Масштабирование дискретно-событийных имитационных моделей

• Автор: Савенков, Константин Олегович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Оглавление
Введение

Задача масштабирования имитационной модели

Цель диссертационной работы. о

Актуальность работы.

Основные результаты.

Структура работы

1 Постановка задачи

1.1 Имитационное моделирование.

1.2 Детализация задачи

1.3 Декомпозиция задачи.

2 Основные понятия и определения
2.1 Дискретнособытийное имитационное моделирование
2.2 Схема формальных понятий
2.3 Формальная модель наблюдаемого поведения РВС
2.4 Логическая схема имитационной модели
2.5 Формальная постановка задачи
2.0 Вывода
3 Алгоритмы масштабирования
3.1 Зависимости между операторами логической схемы ИМ.
3.2 Алгоритмы построения зависимостей.
3.3 Алгоритм масштабирования ЛС по заданному уровню абстракции
3.4 Выводы
4 Оценка времени выполнения ассемблерных инструкций
4.1 Задача оценки времени выполнения программы
ОГЛАВЛЕНИЕ
4.2 Простая модель без вычислительных ресурсов
4.3 Операторное представление
4.4 Простая модель с вычислительными ресурсами
4.5 Модель с многоступенчатым конвейером и вычислительными ресурсами
4.6 Возможные модификации модели процессора.
4.7 Выводы
5 Реализация и апробация метода
5.1 Описание входного языка.
5.2 Описание программной реализации.
5.3 Апробация инструментального средства
5.4 Выводы
6 Результаты и направления дальнейших исследований
6.1 Основные результаты.
6.2 Направления дальнейших исследований.
Литература


Переход от дискретно-событийной модели к модели в иной парадигме моделирования и не всегда возможен, ведёт к уменьшению точности модели и гребу (гг значительных трудозатрат. Методов, позволяющих по описанию дискретно-событийной имитационной модели и заданным ее свойствам автоматически построить имитационную модель на более высоком уровне абстракции, достаточном для сохранения интересующих нас свойств, не существует. Таким образом, задача автоматическою масштабирования дискретно-событийных имитационных моделей представляется чрезвычайно актуальной. Предложен новый алгоритм масштабирования имитационных моделей, который позволяет автоматически преобразовывать описание имитационной модели с сохранением заданного набора свойств поведения имитационной модели. Предложена модификация алгоритма вычисления зависимостей между операторами имитационной модели, вычислительная сложность которого меньше вычислительной сложности известных аналогов. Построена формальная модель функционирования имитационной модели, в рамках которой доказана корректность предложенных алгоритмов масштабирования имитационных моделей и вычисления зависимостей между операторами имитационной модели. На основе предложенных алгоритмов реализовано программное средство масштабирования имитационных моделей, описанных на языке ММ (среда моделирования ДИАНА) для ОС Ьіпих. Эксперименты на моделях бортовых систем летательного аппарата показали снижение времени выполнения преобразованной имитационной модели от до 3 раз. Разработан метод оценки времени выполнения линейных участков программы на конвейерном вычислителе, позволяющий комбинировать статические оценки, полученные для линейных участков, на динамическом этапе оценки времени выполнения программы без потери точности оценки. Разработанный алгоритм обеспечивает полную автоматизацию процесса масштабирования, что снимает необходимость взаимной валидации абстрактных моделей и обеспечивает их кои-систентность. Метод реализован в виде программного средства для среды моделирования ДИАНА []. Используемое при работе метода внутреннее представление позволяет использовать аналогичный подход для масштабирования имитационных моделей, описанных на других языках моделирования. В рамках данной работы был разработан точный метод оценки времени выполнения программы на конвейерных вычислителях, который успешно применяется в промышленном проекте [1]. Работа состоит из введения и шести глав. В первой главе детализируется задача масштабирования дискретно-событийных имитационных моделей, решаемая в данной диссертационной работе и описывается постановка задачи. Приводятся требования к решению задачи, обосновывается предлагаемый путь её решения и производится декомпозиция задачи. Во второй главе вводятся основные понятия дискретно-событийного ИМ и описывается формальная модель функционирования ИМ РВС (логическая схема ИМ), в терминах которой описываются алгоритмы масштабирования и доказывается их корректность. На основе введённых понятий формулируется формальная постановка задачи диссертационной работы. Третья глава посвящена предлагаемому подходу к масштабированию имитационных моделей. Здесь описываются зависимости, возникающие между операторами логической схемы ИМ. Здесь же описывается предлагаемый процесс масштабирования и приводится описание применяемых в ходе нето алторитмов. Приводится оценка сложности алгоритмов и доказывается их корректность. В четвёртой главе описывается формальная модель конвейерного вычислителя и описание подхода к оценке времени выполнения программ на вычислителях подобное рода. В пятой главе описывается реализация предлагаемой методики для системы ДИАНА и приводятся результаты численных экспериментов на легальной ИМ бортовой сети самолёта. Предлагаются возможные пути повышения эффективности масштабирования, необходимые для промышленного внедрения метода. Шестая глава содержит описание основных результатов работы, указывает на открытые вопросы задачи масштабирования дискретно-событийных имитационных моделей, формулирует направления для дальнейших исследований и развития предлагаемого подхода.