Программа дисциплины ен р. 01 Компьютерное моделирование рекомендуется умц кгту им. А. Н. Туполева для направления (специальности) направление
скачатьКАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТим. А.Н. ТУПОЛЕВАУТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебной и методической работе _______________ И.К.Насыров «___» ______________200__г. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ЕН Р.01 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Рекомендуется УМЦ КГТУ им. А.Н. Туполева для направления (специальности) направление 230100 - Информатика и вычислительная техника специальность 230102 - Автоматизированные системы обработки информации и управления форма обучения очная _____^ Целями преподавания данной дисциплины являются: ознакомление с принципами моделирования сложных систем, реализующих современные информационные технологии; изучение инструментальных средств моделирования процессов функционирования таких систем; использование методики имитационного моделирования с типовыми этапами моделирования системы, образующими “цепочку”: “построение концептуальной модели и ее формализация” – “алгоритмизация модели и ее компьютерная реализация” – ”разработка аналитической модели”-“сравнение результатов имитационного и аналитического моделирования”-“имитационный эксперимент и интерпретация результатов моделирования”; реализация моделирующих алгоритмов для исследования характеристик и поведения информационных вычислительных систем и сетей. ^ В результате освоения содержания дисциплины студент должен: ЗНАТЬ: основные классы моделей систем предметной области АСОИУ, технологию их моделирования, принципы построения моделей процессов функционирования систем, методы формализации и алгоритмизации, возможности реализации моделей с использованием программно-технических средств современных ЭВМ; УМЕТЬ: использовать метод компьютерного моделирования при исследовании, проектировании и эксплуатации АСОИУ, разрабатывать схемы моделирующих алгоритмов систем и реализовывать их с использованием специализированных пакетов прикладных программ (языков и систем) моделирования; иметь представление о тенденциях развития имитационного моделирования, об автоматизации проектирования АСОИУ на базе аналитико-имитационного подхода с использованием перспективных инструментальных средств. ^
^ 4.1. Тематический план
^ 4.2.1. Введение. Основные понятия теории моделирования. Методология моделирования (2ч./2ч.) Предмет курса, его цели и задачи. Основные понятия теории моделирования. Определение системы. Классификация видов моделирования. Аналитическая модель, имитационная модель, регрессионная модель. Формализованное представление информационных систем. Основные свойства имитации. Имитационные модели систем. Методология компьютерного моделирования. Представление методологии моделирования в виде совокупности взаимосвязанных этапов. Краткая характеристика этапов. Математические схемы моделирования систем. ^ 2ч./6ч.) Построение концептуальных моделей систем, выбор показателей эффективности, постановка задач моделирования. ^ 2ч./6ч.) Выбор вида математических зависимостей результативных показателей эффективности от влияющих на них факторов. Представление процессов функционирования элементов моделируемой системы стандартными статистическими законами. Метод моментов. Выбор метода моделирования. Особенности аналитического моделирования систем. ^ 2ч./2ч.) Моментная производящая функция экспоненциального закона. Метод моментов для аппроксимации экспериментальных распределений случайных чисел экспоненциальным, гиперэкспоненциальным, специальным эрланговским и общим эрланговским законами. Рекомендации по выбору статистического закона для аппроксимации экспериментальных распределений случайных чисел, описывающих функционирование элементов моделируемой системы. Рекомендации по выбору метода моделирования. ^ ч./4ч.) Принципы построения моделирующих алгоритмов. Алгоритмизация процессов моделирования систем. Инструментальные средства реализации моделей. Языки и системы моделирования, выбор языка моделирования. Достоинства и недостатки применения для имитационного моделирования универсальных и специализированных языков программирования. Разработка