению жизни одного объекта. Она трактуется как несколько параллельно протекающих процессов. Каждому назначается свой материальный носитель , именуемый прибором, и в этом смысле можно говорить, что объекты делятся на приборы однако реальных прототипов приборов (вроде каких-либо технических устройств) может и не существовать. [c.73] макроструктура данных модели описана они поделены на фазовые переменные и константы, причем первые закрепляются за экземплярами приборов, объектов и групп, а вторые — за их классами. Теперь — о микроструктуре данных. Начнем с наборов констант групп, объектов, приборов и фазовых переменных объектов и групп. По признаку постоянства состава на протяжении всего периода имитации в любом из наборов этого сорта могут выделяться статические данные, состав которых заморожен, и динамические, состав которых с течением модельного времени может варьироваться. Первые должны быть объединены в одну в дальнейшем именуемую базовой запись. Этим требования к ним и исчерпываются. Что же касается динамических данных, то для их представления в MISS предусмотрены средства работы с одиночными динамическими записями и со списками переменной длины. Точнее сказать, если в некий набор требуется включить динамические данные, то их надо представить несколькими динамическими записями и несколькими списками, каждый из которьгх будет образовываться записями одной (для каждого списка — своей) структуры. При этом в статической части набора (в базовой записи) выделяются поля, имеющие смысл ключей к таким данным. [c.74] Обычно сигналами моделируются импульсы, которые возникают в автоматической части системы управления исследуемого комплекса, а сообщениями — сопряженные с ними пересылки данных. Формально же пара (сигнал, сообщение), являясь продуктом деятельности прибора-отправителя, должна быть отнесена к его фазовым переменным, причем к динамическим, поскольку эти пары то рождаются приборами, то уничтожаются системой (в соответствии с регламентом, который будет рассмотрен в следующем пункте). Сигнал трактуется как булева величина, а сообщение, если оно не пустое, может быть только списком из одинаковых по структуре записей. При этом данный сигнал либо всегда посылается без сообщения, либо может сопровождаться списком из записей одинаковой и жестко связанной с ним структуры. [c.75] В истории течения каждого процесса предлагается выделить последовательные стадии, впредь именуемые элементами. Естественная содержательная трактовка элемента — алгоритм поведения в опреде-ленньос условиях. Помня о взаимно-однозначном соответствии процесс-прибор, далее будем говорить, что функционирование прибора есть последовательное выполнение им присущих ему элементов. Число допускаемых различных элементов прибора произвольно, но считается, что оно всегда конечно. Чередование же элементов во времени может быть бесконечным (если бесконечно время имитации) и организуется по правилам, отражающим действие автоматической части системы управления комплекса (см. ниже). [c.76] По отношению к модельному времени все элементы всех приборов делятся на три категории сосредоточенные, условно-распределенные и распределенные. Сосредоточенные элементы в модельном времени всегда выполняются мгновенно. Выполнение же любого из прочих элементов обычно имеет ненулевую продолжительность и может распределяться между несколькими последовательными шагами имитации (отсюда и названия соответствующих категорий). [c.76] Во избежание недоразумений отметим, что можно было бы обойтись и без введения классификации элементов, явно утяжеляюш ей предлагаемую концепцию моделирования из описываемой ниже схемы синхронизации процессов видно, что хватило бы и одних распределенных элементов. Однако утяжеление в данном случае оправдано соображениями вычислительной эффективности. [c.77] Значения модельного времени в точках синхронизации определяются взаимодействием двух механизмов. Первый — это механизм назначения элементов на очередной такт, а второй — планирование моментов прерываний (в том числе моментов завершений) выполнения элементов. Сначала опишем второй механизм и принятую схему его сочетания с первым, а затем конкретизируем первый механизм. [c.77] В MISS каждый сосредоточенный элемент трактуется как один алгоритм, а условно-распределенный или распределенный — как пара, включающая таймер и основной алгоритм. Таймеры введены в качестве специальных процедур для планирования времени. При вызове таймера должен определяться и сообщаться системе очередной нужный элементу момент прерывания. Простейшая (но отнюдь не самая эффективная) схема планирования моментов прерывания основана на том, чтобы вызывать таймеры распределенных и условно-распределенных элементов в начале каждого такта их выполнения. Наряду с ней MISS предлагает и другие, более эффективные. Так, например, при вызове таймера в момент начала выполнения элемента можно сразу жестко зафиксировать время его окончания, и тогда таймер больше вызываться не будет. В таких случаях будем говорить о блокировке таймера. [c.77] Для того чтобы сформулированная схема элементов приобрела четкость рабочего алгоритма, осталось уточнить, что подразумевается в пункте г) под правилами функционирования приборов. Рассмотрим это. [c.78] В MISS реализован подход, согласно которому прибор формирует свою последовательность элементов как конечный автомат, имеющий входами номер предыдущего элемента и полученные сигналы, а выходом — номер следующего элемента. Точнее сказать, когда прибор завершил выполнение очередного элемента, выбор следующего элемента определяется тем, какой именно элемент завершился и какие из совокупности всех входньгх сигналов прибора поступили на момент принятия решения. Данное положение формализуется введением автоматных функций приборов. Аргументов у каждой автоматной функции два номер завершенного элемента и еще одно целое число, которое будем называть номером старшего реализовавшегося события. [c.78] Второй аргумент требует разъяснения. Суть в том, что для каждого прибора естественно разбить всевозможные комбинации значений булевых величин (есть сигнал, нет сигнала) на классы и считать. [c.78] Теперь для полного прояснения способа организации вычислений в MISS осталось уточнить режим существования сигналов (и связанных с ними сообщений) в модельном времени. Появляются они как продукты деятельности приборов при выполнении ими своих элементов, а аннулируются системой автоматически. При завершении очередного такта имитации сразу после отработки основных алгоритмов к приборам-получателям придут все те же сигналы, которые были отправлены приборами-отправителями на завершающемся такте данные сигналы (и сообщенйя) просуществуют в системе до аналогичного момента следующего такта (будут доступны в вызываемых на нем таймерах и основных алгоритмах приборов-получателей). [c.79] Продемонстрируем изложенный алгоритм синхронизации процессов диаграммой, показывающей последовательность вызовов таймеров и основных алгоритмов. Многоточия между ними подразумевают системные операции, в том числе — пересчет времени, обновление поля сигналов и определение переключений по автоматным функциям (рис. 3.2). [c.79] Описание MISS показывает, что она полностью соответствует концепции системы имитации и может быть использована для создания программного обеспечения системы моделирования. [c.81] Вернуться к основной статье