автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка метода имитационного моделирования сетей обработки данных (на примере банковских счетов)

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.Ф.СКОРИНЫ

со от

СП

и-1

С=с

1Г>

УДК 681.3

ЕСЬКОВА Оксэна Ивановна

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕТЕЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ (на примере балканских сетей)

Специальность 05.13.13. "Вычислительные машины,комплексы,

системы и сети" '

Автореферат диссертации нз соискание ученой степени кандидата технических наук

Гомель-199бг.

Работа выполнена в Гомельском государственном

им. Ф. Скорины.

университе'.

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Атовмян И.О.

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Буза М.К., доктор технических наук, профессор Зайченко Ю.П.

Оппонирующая организация -Всероссийский НИИ проблем

вычислительной техники и информатики

Защита состоится 17 декабря 1996г. в 12 часов на заседани специализированного совета К.02.1208 Гомельского государственног университета по адресу: г.Гомель, ул.Кирова, 119, ауд. 3-1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Гомельског государственного университета имени Ф.Скорины.

Автореферат разослан 15 ноября 1996г.

Ученый секретарь специализированного совета по защите диссертаций

К.02.1208 ,

кандидат технических наук, пМ^А

доцент В. А. Короткев№

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность теш. 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 различна* 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. Большинство 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. Рззработано много систем моделирования (СМ), обеспечивающих автоматизацию ряда трудоемких зтапоЕ 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 ВП и использования средств- автоматизации процессов имитации на ЭВМ.

При проектном моделировании сетей ЭВМ важной проблемой явля-

- s -

ется задание достоверной FH для имитации. Поскольку на момент рас рабатки ИМ ЕП реальная сеть не существует и исследователю не иг вестны диапазоны изменения PB, то задача уменьшения неопределе! ности для этик случаев очень важна и сопровождается она необход! мостыо сокращения объемов подготовительных работ при конкретизац* 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 ВП'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 моделирс вания систем обработки информации учреждений.

Методы исследования, используемые в диссертации базируются н „известных "подходах к проектированию ЛВС, методиках планировали эксперимента и математической статистике. При создании средств ав томативации ЙЭ использовался общий уехнологическии инструментари прикладного программирования, известные стандартные пакеты по ма тематической статистике и базовая система моделирования MIC1С.

Реализация результатов исследования. Исследования проводидис в рамках госбюджетной тематики Гомельского государственного уни верситета им.Ф.Скорины' в соответствии с техническим заданием к следующие НИР:

- ГБ 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;

- ГБЦ 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;

- ГЕЦД 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 ? также в учебный процесс и используется при подготовке студентов математического факультета Гомельского госуниверситета им.Ф.Скори- > ны.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1.Разработан метод автоматизации имитационного моделирования систем обработки информации учреждений,основанный на идее комплексного использования детальных моделей компонентов сложной сис- ; теш, принципах формализации процессов в САСй учреждений, а также на применении проблемно- ориентированных средств автоматизации ИЭ.

2. Метод включает новые 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 ФЗ, выполняемой на ЗБМ, 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. АРМов каждого

типа.

.. 3.Предложена методика комплексного использования детальных

моделей компонентов СЛОИ учреждения, основанная на следующих прин ципах:

-организация связи между ИМ с помощью специальной группы па раметров, корректируемых по откликам ИМ, а также через 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 раба чей точки исследования:

-многоуровневая параметризация комплекса для обеспечения ег гибкости и адаптируемости к широкому классу задач.

4. Разработан программно-технологический комплекс (ПТК) проблемно-ориентированный на организацию ИЭ в диалоговом режим исследователем, не являющимся специалистом по программированию. ' ПТК реализованы оригинальные принципы управления имитацией за сче динамического характера РН, формируемой соответствующими файлам ."PH. /

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 информз ции для имитации ВП, что сокращает объемы подготовительных рабо при конкретизации PH.

3.Использование'библиотеки ИМ с многоуровневой параметризаци 'ей и ориентация на.разные типы пользователей ускоряет этапы пост

роения, испытания и эксплуатации ИМ. Пользователи не являгащиес: специалистами в программировании и имитации могут оперативны},! 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 Ш и контроля зз достижением стационарного режима имитации, представления и систематизации откликов моделей.

