23409

Мови та інструментальні засоби ІМ і CASE-технології

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Вивчення основних понять моделювання комп’ютерних мереж, ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією моделей, видами моделей, технологію моделювання

Украинкский

2015-04-08

160.5 KB

2 чел.

МІНІСТЕРСТВО   ІНФРАСТРУКТУРИ   УКРАЇНИ

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

КАФЕДРА           інфокомунікацій____________

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідуючий кафедрою

_______________ Костік Б.Я.

       (підпис, прізвище)

“ ____ “  _________2011  року

Лекція №  6

з навчальної дисципліни __моделювання компютерних мереж 

напряму підготовки _______інформаційні технології________

освітньо-кваліфікаційного рівня ____cпеціаліст_____________

спеціальності _____ компютерні системи та мережі_________

    Тема  Мови та інструментальні засоби ІМ і CASE-технології

                                                      (повна назва лекції)

Лекція розроблена стар. викладач каф. Інф. Срочинська Г.С.

(вчена ступінь та звання,  прізвище та ініціали автора)

Обговорено на засіданні кафедри (ПМК)

Протокол № __________

“ ____ “ _____________ 2011 року

Київ


Навчальні цілі: Вивчення основних понять моделювання компютерних мереж,  ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією  моделей,  видами  моделей, технологію моделювання;

Виховні цілі: Формування у студентів інженерно-технічного кругозору, методами  імітаційного моделювання для побудови  комп’ютерних систем та мереж, вміння ставити та вирішувати складні інженерні задачі, проводити аналіз, аргументовано робити висновки.       

Час  90 хв.

ПЛАН ПРОВЕДЕННЯ ЛЕКЦІЇ ТА РОЗРАХУНОК ЧАСУ

Вступ                                                                                                    10  хвилин

Навчальні питання

1. Принципи побудови  мов  імітаційного моделювання                    35  хвилин

(найменування питання лекції)

2. Універсальні мови високого рівня                                                    35  хвилин

(найменування питання лекції)

 

Заключення                                                                                            10  хвилин

ЛІТЕРАТУРА:

(рекомендована для студентів)

1. В.Г. Кривуца, В.В. Барковський, Л.Н. Беркман. Математичне моделювання телекомунікаційних систем: Навч. посібник. –К.: Звязок, 2007.

НАВЧАЛЬНО-МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

(наочні посібники, схеми, таблиці, ТЗН та інше)

Діапроектор, дидактичні слайди


НАВЧАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

Вступ

Мови  моделювання залежно  від способу  задання  внутрішньо системного  часу  традиційно  поділяють на  три  групи: неперервні,  дискретні  та  неперервно - дискретні  (комбіновані).

Неперервні  мови  призначено для  моделювання  неперервних  у  часі  процесів.  У  цьому  випадку  випадку  подання  об’єкта  моделювання  зводиться  до  складання диференціально – різницевих  рівнянь  і  (або)  алгебраїчних  рівнянь,  які  пов’язують  вихідні  змінні  із  вхідними.

Дискретні  мови  призначено  для  моделювання  дискретних  процесів.  Відмінною  рисою  мов  даної  групи  є  те, що  вони  повинні   мати  засоби,  за  допомогою  яких  здійснюється  керування  процесами  моделювання.  Для цього  використовується  динамічні  списки  подій,  в  яких  останні  впорядковані  в  модельному  часі.  Терміном  модельний  час  називають  арифметичну  величину,  яка  має  додатні  зростаючі  значення  та під  час  моделювання  відображає  хід часу  моделювання. Останній  може  задаватись  шляхом  збільшення  з постійним  кроком (принцип  )  або  з  випадковим  кроком,  який  дорівнює  інтервалу  між  двома  послідовними  подіями  (принцип  особливих  станів  ). В  останньому випадку  йдеться  лише  про  ті  особливі  події,  які переводять  систему зі  стану    у  стан у   просторі  . Наприклад,   для  СМО  такими  особливими  станами  будуть  моменти  надходження  вимог  до  системи  та  звільнення  пристроїв  для  обслуговування.

  1.  Принципи побудови  мов  імітаційного моделювання    

Принцип  побудови  дискретних  мов моделювання  відповідають принципам  створення  моделей  динамічних  систем, зображених  на рис.1.  Традиційно  дискретні  мови  моделювання  орієнтовані  на  планування  подій,  перегляд  (сканування)  видів  діяльності та  процесів. Кожний з  цих  способів  має  свій  власний  механізм  відображення  модельованих  ситуацій,  тобто  алгоритм моделювання  за  яким  складається  програма керування.

