Cuáles son los elementos de la estructura de la tecnología legislativa. Caracterización de la esencia de la tecnología legislativa. presentación legislativa

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En la segunda etapa del modelado, la etapa de algoritmización del modelo y su implementación de la máquina, el modelo matemático formado en la primera etapa se incorpora a un modelo de máquina específico. Esta etapa es una etapa de actividad práctica destinada a la implementación de ideas y esquemas matemáticos en forma de un modelo de máquina del proceso de funcionamiento del sistema S. Antes de considerar los subpasos de algoritmización e implementación de máquina del modelo, detengámonos sobre los principios básicos de la construcción de algoritmos de modelado y las formas de su presentación.

Principios de algoritmos de modelado de edificios.

El proceso de funcionamiento del sistema S puede considerarse como un cambio secuencial de sus estados en el espacio -dimensional. Es obvio que la tarea de modelar el proceso de funcionamiento del sistema S en estudio es construir funciones a partir de las cuales es posible calcular las características del proceso de funcionamiento del sistema de interés. Para ello, deben existir relaciones que conecten funciones con variables, parámetros y tiempo, así como condiciones iniciales en el momento del tiempo.

Consideremos el proceso de funcionamiento de algún sistema determinista en el que no existen factores aleatorios, es decir, el vector de estados de dicho sistema puede determinarse a partir de (2.3) como. Entonces el estado del proceso en el momento del tiempo

puede determinarse sin ambigüedades a partir de las relaciones del modelo matemático mediante las condiciones iniciales conocidas. Esto le permite construir un algoritmo de modelado para el proceso de funcionamiento del sistema. Para ello, transformamos las razones del modelo a tal forma para que sea conveniente el cálculo por valores, donde organizamos un contador de tiempo del sistema, que en el momento inicial muestra el tiempo. Para este momento, sume el intervalo de tiempo luego el contador mostrará Calcule los valores Luego vaya al momento del tiempo Si el paso es lo suficientemente pequeño, entonces de esta manera puede obtener valores aproximados

Consideremos el proceso de funcionamiento de un sistema estocástico, es decir, un sistema que está influenciado por factores aleatorios, es decir, el vector de estados está determinado por la relación (2.3). Para tal sistema, la función de los estados del proceso en el momento en el tiempo, las relaciones del modelo determinan solo la distribución de probabilidad para en el momento en el tiempo. En el caso general, las condiciones iniciales también pueden ser aleatorias, dadas por la distribución de probabilidad correspondiente. En este caso, la estructura del algoritmo de modelado para sistemas estocásticos sigue siendo básicamente la misma. Solo en lugar del estado, ahora es necesario calcular la distribución de probabilidad para los estados posibles. Deje que el contador de tiempo del sistema muestre la hora. De acuerdo con la distribución de probabilidad dada, se selecciona. Además, partiendo de la distribución, se obtiene un estado hasta que se construye una de las posibles realizaciones de un proceso multidimensional aleatorio en un intervalo de tiempo dado.

El principio considerado de construir algoritmos de modelado se llama principio. Este es el principio más universal que permite determinar los estados secuenciales del proceso de funcionamiento del sistema S en intervalos de tiempo especificados.

Al considerar los procesos de funcionamiento de algunos sistemas, se puede encontrar que se caracterizan por dos tipos de estados: 1) especiales, inherentes al proceso de funcionamiento del sistema solo en algunos momentos de tiempo (momentos de llegada de entrada o control acciones, perturbaciones del entorno externo, etc.) el resto del tiempo Los estados especiales también se caracterizan por el hecho de que las funciones de los estados en estos momentos de tiempo cambian abruptamente, y entre los estados especiales el cambio de coordenadas ocurre suavemente y continuamente o no ocurre en absoluto.

estados en esos momentos en el tiempo en que estos estados ocurren, es posible obtener la información necesaria para la construcción de funciones, obviamente, para el tipo de sistemas descritos, los algoritmos de modelado se pueden construir según el “principio de estados especiales”. Designemos un cambio de estado similar a un salto (relé) como y el "principio de estados especiales" - como un principio

Por ejemplo, para un sistema de colas (-esquema), los estados se pueden elegir como estados especiales en los momentos en que las solicitudes de servicio llegan al servidor P y en los momentos en que finaliza el servicio de solicitudes por los canales K, cuando el estado del El sistema, estimado por el número de solicitudes en él, cambia abruptamente.

