Conceptul și tipurile de modelare pe computer. Posibilitățile și eficacitatea sistemelor de modelare pe calculator Tipuri de modelare computerizată
Prin modelare computerizată în sensul cel mai larg, înțelegem procesul de creare și cercetare a modelelor folosind un computer. Se disting următoarele tipuri de modelare:
Modelare fizică: un computer face parte dintr-o configurație sau un simulator experimental; percepe semnale externe, efectuează calculele adecvate și emite semnale care controlează diverși manipulatori. De exemplu, un model de antrenament al unui avion, care este un cockpit montat pe manipulatoare adecvate conectate la un computer, care reacționează la acțiunile pilotului și modifică înclinarea cabinei, citirile instrumentelor, vederea de la fereastră etc., simulând zborul un avion adevărat;
Modelare dinamică sau numerică, care presupune rezolvarea numerică a unui sistem de ecuații algebrice și diferențiale prin metode de matematică computațională și un experiment de calcul pentru diverși parametri ai sistemului, condiții inițiale și influențe externe. Este folosit pentru a simula diverse fenomene fizice, biologice, sociale și de altă natură: oscilații pendulului, propagarea undelor, schimbarea populației, populația unei anumite specii de animale etc.;
Modelarea prin simulare constă în crearea unui program de calculator (sau pachet software) care simulează comportamentul unui sistem complex tehnic, economic sau de altă natură pe un calculator cu acuratețea necesară. Modelarea prin simulare prevede o descriere formală a logicii funcționării sistemului studiat în timp, care ține cont de interacțiunile semnificative ale componentelor sale și asigură desfășurarea experimentelor statistice. Simulările pe computer orientate pe obiecte sunt folosite pentru a studia comportamentul sistemelor economice, biologice, sociale și de altă natură, pentru a crea jocuri pe calculator, așa-numita „lume virtuală”, programe de antrenament și animații. De exemplu, un model al unui proces tehnologic, un aerodrom, o anumită industrie etc.;
Modelarea statistică este utilizată pentru studiul sistemelor stocastice și constă în teste repetate cu prelucrarea statistică ulterioară a rezultatelor. Astfel de modele fac posibilă studierea comportamentului tuturor tipurilor de sisteme de așteptare, sisteme multiprocesor, rețele de calculatoare, diferite sisteme dinamice, care sunt afectate de factori aleatori. Modelele statistice sunt utilizate în rezolvarea problemelor probabilistice, precum și în prelucrarea marilor mari de date (interpolare, extrapolare, regresie, corelare, calculul parametrilor de distribuție etc.). Ele diferă de modelele deterministe, a căror utilizare presupune rezolvarea numerică a sistemelor de ecuații algebrice sau diferențiale, sau înlocuirea obiectului studiat cu un automat determinist;
Modelarea informaţiei constă în crearea unui model informaţional, adică a unui set de date special organizate (semne, semnale) care reflectă cele mai semnificative aspecte ale obiectului studiat. Distingeți între modele vizuale, grafice, de animație, text, informații tabelare. Acestea includ tot felul de diagrame, grafice, grafice, tabele, diagrame, desene, animații realizate pe computer, inclusiv o hartă digitală a cerului înstelat, un model computerizat al suprafeței pământului etc.;
Modelarea cunoștințelor implică construirea unui sistem de inteligență artificială, care se bazează pe baza de cunoștințe dintr-o anumită zonă (parte a lumii reale). Bazele de cunoștințe sunt formate din fapte (date) și reguli. De exemplu, un program de calculator care poate juca șah trebuie să funcționeze cu informații despre „abilitățile” diferitelor piese de șah și să „cunoască” regulile jocului. Acest tip de model include rețele semantice, modele de cunoștințe logice, sisteme expert, jocuri logice etc. Modelele logice sunt folosite pentru a reprezenta cunoștințele în sisteme expert, pentru a crea sisteme de inteligență artificială, pentru a implementa inferența logică, pentru a demonstra teoreme, transformări matematice, pentru a construi roboți, pentru a folosi limbajul natural pentru a comunica cu computerele, pentru a crea un efect de realitate virtuală în jocurile pe calculator etc.