Рис.1.Схема  опису динамічних  систем

Мови,  орієнтовані  на  події

Згідно з  підходом,  орієнтованим  на  події,  який  можна задати  подійною  схемою  моделі:

       (1)

де   модельний  час;  множини  відповідно вхідних  і вихідних  змінних; простір  станів  моделі; функція  станів,  множина  подій,  що  визначається  як  множина  впорядкованих  у  часі  пар  елементів   де  функція  дії  для  процесу  множина  процесів,  яка визначається  як  множина  впорядкованих  в  часі  пар  чисел  де   а  початковий  момент  модельного  часу  Т.  У  цій  схемі  процес  моделювання  описується  як  послідовність  подій, що  відбувається  в  моделі.  Програма  керування  моделюванням  веде  хронологічно упорядкований  список  подій,  запланований  на  деякий  час. Модельний  час  змінюється  від  події до  події  за принципом  особливих  станів.  Для  кожної події  існує  свіоя підпрограма  обробки  події,  яка  викликається ПКМ (програмою керування  моделлю),  коли настає  подія  даного  типу.  Ця  сама  підпрограма  породжує  одну  або  кілька  нових  подій  та планує  їх  появу.  

Під  час  розробки  імітаційної  моделі  завдання  розробника  полягає  в  описі  подій,  які можуть  змінити  стан  системи,  та у  визначенні логічного  взаємозв’язку  між  ними.  У цьому  випадку  імітація  системи  зводиться до  впорядкованого  в  часі  виконання  підпрограм  обробки  логічного  пов’язаних  між  собою  подій

Згідно з  подійним  підходом  поведінка  об’єкта  відтворюється  шляхом здійснення  подій  протягом  модельного  часу. Розробка  імітаційної  моделі  зводиться до  задання  опису подій,  які  змінюють  стан  системи,  і  визначення  логічного  взаємозв’язку  між  ними.  Наприклад,  підпрограма  запиту  та  призначення  ресурсу  не  може  викликати підпрограму генерування  вимог,  тому  що ці  події  не  зв’язані  між  собою.  Вона  може  викликати  підпрограму  організації  черги  в  момент  звільнення  ресурсу, щоб  перевірити,  чи є  вимоги  в  черзі.    

Мови,  орієнтовані  на  певні  види  діяльності

Припустимо,  що  завдяки  виконанню  деякої  умови    з множини почне  виконуватись  певна  дія    з  множини    для  деякого  процесу    Тоді  можна  задати  модель  системи  у  вигляді  схеми  дії:

       (2)

У  цій  схемі  процес  моделювання  описується  як  перевірка  всіх  умов  у  разі  кожної  зміни  модельного  часу   щоб  знайти  умову,  яка  почне  певну  дію  з  множини  .  Зміна  часу    може  відбуватись  з  постійним  або  змінним  від  події  до  події  кроком.  

Використовуючи  підхід,  орієнтований  на  певні  види діяльності  ПКМ  викликає  підпрограми  видів  діяльності,  коли  виконується  умова  початку  або  закінчення  даного  виду  діяльності.  На  відміну  від  попереднього  підходу,  події  не плануються,  а  модельний  час  постійно  збільшується.  Програма керування  моделюванням має  переглянути  всі  програми  видів  діяльності  протягом  модельного  часу.  Тому  такий  підхід  до  організації  мови  моделювання  також називають  скануванням,  або  послідовним  переглядом  видів  діяльності.

Цей  підхід  доцільний,  якщо  тривалість  дії  визначається  деякими  ситуаціями,  виникнення  яких  залежить  від  того,  наскільки  стан системи  задовольняє  певні  умови.  Мова  моделювання,  які  базуються  на  цьому  принципі,  найефективніше  можуть  використовуватись  для  ситуаційного  моделювання.  

Якщо  припустити,  що  виконання  деякої  множини  процесів  Р  може  призвести  до  зміни  станів   і  виникнення  нових  процесів,  що  спричинить  появу  деякої  множини  ситуації  ,  тобто  : то  отримаємо  ситуаційну  або  причинно – наслідкову  схему:

  (3)

в  якій  потрібно  описати  множину  ситуацій  та  множину  правил  (алгоритмів),  за  якими  визначають  процес,  що  має  виконуватись.  Поведінка  моделі  в  таких  системах  зображується  у  вигляді  ланцюга

Але  порівняно  з  подійним  таким  підхід  менш  ефективний,  оскільки  доводиться  сканувати  умови  для кожної  дії. Прискорити  моделювання  можна,  застосувавши  метод  змінних  збільшень  часу,  тобто  комбінацію подійного  підходу  та  підходу  зі  скануванням  видів  діяльності. У цьому  разі  ПКМ  переглядає  список  подій  вибирає  найближчий  момент  часу,  на  який  заплановано  подію,  та  виконує  всі  підпрограми  подій,  умови  яких  виконані.  Потім  годинник  модельного  часу  переводиться  на  момент  часу  наступної  події.

