并行離散事件仿真圖形化開發(fā)技術(shù)研究.pdf

1、并行離散事件仿真應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)通常涉及并行程序設(shè)計(jì)、離散事件建模、CPU及加速部件協(xié)同調(diào)度等眾多專業(yè)性強(qiáng)的技術(shù)。同時(shí)，隨著被仿真系統(tǒng)的不斷發(fā)展及人們認(rèn)識(shí)的不斷深入，這類仿真系統(tǒng)往往需要持續(xù)不斷地開發(fā)、集成、升級(jí)、測(cè)試。傳統(tǒng)的基于仿真建模環(huán)境手動(dòng)編碼的開發(fā)模式需要仿真人員深入學(xué)習(xí)并行仿真底層理論知識(shí)及相關(guān)軟硬件平臺(tái)技術(shù)，導(dǎo)致仿真應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)門檻高、開發(fā)周期長，系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)成本大，已成為制約并行離散事件仿真普及發(fā)展的重要因素。圖形化開發(fā)技

2、術(shù)能夠屏蔽底層軟硬件平臺(tái)技術(shù)，更貼近問題域，具有直觀、高效等特點(diǎn)。因此，開展并行離散事件仿真圖形化開發(fā)技術(shù)研究，對(duì)于降低復(fù)雜系統(tǒng)仿真應(yīng)用的開發(fā)門檻、提高仿真應(yīng)用的開發(fā)效率、促進(jìn)并行離散事件仿真應(yīng)用的發(fā)展等具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　論文針對(duì)當(dāng)前并行離散事件仿真圖形化開發(fā)技術(shù)存在的相關(guān)問題，圍繞并行離散事件仿真圖形化編程模型、計(jì)算模型開發(fā)規(guī)范、仿真對(duì)象圖形化開發(fā)方法及仿真應(yīng)用圖形化集成方法等關(guān)鍵技術(shù)問題展開深入研究，主要

3、工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）提出了基于 LP范型的并行離散事件仿真圖形化編程模型。并行離散事件仿真應(yīng)用往往包含眾多計(jì)算模型，由于缺乏圖形化編程模型作為理論指導(dǎo)，導(dǎo)致目前難以實(shí)現(xiàn)通過圖形化組裝計(jì)算模型的方式構(gòu)建仿真應(yīng)用。為此，提出了一種基于LP范型的并行仿真圖形化編程模型，該編程模型規(guī)范化定義了仿真應(yīng)用的層次化組成結(jié)構(gòu)與執(zhí)行模型，描述了仿真初始化與事件通用處理流程，并抽象給出了圖形化配置信息集合及需要自動(dòng)生成的結(jié)構(gòu)化代碼模板。分析

4、和測(cè)試表明該編程模型可為并行仿真圖形化開發(fā)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)支撐，滿足并行仿真應(yīng)用圖形化開發(fā)的需求。
　?。?）提出了支持圖形化組裝的計(jì)算模型開發(fā)規(guī)范。不同仿真對(duì)象包含的計(jì)算模型往往由不同的領(lǐng)域?qū)＜曳謩e開發(fā)，由于缺乏統(tǒng)一的支持圖形化組裝的計(jì)算模型開發(fā)規(guī)范，導(dǎo)致不同單位開發(fā)的仿真計(jì)算模型外部接口多樣、模型間耦合度大、模型與仿真平臺(tái)綁定緊密等問題，難以實(shí)現(xiàn)模型的重用及基于計(jì)算模型的圖形化組裝。為此，提出了一種支持圖形化組裝仿真對(duì)象的計(jì)

5、算模型開發(fā)規(guī)范，該規(guī)范通過定義模型七類標(biāo)準(zhǔn)外部接口、模型描述規(guī)范及內(nèi)部約束規(guī)則以解耦合計(jì)算模型之間、模型與仿真平臺(tái)之間的依賴關(guān)系，實(shí)現(xiàn)模型封裝和計(jì)算模型在不同平臺(tái)與仿真應(yīng)用間的重用，支持計(jì)算模型的圖形化組裝與配置。分析與測(cè)試表明基于該規(guī)范開發(fā)的計(jì)算模型具有良好的可重用性和易組裝性。
　?。?）提出了基于分層事件圖的仿真對(duì)象開發(fā)方法。事件圖是描述離散事件系統(tǒng)最直觀的建模范式，然而當(dāng)前的事件圖建模方法導(dǎo)致仿真對(duì)象之間耦合度高、開發(fā)協(xié)調(diào)

6、及接口聯(lián)調(diào)困難，且開發(fā)的仿真對(duì)象重用性差。為此，提出了一種基于分層事件圖的仿真對(duì)象開發(fā)方法，該方法上層采用輸入/輸出端口將事件圖封裝為仿真對(duì)象，并在事件圖基礎(chǔ)上增加了初始化圖元和交互事件類型，以支持對(duì)象層次的獨(dú)立開發(fā)、封裝和重用的需求；下層采用條件Petri網(wǎng)描述計(jì)算模型構(gòu)建事件的組裝過程。理論與實(shí)例分析表明分層事件圖開發(fā)方法能夠有效支持基于計(jì)算模型的事件圖形化組裝，基于事件圖的仿真對(duì)象分布開發(fā)和重用。
　　（4）提出了基于類交互

7、圖的并行仿真應(yīng)用集成方法。仿真對(duì)象實(shí)例與實(shí)例之間的交互具有動(dòng)態(tài)特性，傳統(tǒng)以對(duì)象實(shí)例為元素的應(yīng)用集成方法難以有效支持在不同想定中設(shè)置不同的實(shí)例以及實(shí)例之間的動(dòng)態(tài)交互。為此，提出了一種基于類交互圖的仿真應(yīng)用集成方法，該方法以分層事件圖封裝的仿真對(duì)象類作為應(yīng)用集成的基本元素，仿真對(duì)象類之間采用端口互聯(lián)，端口連線上配置交互決策模型或?qū)傩赃^濾器。在仿真運(yùn)行時(shí)，仿真應(yīng)用系統(tǒng)自動(dòng)解析想定文件動(dòng)態(tài)生成仿真對(duì)象實(shí)例，同時(shí)基于交互決策模型或?qū)傩赃^濾器的計(jì)算