Разработка программного комплекса имитационного моделирования СМО на основе объектно-ориентированной модели дискретно-событийного метода

• Автор: Приступа, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДИСКРЕТНОСОБЫТИЙНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

1.1. ЯЗЫКИ И СРЕДЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

1.2. ЯЗЫКИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.2.1. Общецелевая система имитационного моделирования .

1.2.2. Программные разработки на базе

1.2.3. Язык программирования I.

1.2.3. Языки II и .

1.3. СРЕДЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.3.1. Среда моделирования

1.3.2. Среда моделирования X.
1.3.3. Среда моделирования IX3.
1.3.4. Среда моделирования I.
1.4. Выводы.
ГЛАВА И. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
2.1. Основные элементы дискретнособытийной модели и их взаимодействие
2.2. Концептуальная модель системы
2.2.1. Общая диаграмма взаимодействия с пользователем.
2.2.2. Разработка модели
2.2.3. Запуск модели
2.2.4. Проведение экспериментов.
2.2.5. Работа с результатами
2.2.6. Загрузка и сохранение модели.
2.3. Логическая модель системы
2.3.1. Описание базовых компонентов.
2.3.2. Представление модели в виде класса.
2.3.3. Множество событий
2.3.4. Механизмы инициализации и основной цикл моделирования
2.3.5. Механизмы генерации случайных величин
2.3.6. Состояние системы, статистика и генерация отчетов
2.4. Диаграммы состояния имь как способ представления графа событий имитационной
МОДЕЛИ дискретной системы массового обслуживания.
2.5. Выводы.
ГЛАВА III. РАБОТА С ПРОГРАММНЫМ КОМПЛЕКСОМ
3.1. Рабочее пространство модели
3.2. Работа с компонентами
3.2.1. Управление стандартными компонентами.
3.2.2. Управление компонентами пользователя
3.3. Реализация случайных процессов поступления требований.
3.3.1. Стационарные пуассоновские процессы
3.3.2. Процессы с последействием.
3.3.3. Нестационарные пуассоновские процессы.
3.3.4. Групповые поступления. .
3.4. Реализация процессов обслуживания.
3.5. Настройка и запуск модели.
3.6. Представление результатов моделирования.
3.6.1. Оценки характеристик по результатам прогонов
3.6.2. Проблема переходного процесса и ее графическое решение с помощью
метода Велча
3.6.3. Проведение экспериментов над моделями.
3.7. Выводы
ГЛАВА IV. ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ РЕАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСА
4.1. Многозвенные виртуальные каналы.
4.2. Модели трехзвенных каналов с боковым трафиком.
4.3. Модель коммутатора
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Отдельное внимание уделено получению и представлению результатов моделирования, а также использованию графической процедуры Велча [] для определения длительности переходных процессов с целью более точной оценки установившихся средних. Материалы данной главы опубликованы в работах автора [,]. Четвертая глава посвящена разработке имитационных моделей трактов передачи данных с боковым трафиком, дающих возможность исследовать влияние скорости передачи и емкости буферных накопителей транзитных узлов коммутации на основные операционные характеристики работы многозвенных виртуальных каналов. Благодарности. Автор глубоко признателен своему научному руководителю, д. Олегу Алексеевичу Змееву, всесторонняя помощь и поддержка которого ощущалась на всех этапах работы. Особую благодарность хочется выразить также своим учителям, к. Борису Афанасьевичу Гладких и д. Сергею Петровичу Сущенко за консультации по вопросам имитационного моделирования. Я также благодарен профессору, д. Александру Федоровичу Терпугову и профессору кафедры математической статистики, д. Анатолию Андреевичу Назарову за математическую подготовку. Благодарю также студентов факультета информатики ТГУ, которые работали с программной системой ОЪ]е&т, за их конструктивные замечания и предложения по сс улучшению. ГЛАВА I. ЯЗЫКИ И СРЕДЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. Именно такая общность основных функциональных возможностей в итоге привела к разработке специальных программных средств, осуществляющих это моделирование и анализ его результатов. На сегодняшний день можно выделить два основных подхода к имитационному моделированию. Применение языка программирования (C++, С#, Delphi, Java, VB) при построении имитационной модели. Разработка модели на универсальном языке моделирования (GPSS, SIMSCRIPT, SIMULA, GASP, SIMAN,. Arena, Extend, Simplex3, AnyLogic, AutoMod []). Каждый из подходов имеет ряд очевидных достоинств. Таким образом, использование обоих методов имеет и свои достоинства, и свои недостатки, причем недостатки, например, подхода, основанного на использовании универсальных языков программирования, являются достоинствами подхода, связанного с применением специализированных средств разработки имитационных моделей, и наоборот. Языки имитационного моделирования [,, ] чаще всего универсальны, и разработка моделей на таких языках подразумевает написание кода. Хотя такие языки и предоставляют достаточно гибкие возможности, как для моделирования, так и для программирования, но достаточно часто они очень трудны в использовании и освоении. Одним из первых языков моделирования, облегчающих процесс написания имитационных программ, был язык GPSS, созданный Джеффри Гордоном в г. По мнению Ю. И. Рыжикова [], ни один из языков моделирования не оказал на имитацию столь большого воздействия. Это был один из самых удачных проблемно-ориентированных языков программирования, решающих задачи моделирования систем массового обслуживания (систем с очередями), в свое время он входил в первую десятку лучших языков программирования, опережая транслятор с языка АЛГОЛ. Несмотря на то, что данная система функционирует уже более лет, она была и пока все еще остается наиболее популярной []. В России даже создан специальный портал, посвященный этому языку [], на котором в частности приводится довольно большой список ВУЗов Российской Федерации, в которых преподается GPSS в настоящее время. Основой имитационных алгоритмов в GPSS является дискретно-событийный подход [, ]. Динамические объекты, соответствующие заявкам в системах массового обслуживания, называются в GPSS транзактами. Они создаются и уничтожаются так, как это необходимо по логике модели в процессе моделирования. Модель GPSS состоит из блоков, представляющих необходимые действия или задержки транзактов. Для организации входящего потока заявок используют блок GENERATE, который вводит в модель новые транзакгы в соответствии с требуемым распределением интервалов между смежными заявками. Транзакгы перемещаются во времени и пространстве, переходя от одного блока модели к другому и воздействуя на них.