Tenga en cuenta que las características del proceso de funcionamiento de dichos sistemas con estados especiales se estiman a partir de información sobre estados especiales, y los estados no singulares no se consideran en la simulación. “El principio hace posible que varios sistemas reduzcan significativamente el costo del tiempo de la computadora para la implementación de algoritmos de modelado en comparación con el“ principio. Sistemas S. Para estudiar el proceso de funcionamiento de sistemas grandes, es racional usar el principio combinado de construir algoritmos de modelado, que combina las ventajas de cada uno de los principios considerados.

Formas de representación de algoritmos de modelado.

Una forma conveniente de representación de la estructura lógica de modelos de procesos de funcionamiento de sistemas y programas de máquinas es un diagrama. En varias etapas del modelado, se elaboran diagramas lógicos generalizados y detallados de algoritmos de modelado, así como diagramas de programa.

El esquema generalizado (ampliado) del algoritmo de modelado establece el procedimiento general para modelar el sistema sin especificar detalles. El diagrama generalizado muestra lo que se debe hacer en el siguiente paso de la simulación, por ejemplo, recurrir al generador de números aleatorios.

El esquema detallado del algoritmo de modelado contiene refinamientos que no están en el esquema generalizado. El diagrama detallado muestra no solo lo que se debe hacer en el siguiente paso del modelado del sistema, sino también cómo hacerlo.

El diagrama lógico del algoritmo de modelado es la estructura lógica del modelo del proceso de funcionamiento del sistema S. El diagrama lógico indica una secuencia de operaciones lógicas ordenadas en el tiempo, asociadas a la solución del problema de modelado.

El diagrama del programa muestra el orden de implementación del software del algoritmo de modelado utilizando un software específico. Un esquema de programa es una interpretación de un esquema lógico de un algoritmo de modelado por un desarrollador de programa basado en un lenguaje algorítmico específico. La diferencia entre estos esquemas es que el esquema lógico refleja la estructura lógica del modelo del proceso de funcionamiento del sistema y el esquema del programa: la lógica de la implementación de la máquina del modelo utilizando herramientas de modelado de software y hardware específicas.

El esquema lógico del algoritmo y el esquema del programa se pueden ejecutar tanto en forma ampliada como detallada. Para dibujar estos diagramas, un conjunto de símbolos definidos por GOST 19.701 - 90 (ISO 5807 - 85) “Sistema unificado de documentación del programa.

Diagramas de algoritmos, programas, datos y sistemas.

Símbolos y reglas de ejecución ". Algunos de los símbolos más utilizados en la práctica del modelado por computadora se muestran en la Fig. 3.3, que muestra los símbolos básicos, específicos y especiales del proceso. Estos incluyen: el símbolo principal: a - proceso - el símbolo muestra una función para procesar datos de cualquier tipo (realizar una determinada operación o grupo de operaciones que conducen a un cambio en el significado, forma o ubicación de la información oa una determinación a lo largo de la cual). uno debe moverse desde varias direcciones del flujo); símbolos específicos del proceso: b - solución - el símbolo muestra una solución o una función de tipo interruptor que tiene una entrada y un número de salidas alternativas, una y sólo una de las cuales se puede activar después de calcular las condiciones definidas dentro de este símbolo ( los resultados de cálculo correspondientes se pueden escribir en la vecindad con líneas que representan estos caminos); c - preparación - el símbolo muestra una modificación de un comando o un grupo de comandos para influir en alguna función posterior (establecer un interruptor, modificar un registro de índice o inicializar un programa); d - proceso predefinido - el símbolo muestra un proceso predefinido que consta de una o más operaciones o pasos del programa que están definidos en otra parte (en una subrutina, módulo); d - operación manual - el símbolo muestra cualquier proceso realizado por una persona; Caracteres especiales: e - conector - el símbolo muestra la salida a una parte del circuito y la entrada de otra parte de este circuito y se usa para romper la línea y continuarla en otro lugar (los símbolos de conector correspondientes deben contener el mismo código único designacion); g - terminador: el símbolo representa la salida al entorno externo y la entrada del entorno externo (el principio o el final del diagrama del algoritmo, los usos externos o el destino de los datos).

Arroz. 3.3. Símbolos y esquemas de algoritmos de modelado.

Un ejemplo de una imagen de un esquema de un algoritmo de modelado se muestra en la Fig. 3,3, h.

