Диалоговая система и банк данных моделирования

Расширение возможностей моделирования различных классов систем неразрывно связано с совершенствованием средств вычислительной техники и техники связи. Перспективным направлением является использование для целей моделирования иерархических многомашинных информационно-вычислительных систем, включающих в себя центральный вычислительный комплекс, а также множество связанных с ними каналами связи удаленных, работающих в режиме телеобработки ПЭВМ.

При создании больших систем их компоненты разрабатываются различными коллективами, которые используют средства моделирования при анализе и синтезе отдельных подсистем. При этом разработчикам необходим доступ как к коллективным, так и индивидуальным средствам моделирования, а также оперативный обмен результатами моделирования отдельных взаимодействующих подсистем. Таким образом, по

является необходимость в создании диалоговых систем моделирования коллективного пользования, для которых характерны следующие особенности:

ü возможность одновременной работы многих пользователей, занятых разработкой одной системы S;

ü доступ пользователей к программно-техническим ресурсам системы моделирования, включая распределенные банки данных и пакеты прикладных программ моделирования;

ü обеспечение диалогового режима работы с различными вычислительными машинами и устройствами, включая цифровые и аналоговые вычислительные машины, установки физического моделирования, элементы реальных систем и т. п.;

ü диспетчирование работ в АСМ и оказание различных услуг пользователям, включая обучение работе с диалоговой системой моделирования;

ü использование сетевых технологий.

Одно из самых перспективных направлений в области машинного моделирования — оснащение существующих АСМ машинной графикой и диалоговыми средствами. Системы моделирования с интерактивной графикой могут существенно повысить эффективность исследования систем, формализуемых в виде непрерывных (детерминированных и стохастических) схем, когда пользователю выдаются на дисплей выходные характеристики (переменные) модели системы S и имеется возможность визуального сравнения с помощью буферизации на выходе старых и новых решений.

Использование того или иного ЯИМ предполагает, что пользователь, предварительно изучив язык, умеет представлять моделируемую систему S в требуемом виде. Диалоговое обеспечение ЯИМ существенно облегчает труд пользователя. Взаимодействие пользователя с машинной программой моделирования системы S осуществляется с помощью программного генератора, т. е. специальной программы, воспринимающей описание модели M в простой форме и создающей эквивалентную программу либо на языке имитационного моделирования, либо на универсальном алгоритмическом языке.

Дальнейшее развитие ACM требует современной и эффективной организации базы данных моделирования (БДО и БДЭ), т. е. создания банков данных для обеспечения моделирования систем. Под банком данных моделирования понимается организационно-программно-техническая система, представляющая собой совокупность БДО и БДЭ, программных и технических средств формирования и ведения этих баз и коллектива специалистов, обеспечивающих функционирование банка. Структура банка данных АСМ показана на рис. 5.1.

Банк данных моделирования включает в себя следующие структурные элементы:

ü информационный фонд — организованную совокупность данных моделирования, т. е. базы данных объекта и эксперимента;

ü специализированное математическое обеспечение для управления банком данных;

ü информационные языки для описания и манипулирования с данными об объекте моделирования и машинном эксперименте;

ü администратор банка данных; справочные и служебные данные, необходимые для нормального функционирования банка данных;

ü технические средства банка данных.

База данных моделирования является основной операционно-логической совокупностью хранимых данных, необходимых для построения и машинной реализации модели системы S.


Она представляет собой массив связей сложной структуры, характеризующий взаимосвязи между данными, относящимися к разным совокупностям. Для хранения данных простой структуры используются обычные массивы описания свойств, в числе которых могут быть и библиотеки программ процедур моделирования.

Пользователи взаимодействуют с базой данных моделирования в диалоговом режиме. Для обращения пользователей к базе данных необходим информационный язык запросов. Для записи схем баз данных применяется язык описания данных. Общее управление работой банка данных осуществляется либо с помощью языка управления заданиями операционной системы, либо с помощью специально для этой цели создаваемого языка управления.

Математическое обеспечение банка данных представляет собой систему управления базой данных (СУБД), содержащую компиляторы и интерпретаторы языков заданий, манипулятор, а также набор сервисных программ манипулятора и администратора банка данных. Ядро СУБД — манипулятор, в функции которого входит управление компонентами системы, организация их взаимодействия и осуществление связи с операционной системой и администратором банка, выполнение основных операций над данными, контроль и защита целостности данных, редактирование вывода, кодирование (декодирование) и сжатие (расширение) данных, сбор статистики, ведение протокола в процессе моделирования.

Администратор банка данных осуществляет внешнюю координацию всей работы банка и выполняет операции, неподдающиеся формализации. В его функции входят создание баз данных, согласование требований пользователей, управление восстановлением при сбоях, анализ статистики, оценка и обеспечение эффективности работы с базой данных, управление загрузкой баз данных, реорганизация банка (изменение схем и баз данных), генерация и развитие СУБД.

Сервисные программы осуществляют основные операции над базами данных, в частности: сортировки, выборки данных, слияние, дополнение и изменение баз данных, редактирование ответов.

Банк данных моделирования функционирует следующим образом (рис. 5.1).

Поступивший в банк в процессе построения концептуальной модели MK или работы с машинной моделью MM запрос проходит этап предварительной обработки, состоящей из синтаксического и логического контроля запроса. При этом логический контроль включает в себя проверку пароля пользователей и отсутствия недопустимых сочетаний признаков в задачах моделирования. При обнаружении ошибок запрос к дальнейшей обработке не принимается, а на печать выдается информация об ошибках. Следующий этап — интерпретация запроса — распознавание вида запроса:

ü на выдачу информации об объекте моделирования;

ü на формирование рабочих массивов;

ü на изменение или пополнение БДО и БДЭ.

На этом этапе запрос с языка заданий переводится на язык манипулирования данными.

В соответствии с поисковым предписанием происходят обращение к рабочей области в памяти ЭВМ и выборка искомых данных по объекту и эксперименту или корректировка данных в базе. Найденные в базе данные контролируются и анализируются, а затем редактируются ответы пользователю, выдаваемые на печать или устройство отображения.

Таким образом, база данных моделирования, имеющаяся в банке данных, позволяет создать единое (интегрированное) информационное обеспечение АСМ, т.е. в ней хранится как информация, необходимая для построения моделей различных объектов, так и информация, необходимая для планирования и проведения целого спектра машинных экспериментов.