Реферат Курсовая Конспект
Алгоритмизация модели и ее компьютерная реализация - раздел Образование, Учебное издание: Моделирование технических систем и процессов На Втором Этапе Моделирования Системы Математическая Модель, ...
|
На втором этапе моделирования системы математическая модель, сформированная на первом этапе, воплощается в конкретную компьютерную модель Мм. Второй этап моделирования представляет собой практическую деятельность, направленную на реализацию идей и математических схем в виде компьютерной модели, ориентированной на использование конкретных программно-технических средств. Удобной формой представления логической структуры моделей процессов функционирования систем и компьютерных программ является схема. На различных этапах моделирования составляются обобщенные и детальные логические схемы моделирующих алгоритмов, а также схемы программ.
Обобщенная (укрупненная) схема модели задает общий порядок действий без каких-либо уточняющих деталей. Укрупненная схема показывает, что необходимо выполнить на очередном шаге, например: «Обратиться к датчику случайных чисел». Детальная схема модели содержит уточнения, отсутствующие в обобщенной схеме, и показывает не только, что следует выполнить на очередном шаге, но и как это выполнить.
Логическая схема моделирующего алгоритма представляет собой логическую структуру модели процесса функционирования системы. Логическая схема указывает упорядоченную последовательность операций, связанных с решением задачи моделирования. Схема программы отображает порядок программной реализации моделирующего алгоритма с использованием математического обеспечения конкретного компьютера и представляет собой интерпретацию логической схемы моделирующего алгоритма разработчиком программы.
Различие между этими схемами заключается в том, что логическая схема отражает логическую структуру модели процесса функционирования системы, а схема программы — логику компьютерной реализации модели с использованием конкретных средств программной реализации модели.
Логическая схема алгоритма и схема программы могут быть выполнены как в укрупненной, так и в детальной форме. При изображении этих схем используется набор символов, определяемых стандартом. Некоторые наиболее употребительные в практике моделирования символы с указанием функций, выполняемых ими в схемах алгоритмов и программ, приведены в приложении.
Рассмотрим подэтапы, выполняемые при алгоритмизации и программировании модели, обращая основное внимание на задачи каждого подэтапа и методы их решения с иллюстрацией особенностей практической реализации на рассматриваемом конкретном примере моделирования фрагмента СПД.
П. 2.1. Построение логической схемы модели. Рекомендуется строить модель Мм по блочному принципу, т. е. в виде некоторой ограниченной совокупности блоков. Построение модели системы из таких блоков обеспечивает необходимую гибкость модели Мм в процессе ее эксплуатации, а также дает ряд преимуществ на стадии ее компьютерной отладки. При построении блочной модели проводится разбиение процесса функционирования системы на отдельные достаточно автономные подпроцессы.
Таким образом, модель функционально подразделяется на подмодели, каждая из которых может быть разбита на еще более мелкие элементы. Блоки такой модели бывают основные и вспомогательные. Каждый основной блок соответствует некоторому подпроцессу, имеющему место в моделируемой системе S , а вспомогательные блоки представляют лишь составную часть компьютерной модели. Они не отражают функции моделируемой системы и необходимы лишь для компьютерной реализации модели, фиксации и обработки результатов моделирования.
П. 2.2. Получение соотношений модели. Одновременно с выполнением подэтапа построения логической схемы модели необходимо, где это возможно, получить математические соотношения в виде явных функций. Этот подэтап соответствует неявному заданию возможных математических соотношений на этапе построения концептуальной модели. При выполнении первого этапа еще может не быть информации о конкретном виде таких математических соотношений, на втором этапе эти соотношения необходимо получить. Схема компьютерной модели должна представлять собой полное отражение заложенной в модели концепции и иметь:
описание всех блоков модели с их наименованиями;
единую систему обозначений и нумерацию блоков;
отражение логики модели;
задание математических соотношений в явном виде.
П. 2.3. Проверка достоверности модели системы. Эта проверка является первой из выполняемых на этапе реализации модели. Так как модель представляет собой приближенное описание процесса функционирования реальной системы S , то до тех пор, пока не доказана достоверность модели, нельзя утверждать, что с ее помощью мы получили результаты, адекватные тем, которые могли бы быть получены при проведении натурного эксперимента с реальной системой.