и отладка имитационных программ на языке GPSS W. Блоки и команды языка GPSS W. Формат операторов языка GPSS W. Категории и типы объектов языка GPSS W. Системные числовые атрибуты, логические и условные операторы языка GPSS W. Формат операторов языка GPSS W. ^ 2ч./4ч.) Устройства, памяти и логические ключи. Блоки и команды, связанные с объектами аппаратной категории. Статистическая категория. Блоки и команды, связанные с объектами статистической категории. Примеры имитационных программ, составленных из операторов аппаратной и статистической категории. ^ 2ч./4ч.) Модификации блока SELECT. Правила задания требуемого условия выбора объекта блока SELECT операндами. Примеры имитационных программ по выбору устройств и памятей по заданному условию. ^ 2ч./4ч.) Блоки GATE, TEST, LOOP, TRANSFER. Правила заполнения операндов блоков изменения маршрутов движения транзактов. Примеры имитационных программ с использованием блоков, измененяющих маршруты движения транзактов. ^ ч./4ч.) Применение блока LOOP для организации циклов. Пример имитационной модели с циклическим выполнением заданной совокупности блоков. Использование блока TRANSFER для выбора объекта по заданному условию. Модификации блока TRANSFER, правила заполнения операндов блока. Примеры имитационных программ с применением блока TRANSFER для выбора объекта. ^ ч./6ч.) Арифметические и логические переменные. Правила составления арифметических и логических выражений. Обращение к арифметическим и логическим переменным из блоков языка GPSS W. Пример имитационной программы с применением арифметических переменных. Стандартные функции и функции пользователя. Представление функций пользователя командами. Обращение к функциям из блоков языка GPSS W. Пример имитационной программы с применением функций. ^ 2ч./4ч.) Группы и списки. Виды списков в языке GPSS W. Введение в имитационные программы списков пользовтеля. Блоки LINK и UNLINK. Правила задания требуемого режима блокам LINK и UNLINK соответствующими записями в их операндах. Примеры имитационных программ со списками пользователя. ^ 2ч./6ч.) Язык низкого уровня PLUS. PLUS-выражения. PLUS-операторы. PLUS-процедуры. Правила их составления и ввода в имитационные программы. Примеры имитационных программ с использованием PLUS-выражений, PLUS-операторов и PLUS-процедур. ^ 2ч./8ч.) Классификация моделей систем массового обслуживания. Аналитические модели систем массового обслуживания: М/М/1, М/Н2/1, Н2/М/1, М/Е2/1, Е2/М/1, М/М/m/к. Составление граф-схем изменения состояния СМО. Вывод формул для вычисления вероятностей состояний системы, её количественных и временных характеристик. ^ 2ч./4ч.) Статистическое моделирование на ЭВМ. Генерация равномерно распределённых случайных чисел в диапазоне от 0 до 1. Проверка качества равномерно распределённых случайных чисел. Тесты оценки равномерности, случайности и периодичности. Генерация случайных чисел по заданному закону: метод обратной функции; табличный метод; метод, основанный на функциональных особенностях законов распределения случайных чисел. ^ 2ч./10ч.) Тестирование имитационных программ. Установление адекватности результатов моделирования с результатами функционирования реальной системы , или с ее аналитической моделью. Оценка влияния «случайности» модели на устойчивость получаемых результатов моделирования. Оценка значимости выбранных факторов на показатели эффективности объекта моделирования. Оценка точности и достоверности результатов моделирования. Общие вопросы теории планирования экспериментов. Цели и задачи планирования имитационных экспериментов. Стратегическое и тактическое планирование имитационных экспериментов. Планирование имитационных экспериментов с целью синтеза оптимального варианта системы. Планы полного и дробного факторного эксперимента, ортогональные и ротатабельные центральные композиционные планы. D оптимальные планы. ^ ч./22ч.) Анализ и интерпретация результатов моделирования систем на ЭВМ. Применение корреляционного анализа для выбора типа функций от факторов для уравнений регрессии. Регрессионный анализ- основной метод обработки экспериметальных данных. Анализ качества уравнений регрессии по велечине стандартной ошибки и по показателям, вычисляемым на основе