Pe baza scopurilor modelării, modelele computerizate sunt împărțite în grupuri:
Modele descriptive utilizate pentru a înțelege natura obiectului studiat, pentru a identifica cei mai semnificativi factori care afectează comportamentul acestuia;
Modele de optimizare care vă permit să alegeți modalitatea optimă de control a unui sistem tehnic, socio-economic sau de altă natură (de exemplu, o stație spațială);
Modele predictive care ajută la prezicerea stării unui obiect în momentele ulterioare de timp (un model al atmosferei pământului care vă permite să preziceți vremea);
Modele educaționale utilizate pentru predarea, formarea și testarea elevilor, studenților, viitorilor specialiști;
Modele de joc care vă permit să creați o situație de joc care simulează conducerea unei armate, a unui stat, a unei întreprinderi, a unei persoane, a unui avion etc., sau a juca șah, dame și alte jocuri de logică.
Cursuri pe tema Cerințe de modelare matematică pentru înregistrare la următorul link: http://www.mfua.ru/for-students-and-postgraduates/materials-for-a-session-and-yoke/oformlenie-kursovoy-raboty/ Tipul de fișier trebuie descărcat cu extensia „.doc” sau „docx”. Trebuie făcută în 3 etape (atașez o captură de ecran), precum și subiectele principale: 1. Modelarea ca proces cu reflectarea unor etape specifice. 2. Conținutul principal al fiecărei etape 3. Implementarea modelului în cazul general (alegerea mediului de implementare, cerințe pentru acesta, comoditate sau inconvenient, etc.) 4. Dezvoltarea unui model de proces specific pe tema dvs., ca exemplu a folosirii unui generator de variabile aleatoare cu analiza rezultatelor obținute (verificați tehnicile pe tema dvs. și formalizați în mediu)
Cursuri pe tema Cerințe de modelare matematică pentru înregistrare la următorul link: http://www.mfua.ru/for-students-and-postgraduates/materials-for-a-session-and-yoke/oformlenie-kursovoy-raboty/ Tipul de fișier trebuie descărcat cu extensia „.doc” sau „docx”. Trebuie făcută în 3 etape (atașez o captură de ecran), precum și subiectele principale: 1. Mai multe detalii
Fragment din munca efectuata: INTRODUCERE Utilizarea eficientă a simulării este imposibilă fără utilizarea computerelor. Termenii „simulare pe computer” și „modelare prin simulare” au devenit aproape sinonimi. Utilizarea calculatoarelor în modelarea matematică deschide posibilitatea de a rezolva o întreagă clasă de probleme, și nu numai pentru modelarea prin simulare. În alte tipuri de simulări, computerul este, de asemenea, foarte util. De exemplu, implementarea uneia dintre principalele etape ale cercetării - construcția de modele matematice din date experimentale - este în prezent pur și simplu de neconceput fără utilizarea unui computer. (lucrarea a fost realizată de specialiști Autorul 24) În ultimii ani, datorită dezvoltării interfeței grafice și a pachetelor grafice, modelarea computerizată, structurală și funcțională a fost dezvoltată pe scară largă. Începutul utilizării computerului chiar și în modelarea conceptuală, unde este folosit, de exemplu, în construcția sistemelor de inteligență artificială. Astfel, conceptul de „simulare pe computer” este mult mai larg decât conceptul tradițional de „simulare pe computer”. În prezent, un model de calculator este de obicei înțeles ca: • o descriere a unui obiect sau a unui sistem de obiecte (sau procese) folosind tabele computerizate interconectate, diagrame bloc, diagrame, grafice, desene, fragmente de animație etc., afișând structura și relaţiile dintre elementele obiectului. Modelele computerizate de acest fel sunt numite structural-funcțional; • un program separat, un set de programe, un pachet software care permite, folosind o succesiune de calcule și o afișare grafică a rezultatelor acestora, să reproducă (imite) procesele de funcționare a unui obiect, a unui sistem de obiecte, cu condiția ca este influențată de diverși factori, inclusiv aleatori. Astfel de modele se numesc modele de imitație. În Federația Rusă, se extrage o cantitate semnificativă de minerale energetice - petrol, cărbune, turbă, uraniu. Ponderea gazelor naturale și a petrolului în soldul total al consumului de materii prime energetice în Rusia este de peste 60%. Prospectarea, explorarea și dezvoltarea zăcămintelor petroliere stabilește dezvoltatorilor sarcini de implementare: luarea în considerare a diverșilor factori, introducerea de noi tehnologii informaționale pentru organizarea sistemelor de colectare a stocării și prelucrarea adecvată a informațiilor cantitative și calitative pentru a sprijini luarea deciziilor de către specialiști în gestionarea dezvoltării astfel de domenii. Astfel se explică intensitatea cercetării științifice în acest domeniu, care se datorează nivelului scăzut de formalizare a cunoștințelor și necesității clarificării modelelor matematice existente.
