Введение к работе
Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена разработке метода и средств автоматизации имитационного моделирования систем обработки информации учреждений. Рассматриваются системы автоматизации обработки информации (СЛОИ) в учреждениях, основанные на применении локальных вычислительных сетей (ЛВС) с выделенным сер-, вером. Задачи, возникающие в ходе проектного моделирования ЛЕС на различных стадиях адаптации и эксплуатации сетей ЭВМ имеют большую размерность, сложны и весьма трудоемки. Их решение сопровождается, как правило, дорогостоящими исследованиями. Разработано множество методик аналитического исследования ЛВС. Больші-шство из них предполагают выполнение сильных ограничений, представляют собой существенное упрощение реальных процессов. Однако з ряде случаев при анализе ВП реальных и проектируемых сетей ограничения не выполняются, что приводит к неадекватным проектным решениям. Это побудило развитие имитационных методов исследования сетей ЭВМ. Имитация позволила вести наблюдения за всеми компонентами сети в динамике развития ВП, облегчая таким способом поиск узких мест в организации обработки информации в сетях ЭВМ. Имитация также дает возможность обеспечить представление процессов в исследуемой системе на высоком уровне детализации. Из-за ресурсоемкое имитационных методов проблема автоматизации процессов имитации в ЛВС приобретает первостепенное значение. Разработано много систем моделирования (СМ), обеспечивающих автоматизацию ряда трудоемких этапоЕ исследований. Однако, большинство из них не обладают необходимым уровнем технологии постановки имитационных экспериментов (ИЭ) на ПЭВМ, что затрудняет их использование проектировщиками сетей ЭВМ. Поэтому существует проблема выбора и использования СМ, которая помогала бы непрофессионалам в программировании оперативным образом конструировать, исследовать и эксплуатировать ИМ ВП в сетях ЭВМ.
Важной проблемой проектного моделирования .ПЕС и их адаптации для учреждений по обработке информации является учет специфики рабочей нагрузки (РН) на сеть ЭВМ. Разработка стратегий информационного обслуживания клиентов этих учреждений является центральной задачей проектировщиков. Решение этой задачи требует очень высокого уровня детализации БП и использования средств- автоматизации процессов имитации на ЭВМ.
При проектном моделировании сетей ЭВМ важной проблемой яеля-
ется задание достоверной РН для имитации. Поскольку на момент раг рабатки ИМ ВП реальная сеть не существует и исследователю не иг вестны диапазоны изменения РН, то задача уменьшения неопределе*, ности для этик случаев очень важна и сопровождается она необході мастью сокращения объемов подготовительных работ при конкретизаїн-FH.
Учитывая наличие перечисленных выше проблем имитационного мс делирования сетей ЭВМ, актуальной является задача разработки мете да и средств автоматизации имитационного моделирования систем об работки информационных учреждений, позволяющих оперативным образе решать проблемы имитации БІГ с высоким уровнем детализации, учете специфики РН,' без ограничений на ресурсы и характер взаимодействи компонентов друг о другом.
Цель работы. Целью диссертации является разработка и апробг ция нового метода и средств автоматизации имитационного ыоделирс вания систем обработки информации учреждений.
Методы исследования, используемые в диссертации базируются в „известных'подходах к проектированию ЛВС, методиках планировали эксперимента и математической статистике. При создании средств ав томатизации ЙЭ использовался общий технологический инотрументари прикладного программирования, известные стандартные пакеты по мз тематической статистике и базовая система моделирования МІСІС.
Реализация результатов исследования. Исследования проводилис в рамках госбюджетной тематики Гомельского государственного уни верситета им.Ф.Скорины' в соответствии с технически},! заданием к следующие НИР:
- ТЕ САПР-15 "Разработка и использование моделей при создали
"ВЦКП, ориентированных на САПР, и реализация ее в виде программны
моделей", номер гос. регистрации 81018592;
ГБ 91-03 "Автоматизация технологии исследования, проектиро вания и управления ВП на ЭВМ, комплексах и сетях ЭВМ",номер гос регистрации 019100117997;
ГВЦ 91-19 "Разработка методов исследования и прогнозирова ния характеристик объектов, подвергшихся радиационному загрязнени в результате аварии нз ЧАЭЭ для реализации в составе АРМа радиоэ колога", номер гос. регистрации 01920005608;
ГБЦД 92-10 "Разработка методологии и средств имитационное моделирования сложных кибернетических систем с программируемым интеллектом;
ГБЦМ 94-11 "Разработка программно-технологического комплекса оперативного поиска напряженных городских транспортных маршрутов с помощью имитационных моделей", номер гос. регистрации 1996115;
договор "Разработка и апробация имитационной модели оан-ковской телекоммуникационной сети" с производственно-коммерческой ассоциацией "Беларусьбанк".
Программно-технологический комплекс имитационного моделирования систем автоматизации обработки информации (СЛОИ) учреждений Енедрен производственно-коммерческой ассоциации "Беларусьбанк", а і также в учебный процесс и используется при подготовке студентов математического факультета Гомельского госуниверситета им.Ф. Скори- > ны.
Научная новизна работы заключается з следующем.
1.Разработан метод автоматизации имитационного моделирования систем обработки информации учреждений,основанный на идее комплексного использования детальных моделей компонентов сложной сие- ; темы, принципах формализации процессов в CAOJI учреждений, а также на применении проблемно- ориентированных средств автоматизации ИЭ.