Проверка модели на рассматриваемом подэтапе должна дать ответ на вопрос, насколько логическая схема модели и используемые соотношения отражают замысел ее, сформированный на первом этапе. При этом проверяются возможность решения постановленной задачи, точность отражения замысла в логической схеме, полнота логической схемы модели, правильность используемых математических соотношений. Только после этого можно считать, что имеется логическая схема модели, пригодная для дальнейшей работы по реализации модели на компьютере.
П. 2.4. Выбор вычислительных средств для моделирования. На этом подэтапе решается вопрос о выборе компьютер для реализации модели на основе следующих требований:
наличие необходимого математического обеспечения;
доступность выбранного компьютера для разработчика модели;
обеспечение всех этапов реализации модели;
В рассматриваемом случае моделирования фрагмента СПД для компьютерной реализации модели достаточно порядка 130К оперативной памяти, а с учетом сложности модели для ее компьютерной реализации необходимо быстродействие порядка 200 тыс. операций в секунду.
П. 2.5. Составление плана выполнения работ по программированию. Такой план помогает разработчику при программировании модели учесть оценки объема программы и трудозатрат на ее составление. Он должен включать в себя :
- указание языка программирования модели и типа используемого компьютера,
- оценку приблизительного числа команд,
- оценку примерного объема необходимой памяти,
- ориентировочные затраты времени на моделирование,
- предполагаемые затраты времени на программирование и отладку программы на компьютере.
Для данного примера моделирования фрагмента СПД число команд для реализации разработанной модели составляет порядка 60К, а необходимый объем оперативной памяти — порядка 190К. Ориентировочные затраты компьютерного времени на моделирование варианта с СПД составляют порядка 30 сек при использовании компьютера средней мощности.
П. 2.6. Построение схемы программы. Наличие логической схемы модели позволяет построить схему программы, отражающую разбиение модели на блоки, подблоки и т. д., особенности программирования на выбранном языке для конкретного компьютера, проведение необходимых корректировок и возможности тестирования программы, оценку затрат компьютерного времени, форму представления входных и выходных данных. Построение схемы программы — одна из основных задач на этапе компьютерной реализации модели.
При использовании языка высокого уровня для реализации модели необходима разработка схемы программы со степенью детализации, соответствующей уровню операторов этого языка.
П. 2.7. Проверка достоверности схемы программы. Эта проверка является второй на этапе компьютерной реализации модели. Очевидно, что не следует продолжать работу по компьютерной реализации модели Мм, если есть подозрение в том, что в схеме программы, по которой будет вестись дальнейшее программирование, допущены ошибки, которые делают ее неадекватной логической схеме модели, а, следовательно, и самому объекту моделирования. При этом проводится проверка соответствия каждой операции, представленной в схеме программы, аналогичной ей операции в логической схеме модели.
П. 2.8. Программирования модели.При достаточно подробной схеме программы, отражающей все операции логической схемы модели, можно приступить к программированию модели. Если имеется адекватная схема программы, то программированием модели занимается только программист без участия и помощи со стороны разработчика модели (при выполнении курсовой работы студент выступает как в роли разработчика модели, так и в роли программиста). При кодировании программы от разработчика требуется достаточно глубокое знание языка высокого уровня, а переход от схемы к программе требует существенных навыков и опыта.
П. 2.9. Проверка достоверности программы. Эта проверка является последней на этапе компьютерной реализации модели и должна проводиться либо путем обратного перевода программы в ее схему, либо проверкой отдельных частей программы при решении различных тестовых задач, либо объединением всех частей программы и проверки ее в целом. На этом подэтапе необходимо также уточнить оценки затрат компьютерного времени на моделирование.
П. 2.10. Составление технической документации по второму этапу. Для завершения этапа компьютерной реализации модели необходимо составить техническую документацию, содержащую логическую схему модели и ее описание, схему программы и принятые обозначения, полный текст программы, перечень входных и выходных величин с пояснениями, инструкцию по работе с программой, оценку затрат компьютерного времени на моделирование.
Техническая документация по второму этапу моделирования должна составляться при выполнении курсовой работы непосредственно при реализации соответствующих подэтапов.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
ББК... Рецензент член УМС Си РУМЦ по информатике и вычислительной технике доктор физико математических наук профессор зав кафедрой моделирования и оптимизации...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Алгоритмизация модели и ее компьютерная реализация
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов