Система управления программными объектами обеспечивает автоматическое формирование основных идентификаторов в программной модели, поддержку единственности копии основного идентификатора в программной модели, его автоматическое удаление при удалении из программной модели всех объектов с одинаковыми основными идентификаторами.

Системный идентификатор компонента определяется системным именем компонентов типа и порядковым номером формирования этого компонента в составе типа.

Название объекта определяет обозначение объекта в диагностических и информационных сообщениях MONAD. Различаются основное название объекта и полное название объекта. Основное название объекта является алфавитным образом его идентификатора. Полное название объекта содержит как его основное название, так и полное название структурированного объекта, в составе которого определен объект. Система управления программными объектами обеспечивает автоматическую генерацию названий объектов при формировании информационных и диагностических сообщений MONAD.

Произвольная совокупность программных объектов программной модели может быть объединена в множество одного из трех видов: 1) список объектов; 2) кортеж объектов; 3) тип объектов структурированного объекта.

Список объектов определяет в программной модели множество произвольных объектов, упорядоченных в соответствии с заданным правилом (порядком). Порядок объектов списка задается его функцией порядка, значением которой является отношение порядка < , = или > между ключом объекта списка и ключом обрабатываемого объекта. Предполагается, что в списке не могут быть помещены два объекта с одинаковыми ключами, хотя один и тот же объект может быть размещен в различных списках. Списки объектов организуются в виде динамических двоичных сбалансированных деревьев, что обеспечило возможность реализации оптимальных алгоритмов размещения объектов в списках, удаления объектов из списков и обработки объектов списка в соответствии с заданным порядком.

Кортеж объектов является списком, объекты которого идентифицируются по их номерам, присваиваемым им при занесении в кортеж, и упорядочены по возрастанию их номеров в кортеже. Кортежи обеспечивают возможность установления произвольного соответствия между объектами программной модели посредством последовательной генерации множества наборов объектов, принадлежащих различным кортежам. Использование кортежей повышает эффективность изобразительных средств описания программной модели. С их помощью представляются множества модельных объектов, соответствующих концептуальной модели, с эквивалентными свойствами.

Тип объектов программной модели обеспечивает: 1) представление в этой модели некоторого множества его объектов в виде списка, функция порядка которого осуществляет лексикографическое упорядочивание идентификаторов объекта; 2) автоматическое формирование уникальных системных идентификаторов объектов типа; 3) формирование образов компонентов типа для представления их на различных внешних устройствах используемой ЭВМ. Тип объектов, определенный в составе некоторого структурированного компонента, обеспечивает формирование компонентов этого типа в составе данного структурированного компонента.

Система обработки запрещенных ситуаций. Система диагностики и обработки запрещенных ситуаций предоставляет следующий сервис функциональным подсистемам:

1) формирование и вывод информационных сообщений о ходе комплексного эксперимента;

2) организацию обработки запрещенных ситуаций, возникших в ходе комплексного эксперимента;

3) формирование и вывод диагностических сообщений, описывающих условия ее возникновения.

В программной модели запрещенная ситуация определяется как специализированное событие на траектории некоторого компонента (идентификация соответствующей функциональной системой такой траектории компонента, которая не принадлежит его поведению). Системой обработки запрещенных ситуаций для каждой идентифицируемой в эксперименте с программной моделью ситуации определяется ее детектор и корректор. Детектор запрещенной ситуации обеспечивает распознавание недопустимого фрагмента траектории компонента, который ей соответствует. Корректор запрещенной ситуации обеспечивает алгоритм обработки диагностированной запрещенной ситуации, который зависит от ее уровня серьезности. Различаются четыре уровня: 0) информационное сообщение; 1) автоматически корректируемая запрещенная ситуация; 2) корректируемая запрещенная ситуация со специфицируемым алгоритмом исправления; 3) некорректируемая запрещенная ситуация.

Система управления внешними интерфейсами. Система управления внешними интерфейсами предназначена для организации ввода/вывода и обеспечения многоязыковой поддержки информационных и диагностических сообщений, а также сообщений, содержащих результаты комплексного эксперимента. Для организации ввода/вывода определяется поток, обеспечивающий передачу последовательности произвольных, логически связанных сообщений в/из Функциональных систем на различные внешние устройства. Поток является структурированным объектом, определяемым как совокупность логических файлов. Различаются по направлению передачи

сообщений входные и выходные потоки. Источниками и получателями сообщений потоков являются различные объекты программной модели, осуществляющие параметризацию программной модели и отображение результатов ее выполнения с помощью различных внешних устройств ЭВМ.

Каждый определяемый в программной модели входной поток состоит из одного объекта - входного файла, который связывается с некоторым локальным или удаленным устройством ввода (клавиатура, файл на жестком диске), и по запросу от функциональных систем обеспечивает пе , редачу последовательности сообщений. Формат сообщений входног потока не регламентируется и определяется его получателем.

