Типовая схема имитационной модели с продвижением времени по событиям

Уточним понятие события.

Под событием будем понимать смену состояния системы.

Виды событий:

• выход из строя технических средств;
• восстановление работоспособности техники;
• поступление сообщения на узел связи;
• начало передачи сообщения;
• конец передачи сообщения;
• уничтожение цели и т. п.

Вид события связан с типом элемента, сменяющего свои состояния. Смена состояний системой есть объединение смен состояний ее элементов.

Будем считать, что событие совершается в конкретный момент времени мгновенно.

Вообще-то событие - смена состояния - совершается за некоторый отрезок времени. Но в интересующих нас процессах длительность смены состояний много меньше времени нахождения системы в каком-либо состоянии, поэтому длительностью события можно пренебречь.

Каждому событию соответствует пространственно-временная точка , где - момент свершения события; - тип элемента системы, сменившего состояние; - вид или номер события этого элемента.

Различают события активные и пассивные.

Активное событие - это смена состояния элемента под воздействием присущих ему внутренних причин.

Например, отказ техники - активное событие, так как оно определяется износом или скрытыми дефектами. Конец передачи сообщения по каналу связи - активное событие, так как при прочих равных условиях оно определяется быстродействием передающей аппаратуры.

Пассивное событие - событие, возникшее под воздействием активного события.

Например:

• начало передачи сообщения по каналу связи, так как оно зависит от другого активного состояния - поступления сообщения на узел связи;
• изменение числа устройств, ожидающих ремонта. Увеличение численности зависит от поступления неисправных устройств в мастерскую; уменьшение - от освобождения мастерской; и др.

В одном и том же элементе системы могут происходить активные и пассивные события. Например:

• начало решения задачи на компьютере - событие пассивное, так как оно происходит от другого события: поступления запроса на решение;
• завершение решения - событие активное, так как оно зависит от внутренних свойств компьютера (производительности);
• поступление заявок на обслуживание в очередь и покидание очереди - события пассивные, но уход из очереди "нетерпеливых" заявок - события активные.

Обычно элемент, в котором происходит активное событие, называют активным, пассивное событие - пассивным.

Основу имитационной модели системы с продвижением модельного времени по событиям составляют модели активных событий. Пассивные события моделируются просто, если выявлены их причинно-следственные отношения с активными событиями.

Множество точек представляет собой поведение системы во времени. Множество точек активных событий называется списком событий.

Список событий может быть сформирован либо перед началом моделирования, либо формироваться в ходе моделирования. На рис. 3.20 список событий представлен диаграммой ж.

Имитационная модель с продвижением времени по событиям любой системы состоит из следующих функциональных модулей:

• модуль установки начальных условий;
• модуль продвижения модельного времени;
• модули реакции;
• модуль обеспечения заданной точности и достоверности;
• модуль формирования результата моделирования.

Модуль установки начальных условий.

Модуль устанавливает значения разного рода констант, например, заданное число реализаций модели, критерий завершения интервала моделирования и др., а также элементы списка событий - все или только начальные для каждого вида события.

Если в предыдущем способе продвижения модельного времени на фиксированные промежутки модуль состоял из трех блоков установки начальных условий, то здесь достаточно двух: установка начальных условий на весь процесс моделирования () и установка начальных условий на каждую реализацию ().

Модуль продвижения модельного времени. Его функции: выбор в списке событий момента времени свершения очередного,

ближайшего события , и фиксация очередного момента модельного времени:

Модули реакции. Представляют собой программы, имитирующие действия соответствующих активных событий и связанных с ними пассивных событий. Модулей реакции столько, сколько возможно в системе активных событий. Подключение того или иного модуля реакции происходит в соответствии с значениями и .

Помимо имитации событий в модулях реакции могут выполняться следующие действия:

• фиксация текущих значений параметров, интересующих исследователя, так называемых числовых атрибутов, и, возможно, их текущая статистическая обработка;
• подсчет числа свершившихся событий данного вида;
• прогноз времени свершения , очередного события данного вида и занесение этого времени в список событий (если список событий формируется в ходе моделирования). Прогноз осуществляется с помощью соответствующего датчика случайных чисел, адекватно имитирующего временные интервалы между событиями.

Модуль обеспечения заданной точности и достоверности ведет подсчет числа реализаций модели . При достижении моделирование заканчивается.

Модуль формирования результата. Выполняет окончательную статистическую обработку данных моделирования и обеспечивает отображение результата в данном виде.

Взаимодействие модулей показано на рис. 3.28.

Переход на соответствующий модуль реакции , и т. д. происходит по значению индекса текущего значения .

увеличить изображение
Рис. 3.28. Блок-схема модели с продвижением времени по событиям

Безусловный выход из любого модуля реакции - в блок выбора очередного значения модуля продвижения времени.

В общий цикл предлагаемой структуры моделирующего алгоритма удобно вписывается определение конца интервала исследования и момента конца моделирования (). Для этого вся система интерпретируется как один обобщенный активный элемент, имеющий два состояния: включен и выключен.

В списке событий этому обобщенному элементу соответствует одна пространственно-временная точка . Здесь - начальная точка отсчета интервала исследования, обычно . Когда в процессе работы моделирующего алгоритма окажется, что , управление будет передано специальному модулю реакции , который зафиксирует конец текущей реализации

Этот модуль также в случае передаст управление блоку () на выполнение очередной реализации, а в случае выполнения - модулю формирования результатов.

Ранее было отмечено, что некоторые элементы в зависимости от состояния могут быть активными либо пассивными.

В случае перехода такого элемента в пассивное состояние надо

исключить возможность выбора его блоком "Выбор ". Для этого в список событий записывается время его переключения на свой модуль реакции. В этом случае модуль продвижения времени никогда не найдет этой временной точки, так как интервал исследования будет заканчиваться раньше.

Но когда этот элемент вновь станет активным, время его активного события , должно быть занесено в список событий.