дисперсионного анализа: коэффициента множественной детерминации, критериев Фишера и Стьюдента. ^ ч./10ч.) Примеры аппроксимации результатов однофакторных экспериментов линейными и нелинейными уравнениями регрессии. Оценка качества аппроксимации по величине стандартной ошибки, по коэффициенту множественной детерминации, по критериям Стьюдента и Фишера. Выбор вида аппроксимирующей зависимости. ^ 2ч./10ч.) Постановка задачи оптимизации. Оптимизация по уравнениям регрессии. Оптимизация по решению системы уравнений в частных производных. Типовые задачи линейного программирования. Решение задач линейного программирования симплекс-методом. Метод Ньютона (касательных) решения нелинейных оптимизационных задач. Примеры решения задач оптимизации. Моделирование при исследовании и проектировании автоматизированных систем обработки информации и управления. Основные направления развития и совершенствования методов имитационного и аналитического моделирования на базе перспективных программнотехнических средств. Пути и методы повышения эффективности моделирования систем на ЭВМ на этапах разработки и внедрения систем. ^
^ 4.4.1. Темы расчётно - графических работ: - моделирование информационных вычислительных систем; - моделирование локальных и глобальных вычислительных сетей; -моделирование процессов передачи информации по телекоммуникационным каналам связи; -моделирование производственных процессов; - моделирование систем управления запасами. ^ - постановка задачи; -разработка имитационной модели на языке GPSS World; -разработка аналитической модели; -сравнение результатов имитационного и аналитического моделирования; - планирование имитационных экспериментов; - построение регрессионной модели; - оптимизация параметров моделируемых систем. Рекомендуется осуществлять поиск оптимального решения средствами GPSS World с применением процедуры проведения оптимизирующих экспериментов. Для аппроксимации распределений случайных чисел, описывающих функционирование элементов моделируемой системы, стандартными статистическими законами и обработки результатов моделирования рекомендуется использовать пакет прикладных программ Statistica 7.0. ^ 5.1 Рекомендуемая литература. а). Основная литература 1. Афонин В.В. Основы анализа систем массового обслуживания: Учеб.пособие/ В.В. Афонин, С.М. Мурюмин, С.А. Федосин. - Саранск: Изд- во Мордов. ун-та, 2003.-236с. 2. Боев В.Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World.- СПб: БХВ-Петербург,2004.-360с. 5. Рыжиков Ю.И. Имитационное моделирование. Теория и технологии.-СПб.: КОРОНА - принт., М.: Альтекс-А, 2004.-384с. 4. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебник.-М.: Высшая школа, 2005.-371с. 5. Томашевский В.Н., Жданова Е.Г. Имитационное моделирование в среде GPSS.-М.: Бестселлер, 2003.-416с. 6. Тахавова Э.Г., Якимов И.М. Компьютерное моделирование. Методические указания к лабораторным работам. 7. Якимов И.М. Конспект лекций по дисциплине «Компьютерное моделирование». 8. Якимов И.М. «Компьютерное моделирование». Учебное пособие. Казань. – 250с. б). Дополнительная литература 9. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб.для вузов. – Высшая школа,1998.- 570с. 10. Руководство пользователя по GPSS World., Перевод с английского/.-Казань: Изд-во «Мастер Лайн», 2002.-384с. 11. Теория статистики: Учебник /Р.АШмайлова, В.Г.Минашкин, Н.А.Садовникова, Е.Б. Шувалова. – М.: Финансы и статистика, 2004. – 656с. 12. Учебное пособие по GPSS World./Перевод с английского/. Казань:Изд-во «Мастер Лайн», 2002.-272с. 13. WWW.StatSoft.ru. Электронный учебник по ППП Statistica 6.0. ^ Компьютерный класс, требования к ЭВМ: персональный компьютер Pentium 133, 32 Mb RAM, Windows 98 и последующие версии. Системы моделирования GPSS WORLD фирмы MINUTEMAN SOFTWARE и ППП Statistica 7.0. Программу составил: Якимов Игорь Максимович - доцент каф.АСОИУ КГТУ им.А.Н. Туполева Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры АСОИУ « » __________ 2007г., протокол №___. Зав. кафедрой Л.М. Шарнин (подпись) Ф.И.О. Председатель Учебно-методической В.А. Суздальцев комиссии факультета (подпись) Ф.И.О. Декан факультета Л.Ю.Емалетдинова (подпись) Ф.И.О.
|
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 