Normalmente, un esquema es la forma más conveniente de representar la estructura de los algoritmos de modelado. En algunos casos, se utilizan otras formas de representación de algoritmos de modelado, por ejemplo, la forma de esquemas de gráficos (Fig. 3.3, i). Aquí - comienzo, - final, - cálculo, - formación, - verificación de condición, - contador, - resultado de salida ,, donde es el número total de operadores del algoritmo de modelado. Como explicación al esquema gráfico del algoritmo, el texto da la revelación del contenido de los operadores, lo que permite simplificar la presentación del algoritmo, pero complica el trabajo con él.

Los algoritmos de simulación también se pueden representar en forma de esquemas de operador. La notación de operadores en tal esquema corresponde a la notación para esquemas de gráficos. Para el ejemplo considerado, el esquema de operador del algoritmo tiene la forma

Con más detalle, nos familiarizaremos con la forma de representación de la estructura lógica de los algoritmos de modelado y los programas de computadora al considerar modelos de simulación de los procesos de funcionamiento de varios sistemas y métodos de su implementación en una computadora.

Subpasos de la segunda etapa de modelado.

Considere los subpasos realizados en la algoritmización del modelo del sistema y su implementación de la máquina, centrándose en las tareas de cada subpaso y los métodos para su solución.

2.1. Construyendo un diagrama lógico del modelo. Se recomienda construir el modelo de acuerdo con el principio de bloque, es decir, en forma de un conjunto de bloques de construcción. Construcción de un modelo de sistemas S a partir de tales

blocks proporciona la flexibilidad necesaria durante su funcionamiento, especialmente en la etapa de depuración de la máquina. Al construir un modelo de bloques, el proceso de funcionamiento del sistema se divide en subprocesos independientes bastante autónomos. Así, el modelo se subdivide funcionalmente en submodelos, cada uno de los cuales, a su vez, se puede subdividir en elementos aún más pequeños. Los bloques de este modelo son de dos tipos: principal y auxiliar. Cada bloque principal corresponde a algún subproceso real que tiene lugar en el sistema simulado S, y los bloques auxiliares son solo una parte integral del modelo de máquina, no reflejan las funciones del sistema simulado y solo son necesarios para la implementación de la máquina , fijación y procesamiento de resultados de simulación.

2.2. Obtención de relaciones matemáticas. Simultáneamente con la implementación de la sub-etapa de construcción del esquema lógico del modelo, es necesario obtener, si es posible, relaciones matemáticas en forma de funciones explícitas, es decir, construir modelos analíticos. Este subpaso corresponde a la especificación implícita de posibles relaciones matemáticas en la etapa de construcción de un modelo conceptual. Al realizar la primera etapa, todavía no puede haber información sobre la forma específica de tales relaciones matemáticas, y en la segunda etapa ya es necesario obtener estas relaciones. El esquema del modelo de máquina debe ser un reflejo completo del concepto inherente al modelo y tener: a) una descripción de todos los bloques del modelo con sus nombres; b) un sistema unificado de designación y numeración de bloques; c) reflejo de la lógica del modelo del proceso de funcionamiento del sistema; d) establecer relaciones matemáticas de forma explícita.

Así, en el caso general, el modelo de máquina construido del sistema tendrá un carácter combinado, es decir, reflejará el enfoque de simulación analítica, cuando parte del proceso en el sistema se describe analíticamente y la otra parte se imita. mediante algoritmos apropiados.

2.3. Validación del modelo del sistema. Esta verificación es la primera verificación realizada durante la fase de implementación del modelo. Dado que el modelo es una descripción aproximada del proceso de funcionamiento de un sistema real S, entonces hasta que se demuestre la confiabilidad del modelo, no se puede argumentar que con su ayuda se obtendrán resultados que coinciden con los que podrían obtenerse durante una experimento a gran escala con un sistema real S. Por lo tanto, determinar la confiabilidad de un modelo puede considerarse el problema más importante en los sistemas de modelado. El grado de confianza en los resultados obtenidos por el método de modelado depende de la solución de este problema. Verificar el modelo en la sub-etapa considerada debería responder a la pregunta de hasta qué punto el diagrama lógico del modelo del sistema y las relaciones matemáticas utilizadas reflejan la intención del modelo formada en la primera etapa. En este caso, se comprueba lo siguiente: a) la posibilidad

resolviendo el problema; b) la precisión del reflejo de la idea en el esquema lógico; c) integridad del esquema lógico del modelo; d) la exactitud de las relaciones matemáticas utilizadas.

