Безкоровайний ВВ МС-конспект

інтелектуалізація пакетів програм. Першим кроком інтелектуалізації пакетів програм служить створення інтелектуальних оболонок для існуючих пакетів. Такі оболонки виконують роль посередника між користувачем і пакетом, вони генерують необхідні інструкції щодо користування пакетом, дають консультації, інтерпретують і пояснюють результати моделювання.

Вдосконалення технічних засобів моделювання інтенсивно розвивається у напрямку розпаралелювання процесів, зокрема шляхом використання паралельних і мультипроцесорних систем.

Прикладом сучасної розробки, яка об’єднує досягнення у розробці математичних моделей, методів, програмного забезпечення і апаратури, є вітчизняне сімейство інтелектуальних паралельних комп’ютерів Інпарком (Інпарком: інтелектуальний персональний комп’ютер, інтелектуальна робоча станція, інтелектуальний MIMD-комп’ютер). Комп’ютери Інпарком призначені для дослідження і розв’язання науково-технічних задач з наближено заданими вхідними даними і оцінкою достовірності комп’ютерного розв’язку.

Інпарком дозволяє автоматично:

–досліджувати властивості комп’ютерних моделей з наближено заданими вхідними даними;

–визначати необхідну для розв’язання задачі кількість процесорів і формувати топологію із процесорів MIMD-комп’ютера для розв’язання задачі відповідно до властивостей задачі та характеристиками комп’ютера для мінімізації часу розв’язання;

–синтезувати під обрану топологію програму паралельних обчислень;

–оцінювати достовірність отриманого комп’ютерного розв’язку (визначати близькість машинного розв’язку до точного (математичного) та давати оцінку похибки;

–виконувати візуалізацію результатів розв’язку мовою предметної галузі. Модельний ряд сімейства "ІНПАРКОМ" включає:

–інтелектуальний персональний паралельний комп’ютер (пікова швидкодія від 16 до 64 GFlops);

–інтелектуальна робоча станція (пікова швидкодія від 64 до 256 GFlops);

–інтелектуальний MIMD-комп’ютер (пікова швидкодія від 256 GFlops і

вище).

Інтелектуальні комп’ютери вже використовуються під час моделювання об’єктів різної фізичної природи, при створенні тренажерів для навчання персоналу управлінню об’єктами сучасної техніки.

Переваги Інпаркому:

160

–звільнення користувача від робіт щодо дослідження задачі, створення алгоритмів, написання і налагодження програм, що скорочує час на постановку

ірозв’язання задач не менше, ніж у 100 разів;

–постановка задачі користувачем на комп’ютері мовою предметної

галузі;

–отримання машинного розв’язку з оцінкою достовірності, а також всіх властивостей машинної моделі задачі з наближено заданими вхідними даними,

–суттєве скорочення часу дослідження і розв’язання задач у порівнянні з традиційною технологією розв’язання задач на MIMD-комп’ютері з тією ж кількістю процесорів, на тій же елементній базі з традиційною паралельною архітектурою.

Програмне забезпечення Інпаркому включає три рівні:

–операційне середовище, яке підтримує інтелектуальне програмне забезпечення;

–інтелектуальне програмне забезпечення для дослідження і розв’язання задач обчислювальної математики з наближено заданими вхідними даними;

–інтелектуальне прикладне програмне забезпечення для розв’язання конкретних задач: систем лінійних алгебраїчних рівнянь, алгебраїчної проблеми власних значень, систем нелінійних рівнянь і систем звичайних диференціальних рівнянь з початковими умовами.

Контрольні запитання та завдання

1.Які елементи відображуються в моделі ІОМ?

2.Опишіть технологію роботи фрагмента ІОМ.

3.Подайте фрагмент інформаційно-обчислювальної мережі коллективного користування у вигляді Q-схеми.

4.Опишіть технологію взаємодії цехів механообробки і складання.

5.Подайте технологію взаємодії цехів механообробки і складання у вигляді Q-схеми.

6.У чому полягає необхідність подальшого розвитку засобів моделювання динаміки?

7.У яких напрямках здійснюється розвиток і вдосконалення методів та засобів моделювання динаміки керованих об’єктів?

8.У чому полягає суть діакоптичних методів аналізу?

9.Опишіть властивості інтелектуальних паралельних комп’ютерів

Інпарком.

161

	ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.	Советов, Б.Я., Моделирование	систем [Текст] /	Б.Я. Советов,
С.А. Яковлев. – М.: Высш. шк., 2001.– 343 с.
2.	Томашевський, В.М. Моделювання систем [Текст] / В.М. Томашевсь-
кий. – К.: Видавнича група BHV, 2005. – 352 с.
3.	Основы системного анализа и	проектирования	АСУ [Текст]

/А.А. Павлов, С.Н. Гриша, В.Н. Томашевский и др.; Под общ. ред. А.А.Павлова. – Киев: Выща шк., 1991. – 367 с.

4.Глушаков, С.В., Математическое моделирование [Текст]: Учебный курс / С.В.Глушаков, И.А.Жакин, Т.С.Хачиров . – Харьков: Фолио, М.: АСТ, 2001. – 524 с.

5.Кузьменко, В.М. Спеціальні мови програмування. Програмні та інструментальні засоби моделювання складних систем [Текст] : навч. посібник

/В.М. Кузьменко. – Харків: ХТУРЕ, 2000. – 324 с.

6.Кудрявцев, Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем [Текст] / Е.М. Кудрявцев. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 320 с.

7. Анфилатов, В.С. Системный анализ в управлении [Текст] / В.С. Анфилатов, А.А. Емельянов, А.А. Кукушкин. – М.: Финансы и статистика, 2003. – 368 с.

8.	Молчанов, А.А. Моделирование и проектирование сложных систем
[Текст] / А.А. Молчанов. – Киев: Выща шк., 1988. – 359 с.
9.	Основы моделирования сложных систем [Текст]	/ Под общ. ред.
И.В. Кузьмина. – Киев: Выща шк., 1981. – 360 с.
10.	Методы и средства принятия решений в социально-экономических и
технических системах /Э.Г. Петров, М.В. Новожилова,		И.В. Гребенник,

Н.А. Соколова / Под общ ред. Э.Г.Петрова. – Херсон: ОЛДI-плюс, 2003. – 380 с.

11.Советов, Б.Я., Моделирование систем. Практикум. / Б.Я. Советов,

С.А. Яковлев. – М.: Высш. шк., 1999. – 224 с.

12.Томашевский, В.М. Имитационное моделирование в среде GPSS [Текст] / В.М.Томашевский, Жданова Е. – М.: Бестселлер, 2003. – 416 с.

13.Горбачев, В.А. Технологии моделирования систем [Текст] : учебное пособие / В.А. Горбачев. – Харьков: "Компания СМИТ", 2005. – 162 с.

14.Михалевич, В.С. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем [Текст] / В.С. Михалевич, В.Л. Волкович. –

М.: Наука, 1982. – 288 с.

15.Современные системы управления [Текст] /Р. Дорф, Р. Бишоп. Пер. с

162

англ. Б.И. Копылова. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. – 832с.: ил.

16.Экономико-математическое обеспечение управленческих решений в менеджменте [Текст] /Под ред. В.М.Вартаняна. – Харьков: ХГЭУ, 2001. – 288 с.

17.Норенков, И.П. Основы автоматизированного проектирования [Текст] / И.П. Норенков. – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. – 336 с.

18.Сольницев, Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления [Текст] / Р.И. Сольницев. – М.: Высш шк., 1991. – 335 с.

19.Теория автоматического управления: В 2-х ч. Ч. 1. Теория линейных систем автоматического управления [Текст] / Н.А. Бабаков, А.А. Воронов, А.А. Воронова и др.; Под ред. А.А.Воронова. М.: Высш. шк. – 1986. – 367 с.

20.Воронов, А.А. Введение в динамику сложных управляемых систем [Текст] / А.А. Воронов. – М.: Наука, 1985. – 352 с.

21.Волков, Е.А. Численные методы [Текст] / Е.А. Волков. – М.: Наука, 1987. – 248 с.

22. Ляшенко, М.Я. Чисельні методи [Текст] / М.Я. Лященко, М.С. Головань. – К.: Либідь, 1990. – 288 с.

ГЛОСАРІЙ

Адекватність моделі / адекватность модели / adequacy of the model.

Здатність моделі відображати властивості об’єкта з похибкою, значення якої не перевищує задане значення.

Аналітична модель / аналитическая модель / аnalytical model. Модель, що складається із функціональних співвідношень (алгебраїчних, інтегродиференціальних, кінцево-різницевих рівнянь) або логічних умов.

Апроксимація / аппроксимация / approximation. Наближене відтворення одних математичних об'єктів за допомогою інших (наприклад, наближене відображення складної функції за допомогою однієї або декількох більш простих).

Гіпотеза / гипотеза / hypothesis. Наукове припущення, що зроблене для пояснення певних явищ дійсності; зазвичай визначає невідому закономірність у системі або постановку задачі. За відсутністю інформації висувають гіпотези щодо можливих результатів, які потім перевіряють експериментально.

Гомоморфізм / гомоморфизм / homomorphism. Вказує на наявність однозначної відповідності в одному напрямку: від моделі до об’єкта.

163

Детермінована модель / детерминированная модель / deterministic model.

Модель, результати функціонування якої визначені через відомі відношення для станів і подій. Один і той же заданий вхід завжди спричиняє появу одного і того ж результату Протилежність – стохастична модель.

Динаміка об'єкта / динамика объекта / the dynamics of the object –

характер зміни стану об'єкта у часі. Вона визначає перебіг розвитку, зміну якогось явища під впливом діючих на нього факторів.

Динамічна модель / динамическая модель / dynamic model. Модель, у якій відбуваються зміни через виникнення подій у часі або рух об'єктів у просторі; відображує зміну стану об’єкта у часі.

Дискретна модель / дискретная модель / discrete model. Математична або обчислювальна модель, вихідні змінні якої приймають тільки дискретні значення. Протилежність – неперервна модель.

Дискретна система / дискретная система / discrete system. Система,

стан якої змінюється у часі миттєво. При чому перехід з одного стану в інший здійснюється без проходження проміжних станів.

Діаграма потоків / диаграмма потоков / low chart, flow diagrams –

проміжна форма подання об'єкта моделювання між словесним описом і системою рівнянь. Вона відображає взаємозв'язки всередині об'єкта і будується одночасно з системою рівнянь.

Ефективність моделювання / Эффективность моделирования / efficiency modeling. Співвідношення ефекту від використання результатів моделювання і витрат на його проведення. Ефект від моделювання визначається точністю та адекватністю моделі, а витрати її економічністю (витратами ресурсів на моделювання).

Запізнення / запаздывание / delay, lag, time-lag – у системах автоматичного керування, явище, яке полягає в тому, що з початком зміни сигналу на вході системи (пристрої) сигнал на виході системи починає змінюватися тільки через деякий час. Цей час називається часом запізнення. Складова часу запізнення, обумовлена власною кінцевою швидкістю поширення сигналу, називається транспортним запізненням. Причиною запізнення може бути також інерційність системи. В електронних моделюючих пристроях запізнення використовується під час моделювання багатьох технологічних процесів, пов'язаних із перенесенням речовини або передачею енергії.

Зовнішнє середовище / внешняя среда / ambient – множина елементів, які не входять до складу системи, але зміна їх стану викликає зміну поведінки

164

системи, що досліджується.

Ідентифікація системи / идентификация системы / system identification.

Побудова математичної моделі процесу чи об'єкта шляхом спостереження за його вхідними та вихідними змінними.

Ізоморфізм / изоморфизм / isomorphism. Взаємна однозначність між об’єктом і його моделлю, завдяки якій можна перетворювати одне подання в інше.

Імітаційне моделювання / имитационное моделирование / simulation.

Метод конструювання моделі системи та проведення експериментів на моделі.

При цьому процес функціонування об’єкта відтворюється за допомогою спеціального моделювального алгоритму шляхом імітації елементарних явищ процесу зі збереженням їх логічної структури й послідовності протікання в часі.

Комп'ютерне моделювання / компьютерное моделирование / сomputer simulation. Реалізація процесу моделювання за допомогою комп'ютера. Важливою особливістю комп'ютерного моделювання є його інтерактивність – наявність можливості втручання користувача в процес моделювання та впливу на його результати.

Концептуальна модель / концептуальная модель / conceptual model.

Абстрактна модель, яка подає причинно-наслідкові зв'язки, властиві досліджуваному об'єкту в межах, визначених цілями дослідження. По суті, це формальний опис об'єкта моделювання, який відображує концепцію (погляд дослідника на проблему).

Математична модель / математическая модель / mathematical model.

Абстрактна модель, відображена у вигляді математичних виразів і відношень.

Масштабна модель / масштабная модель / scale model. Фізична модель системи у зміненому масштабі, (наприклад, точна копія будинку, розмір якої складає одну десяту розміру оригіналу).

Мережа Петрі / сеть Петри / Petri net. Орієнтований дводольний граф з маркерами, який має дві групи вершин: вузли та переходи. Вузли можуть бути пустими або поміченими та визначають стан мережі. Переходи визначають дії. Орієнтовані ребра графу задають зв'язки між вузлами та переходами.

