Математические схемы. Типовые математические схемы.

см.11

Диалоговая система и банк данных моделирования.

Одно из самых перспективных направлений в области машинного моделирования – оснащение существующих АСМ машин 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.

Особенности диалоговых систем моделирования коллективного пользования:

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

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

· 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.;

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

· использование сетевых технологий.

Рассмотрим организацию интерактивного процесса создания моделирующей программы. 

После построения на основе концептуальной модели Мк математической схемы моделируемой системы S (блок 1) у пользователя имеется возможность ее дальнейшей модификации и исправлений, вносимых в структуру, алгоритмы поведения и параметры 
(блок 2).

Затем с помощью средств ППМ проводятся формализация и алгоритмизация модели М (блок 3). Далее пользователь имеет возможность выбрать, исходя из особенностей модели и имеющихся в его распоряжении программно-технических средств, язык моделирования ЯОН или ЯИМ 
(блок 4), а в интерактивном режиме проанализировать структуру входных данных моделирования и проверить совместимость логики модели системы и выбранного для моделирования языка (блок 5). В зависимости от этого решается вопрос о реализуемости модели на ЭВМ (блок 6): если модель требует внесения изменений, связанных с возможностью ее машинной реализации, то проводится ее модификация и доработка схемы (блок 2), а если модель реализуют на ЭВМ, то конструируют программу моделирования системы (блок 7). И если такая программа по своим свойствам удовлетворяет пользователя (блок 8), то в режиме диалога реализуется окончательное построение рабочей программы машинной модели Мм с помощью имеющихся средств редактирования (блок 9). В том случае, когда, по мнению пользователя, конструкция программы не является удовлетворительной, имеется возможность дальнейших модификаций и исправления схемы модели системы (блок 2).

Банк данных моделирования – 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.

Банк данных моделирования включает в себя следующие структурные элементы:

· информационный фонд – организованную совокупность данных моделирования, т.е. базы данных объекта и эксперимента;

· специализированное математическое обеспечение для управления банком данных;

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

· администратор банка данных;

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

· технические средства банка данных.

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

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. функции манипулятора (ядра СУБД):

· управление компонентами системы;

· организация их взаимодействия;

· 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.

Пользователи взаимодействуют с базой данных моделирования в диалоговом режиме с помощью набора специальных языков. 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.

Администратор банка данных осуществляет внешнюю координацию всей работы банка и выполняет операции, не поддающиеся 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. 5.6). Поступивший в банк в процессе построения концептуальной модели Мк или работы с машинной моделью Мм 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: на выдачу информации об объекте моделирования, на формирование рабочих массивов, на изменение или пополнение БДО и БДЭ. На этом этапе запрос с языка заданий переводится на язык манипулирования данными.

При поиске данных 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 машинного эксперимента.