Разработка средств распределенного имитационного моделирования для многопроцессорных вычислительных систем

• Автор: Окольнишников, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 227 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И РАСПРЕДЕЛЕННОЕ ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

1.1. Понятие модельного времени

1.2. Последовательное имитационное моделирование.

1.3. Распределенное имитационное моделирование.

1.3.1. Понятие распределенного имитационного моделирования

1.3.2. Выполнение модели при распределенном моделировании

1.3.3. Алгоритмы синхронизации модельного времени

1.4. Имитационное моделирование высокого уровня

1.4.1. Введение в НЬА

1.4.2. Правила НЬА.
1.4.3. Управление временем в НЬА.
1.5. Направления развития
2. СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕННОГО ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕРА.
2.1. Цели разработки системы распределенного имитационного моделирования Мера
2.2. Архитектура системы распределенного имитационного моделирования Мера
2.2.1. Ядро
2.2.2. Последовательная имитационная машина
2.2.3. Распределенная имитационная машина
2.2.4. Коммуникационная машина.
2.2.5. Однопроцессорная реализация.
2.2.6. Многопроцессорная реализация
2.3. Язык описания моделей.
2.3.1. Описание структуры модели.
2.3.2. Передача сообщений.
2.3.3. Задержка субъектов.
2.3.4. Исполнение модели
2.4. Алгоритмы последовательной имитационной машины
2.5. Алгоритмы распределенной имитационной машины.
2.5.1. Запуск распределенной имитационной модели
2.5.2. Передача сообщений между системами.
2.5.3. Алгоритмы синхронизации модельного времени.
2.5.4. Останов распределенной имитационной модели.
2.6. Алгоритмы коммуникационной машины
2.7. Семейство реализаций системы распределенного имитационного моделирования Мера.
2.7.1. Пакет имитационного моделирования
2.7.2. Специализированный пакет имитационного моделирования.
2.7.3. Визуальноинтерактивная система
2.7.4. Реализация для
2.7.5. Реализация для локальной сети рабочих станций
3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ АСУ ТП.
3.1. Типовая структура АСУ ТП.
3.2. Задачи моделирования.
3.3. Имитационный стенд.
3.3.1. Инструментальная среда разработки, отладки и тестирования
3.3.2. Тренажер.
3.3.3. Подсистема АСУ ТП на этапах пусконаладки и опытной эксплуатации.
3.3.4. Подсистема АСУ ТП на этапе эксплуатации.
3.3.5. Интеллектуальный эксперт
3.4. Краткое описание Северомуйского тоннеля.
3.5. Краткое описание АСУ ТП Северомуйского тоннеля
3.6. Подсистема управления АСУ ТП Северомуйского тоннеля
3.7. Имитационный стенд АСУ ТП СМТ.
3.7.1. Модель технологического объекта управления
3.7.2. Модель для имитации внешних сигналов
3.7.3. Модель микроклимата тоннеля.
3.7.4. Схема взаимодействия компонентов имитационного стенда АСУТП СМТ.
3.8. Реализация имитационного стенда АСУ ТП СМТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Но, в основном, это математическое [], а не имитационное моделирование. Таким образом, с одной стороны, имеется спрос на мультипроцессорные вычислительные ресурсы, а, с другой стороны, имеется предложение таких ресурсов. Однако существующие решения в области имитационного моделирования не позволяют в полной мере использовать преимущества мультипроцессорной архитектуры. Использование имитационного моделирования тормозится из-за отсутствия методов и программной поддержки параллельного исполнения имитационных моделей. В связи с этим задача разработки системы распределенного имитационного моделирования является актуальной. В г. IEEE , более известный как HLA (High Level Architecture). Целью стандарта HLA является обеспечение переносимости (переиспользования) моделей, разработанных в рамках различных систем моделирования, для уменьшения времени и стоимости разработок новых моделей. Для России более актуальной задачей является переносимость систем моделирования на новые мультипроцессорные и распределенные вычислительные архитектуры для уменьшения времени и стоимости разработок систем моделирования для новых вычислительных архитектур. В связи с этим задача разработки переносимой распределенной системы имитационного моделирования, какой является система Мера, также является актуальной. Значимость результатов представленной работы заключается в том, что система Мера является первой реализацией системы распределенного имитационного моделирования для МВС-/М и третьей в России после Московского и Пермского государственных университетов реализацией систем такого класса. Новым результатом, полученным в процессе выполнения диссертационной работы, является разработка архитектуры переносимой системы распределенного имитационного моделирования и реализация этой архитектуры. Архитектура программного обеспечения системы распределенного имитационного моделирования Мера позволяет переносить систему Мера, разработанную для Суперкомпьютера МВС-/М, как на однопроцессорные компьютеры, так и на мультипроцессорные и распределенные вычислительные системы. С использованием этой возможности было реализовано совместимое по входному языку семейство реализаций системы Мера для различных операционных сред. Система Мера была использована в нескольких приложениях, основным из которых является разработка Имитационного стенда Автоматизированной системы управления технологическими процессами Северомуйского тоннеля (АСУ ТП СМТ). Новым в реализации Имитационного стенда АСУ ТП СМТ является одновременная с разработкой АСУ ТП разработка комплекса имитационных моделей и использование Имитационного стенда на всех фазах жизненного цикла разработки и эксплуатации АСУ ТП СМТ. АСУ ТП СМТ для прогнозирования состояния СМТ в зависимости от внешних событий и действий (или бездействия) диспетчера. Методология использования имитационного моделирования на всех фазах жизненного цикла разработки и эксплуатации АСУ ТП СМТ может быть использована при разработке других АСУ ТП. Визуально-интерактивная система моделирования транспортных потоков, входящая в семейство реализаций системы Мера, может быть использована для моделирования движения автомобильного или железнодорожного транспорта, а также для моделирования систем логистики. Автор представленной работы более -ти лет занимается разработкой систем имитационного моделирования. В г. Модель-6 [] для БЭСМ-6, являющаяся первой в СССР реализацией языка СРЭБ. С помощью системы Модель-6 было осуществлено моделирование ряда систем [, ]. В г. Система моделирования Модель-6 и ее приложения" []. Автор занимался "реальным временем" и моделированием для МВК "Эльбрус" [, ] и разработкой интеллектуальной системы моделирования для ПЭВМ [,, ]. С г. Для компьютера с параллельной архитектурой Siemens ЕС КМ-0 была сделана прототипная реализация системы распределенного моделирования. Автором были разработаны входной язык и архитектура программного обеспечения системы распределенного имитационного моделирования Мера. Реализация системы Мера для МВС- /М осуществлялась в период с г.