Экономическая значимость полученных в диссертации результате:

состоит в следующем. Метод и средства автоматизации моделирования ! 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 во 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 ВП 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 М1С1С, автору принадлежат методики проблемкой адаптации СМ для имитации систем обработки информации учреждений. В предлагаемом ПТК автору принадлежит проблемно-ориентированное ПО и основная часть технологического ПО.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях:

- Международной конференции, посвященной. 25-летию ГГУ "Проблемы математики и информатики" (Гомель,1694);

- 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);

- Республиканской конференции "Автоматизация проектирован! дискретных систем" (Минск,1995);

- Республиканской конференции. "Информатика-9Б", (Минск,1996)

Публикации. Основные результаты, диссертации опубликованы в

статьях, 9 тезисах докладов научно-технических конференций, а таь же в итоговых отчетах Гомельского госуниверситета им.Ф.Скорины г выполнению НИР.

Достоверность научных положении и практических рекомендацг 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-и глав, выводов, списка использованных источников из 91 не именования, 6 приложений. Полный объем диссертации составляет 24 страницы, из них 107 страниц занимают приложения, 7 страниц зани мает список использованных источников, 12 страниц - иллюстрации ( количестве 13 штук), а 15 страниц - таблицы ( 22 штуки). Текс диссертации занимает '99 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе приведен анализ состояния автоматизации информаци онных учреждений (ИУ). Обсуждаются проблемы автоматизации обработ ки информации. Рассмотрены критерии выбора и оценки информационны систем для разных уровней автоматизации деятельности ИУ. Олределе ны требования к средствам анализа САОИ. Рассматриваются возможное ти аналитических и имитационных методов исследования САОИ, их достоинства к недостатки. Отмечается необходимость анализа динамик развития процессов в САОИ при проведении проектных работ, что при водит к необходимости использования имитации на высоком уровне де таливащт вычислительного процесса (ВП) в САОИ. На основе анализ; проблем автоматизации имитационных экспериментов (ИЭ) с имитационными моделями (ИМ) сетей ЭВМ формулируется постановка задачи н, диссертационную работу. Определяется необходимость разработки нового метода автоматизации имитационного моделирования САОИ учреждений, средств его реализации и технологии их использования . дл: автоматизации ИЭ при проектном моделировании сетей ЭВМ и их компонентов, предназначенных для реализации САОИ учреждений.

Идея метода заключается в поэтапном использовании приемоз

формализации и разработанных средств автоматизации ИЭ на SEM на разных этапах проектного моделирования СЛОИ ИУ.

На первом этапе составления формального описания объекта моделирования предлагается использовать следующие попхплы к формализации: объединение трех способов формализации (процессного, тран-зактного и агрегатного) в одном описании ИМ; объединение в одном тексте ЮЛ декларативного и алгоритмического способов описания компонентов модели; сочетание возможностей языка программирования высокого уровня и языка моделирования; графовое представления процессов смены активностей при имитации функционирования устройств; применение управляющих связей из сигналов и копий транзактов при синхронизации работы компонентов ИМ; задание различных вариантов конфигурации ИМ за счет параметризации компонентов моделей; многоканальная обработка транзактов на устройствах. Предложена типовая схема декомпозиции САОИ учреждения и разработаны принципы создания комплекса детальных ЮЛ компонентов САОИ, связанных друг с другом по параметрам и потокам нагрузки. Предложены нозые технологические приемы построения детальных ИМ сложных объектов:

- имитация одного реального компонента сложной системы (СО) несколькими взаимосвязанными устройсвами в модели;

- организация "наследования" транзактов по информационной цепочке их взаимодействия.

- применение аналитических расчетов для уменьшения количества событий в ИМ.

Разработана схема декомпозицкки персонального компьютера (ПК) при детальной имитации ВП и предложены следующие принципы построения моделей ПК: •

- упрощенное представление сети ЭВМ при детальном представлении самого ПК;

- декомпозиция Ж на компоненты, соответствующие его аппаратным частям;

- объединение компонентов ПК на основе общей шины;

- отражение в ИМ внутреннего параллелизма в ПК.

Формализовано понятие функциональной задачи (<КЗ) и предложен

механизм ее взаимодействия с моделью ПК.

Сформулированы принципы построения детальных ИМ вычислительной сети: имитация протоколов разных уровней на различных ИМ; отражение в модели физического уровня метода доступа к среде передачи данных; моделирование -распространения сигналов в каналах сети

специальными транзактачи начала и конца передачи; использавани копий кадров информации при имитации доступа в канат сети для случаев возможных конфликтов и потери информации, Для .ЛВС Е^ете-выделены и формализованы основные факторы, влияющие на эффективность ее функционирования, а также показатели этой эффективности.

Метод автоматизации имитационного моделирования САОй учреждений основан на нсеом подходе к имитации путем использования комплекса взаимосвязанных ИМ с высоким уровнем детализации Щ. Пр) этом реализуются следующие принципы организации взаимодействия моделей комплекса:

- использование единой модели РН на ИУ с с последующим динамическим распределением РН по имитируемым компонентам с помощы файлов нагрузки (СИ)

- организация связи между ИМ-с помощью специальной группы параметров, корректируемых по откликам ИМ в ходе ИЗ;

- итеративное использование моделей с уточнением параметроз для поиска рабочей точки исследования;

- многоуровневая параметризация от элементов моделей до комплекса взаимосвязанных .ИМ.

Применение метода автоматизации имитационного моделирован!« САОИ учреждений для различных задач проектного моделирования заключается в анализе постановки конкретной задачи, Еыборе способа е< решения (на отдельной модели или на комплексе), проведении модификации ИМ или комплекса и эксплуатации полученной системы. При это.» возможны четыре уровня 'модификации проблемно-ориентированной библиотеки ИМ: конфигурирование имеющихся в библиотеке моделей; замена отдельных компонентов моделей новыми или имеющимися в библиотеке описаниями устройств и тракаачтов; разработка новых ИМ для,пополнения комплекса; модификация структуры комплекса.

При разработке и модификации моделей реализуется технологическая цепочка, включающая этапы составления содержательного и формального описаний объекта моделирования, программирования и верификации модели, испытания и проверки адекватности, калибровки, исследования свойств модели, ее каталогизации. Обсуждавшиеся выше принципы формализации используются в качестве средств малой автоматизации на этапе составления формального описания компонент САОИ. При этом параметризованность компонент моделей (устройств з-транзактов) дает возможность их использования в качестве составны» частей новых моделей. Основными средствами автоматизации, исполь-

зуемыми для верификации, испытания и исследования свойств модели, являются: технологическая оболочка системы моделирования (CM) MI-OIC, интегрированная среда программирования Borland С++, турбоот-.лялчте ТП.ЕХЕ и специальная подсистема исследования свойств модели.

Модификация комплекса предполагает или замену одних моделей в комплексе другими без изменения структуры информационных связей (без изменения технологической оболочки комплекса), или дополнение комплекса новыми моделями,- изменение методики постановки эксперимента и корректировку технологической оболочки комплекса.

Методика проведения экспериментов на отдельной модели основана на выделении пары исследуемых факторов и построении семейства графиков, характеризующих поведение некоторого главного критерия эффективности. Методика постановки экспериментов на комплексе определяет- порядок гадания параметров моделей, последовательность использования моделей комплекса, схему информационных связей между параметрами одних моделей и откликами других, критерий достижения рабочей точки исследования.

В результате исследования предоставляется возможность рассмотрения процессов в САОИ, с высоким уровнем детализации ВП без ограничений на ресурсы 113БМ при имитации и на характер взаимодействии компонентов ИМ друг с другом. При этом уменьшается неопределенность в задании исходной информации для имитации ВП и сокращается объем подготовительных работ за счет задания единой РН на учреждение. Упрощается процесс задания параметров исследования, автоматизируется поиск рабочей точки. Использование библиотек ИМ и описаний компонентов ВП с многоуровневой параметризацией, а также ориентация метода на разные уровни подготовки, исследователя ускоряет этапы построения, испытания и эксплуатации ИМ. Пользователи, не являющиеся специалистами в программировании и имитации, могут оперативны).! образом исследовать достаточно широкий класс задач проектного моделирования САОИ учреждений.

Программное обеспечение (ПО) объединено в виде единого программно - технического комплекса (ПТК) и структурно включает в себя: базовые средства-, автоматизации ИЭ; технологическое обеспечение (ТО); проблемно - ориентированное ГО. Состав и структура ПТК представлены на рисунке.

В качестве базовой СМ предложено использовать MICIC.Вновь разработанное технологическое обеспечение включает в себя: подсис-

ПРОБЛЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ [

вновь разрабатываемые модели и комплексы

Имитационные модели ЭВМ ("АРМ", "Сервер", "ПК") ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Библиотека описаний компонент ИМ

вновь подключаемые подсистемы

Подсистема испытания и исследования свойств моделей БАЗОВОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕj Подсистема планирования и проведения ИЭ

CM MICIC Система программирования на языке Borland С++

Имитационные модели распределения нагрузки ("Нагрузка на _АРМы", "Нагрузка на _Сервер"У

имитационная модель ЛВС ("Ethernet")

Стандартные пакеты отатобработки (Класс-Мастер,МЕЗОЗАВР), адаптированные к CM MlС1С

Технологическая оболочка комплекса "C0SI0N"

о

Состав и структура ПТК

тему испытания и исследования свойств ИМ, подсистему планирования и проведения ИЗ, а также стандартные пакеты статобработки данных, адаптированные к CM MICIC и позволяющие оперативным образом прово- ! дить обработку результатов имитации. В состав проблемно - ориентированного ПО входят библиотека описании компонентов МИ и библиотека имитационных моделей компонентов СЛОИ. Библиотека описаний компонентов ИМ содержит программные модели типовых компонентов ПК и ЛВС, использование которых позволяет получить новые ИМ. Библиотека ИМ содержит ряд моделей, иллюстрирующих работу метода. ;

Выделяются две труппы пользователей проблемно - ориентирован- ¡ ных ИМ: специалисты, занимающиеся анализом производительности вы- . числительных систем (ВС) и организацией ВП; проектировщики САОИ ¡ учреждения. Пользователи первой группы используют ИМ автономно, под управлением CM M1CIC. Пользователи второй группы применяют модели в составе комплекса "COSION". Технологическая оболочка комплекса "C05I0N" существенно облегчает управление в диалоговом режиме процессом постановки экспериментов на комплексе моделей, авто- > матизируя операции задания параметров комплекса, пересчета итера- ; тивных параметров, контроля за достижением рабочей точки исследования, представления откликов моделей.

Разработано три класса ИМ в качестве компонентов САОИ: модели ВП е ЭВМ, модели сети и модели распределения нагрузки. В класс ИМ ЭВМ входят модели "АРМ", "Сервер" и "ПК". Модель "АРМ" предназнз- , чека для исследования производительности ПК, включенного в ЛВС з качестве АРМа. Модель "ПК" представляет автономный ПК и ориентирована на решение исследовательских задач анализа архитектуры ЕС .и " организации ВП. . Модель "Сервер" позволяет исследовать организацию , ВП на сервере ЛВС. В ней имитируется квазипараллельная обработка функциональных' задач на одном процессоре'. Имеются две модификации этой модели, реализующие различные схемы организации квазипаралле-лизмз. Класс имитационных моделей ЛВС представлен в данной версии ПТК одной моделью "Ethernet", соответствующей физическому уровню эталонной модели для локальных сетей и реализующей метод CSMA/CD для доступа к общей широковещательной шине. Для организации распределения РН в комплексе "COSION" реализованы две модели распреде- • ления нагрузки: "Нзгрузка_на_АРМы" и "Нагрузка_на_сервер". Основное назначение этих моделей состоит в формировании файлов нагрузки для "запитки" моделей "АРМ" и "Сервер" соответственно. Кроме того, модели нагрузки позволяют оценить общее состояние САОИ учреждения

по показателям загруженности SBM сети и пропускную способной системы.

При апробации метода и ПТК были решены следующие задачи:

1. Апробированы новые подходы к формализации при построен? ИМ, заложенные б основу метода.

2. Проведена работоспособность в среде ПТК типовых процеду подсистем испытания и исследования свойств, планирования и прове дения ИЭ, а также методик испытания и исследования характерней ИМ компонентов сети ЭВМ.

S. Апробированы методики итеративного .использования моделе комплекса "COSION" при исследовании ЕП В САОИ. " -

4. С помощью комплекса "COSION" проведен анализ эффективное! схем организации САОИ учреждения.-

5. Апробирована возможность- автономного использования компс нентов комплекса на примере эксплуатации ИМ' "Ethernet".

При решении первой задачи разработаны и реализованы ИМ компс нентов системы автоматизации учреждения. Оперативная реализация У ПК и ЛВС подтверждает работоспособность метода. Проверка работос пособности ПТК 'осуществлялась в два этапа. На первом этапе реш; лась задача 2. В ходе иоследеваниг^-овэйотв-Ж "Ethernet" апробирс ваны процедуры: определения длины переходного режима имитации оценки погрешности моделирования, исследования чувствительное! откликов модели к изменению основных параметров ИМ. Результаты аг робации показали, что точность имитации находится в удовлетвор! тельных для имитации пределах (от SZ да 15%).

Апробация методики проведения ИЭ на комплексе ИМ при решет задачи 3 включила последовательную реализацию следующих этапов.. 1-первом этапе отрабатывалась технология задания'-параметров компле? са. Рассматривалась САОИ учреждения, функционирующая в среде ЛЕ Ethernet, объединяющая с помощью сервера 11 АРМов. На входе ЛЕ предусматривается 15 типов заявок от клиентов. В моделируемой сие теме использовались два типа ПЭВМ. На втором этапе задавались итс ративные параметры комплекса по экспертным оценкам. Постанов! последовательных экспериментов на-ИМ комплекса потребовала испол! зование технологической оболочки комплекса ИМ "COSION". Результат одной ИМ использовались в следующей ИМ. На пятой итерации бьи достигнута рабочая точка исследования САОИ. Анализ результате исследования позволил сократить для заданной рабочей нагрузки кс личество АРМов и уменьшить мощность сервера. Исследовались два вг

рианта организации квазипараллелизма в сервере при смене ФЗ на : процессоре: по возникновению ожидания считывания с диска; через заданный интервал времени. Показано, что первый вариант организации ВП в сервере является более эффективным.

Методика решения задачи 4 продемонстрирована при трех уровнях рабочей нагрузки (малая, средняя, большая). Для каждого уровня нагрузки был проведен итеративный эксперимент на комплексе Ш "СО-SION". Результатом исследований явился подбор оптимального числа АРМов заданной мощности. ■•. Оптимум определялся достижением такого уровня организации ЕП в ИМ, когда не наблюдается рост числа очере- 1 дей к АРМу, а коэффициент использования каждого АРМа остается достаточно высоким. Показано, что с 'ростом нагрузки на учреждение ■ число требуемых АРМов увеличивается. При этом сервер не используется на полную мощность, что позволяет сделать вывод о возможности уменьшения мощности сервера. Сеть также недогружена и мало влияет на скорость обслуживания клиентов. Задание итеративных параметров комплекса при проведении экспериментов для второго и третьего уровней рабочей нагрузки по результатам эксперимента для первого уровня позволило сократить до трех число итераций, потребовавшихся для достижения рабочей точки исследования.

Решение задачи 5'является примером автономного использования ИМ ЛВС. Исследовалась зависимость показателей качества сети Ethernet от величины нагрузки на сеть. Сеть состояла из 10 рабочих станций, подключенных к общей шине через разные расстояния. Установлено, что длина сети мало влияет на показатели эффективности функционирования сети. Показано наличие режима насыщения пропускной способности.- Тот факт, что вероятность отказа при передаче кадра о ростом нагрузки в SO раз не.превышает, .0.26, а эффективность доступа не падает ниже 20%, говорит о хорошей организации доступа по методу CSMA/CD.

ВЫВОДЫ

В настоящей работе разработаны новый метод и средства комплексной организации' . ЙЭ при исследовании САШ учреждений. В ходе апробации метода и средств организации ИЭ на ПЭВМ решен ряд практических задач согласно предложенной в работе методике автоматизации имитации ВП в СЛОЙ, подтверждающих эффективность предложенных приемов формализации.' Основные результаты диссертационной работы

состоят е следующем:

1.Разработан метод автоматизации имитационного моделирован систем обработки информации учреждений, характеризующийся следу; щими особенностями:

- высоким уровнем детализации процессов в САШ учреждений;

- возможностью анализа ВП в динамике его развития;

- учетом специфики РН и использованием принципа распределен, общей РН по компонентам СЛОИ;

- реализуемостью при ограничениях на ресурсы ЭВМ в ходе ИЭ;

- простотой и удобством интерфейса средств реализации мето; для неспециалистов по имитации и программированию.

2.Предложены новые принципы формализации САОИ, являющие! средствами малой автоматизации проектного моделирования САОИ, 01 новными из которых являются:

- графовое представление процесса смены активностей при км; тации функционирования устройств;

- применение управляющих связей при синхронизации работы ка • понентоЕ ИМ;

- декомпозиция САОИ учреждений и создание комплекса детальш ИМ компонентов системы, связанных по параметрам и потокам РН;

- организация "наследования" транзактов по информации;

- применение аналитических расчетов для уменьшения числа с< бытий в ИМ;

- выделение понятия ®з и спецификация механизмов ее взаиья действия с ИМ ПК;

- отражение в ИМ внутреннего параллелизма в исследуемых об: ектах.

3.Разработан.программно-технологический комплекс,реализуют метод автоматизации ИМ САОИ учреждений, обладающий свойствами:

- проблемной ориентации на моделирование сетей ЭВМ информаир онных учреждений;

- диалоговый интерфейс с пользователем, не являющимся спецж листом по имитации и программированию;

- возможностью развития комплекса и адаптации его к друп условиям применения за счет пополнения библиотеки ИМ новыми комле нентами.

. 4.Предложена методика применения комплекса моделей при прое!-тировании САОИ учреждений,' основанная на следующих принципах:

- декомпозиция САОИ учреждении на компоненты, подвергаем

детальной имитации ВП;

- организация связей между ИМ компонент с помощью файлов нагрузки и последовательно уточняемых параметров;

- итеративное использование ИМ компонент СДОИ для выбора рабочей точки исследования;

- многоуровневая параметризация элементов моделей ,ИМ, комплексов ИМ..

5. Проведена апробация метода и средств автоматизации Ш САОИ учреждений, в ходе которой:

- исследованы'свойства Ш, включенных в библиотеку ПТК, и оп- | ределены условия их эксплуатации при проектном моделировании САОИ;

- доказана эффективность применения методики использования комплекса моделей и оценена скорость сходимости итеративного процесса их применения;

- исследована зависимости характеристик САОИ учреждений от уровней общей РН на учреждения;

- проиллюстрирована, работоспособность метода также и при ав- > тономном применении ИМ из библиотеки ПТК. При этом был проведен анализ зависимости показателей эффективности функционирования сети Е^етег от интенсивности поступления запросов з сеть на -' передачу кадров информации. ■ -'

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ • Ш ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Атовмян И.О., ЕСькова О.И. Имитационное моделирование в сфере банковского бизнеса. //Тез. докл. междунар. конф., посвященной памяти академика С.А.Чунихина - Гомель, 1955., с 16-17. Е.Атоемян И.О.,' Еськова О. И. Имитационное'моделирование протокола канального уровня сетей ЭВМ// Тез. докл. респ. науч.-метод, конф., посвящ. 25-летию ФИЛ - Шнек, 1995. - с.89.

3.Вагих М.А., Еськова О.И., Левчук В.Д., Максимей И.В., Сукач Е.И. Программно - технологический комплекс имитации процессов контроля и управления сетью ЭВМ. //"Контроль и управление в технических системах"':Тез. докл. конф. - Винница, 1995.,часть 1 - с.224-235.