Выходной поток является структурированным объектом, в составе которого определяется произвольное число логических файлов, каж дый из которых связывается с некоторым локальным или удаленныл устройством вывода (монитор, принтер, плоттер, файл на жестко! диске или база данных). Сообщения в выходном потоке размножают ся и направляются во все его логические файлы, обеспечивая те1 самым, например, одновременный его вывод на консоль операто{ системы, получение его твердой копии на принтер и копии на жесткс диске для хранения в базе данных.

В профаммной модели всегда определяются два стандартных вь ходных потока:

1) протокол комплексного эксперимента, который предназначен! для сообщений об имевших место в ходе выполнения комплексного] эксперимента запрещенных ситуациях;

2) результат комплексного эксперимента, который предназначен! для сообщений о полученных оценках выходных параметров комплекса, составляющих цель проводимого с ним эксперимента. i

Сообщение выходного потока определяется как последователь-] ность управляющих и информационных слов. Управляющие слова обеспечивают возможность задания формата вывода последующих за ним информационных слов. Специфицированы наборы допусти* мых управляющих слов и их форматы для каждого типа физических устройств. Информационные слова могут быть алфавитными ипи графическими, возможность использования которых также определяется типом устройства. В составе сообщения определяются постоянные и переменные его части. Переменная часть сообщения определяется текущим состоянием программной модели и формируется соответствующими ее объектами. Сообщение описывается его макетом, который содержит постоянную часть сообщения, в которых указаж места расстановки его переменных частей. Указание в макете мес расстановки переменных частей сообщения производится путе! включения в макет управляющих слов (последовательности симвс лов, выделенной специальным символом), которые содержат иде

тификаторы этих частей сообщения. Необходимо отметить, что в качестве переменной части может быть определено некоторое сообщение со своим макетом. Макет сообщения идентифицируется его кодом и хранится в базе макетов MONAD. Таким образом, очередное сообщение в выходном потоке определяется заданием номера его макета и списка дескрипторов его переменных частей (управляющее слово с идентификатором переменной части и последовательности слов, определяющих ее содержание).

Для каждого логического файла выходного потока указывается язык сообщений, который учитывает язык представления сообщения в данном логическом файле (например, английский, русский, немецкий и т.д.), а также используемую кодировку символов (например, DOS, Windows, Unix). Язык сообщений логического файла определяет соответствующую базу макетов, которая используется им для их формирования. Система управления внешними интерфейсами обеспечивает формирование в программной модели потоков, их логических файлов, формирование сообщений из их макетов, ведение баз данных макетов сообщений MONAD.

Функциональные подсистемы системы моделирования. Функциональные подсистемы обеспечивают реализацию концептуальных моделей. Состав функциональных систем определяется составом типов моделей, реализованных в MONAD, и может быть расширен при необходимости использования для описания исследуемой системы концептуальной модели, отличных от моделей, реализованных в MONAD.

К функциональным подсистемам относятся следующие системы: система гибридного моделирования, система имитационного моделирования, система аналитического моделирования.

Система гибридного моделирования предоставляет языковые и программные средства задания состава комплексов, структур комплексных экспериментов с ними, описывающих организацию модельных экспериментов с моделями комплексов и обеспечивающих решение задач моделирования исследуемой системы. Система гибридного моделирования обеспечивает:

1) определение комплексов в программной модели;

2) определение произвольного числа моделей различных типов в

составе комплекса;

3) управление выполнением модельных экспериментов с моделями комплекса;

4) ведение комплексного времени;

5) диагностирование соответствующих запрещенных ситуаций;

6) ведение протокола комплексного эксперимента.

Система имитационного моделирования предназначена для описания имитационной модели модельного эксперимента с ней на некотором интервале модельного времени.

Система имитационного моделирования состоит из подсистем:

ПСУП - синхронизации и управления процессами;

ПФУТ - формирования и управления требованиями;

ПФУО - формирования очередей требований и управления ими;

ПФСВ - подсистемы формирования случайных величин и процес- сов с различными функциями распределения;

ПИПК - подсистемы измерения случайных траекторий компонентов комплекса и оценивания их статистических характеристик.

Эти подсистемы, соответственно, описывают в профаммной модели характерные состояния и алфавиты, а также образы событий следующих компонентов концептуальной модели: процессов, требований и их классов, очередей, случайных величин, мониторов и датчиков.

Система аналитического моделирования предназначена для описания структурированных сетей систем массового обслуживания общего вида и их рассчета как некоторым специфицированным методом, так и методом, который определяется автоматически в зависимости от параметров заданной сети обслуживания.

В области развития программных средств математического моделирования информационных систем, ориентированных, в первую очередь, на анализ их вероятностно-временных характеристик, важное значение имеет проблема формализации имитационных и гибридных моделей. Решение этой проблемы в первую очередь связано с возможностью анализа этих моделей, получения оценок их адекватности, а также с автоматизацией разработки моделей такого класса. Применение терминологии общей теории динамических систем дало возможность разработать методы описания гибридных моделей, а также экспериментов с ними, которые реализованы в языке моделирования инструментальной среды математического моделирования MONAD. Использование в языке моделирования среды MONAD объектно-ориентированной технологии программирования сделало его достаточно мощным и удобным, способным адаптироваться к классу решаемых задач. - щщт-. ixNi

3. 4. 5. 6. 7.