Модель / модель / model. Фізичне, математичне або інше логічне зображення системи, об'єкта, явища або процесу. Спрощена функціональна схема об’єкта, побудована шляхом відображення у ній його найважливіших властивостей.

Моделювання / моделирование / modeling. Процес побудови моделі

165

об’єкта, який досліджується, та оперування з нею для отримання інформації щодо об’єкта дослідження.

Натурна модель / натурная модель / full-scale model. Існуюча система або її частина, на якій проводяться дослідження.

Неперервна модель / непрерывная модель / continuous model. Модель,

вихідні змінні якої є неперервними у часі. Протилежність – дискретна модель. Підсилення / усиление / amplification. Підсилення виникають як результат застосування певних правил прийняття рішень, які визначають темпи потоків, і

проявляються, зазвичай, як реакції більшої сили, ніж було б необхідно.

Принцип системності / принцип системности / systems principle.

Принцип дослідження об’єктів, що передбачає їх подання у формі систем. Наслідування цьому принципу передбачає виділення елементів досліджуваної системи, визначення та вивчення зв’язків між елементами, подання знань щодо виявлених зв’язків у формі моделі з подальшим її використанням для синтезу нових об’єктів, які матимуть бажані властивості.

Реальна модель / реальная модель / real model. Модель, у якій принаймні один поданий компонент є матеріальним об'єктом (наприклад, побудована точна фізична копія).

Рівень / Уровень / level. Рівень у моделях системної динаміки являє собою змінний за величиною вміст ємності (резервуару, накопичувача).

Рух системи / движение системы / motion system. Процес переходу системи з одного стану до іншого.

Система / система / system. Форма подання об’єкта дослідження як сукупності взаємопов’язаних елементів, що сприймаються як одне ціле. Характерною особливістю антропогенних (створених людиною) систем є наявність у них мети.

Системна динаміка / системная динамика / system dynamics - напрям у вивченні складних систем, що досліджує їх поведінку в часі і в залежності від структури елементів системи та взаємодії між ними. У тому числі: причиннонаслідкових зв'язків, петель зворотних зв'язків, затримок реакції, впливу середовища та інших.

Спотворення інформації / искажение информации / misrepresentation –

явище, що виникає в результаті запізнень і підсилень, які мають місце в процесі функціонування об'єкта, та при обробці даних (усереднення, похибки округлення і таке інше). Вони також можуть бути наслідком помилок, випадкових шумів, а також невиявлених збурень, джерела яких знаходяться поза об'єктом.

166

Стан системи / состояние системы / system state. Значення характеристик, що описують властивості об’єкта у конкретний момент часу.

Статистичне моделювання / статистическое моделирование / statistical modeling. Метод одержання статистичних даних щодо процесів, які відбуваються у досліджуваному об’єкті, з використанням випадкових чисел.

Статична модель / статическая модель / static model. Модель об’єкта, в

якому не відбувається ніяких змін за час спостережень.

Стохастична модель / стохастическая модель / stochastic model. Модель,

у якій для визначення результату використовують одну або більше випадкових величин для врахування невизначеності процесу, або в якій вхідні дані подані відповідно за допомогою деякого статистичного розподілу.

Структура системи / структура системы / system structure. Сукупність елементів і зв’язків між ними.

Транзакт / транзакт / tranzakt. Абстрактна динамічна структура з набором атрибутів, які несуть інформацію про реальний динамічний об'єкт.

167

Навчальне видання

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

з дисципліни «МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМ»

для студентів напряму підготовки 6.050101 – Комп'ютерні науки

Упорядник

БЕЗКОРОВАЙНИЙ Володимир Валентинович

Відповідальний випусковий Е.Г. Петров

Редактор Б.П. Косіковська

Комп’ютерна верстка В.В. Безкоровайний

План 2010 (друге півріччя), поз.							___
Підп. до друку			___			.10.	Формат 60х84 1/16.		Спосіб друку –
					.___
ризографія
Умов. друк. арк.						Облік.-вид. арк. _____ Тираж				прим.
			_____						80
Зам. №						Ціна договірна.
	____

-----------------------------------------------------------------------------------------

ХНУРЕ, 61166, Харків, просп. Леніна, 14

-----------------------------------------------------------------------------------------

Віддруковано в навчально-науковому видавничо-поліграфічному центрі ХНУРЕ 61166, Харків, просп. Леніна, 14

168