Принципи імітації процесу функціонування багатокомпонентної системи. Механізми модифікації часової змінної у процесі імітації

Для того, щоб легше було уявити організацію принципу квазипаралелізму у багатокомпонентній системі та реалізацію кожного із зазначених вище способів зміни модельного часу розглянемо новий приклад ОМ.

Припустимо, що моделюванню підлягає система, яка складається з трьох ідентичних каналів, подібних тому, структуру якого було розглянуто вище (рис.2.1). Будемо вважати, що одночасно у кожний канал надходить по одній компоненті , . Кожна з цих компонент знаходиться у своєму каналі доти, поки не перетвориться у готову продукцію. До цього моменту у цей канал не може надійти нова компонента.

Розглянемо механізм забезпечення квазипаралельного обслуговування подій, які можуть відбуватися у зазначеній системі. Цей принцип буде покладено в основу роботи ІМ. Для ознайомлення з принципом організації квазипаралелізму при імітації функціонування багатокомпонентної системи скористаємося часовою схемою, яку зображено на рис.2.3

Після надходження у канал 1 системи компоненти , поки вона не перетвориться із сировини на готову продукцію, з нею мають відбутися послідовно три події ( , , ). Моменти здійснення цих подій – відповідно , , . Здійснення подій , , забезпечується виконанням функціональних дій . Кожна із зазначених функціональних дій виконується протягом відповідних інтервалів часу випадкової тривалості.

Подібним чином на рис.2.3 позначено події, які відбуваються з компонентами та . Зазначимо, що виконання кожної , забезпечується реалізацією відповідного алгоритму і активності . У ході виконання активностей над компонентою з нею відбуваються події , а вісь її локального часу послідовно нарощується на періоди .

Щодо принципів модифікації осі модельного часу , то розглянемо приклади, які ілюструють реалізацію кожного з двох зазначених вище способів його зміни.

При імітації за способом фіксованого кроку модельний час, позначений на рис.2.3 як , змінюється щораз на величину кроку . Тоді в моменти часу 0, , 2 , 3 і т.д. у ІМ відбуваються відповідні події і т.д., що означають перехід на обслуговування керуючою програмою моделювання (КПМ) тих подій , що потрапляють усередину чергового n-го інтервалу обслуговування компонент моделі. З рис.2.3 видно, що імітація подій на інтервалі [ ] відбулася у різні моменти часу. Але при застосуванні способу фіксованого кроку вважається, що всі вони відбулися одночасно в момент КПМ послідовно обслуговує ці події, що зводиться до ініціалізації і виконання відповідних активностей ; ; . Потім у момент КПМ ініціює подію , яка відповідає процедурі перегляду активностей, які було ініційовано на новому часовому інтервалі

Рис.2.3. Часова діаграма функціонування багатокомпонентної системи

фіксованого кроку. На новому часовому інтервалі ( ] вважається, що події і також відбулися одночасно, тому КПМ послідовно ініціює виконання активностей і . Після цього час збільшується на обрану величину , а моменти реагування КПМ на появу подій не пов’язані з моментами появи подій у реальній системі. Таким чином, точність моделювання подій визначається обраною величиною кроку зміни модельного часу і, як правило, усі події обслуговуються в точці, що відповідає верхній границі інтервалу зміни .

При імітації за способом кроку до наступної події час (рис.2.3) змінюється в кожен момент часу , який відповідає моменту появи відповідної події у реальній системі. Обслуговування подій , які можуть одночасно з’явитися в реальній системі, КПМ здійснює послідовно при незмінному модельному часі . Як бачимо з рис.2.3, події і у системі відбулися одночасно. У моделі спочатку реалізується, наприклад, алгоритм і модифікується координата на величину , а потім виконується алгоритм і модифікується координата на величину . Таким чином, координата щораз зрушується на величину, яка дорівнює мінімальному значенню нарощування модельного часу , серед усіх координат локального часу.

Після ознайомлення з можливими способами модифікації часових осей при реалізації квазипаралелізму у ІМ можна зробити наступний висновок. Незалежно від обраного способу зміни модельного часу механізм регламентації такої зміни передбачає виконання наступних стандартних дій:

- вибір подій у моделі, які необхідно обслужити при тому самому модельному часі (ініціалізація активностей);

- обслуговування активностей (перевірка умов виконання відповідних алгоритмів), які були одночасно ініціалізовані;

- визначення чергового значення модельного часу по закінченні обслуговування всіх подій, які відбулися одночасноу системі(у межах обраного кроку);

- нарощування координати модельного часу;

- перевірка умов закінчення процесу моделювання або за часом завершення імітації, або за виконанням інших подій у системі.

Усі зазначеної вище дії виконує КПМ. Кожна подія у моделі системи, що є результатом виконання активності , обслуговується КПМ і вимагає для реалізації деякого ресурсу часу роботи ЕОМ. Тому, чим частіше обслуговуються події КПМ, тим більше зростає машинний час ( - це витрата часового ресурсу ЕОМ на проведення процедури імітації). З такої точки зору спосіб фіксованого кроку зміни є більш економним, оскільки при його реалізації має місце групове обслуговування всіх подій , які потрапили усередину чергового кроку зміни модельного часу.

На практиці перевага способу фіксованого кроку віддається в двох випадках. По-перше, коли події розподілені рівномірно на всьому інтервалі моделювання і дослідник може підібрати інтервал зміни часової координати , що забезпечує мінімальну похибку імітації. По-друге, коли подій дуже багато і вони з’являються групами. В усіх інших випадках застосування способу кроку до наступної події є більш ефективним. У тих випадках, коли події розподілені нерівномірно за часом їх появи у системі, а моменти їх виникнення рознесено через значні часові інтервали , спосіб кроку до наступної події є більш економічним і точнішим за спосіб фіксованого кроку. З урахуванням переваг і недоліків кожного зі способів зміни у ході ІМД намітилася деяка спеціалізація їхнього застосування. На практиці більшого поширення одержав спосіб фіксованого кроку. Тому надалі будемо розглядати всі аспекти побудови ІМ, орієнтуючись на застосування саме цього способу зміни модельного часу.