Se obișnuiește să se facă distincția între două tipuri de modelare folosind tehnologia computerizată:
- 1) matematică (logică și matematică), în care modelarea, inclusiv construirea unui model, se realizează prin intermediul matematicii și logicii, precum și al tehnologiei informatice;
- 2) simulare (software), în care modelul logic și matematic al obiectului studiat este un algoritm de funcționare a obiectului, implementat sub forma unui pachet software pentru un calculator.
Tipurile de modelare enumerate nu se exclud reciproc și pot fi utilizate în studiul obiectelor complexe fie simultan, fie într-o combinație. În plus, într-un sens, modelarea conceptuală și, să zicem, structurală și funcțională nu se disting unele de altele, deoarece aceleași diagrame bloc sunt caractere speciale cu operații stabilite asupra lor.
Modelare pe calculator
În mod tradițional, simularea pe computer era înțeleasă doar ca simulare. Puteți observa, totuși, că în alte tipuri de modelare computerul poate fi foarte util, cu excepția poate pentru modelarea fizică, unde computerul poate fi de fapt folosit și, ci, mai degrabă, în scopul controlării procesului de modelare. De exemplu, în modelarea matematică, implementarea uneia dintre etapele principale - construcția de modele matematice din date experimentale - este în prezent pur și simplu de neconceput fără un computer. În ultimii ani, datorită dezvoltării unei interfețe grafice și a pachetelor grafice, modelarea computerizată, structurală și funcțională a câștigat o utilizare pe scară largă, utilizarea unui computer a început chiar și în modelarea conceptuală, unde este folosit, de exemplu, în construcții. a sistemelor de inteligență artificială.
Astfel, se poate observa că conceptul de „simulare pe computer” este mult mai larg decât conceptul tradițional de „simulare pe calculator” și trebuie clarificat, ținând cont de realitățile actuale.
Momentan sub model de calculator cel mai adesea inteleg:
■ o imagine condiționată a unui obiect sau a unui sistem de obiecte (sau procese), descrisă folosind tabele computerizate interconectate, organigrame, diagrame, grafice, desene, fragmente de animație, hipertext și care arată structura și relațiile dintre elementele obiectului. Se vor numi modele computerizate de acest fel structurale si functionale;
■ un program separat, un set de programe, un pachet software care permite, folosind o succesiune de calcule și o afișare grafică a rezultatelor acestora, să reproducă (imite) procesele de funcționare a unui obiect, a unui sistem de obiecte, cu condiția ca obiectul este influențat de diverși factori, de obicei aleatori. În cele ce urmează, astfel de modele vor fi numite imitaţie.
Modelare pe calculator Este o metodă de rezolvare a problemei analizei sau sintetizării unui sistem complex pe baza utilizării modelului său computerizat. În modelarea pe computer, rolul principal îl joacă computerul și tehnologia (mai precis, sistemele instrumentale pentru un computer, tehnologia informatică). De exemplu, în modelarea prin simulare (în absența unui algoritm riguros și scris formal), tehnologia și instrumentele de modelare care implementează aceleași evenimente și secvențele acestora care sunt caracteristice obiectului joacă, de altfel, rolul principal, în condițiile derulării modificărilor. în influenţe controlate şi necontrolate.
Esența modelării computerizate este obținerea de rezultate cantitative și calitative din modelul existent. Concluziile calitative obținute în urma rezultatelor analizei fac posibilă descoperirea proprietăților necunoscute anterior ale unui sistem complex: structura acestuia, dinamica dezvoltării, stabilitatea, integritatea etc. Concluziile cantitative sunt în principal de natura prognozării unui viitor sau explicării trecutului. valorile variabilelor care caracterizează sistemul. Pentru crearea de noi informații, modelarea pe computer folosește orice informație care poate fi actualizată cu ajutorul unui computer.
În simulare, computerul joacă rolul de:
■ un instrument auxiliar pentru rezolvarea problemelor rezolvate prin mijloace de calcul convenţionale, algoritmi, tehnologii;
■ mijloace de stabilire şi rezolvare de noi probleme care nu pot fi rezolvate prin mijloace tradiţionale, algoritmi, tehnologii;
■ mijloace de construire a mediilor de instruire şi modelare pe calculator;
■ instrumente de modelare pentru obținerea de noi cunoștințe;
■ „învățare” modele noi (modele de auto-învățare).
Un fel de simulare pe calculator este experiment de calcul.
Modelarea computerizată, un experiment de calcul devin un nou instrument, o metodă de cunoaștere științifică, o nouă tehnologie și datorită nevoii tot mai mari de a studia nu numai modele matematice liniare ale sistemelor.