Мови,  орієнтовані  на  процеси

Модель  динамічної  системи  має  такий  вигляд:

де  множина  процесів,  яка визначається   як  множина  впорядкованих  у  часі  пар  елементів   де   а початковий  момент  модельного  часу  для  процесу    Таке  визначення  задає  модель  системи  у  вигляді схеми  процесів,  у  якій  множини  процесів  можуть  існувати  паралельно  в  модульному  часі  Т.  

Для  мов  моделювання,  орієнтованих  на  процеси  характерна  наявність  у  них  деяких динамічних  об’єктів (повідомлень,  транзактів),  які рухаються  по  моделі  за  визначеною  схемою.  Повідомлення (транзакт) – абстрактна динамічна  структура  з  набором  атрибутів,  які  несуть  інформацію  про  реальний  динамічний  об’єкт.  Наприклад,  повідомленнями  в  СМО  можуть  бути  вимоги,  атрибутами  для  них – пріоритети  число  фаз  обслуговування  та  ін.  Програми  процесів  описують  шляхи  проходження  повідомлень  у  системі.

У  міру  просування  повідомлення  «споживають»  деякі ресурси.  Під   ресурсом  розуміємо  абстрактну  структуру  з  набором  атрибутів,  яка  характеризує  спосіб  доступу  до  неї  та  її  фізичне  відображення. Якщо  ресурс  зайнятий одним  повідомленням  і  потрібний  у  даний  момент  часу  для  іншого  повідомлення,  то до  ресурсу  виникає  черга. Ресурси  можуть  розподілятися  під  час  моделювання  між  деякими  процесами.  Таки  ресурси називаються  пам’ятями.

Під  процесом  розуміємо  послідовність  подій,  зв'язок  між якими  встановлюється  за  допомогою  спеціальних  відношень,  тобто  функцій  дій  та  початкових  станів  у  просторі  станів.  Процес – це  програмний  блок,  складений  з  ряду  процедур (програм),  які  описують  поведінку  повідомленгь. Шлях  руху  повідомлення  задається   порядком  звернення  до  процедур.

Поява  повідомлення  в  програмі задається  виконанням  деякої  процедури,  яка називається  генеруванням  повідомлень.  Під  час  генерування  для  кожного  повідомлення  (транзакта)  створюється  своя  структура  даних  - запис.  Цей  запис містить  такі  поля:

  •  назва або  номер  повідомлення;
  •  час  виникнення  повідомлення;
  •  назва або  номер  процедури (програмного  блока),  де знаходиться  повідомлення;
  •  назва або  номер  наступної  процедури    (програмного  блока),  куди  має  переміститись  повідомлення;
  •  запланований  модульний  час переміщення  повідомлення;
  •  пріоритет  повідомлення;
  •  параметри,  які  задають  атрибути повідомлення.

У  процесі  моделювання  повідомлення  може  створювати  нові  повідомлення  або  розділятися  на  кілька  повідомлень,  тоді  в  запис  повідомлення  додається  поле  з  назвою  або  номером  родини,  або  ансамблю  повідомлень.  Після  закінчення  історії  повідомлення  воно  знищується  (знищується  запис  про  повідомлення),  тобто  виконується  останній  оператор  у  програмному  блоці.  Атрибути  повідомлення  задаються  параметрами  (полями  в  запису)  під  час  їх  породження.  

За  допомогою  об’єктно – орієнтованих  мов  моделювання  можна  описувати  класи  однотипних  моделей.  Моделі  в  цих мовах  створюються  динамічно,  тому моделі  можуть  бути  процесами.  Моделі  можуть  також  породжувати  під моделі.  Обов’язковою  умовою  є  наявність  зовнішньої  моделі.  Приклад ієрархічної моделі  обчислювальної  мережі наведено  на  рис.1.  У  квадратних  дужках  зазначено  кількість  екземплярів  моделей.  Моделі  та  повідомлення  є самостійними  процесами,  тоді  як  методи  приєднуються  до  того  самостійного  процесу,  яким  вони  були породжені.