2. Метод включает ноеьіє подходы к декомпозиции и формализации СЛОИ в качестве элементов малой автоматизации процессов разработки моделей сложных систем, основными из которых являются:
-реализация алгоритмов функционирования устройств с помощью графа активностей;
-организация связей между компонентами модели по управлению;
-организация "наследования" .транзактоЕ по информации;
-применение, аналитических...расчетов для уменьшения числа событий в'модели;
-представление Ш, выполняемой на ЭВМ, в виде потока запросов к аппаратным частям этой ЭВМ;
-отражение в модели внутреннего параллелизма процессов в моделируемой ЭВМ;
-использование копий транеакта, имитирующего кадр в сети, для организации передач данных с конфликтами;
-выделение типов заявок на обслуживание клиентов учреждения и формализация закона поступления каждого типа заявок в систему;
-выделение типов АРМов и параметризация числа. AFMob каждого типа.
.. 3.Предложена методика комплексного использования детальных
моделей компонентов САОИ учреждения, основанная на следующих прин ципах:
-организация свяви между ИМ с помощью специальной группы па раметров, корректируемых по откликам ИМ, а также черев файлы наг рузки;
-использование единой модели рабочей нагрузки (РН) на учреж дение с последующим динамическим ее распределением по компонента системы с помощью файлов РН;
-итеративное использование моделей комплекса для выбора рабо чей точки исследования:
-многоуровневая параметризация комплекса для обеспечения ег гибкости и адаптируемости к широком1/ классу задач.
4. Разработан программно-технологический комплекс (ЛТК) проблемно-ориентированный на организацию ИЭ в диалоговом режим исследователем, не являющимся специалистом по программированию. : ПТК реализованы оригинальные принципы управления имитацией за счэ динамического характера РН, формируемой соответствующими файлам :рн. -" /
Практическая значимость работы заключается в следующем:
1.Новые подходы к формализации существенно сокращают срок формализации объекта, облегчают труд разработчика ИМ, а концепци, итеративного использования ИМ снимает ограничения на ресурсы ЭВМ : упрощает задание исходных параметров моделирования.
2.Уменьшается неопределенность при задании исходной информации для имитации ВП, что сокращает объемы подготовительных рабо при конкретизации РН.
3.Использование'библиотеки ИМ с многоуровневой пзраметризаци-'ей и ориентация на. разные типы пользователей ускоряет этапы пост роения, испытания и эксплуатации ИМ. Пользователи не являющиес: специалистами в программировании и имитации могут оперативным образом исследовать достаточно широкий класс задач проектного моделирования САОИ учреждений.
4.Технологическая оболочка комплекса моделей существенно облегчает реализацию методики комплексного использования моделе: компонент САОИ, автоматизируя при этом операции задания параметре: моделей (с использованием библиотеки параметров), пересчета уточняемых параметров ИМ и контроля за достижением стационарного режима имитации, представления и систематизации откликов моделей.
Экономическая значимость полученных з диссертации результате:
состоит в следующем. Метод и средства автоматизации моделирования і систем обработки информации существенно сокращают сроки разработки и адаптации банковских сетей ЭВМ, снижая при этом ресурссемкость проектных исследований, уменьшая объем работ по исследованию рабочей нагрузки. Это позволяет удешевить сами проектные работы. Разработанный ПТК является коммерческим программным продуктом, который может быть приобретен для использования ео многих банках и : других информационных учреждениях
На защиту выносится. .
1.Метод автоматизации имитационного моделирования систем об- ' работки информационны:-: учреждении.
2.Программно- технологический комплекс автоматизации имитационного моделирования систем обработки информации учреждений.
3.Методика комплексного использования детальных моделей компонент систем обработки информации учреждений.
4.Результаты апробации метода и средств автоматизации ИЭ на ПЭВМ при исследовании ЕЇЇ в системах обработки информации учреждений.
Личный вклад автора работы определяется следующим. Все основные положения метода и методики использования ПТК выполнены автором лично. В совместных публикациях, обсуждающих вопросы' применения СМ МІСІС, автору принадлежат методики проблемкой адаптации СМ для имитации систем обработки информации учреждений. В предлагаемом ПТК автору принадлежит проблемно-ориентированное ПО и основная часть технологического Ш.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях:
Международной конференции, посвященной. 25-летию ГГУ "Проблемы математики и информатики" (Гомель,1994);
Международной конференции "Алгебра и кибернетика",посвященной памяти академика Чунихина С.А. (Гомель,1995);
-Республиканской научно-методической конференции, посвященной 25-летию факультета прикладной математики и информатики БГУ (Минск,1995);
Республиканской научно-технической конференции "Автоматический контроль и управление производственными процессами" (Минск, 1995);.
3-ей Международной научно-технической конференции "Контроль и управление в технических системах" (Винница,1995);
- о -
- Республиканской конференции "Автоматизация проектирован!
дискретных систем" (Минск,1995);
- Республиканской конференции. і:"Информатика-96", (Минск, 1996)
Публикации. Основные результаты.диссертации опубликованы в
статьях, 9 тезисах докладов научно-технических конференций, а та? же в итоговых отчетах Гомельского госуниверситета им.Ф.Скорины г выполнению НИР.
Достоверность научных положении и практических рекомендацій метода подтверждается выполнением важных разделов НИР в Гомельскс Госуниверситете, а также в ходе использования ПТК в учебном прс цессе.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе ния, 5-й глав, выводов, списка использованных источников иг 91 не именования, 6 приложении. Полный объем диссертации составляет 24 страницы, из них 107 страниц занимают приложения, 7 страниц зани мает список использованных источников, IS страниц - иллюстрации ( количестве 13 штук), а 15 страниц - таблицы ( 2Е штуки). Текс ..диссертации занимает 99 страниц.