Subiectul modelării informatice poate fi: activitatea economică a unei firme sau bănci, a unei întreprinderi industriale, a unei rețele de informații și calculatoare, a unui proces tehnologic, a oricărui obiect sau proces real, de exemplu, procesul inflaționist și, în general, orice sistem complex. . Scopurile modelării pe calculator pot fi diferite, totuși, cel mai adesea, modelarea este, după cum sa menționat mai devreme, procedura centrală a analizei sistemelor, iar prin analiza de sistem vom înțelege în continuare setul de instrumente metodologice utilizate pentru pregătirea și luarea deciziilor unui , de natură organizatorică, socială sau tehnică.
Un model computerizat al unui sistem complex ar trebui, dacă este posibil, să afișeze toți principalii factori și relații care caracterizează situațiile reale, criteriile și constrângerile. Modelul ar trebui să fie suficient de universal pentru a descrie obiecte similare pe cât posibil și, în același timp, suficient de simplu pentru a permite efectuarea cercetărilor necesare la costuri rezonabile.
Toate acestea sugerează că modelarea, considerată în ansamblu, nu este doar o știință consacrată cu un set independent de mijloace de afișare a fenomenelor și proceselor din lumea reală, ci și, într-o oarecare măsură, artă.
Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos
Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
postat pe http://www.allbest.ru
INSTITUȚIA DE ÎNVĂȚĂMÂNT AUTONOM DE ÎNVĂȚĂMÂNT PROFESIONAL SUPERIOR DE STAT FEDERALĂ
Universitatea Federală Baltică Immanuel Kant
INSTITUTUL DE TRANSPORTURI SI SERVICII TEHNICE
COLEGIUL TEHNIC KALININGRAD
LUCRARE DE CURS
PE SIMULARE PE CALCULATOR
"MODELAREcalculator»
EfectuatA:
Baturina Evgeniya
Grup: 2KS-1
Verificat:
Ampilogov D.V.
KALININGRAD 2014
Introducere
1. Formalizarea modelului conceptual
1.1 Definirea parametrilor și variabilelor modelului
1.2 Definirea unitatii de timp model
1.3 Determinarea legii de funcționare a sistemului
2. Sarcină
2.1 Determinarea cerințelor de calcul
2.2 Alegerea software-ului de simulare
2.3 Structura funcțională a limbajului GPSS
2.4 Cod program
Concluzie
Lista literaturii folosite
Introducere
Timpurile moderne dictează un nou ritm de viață, modificând toate sferele activității umane. Astăzi este imposibil să ne imaginăm aproape orice proces de producție sau cercetare științifică fără utilizarea modelării computerizate. Ca orice altă modelare, modelarea pe computer are ca scop crearea de prototipuri de diferite tipuri de obiecte, procese sau sisteme, în special sisteme complexe care depind de un set de factori interrelaționați și aleatori. Simularea pe computer poate reduce semnificativ costul efectuării experimentelor, poate scurta timpul pentru crearea și analiza modelelor și, de asemenea, poate obține rezultatele necesare într-o formă convenabilă. O caracteristică importantă a modelării moderne este utilizarea diferitelor tipuri de pachete de aplicații care vizează modelarea anumitor fenomene. Astfel de produse software, într-o oarecare măsură prin ele însele, sunt deja rezultate ale modelării computerizate și servesc la optimizarea și vizualizarea proceselor de modelare a unor obiecte, sisteme și procese specifice. Există diverse medii pentru modelarea computerizată, tipice pentru modelarea și analiza problemelor specifice din domenii specifice ale științei și tehnologiei. În munca mea, am folosit mediul GPSS, pe care îl consider cel mai convenabil, ușor de utilizat și de înțeles, precum și sintaxa ușor accesibilă a limbajului pe care l-am ales. Lucrarea de curs va prezenta soluția problemei, precum și principalele aspecte legate de modelarea calculatoarelor moderne. De asemenea, este necesar să ne amintim că scopul principal care a stat înainte de implementarea lucrărilor de curs este consolidarea materialului primit de la prelegeri. O caracteristică a acestei lucrări este implementarea sarcinii pe un computer personal în mediul software GPSS.
1. Înaintemalizarea modelului conceptual
abstract model de simulare pe calculator
Înainte de a începe să priviți un model, trebuie să definiți tipul de model. Prin urmare, determinați tipul de simulare. În acest curs, modelul va fi luat în considerare din punctul de vedere al unei abordări de sistem.
Modelul nu este o copie absolută a originalului, el presupune deja un anumit grad de abstractizare.
În prezent, conceptul de model s-a extins, el include atât realul, cât și așa-numitul „ideal” modele, cum ar fi modelele matematice. Proprietățile modelului sunt posedate de astfel de forme de idei științifice despre lume precum legile, ipotezele, teoriile.
