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用系統(tǒng)的開發(fā)通常涉及并行程序設計、離散事件建模、CPU及加速部件協(xié)同調(diào)度等眾多專業(yè)性強的技術(shù)。同時，隨著被仿真系統(tǒng)的不斷發(fā)展及人們認識的不斷深入，這類仿真系統(tǒng)往往需要持續(xù)不斷地開發(fā)、集成、升級、測試。傳統(tǒng)的基于仿真建模環(huán)境手動編碼的開發(fā)模式需要仿真人員深入學習并行仿真底層理論知識及相關(guān)軟硬件平臺技術(shù)，導致仿真應用系統(tǒng)開發(fā)門檻高、開發(fā)周期長，系統(tǒng)升級和維護成本大，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技術(shù)，更貼近問題域，具有直觀、高效等特點。因此，開展并行離散事件仿真圖形化開發(fā)技術(shù)研究，對于降低復雜系統(tǒng)仿真應用的開發(fā)門檻、提高仿真應用的開發(fā)效率、促進并行離散事件仿真應用的發(fā)展等具有十分重要的理論意義和實用價值。
　　論文針對當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、計算模型開發(fā)規(guī)范、仿真對象圖形化開發(fā)方法及仿真應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)新點如下：
　　（1）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用往往包含眾多計算模型，由于缺乏圖形化編程模型作為理論指導，導致目前難以實現(xiàn)通過圖形化組裝計算模型的方式構(gòu)建仿真應用。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生成的結(jié)構(gòu)化代碼模板。分析

4、和測試表明該編程模型可為并行仿真圖形化開發(fā)技術(shù)的實現(xiàn)提供基礎(chǔ)支撐，滿足并行仿真應用圖形化開發(fā)的需求。
　　（2）提出了支持圖形化組裝的計算模型開發(fā)規(guī)范。不同仿真對象包含的計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算模型開發(fā)規(guī)范，導致不同單位開發(fā)的仿真計算模型外部接口多樣、模型間耦合度大、模型與仿真平臺綁定緊密等問題，難以實現(xiàn)模型的重用及基于計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象的計

5、算模型開發(fā)規(guī)范，該規(guī)范通過定義模型七類標準外部接口、模型描述規(guī)范及內(nèi)部約束規(guī)則以解耦合計算模型之間、模型與仿真平臺之間的依賴關(guān)系，實現(xiàn)模型封裝和計算模型在不同平臺與仿真應用間的重用，支持計算模型的圖形化組裝與配置。分析與測試表明基于該規(guī)范開發(fā)的計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，然而當前的事件圖建模方法導致仿真對象之間耦合度高、開發(fā)協(xié)調(diào)

6、及接口聯(lián)調(diào)困難，且開發(fā)的仿真對象重用性差。為此，提出了一種基于分層事件圖的仿真對象開發(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，以支持對象層次的獨立開發(fā)、封裝和重用的需求；下層采用條件Petri網(wǎng)描述計算模型構(gòu)建事件的組裝過程。理論與實例分析表明分層事件圖開發(fā)方法能夠有效支持基于計算模型的事件圖形化組裝，基于事件圖的仿真對象分布開發(fā)和重用。
　?。?）提出了基于類交互

7、圖的并行仿真應用集成方法。仿真對象實例與實例之間的交互具有動態(tài)特性，傳統(tǒng)以對象實例為元素的應用集成方法難以有效支持在不同想定中設置不同的實例以及實例之間的動態(tài)交互。為此，提出了一種基于類交互圖的仿真應用集成方法，該方法以分層事件圖封裝的仿真對象類作為應用集成的基本元素，仿真對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。在仿真運行時，仿真應用系統(tǒng)自動解析想定文件動態(tài)生成仿真對象實例，同時基于交互決策模型或?qū)傩赃^濾器的計算