Методы повышения эффективности имитационного моделирования в задачах разработки распределенных АСУ

• Автор: Олзоева, Сэсэг Ивановна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 327 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Обзор и анализ методов моделирования распределенных информационных систем АСУ. Постановка задачи исследования

1.1. Распределенные информационные системы управления

1.2. Анализ задач проектирования РИСУ

1.3. Методы моделирования РИСУ.

1.3.1. Технологическая схема имитационного моделирования систем.

1.4. Современные средства имитационного моделирования систем.

1.4.1. Анализ проблем имитационного моделирования систем

1.4.2. Методы ускорения имитационного моделирования систем

1.5. Формулировка задач исследования.

Выводы к главе 1.
2. Разработка концепции распределенного имитационного моделирования РИСУ.
2.1. Современные высокопроизводительные вычислительные системы.
2.2. Организация параллельных вычислений в имитационном моделировании РИСУ.
2.2.1. Типовые вычислительные схемы имитации РИСУ.
2.2.2. Методы теории параллельных вычислений
2.2.2.1. Основные парадигмы параллельных вычислений
2.2.2.2. Программное обеспечение параллельных вычислений.
2.2.2.3. Методы распараллеливания программ.
2.2.3. Методы теории распределенных вычислений
2.2.3.1. Сегментация программ для параллельного исполнения.
2.2.3.2. Распределение программных сегментов для одновременного исполнения
2.2.3.3. Вопросы использовании Опбсистем для задач имитационного моделирования
2.2.4. Концепция распределенного имитационного моделирования РИСУ. .
Выводы к главе 2.
3. Разработка метода распределенного имитационного моделирования РИСУ, основанного на модели вычислений МРМВ.
3.1. Принципы организации распределенного имитационного моделирования
РИСУ по модели вычислений МРМО.
3.2. Метод декомпозиции ПО ИМ РИСУ.
3.2.1. Формализованное представление ИМ РИСУ
3.2.2. Разработка метода декомпозиции модели РИСУ.
3.2.3. Дендрограммы.
3.2.4. Алгоритм кластеризации множества виртуальных действий ИМ. . . .
3.2.5. Результаты декомпозиции ПО ИМ РИСУ.
3.3. Оценка качества вариантов проектов распределенной имитационной модели.
3.3.1. Способ определения возможных временных факторов.
3.4. Выбор оптимального алгоритма синхронизации для проекта РИМ
3.4.1. Математическая модель функционирования пары АС, ИМ.
3.4.2. Метод сравнения эффективности различных АС
3.5. Принципы построения управляющей программы РИМ.
3.5.1. Организация управляющей программы РИМ при консервативном алгоритме синхронизации
3.5.2. Организация управляющей программы РИМ при оптимистическом алгоритме синхронизации
3.6. Оптимальное распределение программных блоков ИМ по процессорам вычислительной системы
3.6.1. Алгоритм выбора наибольшего паросочетания в двудольном графе . .
3.6.2. Пример оптимального распределения блоков РИМ.
3.7. Автоматизированное средство организации распределенного имитационного моделирования РИСУ.
3.8. Методика организации вычислительного процесса распределенного
имитационного моделирования РИСУ
Выводы к главе 3
4. Разработка метода распределенного имитационного моделирования РИСУ, основанного на модели вычислений 8Р1УГО.
4.1. Общая концепция распределенного имитационного моделирования РИСУ
по модели вычислений 8РМЛ.
4.2. Принципы построения имитационной модели виртуального канала
4.3. Разработка имитационной модели виртуального канала
4.3.1. Путь транспортировки транзактов как объект моделирования
4.3.2. Построение генератора фоновых потоков.
4.3.2.1. Способ определения вероятности потери сообщений на УС . .
4.3.2.2. Алгоритм формирования интенсивностей фоновых потоков
4.3.2.3. Распределение входящего потока на УС.
4.4. Исследование влияния распределения входных потоков на характеристики функционирования ПТТ
4.5. Вопросы адекватности модели виртуального канала
4.6. Методика организации вычислительного процесса распределенного
моделирования РИСУ по 8РМО модели
Выводы к главе 4.
5. Разработка аналитикостатистического метода моделирования РИСУ
5.1. Общая концепция ускорения имитационного моделирования РИСУ.
5.2. Разработка метода декомпозиции РИСУ с применением
процедуры кластерного анализа.
5.2.1. Критерий и свойства оптимального разбиения
5.2.2. Назначение рангов УС и КС сети
5.2.3. Выбор порога существенности связей
5.3. Алгоритм двухступенчатой декомпозиции сети.
5.4. Точность оценки исследуемых характеристик.
5.5. Методика ускоренного анализа РИС АСУ.
5.6. О применимости метода ускоренного машинного анализа РИСУ.
Выводы к главе
6. Результаты применения предлагаемых методов ускорения статистического моделирования РИСУ.
6.1. Структура системы распределенного моделирования РИСУ
6.2. Коммуникационное программное обеспечение
6.3. Описание имитационной модели РИСУ и имитационной модели виртуального канала.
6.3.1. Алгоритмы обслуживания моделирования.
6.3.2. Алгоритмы обрабатывающих модулей.
6.4. Экспериментальная оценка характеристик функционирования РИСУ
с использованием аналитикостатистического метода.
6.4.1 Сравнение затрат машинных ресурсов при моделировании РИСУ двумя способами
6.5. Оценка характеристик функционирования РИСУ с использованием методов распределенного имитационного моделирования
6.5.1. Описание распределенной автоматизированной системы
Система Город.
6.5.2. Оценка характеристик функционирования РИСУ с использованием вРМЭ моделирования.
6.5.3. Оценка характеристик функционирования РИСУ с использованием МРМЭ моделирования.
Выводы к главе 6.
Заключение
Список литературы