Orice model – ideal sau material, folosit în scopuri științifice, în producție sau în viața de zi cu zi – poartă informații despre proprietățile și caracteristicile obiectului original (obiectul – originalul), esențiale pentru problema pe care o rezolvă subiectul. Un model este un obiect fizic sau abstract care, într-o măsură sau alta, reflectă procesele din sistemul studiat.
Un program scris pe un computer este o reprezentare oficială a procesului de prelucrare a datelor. Un model formalizat este și un set de caractere, deoarece o mașină înțelege doar o astfel de reprezentare a informațiilor. Un program de calculator este un model pentru procesarea diferitelor tipuri de informații.
Construirea modelului este una dintre sarcinile principale care necesită analiză și informații de bază despre jurământul de cercetare. Modelul este construit pentru a-și evalua proprietățile, răspunsul la mediu etc. Majoritatea modelelor se bazează pe ipoteze și ipoteze, din care decurge ideea construirii unui model.
În diferite domenii ale științei și ale vieții umane, procesele sunt investigate din puncte de vedere diferite și, în consecință, există modele diferite.
Limbile de modelare pot fi împărțite aproximativ în artificiale și naturale. Limbile artificiale sunt create de om atunci când este nevoie de a crea scopuri speciale sau de a împărți oamenii în grupuri. Limbile naturale se dezvoltă în mod neașteptat și într-o perioadă de timp.
Începe simularea:
Primul pas
1) Enunțarea problemei (ce doriți să obțineți ca rezultat al modelării, ce obiectiv vă stabiliți când începeți lucrul)
2) Descrierea sarcinii (pentru a specifica sau pune sarcina într-un anumit cadru)
3) Investigarea caracteristicilor obiectului (este necesar să se monitorizeze consecințele pe care modelul le poate avea asupra mediului și a oamenilor)
4) Ce efect ar trebui făcut asupra obiectului studiat, astfel încât parametrii acestuia să satisfacă o anumită condiție.
Faza a doua
1) Dezvoltarea schemei acestui model (schema R)
Considerarea unui model în locul unui sistem implică simplificare.
Modelul este necesar pentru:
1. Înțelegerea principiului de funcționare a dispozitivului, structura acestuia, luați în considerare
cum se dezvoltă modelul în diferite condiții și comportamentul său în aceste condiții și, de asemenea, vedeți proprietățile de bază.
2. Este necesar să învățați cum să operați modelul.
3. Preziceți consecințele modelului, precum și luați în considerare care vor fi consecințele pentru subiectul care a interacționat cu acest model.
Principalele proprietăți ale modelului abstract:
1) Finititate - modelul trebuie să aibă un rezultat final.
2) Simplificare - modelul trebuie să fie simplu și ușor de reprodus.
3) Scop – orice model ar trebui să aibă un scop, deoarece modelul afișează o parte a sistemului.
4) Aproximare - realitatea tuturor acțiunilor care au loc cu modelul sau aproximarea acestora.
5) Completitudine - modelul ar trebui să țină cont de toate conceptele de bază ale sistemului pentru a obține un rezultat mai precis.
6) Conținutul informațional - în model, este necesar să se conțină toate informațiile necesare despre sistem și, dacă este posibil, să se obțină informații din alte surse.
8) Stabilitate - modelul ar trebui să descrie comportamentul sistemului în diferite condiții, chiar dacă condițiile sunt instabile.
9) Vizibilitate - principalele proprietăți și aplicații ale sistemului de scris.
10) Integritate - modelul implementează un sistem abstract și, prin urmare, trebuie să fie un singur întreg, indivizibil.
11) Închidere - luați în considerare natura ciclică a sistemului, relațiile și conexiunile.
12) Disponibilitate.
13) Adaptabilitate - Modelele trebuie să se adapteze la orice rezultat.
14) Fabricabilitatea de a reproduce un model care descrie un sistem specific.
15) Evolutivitate - oportunități de dezvoltare și creștere a nivelului de complexitate.
16) Controlabilitate - modelul trebuie să aibă cel puțin un parametru de modificare.
Una dintre principalele proprietăți ale modelului este adecvarea acestuia. Aceasta are diverse dependențe:
a) gradul de completitudine și fiabilitate a informațiilor despre sistemul studiat;
b) gradul de detaliu al modelului;
c) corectitudinea parametrizării modelului, care se înțelege ca stabilirea unei corespondențe între parametrii sistemului și ai modelului;
d) nivelul de pregătire și experiență a cercetătorului însuși.
