Управление модельным временем

При разработке практически любой имитационной модели и планировании проведения модельных экспериментов необходимо соотносить между собой три представления времени [3, 14]:

- реальное время, в котором происходит функционирование имитируемой системы;

- модельное (или, как его еще называют, системное) время, в масштабе которого организуется работа модели;

- машинное время, отражающее затраты времени ЭВМ на проведение имитации.

С помощью механизма модельного времени решаются следующие задачи:

1. отображается переход моделируемой системы из одного состояния в другое;

2. производится синхронизация работы компонент модели;

3. изменяется масштаб времени «жизни» (функционирования) исследуемой системы;

4. производится управление ходом модельного эксперимента.

5. моделируется квазипараллельная реализация событий в модели.

Выбор метода реализации механизма модельного времени зависит от назначения модели, ее сложности, характера исследуемых процессов, требуемой точности результатов и т. д.

При использовании метода постоянного шага отсчет системного времени ведется через фиксированные, выбранные исследователем интервалы времени. События в модели считаются наступившими в момент окончания этого интервала. Погрешность в измерении временных характеристик системы в этом случае зависит от величины шага моделирования Δ t.

Метод постоянного шага предпочтительнее, если:

- события появляются регулярно, их распределение во времени достаточно равномерно;

- число событий велико и моменты их появления близки;

- невозможно заранее определить моменты появления событий.

Данный метод управления модельным временем достаточно просто реализовать в том случае, когда условия появления событий всех типов в модели можно представить как функцию времени.

При моделировании по особым состояниям системное время каждый раз изменяется на величину, строго соответствующую интервалу времени до момента наступления очередного события. В этом случае события обрабатываются в порядке их наступления, а одновременно наступившими считаются только те, которые являются одновременными в действительности.

Метод моделирования по особым состояниям сложнее в реализации, так как для него требуется разработка специальной процедуры планирования событии (так называемого календаря событий).

Моделирование по особым состояниям целесообразно использовать, если:

- события распределяются во времени неравномерно или интервалы между ними велики;

- предъявляются повышенные требования к точности определения взаимного положения событий во времени;

- необходимо реализовать квазипараллельную обработку одновременных событий.

Дополнительное достоинство метода заключается в том, что он позволяет экономить машинное время, особенно при моделировании систем периодического действия, в которых события длительное время могут не наступать.

Обобщенная схема алгоритма моделирования по особым состояниям представлена на рисунке 11.1.(t_{соб i} - прогнозируемый момент наступления i -го события).

Контрольные вопросы

1. Что означает “Управление модельным временем”?

2. Как происходит моделирование с постоянным шагом?

3. Поясните алгоритм моделирования по особым состояниям.

4. Что такое календарь событий?

5. Какую модель управления временем сложнее реализовать на языке высокого уровня?

Инструментальные средства моделирования. Основные понятия языка GPSS.

Существуют следующие средства имитационного моделирования:

1. AnyLogic.

2. Aimsun.

3. Arena.

4. eM-Plant.

5. Powersim.

6. GPSS.

7. NS-2.

8. Transyt.

Рассмотрим наиболее популярную систему GPSS. Система имитационного моделирования общего применения GPSS (General Purpose Simulation System) предназначена для описания и исследования дискретных моделей систем массового обслуживания (СМО). Вычислительная система, рассматриваемая как СМО, состоит из элементов, называемых объектами аппаратной категории (устройства, памяти и логические ключи). Этими элементами могут быть компьютеры, отдельные устройства компьютеров, устройства телеобработки и т.п. Динамическими объектами в СМО являются транзакты (сообщения, заявки), это решаемые в ВС задачи, которые представляют собой единицы исследуемых потоков. Функционирование СМО представляется как процесс прохождения транзактов через фиксированную структуру объектов аппаратной и ряда других категорий [11, 13, 15, 16, 17].