4.Еськова О.И. Имитационные модели канального уровня сетей ЭВМ.//"Компьютерный анализ и моделирование": Материалы междун. конф., том2 - Минск, 1995. - с 119-122.

5.Еськова О.И. О расширении возможностей базовых средств автомата-

зации моделирования процессов в информационных банковских сетя? //Тез. докл. междун. мат. конференции, посвященной 25-летию Гс мельского университета им. Ф.Скорины - Гомель, 1994. - с.110.

6.Еськовз О.И., Левчук В.Д., ВагихМ.А., Рахунок Б.В., Максиме И.В., Медников Ф.В. Имитационное моделирование распределенной о£ работки в информационных сетях ЭВМ. //"Распределенная обработр информации":Материалы 5-го межд. семинара - Новосибирск, 1995. с.115-119.

7.Максимей И.В., Вагих Мухсин Ахмед, Еськова О.И., Левчук В.Д. Медников Ф.В. , Рахунок В.В., Сукач Е.И., Косарев А.Е. Программно технологический комплекс 'имитационного моделирования произволе твенных процессов. //"Автоматический контроль и управление проиЕ водственными процессами": Тез. докл. конф. - Минск,1995. - с.67. в.Максимей И.В., Левчук В.Д., Еагих М.А., Еськова 0.И., Меднике Ф.В., Рахунок В.В., Сукач Е.И., Косарев А.Е. Комплекс автоматизм ции имитационных экспериментов и анализа динамики поведения слоя ных систем. //"Компьютерный анализ и моделирование":Материах межд*. конф., томЕ - Минск, 1995 - с. 184-188.

9,Максимей И.В.Левчук В.Д., Вагих М.А., Еськова О.И., Сукач ЕЛ Технология постановки имитационных экспериментов на ПЭВМ при исс ледовании процессов отказов и восстановлен!® в сетях ЭВМ. //"Акту альные проблемы информатики: математическое, программное и инфог мационное обеспечение": материалы 5-ой межгосударственной научне конференции-- Минск, 1995. - с.106.

Ю.Максимей И.В., Левчук В.Д., Еськова О.И. и др. Программно технологический комплекс автоматизации моделирования диокретнь систем //"Автоматизация проектирования дискретных систем": Тег докл. конф. - Минск, 1995. - с. 71.

11. Максимей И.В., Левчук В.Д., Еськова О.И. и др. Технология пос тановки имитационных экспериментов на ПЭВМ при исследовании сете ЭВМ //Тез. докл. междунар. конф., посвященной памяти академиг С.А.Чунихина - Гомель, 1995., с 56-57.

_ _ РЕЗЮМЕ

Еськова Оксана Ивановна. Разработка метода имитационного моделирования сетей обработки данных . (на примере банковских. сетей).

Имитационное моделирование, автоматизация, проектирование, система обработки информации, информационное учреждение, локальная вычислительная сеть, персональный компьютер, функциональная задача, вычислительный процесс, уровень детализации, рабочая нагрузка.

Рассматриваются проблемы 'проектного моделирования систем автоматизации обработки информации (СДОИ) в информационных учреждениях, построенных на основе локальных вычислительных сетей (ЛВС). Целью диссертации является разработка и апробация нового метода и средств автоматизации, имитационного моделирования (ИМ) САОИ. Используемые методы исследования базируются на известных подходах к проектированию ЛВС, методиках планирования эксперимента, математической статистике и теории разработки и эксплуатации ИМ. • Разработанный метод автоматизации ИМ САОИ учреждений основан на идее комплексного использования детальных.моделей компонентов сложной системы, принципах формализации процессов в САОИ учреждений, а также на применении проблемно-ориентированных средств автоматизации имитационного эксперимента. Разработан программно-технологический комплекс (ПТК), -реализующий метод автоматизации ИМ САОИ учреждений. Проведена апробация метода и средств автоматизации ИМ САОИ учреждений, в ходе которой исследованы свойства разработанных ИМ и определены условия их эксплуатации, доказана эффективность применения комплекса моделей при проектном моделировании САОИ, исследованы зависимости характеристик САОИ учреждения-от уровня общей рабочей нагрузки на учреждение, проиллюстрирована работоспособность метода при автономном применении имитационной модели из библиотеки комплекса на примере модели сети "Ethernet". Разработанный ПТК и метод автоматизации рекомендуется к использованию при проектировании САОИ учреждений на базе ЛВС.