Formalizarea este afișarea rezultatelor gândirii în concepte sau enunțuri precise.
Modelul structural al sistemului se mai numește și diagramă structurală. Diagrama structurală reflectă compoziția sistemului și conexiunile sale interne.
Un model conceptual este un model reprezentat de o varietate de concepte și conexiuni între ele, care determină structura semantică a domeniului de subiect considerat sau obiectul său specific.
Cel mai adesea, modelul conceptual este reprezentat sub forma unei diagrame entitate-relație, care va fi prezentată mai jos. Pentru a înțelege cum funcționează un model, trebuie să construiți o diagramă a acestuia. În această etapă, are loc o tranziție de la o descriere verbală a obiectului modelării la modelul său matematic. Unul dintre obiectivele principale este de a simplifica descrierea sistemului, de a separa sistemul în sine. S din mediul extern Eși alegerea conținutului principal al modelului prin eliminarea a tot ceea ce este secundar din punctul de vedere al obiectivului de modelare stabilit.
Să construim o schemă formală (schema R) a unui sistem de calcul dat:
Poza nr. 1 (diagrama R)
S-1 - mașină conectată în rețea
С-2 - mașină în rețea
S-3 - mașină conectată în rețea
O - coadă
E - calculator electronic (calculator)
Datele inițiale înainte de intrarea în computer trebuie să ierte coada (structură de date cu disciplina accesului la elementele „primul intrat, primul ieșit”). Și abia atunci datele din coadă vor intra în computer.
Datele pentru un computer sunt pregătite sub forma unui pachet de hărți de control și definire, care sunt compilate conform schemei modelului, tastate din caractere standard. Programul GPSS creat, lucrând în modul de interpretare, generează și transferă tranzacții de la bloc la bloc. Fiecare tranziție a unei tranzacții este atribuită unui anumit punct din timpul sistemului.
1.1 Definițieparametrii și variabilele modelului
Analiza dezvoltării celor mai complexe sisteme tehnice ne permite să concluzionăm că computerele pătrund tot mai mult în structura lor. Mașinile de calcul devin parte integrantă și adesea parte principală a unor astfel de sisteme. În primul rând, acest lucru se aplică sistemelor electronice complexe. Printre acestea se numără diverse sisteme automate, inclusiv sisteme de comutare automată (centrale telefonice automate electronice), sisteme de comunicații radio, sisteme de telemetrie radio, sisteme de radar și radionavigație și diverse sisteme de control.
La construirea unor astfel de sisteme, principiile și structurile organizării computerelor și sistemelor informatice (BC) sunt utilizate în mare măsură. O trăsătură caracteristică este prezența mai multor procesoare în sisteme, combinate în diferite moduri într-un VS specializat. În acest caz, se realizează trecerea de la logica „rigidă” a funcționării sistemelor tehnice la logica „programului” universală. Din acest motiv, un rol din ce în ce mai important în astfel de sisteme, alături de hardware, îl joacă software-ul specializat de sistem și aplicație.
Experimentul necesită un singur computer personal fără dispozitive externe. Timpul de execuție a experimentului este limitat doar de timpul de acces la computerul personal.
Modelul determinist este o reprezentare analitică a unui model, operație etc., în care pentru un dat agregatul valorile de intrare la ieșire din sistem se poate obține un singur rezultat. Pentru a crea un model determinist al unui sistem de calcul dat, este necesar să înlocuim fluxurile stocastice cu așteptările lor matematice:
Intervalul dintre sosirea utilizatorilor este de 10 minute
Timp pentru pregătirea unei sarcini de către primul utilizator 16 min
Timp pentru pregătirea unei sarcini de către al doilea utilizator 17 min
Timp de pregătire a sarcinii de către al treilea utilizator 18 min
Timp pentru a finaliza o sarcină pe un computer 0,8 min
Probabilitatea ca fiecare utilizator să sosească 0,33
1.2 Determinarea unității de timp a modelului
Ora model - timpul pe care îl poți alege la discreția ta, în funcție de starea problemei.
În problema inițială, intervalul minim de timp real ar trebui luat ca unitate de timp model (emd). Intervalul minim în timp real (emd) în timpul căruia sistemul nu își schimbă starea inițială. În problema actuală, timpul de model este de 0,1 min.
1.3 Determinarea legii de funcționare a sistemului
Funcționarea acestui sistem de calcul poate fi reprezentată sub formă de diagrame de timp.
