Введение - Разработка программы для реализации редактора временных графов синхронизации

Математическое моделирование дискретно-событийных динамических систем является относительно молодым направлением науки теории управления. Разработка математического аппарата активно шла в 80-х годах, и хотя проблемой занимались как советские ученые, так и французские, именно теория французов продолжила развитие и на данный момент является одним из базовых инструментов моделирования дискретно-событийных динамических систем (Discrete-Event Dynamic Systems, DES).

Под дискретно-событийными системами подразумеваются динамические асинхронные системы, изменение состояния которых происходит под воздействием событий, возникающих в дискретные промежутки времени. В современном мире примерами таких систем могут служить гибкие производственные системы (Flexible Manufacturing Systems, FMS), системы контроля трафика, различные вычислительные среды и т. п.

Событием называется начало или конец какой-либо активности, например, для FMS это начало или завершение работы над деталью, для многопоточной вычислительной среды это начало или завершение потока вычислительного процесса.

Данная работа ориентирована, в первую очередь, на аналитический подход к моделированию дискретно-событийных систем, так как при таком подходе предоставляется возможность производить анализ статически, выполняя, например, символьные вычисления в линейной алгебре, без симуляции построенной модели и траты циклов процессора. Такой метод анализа является перспективным, согласно обзору наиболее востребованных аналитических методик моделирования DES.

Примеры вопросов, ответы на которые можно получить мгновенно при таком подходе:

    § В данном временном промежутке, сколько раз произойдет событие заданного типа? § В какой момент времени событие заданного типа произойдет в N-ный раз? § При наличии информации о графике подачи ресурсов на вход заданной системы, вычислить информацию о графике получения готовой продукции на выходе заданной системы; § Обратная задача: если установлено самое позднее допустимое время получения готовой продукции на выходе, рассчитать самое позднее возможное время подачи ресурсов на вход; § А также: если ресурсы на входе всегда доступны, рассчитать длительность производственного цикла и темп. Заодно вычисляется информация о критических путях (critical paths) и узких местах (bottlenecks) системы.

Программное средство, разрабатываемое в данной работе, призвано объединить два метода моделирования DEDS -- первый, классический, это сети Петри, а точнее их подкласс -- временные сети Петри. Второй метод -- специальной аппарат идемпотентной алгебры (алгебра диоидов), с использованием которого нелинейная в обычной алгебре модель может быть представлена в линейном виде, к которому применимы классические методы линейной алгебры. Их дуализм будет рассмотрен нами позже, после описания каждого метода по-отдельности это станет очевидным.

Основной акцент в программе и в данном документе сделан на двух главных составляющих инструмента -- редакторе временных сетей Петри, позволяющем задать модель системы, а также редакторе входных данных, позволяющем задать информацию о событиях, возникающих на входах системы. Сами символьные вычисления в специальной алгебре выполняются при помощи сторонней библиотеки, разработанной французами -- авторами теории. Допускается рассматривать данное программное средство как оболочку, призванную упростить взаимодействие специалистов с данной библиотекой.

Похожие статьи




Введение - Разработка программы для реализации редактора временных графов синхронизации

Предыдущая | Следующая