Это могут быть АРМы, предназначенные для выполнения определенных функций, прикладные программы обработки информации, подсистемы автоматизированного управления. К данному шагу относится и разработка баз данных, на основе сформированной информационной модели. К третьему шагу относится проектирование РИСУ, объединяющей рассмотренные выше компоненты АСУ посредством телекоммуникационной сети. Полученные на первых двух этапах метрические характеристики подсистем РЛС, являются основой для динамического моделирования РИСУ, с целыо определения, как оптимальной структуры РИСУ, так и выбора наилучшего варианта системы управления. Крупномасштабность, сложность, пространственная распределенность. Сложность современных РИСУ определяется размерностью и пространственной распределенностью ее функциональных компонентов, и достигла такого уровня, при котором для их анализа и проектирования становятся необходимыми более совершенные методы динамического моделирования. Дискретнособытийный характер функционирования РИСУ. Распределенные информационные системы АСУ относятся к дискретнособытийным динамическим системам ДСС, для анализа и синтеза которых применяются методы, разработанные для ДСС. Согласно определению дискретнособытийная система это динамическая система, которая эволюционирует в соответствии с внезапным возникновением физических событий, порой в заранее неизвестные, нерегулярные моменты времени, т. Для анализа процессов функционирования ДСС используются модели, основанные на марковских цепях автоматах, сетях массового обслуживания, минимаксные алгебраические модели, полумарковские процессы 2, , 1, , , . Наиболее востребованным методом анализа и синтеза ДСС является имитационное моделирование, позволяющее получать вероятностновременные характеристики процессов их функционирования, с учетом взаимообусловленности, стохастического характера процессов. Параллельность, динамика, децентрализация и недетерминизм. Типичным для процесса функционирования РИСУ является задача управления потоками, характерными чертами которой выступают параллельность, децентрализация, динамика и недетерминизм. В этом случае возникают огромные логикокомбинаторные задачи управления объектами, для решения которых требуется применение соответствующих эффективных методов оптимизации и искусственного интеллекта в сочетании с методом имитации. Выделенные характерные особенности современных РИСУ определяют актуальность исследования и разработки эффективного модельного обеспечения методов проектирования распределенных информационных систем АСУ. Создание адекватных и продуктивных динамических моделей представляет собой достаточно сложную самостоятельную проблему, от эффективного решения которой зависит не только точность формируемых требований к РИСУ, но и сама возможность успешной реализации проекта РИСУ. В качестве примера конкретной РИСУ приведено описание интегрированной АСУ Система Город, предназначенной для сбора платежей от населения за различные услуги коммунальные, услуги связи, электричество, ГИББД и т. УланУдэ на муниципальном уровне п. Из определения РИСУ, как важнейшей подсистемы РАС, обеспечивающей решение коммуникационной задачи, видно, что в структуре и характере функционирования РИСУ просматривается большая общность с информационновычислительными сетями. Следовательно, задачи проектирования РИСУ состоят из задач проектирования информационной сети ИС, с учетом специфики вносимой функциональными компонентами распределенной автоматизированной системы в части конкретных характеристик информационных потоков, вычислительной сложности алгоритмической обработки информации и т. РИСУ является сложной, многопрофильной структурой, компоненты которой расположены на значительных расстояниях друг от друга. В состав сети, объединяющей компоненты РИСУ, могут входить магистральные сети , , локальные сети, связанные между собой , 6, 6. Для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в единую сеть ирименякугся разнообразные телекоммуникационные средства. Особенностью такой сложной сети является высокая степень неоднородности аппаратных, системных и прикладных программных средств, вычислительной техники.