Контрольные вопросы

Особенности мультисервисных сетей как объекта математического моделирования.

Основные методы математического моделирования мультисервисных сетей.

Принципы аналитического моделирования.

Принципы имитационного моделирования.

Суть метода гибридного моделирования.

Понятие динамической системы. а1 н

Основные элементы сетей массового обслуживания. ГЙВД*11Ю

Список литературы

1 Concepcion Д.1., Zeigler В.P. DEVS-formalism: а framework for hierarchical model development. IEEE Trans, on Soft. Eng. - 1987. - Vol. 14. - No. 2. - P. 228-241.

2 Henriksen J.O. The integrated simulation environment: (Simulation software of the 1990s). Operation Res. (USA). - 1993. - V. 31. - № 6. - P. 1053-1073.

3. Calvert K.L., Zegura E.W., Doer M. Modeling Internet Topology IEEE Communications Magazin, June 1997. - P. 160-163.

4. Chang X. Network simulation with OPNET Proc, 1999 Winter Simulation Conf. - P. 7-13.

5 Radlya A., FIshwick P.A., Nance R.E., Rothenberg J., Sargent R.G. Discrete event simulation modeling: directions for the 1990s. 1992 Winter Simulations Conference Proceedings - New York, USA: IEEE., 1992. - P. 773-782.

6 Zegura E.W., Calvert K.L., Bhattacharjee S. How to model an Internetwork Proc. of the INFOVCOM96 Conf., 1996. - P. 594-602.

7 Zeigler B.P. Hierarchical, modular discrete-event modelling in an object-oriented environment Simulation, - 1987. - Vol. 49. - № 5 - P. 219-230.

8, Беляков В.Г., Митрофанов Ю.И., Ярославцев А.Ф. Пакет прикладных программ для математического моделирования сетевых систем. XI Всесоюзная школа-семинар по вычислительным сетям: Тезисы докладов, - М.: ВИНИТИ, 1986, - Т, 3. -С. 145-150.

9, Беляков В.Г., Кондратова Н.А., Митрофанов Ю.И., Ярославцев А.Ф. Математическое моделирование территориально-распределенной вычислительной сети с коммутацией пакетов: методы, средства, опыт использования. Труды международной научно-технической конференции Проблемы функционирования информационных сетей : Материалы конференции. - Новосибирск, 1991. - Ч. 1. - С, 32-40,

10, Yaroslavtsev A.F. Set-theoretic submission of simulation models in program tool MONAD, Proc, of the Int. Conf. Distributed Computer Communication Networks, Theory and Applications, November 9-13, Tel-Aviv, Israel - Moscow, Russia : institute for Information Transmission Problems RAS, - 1999. - P. 209-215.

11, Месарович М.Д., Такахара Я. Общая теория систем: Математические основы. - М.: Мир, 1978,

12, Башарин Г.П., Бочаров П.П., Коган Я.А. Анализ очередей в вычислительных сетях. Теория и методы расчета, - М,: Наука, 1989. - 336 с,

13, Клейнрок л. Теория массового обслуживания, - М,: Машиностроение, 1979,

14, Кофман Д., Крюон Р. Массовое обслуживание. Теория и приложения, - М,: Мир, 1965,

15, Беляков В.Г., Ярославцев А.Ф. Организация системы аналитического моделирования в ППП для моделирования вычислительных сетей , Республиканский семинар Совершенствование методов исследования потоков событий и СМО : Тезисы докладов. - Томск: ТГУ, 1989, - С, 77-78,

16, Митрофанов Ю.И., Беляков В.Г., Курбангулов В.Х. Методы и программные средства аналитического моделирования сетевых систем. Препринт, - М,: Научный совет по комплексной проблеме Кибернетика, 1982, - 67 с,

17, Башарин Г.П., Бочаров П.П., Коган Я.А. Анализ очередей в вычислительных сетях. Теория и методы расчета, - М,: Наука, 1989. - 336 с,

18, Беляков В.Г, Митрофанов Ю.И., Ярославцев А.Ф. Пакет прикладных программ для математического моделирования сетевых систем. XI Всесоюзная школа-семинар пр вычислительным сетям: Тезисы докладов, - М,: ВИНИТИ, 1986, - Т, 3, -С, 145-150.

19, Митрофанов Ю.И., Беляков В.Г., Кондратова Н.А., Ярославцев А.Ф. Анализ и расчет сетей с зависимыми интенсивностями обслуживания и изменением классов требований. XVII Международная школа-семинар по вычислительным сетям: Тезисы докладов. - М.: ВИНИТИ, 1992. - С. 198-203,