     

Рис. 1 Ієрархія  моделей  обладнання обчислювальної  мережі 

        

Заключення

То же самое можно сказать и о некоторых языках моделирования. Например, язык FORSIM базируется на использовании конструкций языка FORTRAN, а язык ПЛИС опирается на PL.

В настоящее время известно более ста специализированных языков и систем имитационного моделирования, как универсальных, так и ориентированных на конкретные области применения. Достаточно подробные обзоры широкого спектра подобных инструментальных средств приведены в работах.


II. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

           Дисципліна “ Моделювання комп’ютерних мереж”- це теоретичні основи принципів вивчення основних понять імітаційного моделювання, ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією  моделей,  видами  моделей, технологію моделювання; побудовою  імітаційної моделі персонального комп’ютера; технологічних етапів випробування та експлуатації імітаційних моделей.

Основні форми поточного контролю – спостереження за діями студентів, проведення модульного контролю.

Самостійна робота студента по підготовці до поточних занять, модульного контролю в межах відведеного часу планується особисто кожним студентом.

III. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. В.Г. Кривуца, В.В. Барковський, Л.Н. Беркман. Математичне моделювання телекомунікаційних систем: Навч. посібник. –К.: Звязок, 2007.

Розробник лекції  старший викладач кафедри інфокомунікацій

___                          Срочинська Г.С.

(підпис, прізвище)

“ ____ “  _____________  2011  року

Модель зовнішніх

пристроїв    [1]

Модель

процесора    [1]

Модель

комутації    [23]

Модель

сервера    [4]

Модель обчислювальної

машини    [8]

Модель мережі  обчислювальних машин    [1]

дії,

умовии

яким  відповідають певні

події

що викликає

Стани системи

які змінюють

властивості

характеристиками яких є

Реалізації

Об’єкт

реального світу

за яких виникають

процеси

що утворюють


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76602. Шифрующая файловая система EFS и управление сертификатами 158.5 KB
  Мои документы которую требуется зашифровать нажмите правую кнопку мыши и выберите в контекстном меню команду Свойства. В появившемся окне свойств на вкладке Общие нажмите кнопку Другие. В группе Атрибуты сжатия и шифрования установите флажок Шифровать содержимое для защиты данных и нажмите кнопку ОК. Нажмите кнопку ОК в окне свойств зашифровываемого файла или папки в появившемся окне диалога укажите режим шифрования: Только к этой папке или К этой папке и всем вложенным папкам и файлам.
76603. Назначение прав пользователей при произвольном управлении доступом 207.5 KB
  В оснастке Локальные пользователи и группы установите указатель мыши на папку Пользователи и нажмите правую кнопку. Б Создание локальной группы. В окне оснастки Локальные пользователи и группы установите указатель мыши на папке Группы и нажмите правую кнопку. В поле Имя группы Рисунок 4 введите имя новой группы например Студенты.
76604. Настройка параметров регистрации и аудита операционной системы 226 KB
  Изучить последовательность операций по настройке параметров регистрации и аудита системы безопасности. Эффективность системы безопасности принципиально повышается в случае дополнения механизма регистрации механизмом аудита. Аудит – это анализ накопленной информации проводимый оперативно в реальном времени или периодически например раз в день.
76605. Управление шаблонами безопасности 155 KB
  Изучить последовательность операций по управлению шаблонами безопасности операционной системы Windows 2000 ХР. Краткие теоретические сведения Управление шаблонами безопасности в Windows 2000 ХР осуществляется с помощью Редактора шаблонов безопасности реализованного в виде оснастки ММС. Он предназначен для создания и редактирования текстовых файлов конфигурации безопасности операционной системы Windows 2000 ХР.
76606. Настройка и использование межсетевого экрана 161.5 KB
  Краткие теоретические сведения Межсетевое экранирование повышает безопасность объектов внутренней сети за счет игнорирования неавторизованных запросов из внешней среды тем самым обеспечивая все составляющие информационной безопасности. В результате откроется окно Дополнительные параметры Рисунок 2 с тремя закладками Службы Ведение журнала безопасности и ICMP...
76607. Создание VPN-подключения средствами Windows 2000 (ХР) 216.5 KB
  Изучить последовательность действий по созданию VPNподключения в Windows 2000 ХР. Пример организации VPNподключения Задание: Создать VPNподключение и выполнить его настройку. А Создание VPNподключения.