РЭЗШЭ

Яськова Аксана 1ванауна. Распрацоука метада 1м!тацыйназ мадэлявання сетак апрацоук! дадзеных (на прыкладзд Оанкауск; сетак).

1м1тацыйнае мадэляваннэ, аутаматызацыя, праектзванне, с!стэма ас работк! 1нфармацы1, 1нфармацыйная установа, лакальная выл!чальне сетка, персанальны кампутар, функцыянальная задача, выл!чалы працэс, узровень дэтал!зацы1, рабочая нагрузка.

Разглядаюцца праблемы праектнага мадэлявання с1стэм аутаматызаць апрацоук! 1нфармацы! (CAAI) у 1нфармацыйных установах, пабудавань на аснове лакальных выл!чальных сетак (ЛВС). Мэтай дысертаць з'яуляецца распрацоука I апрабацыя новага метада 1 сродкау аутамг тызацы! 1м!тацыйнага мадэлявання (IM) CAAI. Выкарыстоуваемые метг да даследвання Оазуюцца на вядомых падыходах да праектавання ЛВС методиках планавання экспер1мента, матэматычнай статыстыцы i тэс ры! распрацоук1 1 эксплуатацы! IM. Зроблеш метад аУтаматызацы! ] CAAI устаноу заснаваны на 1дэ1 комшюкснага выкарыстання дэталэвь мадэлей кампанентау складанай с!стемы, принципах фармал!зацыи прг цэсау у CAAI устаноу, а таксама на ужыванн! праблемна- арыентавг ных сродкау аУтаматызацы! 1м1тацыйнага экспер1мента. ЗроОдег праграмна-тэхналаг!чны комплекс (ПТК), як! реал!зуе метад аутамг тызацы! IM CAAI устаноу. Праведзена апрабацыя метада 1 сродаг аУтаматызацы! IM CAAI устаноу, падчас якой даследаваны Уласц!вас1 зробленых IM 1 вызначаны умовы 1х эксплуатацы!, даказана эфектиУ насць удавання комплекса мадэлей пры праектным мадэляванн! САА1 даследаваны залежнасц! характеристик CAAI установи ад узроуг агульнай рабочай нагрузки на установу, пра!люстравана здольнас! метада пры аУтаномным ужыванн! IM з б!бл!ятэки комплекса на прык ладзе мадэл! сетк! "Ethernet". ЗроСлвные ПТК i мэтад аутаматызаць рэкамендуюцца да выкарыстання пры праектаванн! CAAI устаноу е аснове ЛВС.

RESUME

Eskova Oksana Ivanovna. Elaboration of simulation m»thod of data processing networks (at the example of hanking1 networks).

Simulation, automation, projection.data processing; system, information establishment, local computer network, personal computer, problem task, Computing1 process, level of detalisation, work loading1.

This paper considers the projection modeling- problems of information processing systems (IPS), based on local computer networks. It suggests the new method and tools of IPS simulation automation. Applied investigation methods are based on well known approaches to local network projection, experiment planing methods, mathematical statistics and simulation models elaboration theory. Elaborated method is based on the idea of complex using of detailed simulation models (SM), IPS formalisation principles and problem-oriented tools for simulation experiment automation. The software - technological complex, based on this approach,; has been realised. The simulation automation method and tools were applied while solving several problems. The properties of elaborated simulation models were analysed and the expluatation conditions were formed. The effectiveness of using SM complex was proved and the IPS characters were investigated. The capacity for work of elaborated method in case of single^ model. was -illustrated at the example of "Ethernet" model. The software -technological complex and simulation method can be used for projection IPS in information establishments, based on local computer networks.

Соискатель