Figura nr. 2 (dependența timpului model Emd de informațiile primite de la mașina de rețea C-1)
Figura nr. 3 (dependența timpului model Emd de informațiile primite de la mașina de rețea C-2)
Figura № 4 (dependența timpului modelului Emd de informațiile primite de la mașina de rețea C-3)
Figura nr. 5 (dependență de timp de modul în care datele intră în computer - computer)
2. Exercițiu
Starea problemei este prezentată în figură:
Poza nr. 6 (starea problemei)
2.1 Determinarea cerințelor de calcul
Pentru a rezolva problema inițială, veți avea nevoie de un computer pe care este instalat programul GPSS. Timpul petrecut pentru rezolvarea problemei este limitat de timpul de acces la computer.
2.2 Alegerea software-ului de simulare
Pentru a scrie programul, am ales miercuri GPSS... Limbajul folosit în acest mediu se numește GPSS. GPSS (Uz general
Simulation System) este un limbaj care este folosit pentru a modela sisteme abstracte și sisteme de așteptare (QS), precum și pentru mișcarea spațială a obiectelor. Obiectele limbajului GPSS sunt asociate cu QS - un sistem care servește cererile primite. Întreținerea cerințelor în QS este efectuată de dispozitive de service. Aceste obiecte menționate mai sus sunt denumite anterior tranzacții. Tranzacțiile pot fi create și șterse după cum este necesar pentru a rezolva orice problemă. În orice model, există anumite blocuri, fiecare dintre acestea fiind responsabil pentru propria sa funcție. Funcția oferă tranzacțiilor pentru a ști unde să meargă sau să se deplaseze pentru a obține rezultatul final. Datele pentru un computer sunt pregătite sub forma unui pachet de hărți de control și definire, care sunt compilate conform schemei modelului, tastate din caractere standard. Programul GPSS creat, lucrând în modul de interpretare, generează și transferă tranzacții de la bloc la bloc. Fiecare tranziție a unei tranzacții este atribuită unui anumit punct din timpul sistemului.
2.3 Structura funcțională a limbajuluiGPSS
I) Nivelul este definit printr-o combinație de obiecte funcționale de bază, cum ar fi:
Dispozitive
Comutator logic
Coadă
Tranzacții;
II) Nivel - o diagramă bloc a modelului, compusă din blocuri tipice între care se deplasează tranzacțiile.
1) Tranzacțiile sunt elemente abstracte mobile care sunt analoge cu diverse obiecte din lumea reală (mesaje, vehicule, oameni, piese etc.) Tranzacțiile se deplasează de-a lungul modelului, pot fi create și distruse.
Deplasându-se între blocurile modelului în conformitate cu logica modelării, tranzacțiile provoacă (și experimentează) diverse acțiuni:
Întârzierile acestora sunt posibile în anumite puncte ale modelului (asociate cu service, așteptare la coadă),
Schimbarea rutelor și a direcției de mișcare,
Crearea unei copii a tranzacțiilor.
2) Dispozitivele simulează obiecte în care tranzacțiile pot fi procesate, ceea ce necesită mult timp. Dispozitivele sunt analoge ale canalelor CMO (fiecare dispozitiv la un moment dat poate fi ocupat de o singură tranzacție). GPSS are capacitatea de a verifica starea dispozitivului.
3) Memorie - concepută pentru a simula obiecte cu o capacitate. Analogie cu QS multicanal - memoria poate servi mai multe tranzacții simultan. În acest caz, tranzacția ocupă o anumită parte din memorie.
4) Comutatoare logice - luați o valoare activată sau dezactivată, vă permit să schimbați calea tranzacțiilor în model.
5) coadă. În procesul de mișcare, tranzacțiile pot fi întârziate în anumite puncte ale modelului. Dacă este necesar să colectați informații despre lungimea cozii de tranzacții și latența tranzacțiilor, utilizați obiectele statistice corespunzătoare.
6) Tabele. Tabelele procesează informații statistice, construiesc o histogramă de distribuții pentru orice variabilă.
2.4 Programcod
10 generează 100.500
40 eliberare ustr1
50 transfer, evm
100 generează 200.500
130 eliberare ustr2
140 transfer, evm
200 generează 300.500
230 eliberare ustr3
300 evm seize ustr4
320 eliberare ustr4
Tabelul 1 prezintă principalele blocuri care au fost necesare ca urmare a scrierii programului:
Tabelul nr. 1
|
Textul programului |
Utilizarea eficientă a simulării este imposibilă fără utilizarea computerelor. Termenii „simulare pe computer” și „modelare prin simulare” au devenit aproape sinonimi.
Utilizarea calculatoarelor în modelarea matematică deschide posibilitatea de a rezolva o întreagă clasă de probleme, și nu doar pentru simulare. În alte tipuri de simulări, computerul este, de asemenea, foarte util. De exemplu, implementarea uneia dintre principalele etape ale cercetării - construcția de modele matematice din date experimentale - este în prezent pur și simplu de neconceput fără utilizarea unui computer. În ultimii ani, datorită dezvoltării interfeței grafice și a pachetelor grafice, modelarea computerizată, structurală și funcțională a fost dezvoltată pe scară largă. Începutul utilizării computerului chiar și în modelarea conceptuală, unde este folosit, de exemplu, în construcția sistemelor de inteligență artificială.
Astfel, conceptul de „simulare pe computer” este mult mai larg decât conceptul tradițional de „simulare pe computer”. În prezent, un model de computer este de obicei înțeles ca:
· Descrierea unui obiect sau a unui sistem de obiecte (sau procese) folosind tabele computerizate interconectate, diagrame bloc, diagrame, grafice, desene, fragmente de animație etc., afișând structura și relațiile dintre elementele obiectului. Modelele computerizate de acest fel sunt numite structural-funcțional;
· Un program separat, un set de programe, un pachet software care permite, folosind o succesiune de calcule și o afișare grafică a rezultatelor acestora, să reproducă (imite) procesele de funcționare a unui obiect, a unui sistem de obiecte, supus impactul asupra acesteia a diverșilor factori, inclusiv aleatoriu. Astfel de modele se numesc modele de imitație.
Conceptul de „model algoritmic” este strâns legat de conceptul de „model computerizat”. Un model algoritmic este o reprezentare a unui model matematic folosind mijloace de descriere a algoritmilor (limbaje algoritmice, diagrame bloc etc.). Un model algoritmic este, în primul rând, o descriere a secvenței de acțiuni și a procedurii de calcul pentru implementarea modelului, precum și relația dintre etapele individuale ale calculelor. Un model algoritmic este construit pe baza unui model matematic și, de regulă, a unui model de simulare. Modelul algoritmic, spre deosebire de cel matematic obișnuit, ia în considerare particularitățile funcționării unui computer și modalitățile de implementare a operatorilor și funcțiilor matematice individuale pe un computer. După traducerea sau compilarea unui model algoritmic în limbajul mașină al unui computer, se obține un model computerizat.
Modelarea computerizată este o metodă de rezolvare a problemei analizei sau sintetizării unui sistem complex pe baza utilizării modelului său computerizat, adică. lansarea unui program de simulare pentru executarea la diverse valori ale parametrilor sistemului, acțiunilor și condițiilor inițiale și obținerea de rezultate cantitative și calitative cu ajutorul acestuia. Concluziile calitative obținute în urma rezultatelor analizei fac posibilă descoperirea proprietăților necunoscute anterior ale unui sistem complex: structura acestuia, dinamica dezvoltării, stabilitatea, integritatea etc. Concluziile cantitative sunt în principal de natura prognozării unui viitor sau explicării trecutului. valorile variabilelor care caracterizează sistemul.
Un fel de simulare pe calculator este un experiment de calcul. Se bazează pe utilizarea unui model de simulare și a unui computer și permite efectuarea cercetării într-o manieră similară modelării naturale.
Subiectul modelării pe computer poate fi orice obiect sau proces real, de exemplu, procesul de tăiere în statică sau dinamică. Un model computerizat al unui sistem complex vă permite să afișați toți principalii factori și relații care caracterizează situațiile reale, criteriile și constrângerile. Beneficiile cantitative și calitative ale utilizării modelării matematice pe computer sunt următoarele:
1. Necesitatea unei etape lungi și laborioase de realizare a unui model de laborator sau a unei instalații semi-industriale și, în consecință, în costul componentelor, materialelor și elementelor structurale necesare pentru fabricarea modelelor și instalațiilor, precum și în măsurarea instrumentele și echipamentele pentru testarea sistemului, sunt eliminate complet sau parțial...
2. Timpul de caracterizare a sistemului și timpul de testare sunt mult reduse.
3. Devine posibilă dezvoltarea unor sisteme care conțin elemente cu caracteristici cunoscute, dar în realitate absente; pentru a simula efectele sau modurile de funcționare ale sistemului, a căror reproducere este dificilă în timpul testelor la scară completă, necesită echipamente suplimentare complexe, este plină de pericol pentru instalație sau experimentator și, uneori, chiar imposibilă; pentru a obține caracteristici suplimentare ale obiectului, care sunt greu sau imposibil de obținut cu ajutorul instrumentelor de măsură (caracteristici ale sensibilității parametrice, frecvență etc.).