Solo después de que el desarrollador esté convencido de la verificación adecuada de la exactitud de todas estas disposiciones, se puede suponer que existe un diagrama lógico del modelo del sistema 5, adecuado para seguir trabajando en la implementación del modelo en una computadora.

2.4. Selección de herramientas de modelado. En esta sub-etapa, es necesario decidir finalmente qué computadora (computadora, AVM, GVK) y qué software es aconsejable utilizar para implementar el modelo del sistema S. En general, la elección de los medios informáticos se puede realizar en las sub-etapas anteriores, pero la sub-etapa considerada es la última, cuando esta elección debe hacerse finalmente, ya que de lo contrario habrá dificultades para seguir trabajando en la implementación del modelo. La cuestión de elegir una computadora se reduce a garantizar los siguientes requisitos:

a) la disponibilidad del software y hardware necesarios; b) la disponibilidad de la computadora seleccionada para el desarrollador del modelo; c) asegurar todas las etapas de la implementación del modelo; d) la capacidad de obtener resultados de manera oportuna.

2.5. Elaboración de un plan para la implementación del trabajo de programación. Dicho plan debería ayudar a programar el modelo, teniendo en cuenta las estimaciones del tamaño del programa y los costos laborales para su preparación. Cuando se utiliza un mainframe, el plan debe incluir: a) la elección del lenguaje de programación (sistema) del modelo; b) una indicación del tipo de computadora y los dispositivos necesarios para la simulación; c) una estimación de la cantidad aproximada de memoria operativa y externa requerida; d) costos aproximados de tiempo de computadora para modelar; e) el tiempo estimado dedicado a programar y depurar un programa informático.

2.6. Especificación y construcción del esquema del programa. Una especificación de programa es una presentación formalizada de los requisitos de un programa que deben cumplirse durante su desarrollo, así como una descripción de la tarea, las condiciones y el efecto de una acción sin especificar la forma de lograrlo. La presencia de un diagrama de bloques lógico del modelo le permite construir un diagrama de programa, que debe reflejar: a) la división del modelo en bloques, sub-bloques, etc.;

b) las peculiaridades de la programación del modelo; c) realizar los cambios necesarios; d) la capacidad de probar el programa; e) una estimación del costo del tiempo de computadora; f) la forma de presentación de los datos de entrada y salida.

La construcción de un diagrama de programa es una de las principales tareas en la etapa de implementación de la máquina de un modelo. En este caso, se debe prestar especial atención a las características del lenguaje elegido para la implementación del modelo: el lenguaje algorítmico del general

destino o idioma de modelado (por ejemplo, SIMULA, SIMSCRIPT, GPSS).

2.7. Verificación y validación del esquema del programa. La verificación de un programa es una prueba de que el comportamiento de un programa se ajusta a la especificación del programa. Esta verificación es la segunda en la etapa de implementación de la máquina del modelo del sistema. Evidentemente, no tiene sentido seguir trabajando en la implementación del modelo si no hay certeza de que el esquema del programa, según el cual se realizará la programación adicional, contiene errores que lo hacen inadecuado al esquema lógico del modelo, y por lo tanto, inadecuado para el objeto de modelado en sí. En este caso, se verifica la conformidad de cada operación presentada en el diagrama del programa con la operación análoga a ella en el diagrama lógico del modelo.

2.8. Programación de modelos. Con un diagrama de programa suficientemente detallado que refleje todas las operaciones del diagrama lógico del modelo, puede comenzar a programar el modelo. Si se dispone de un diseño de programa adecuado, la programación es solo el trabajo de un programador, sin la participación y asistencia del desarrollador del modelo. Cuando se utilizan paquetes de software para modelar, se lleva a cabo la generación directa de programas de trabajo para modelar un objeto específico, es decir, la programación del modelo se lleva a cabo de forma automatizada.

2.9. Comprobando la validez del programa. Esta es la última verificación en la etapa de implementación de la máquina del modelo, que debe realizarse: a) volviendo a convertir el programa al circuito original; b) comprobar partes individuales del programa al resolver varios problemas de prueba; c) combinar todas las partes del programa y verificarlo como un todo en un ejemplo de prueba de modelado de una versión del sistema S.

En este subpaso, también es necesario verificar las estimaciones del tiempo de la computadora dedicado a la simulación. También es útil obtener una aproximación analítica bastante simple de la dependencia de los costos de tiempo de la computadora con el número de realizaciones, lo que permitirá al desarrollador del modelo (cliente) formular correctamente los requisitos para la precisión y confiabilidad de los resultados de la simulación.

2.10. Elaboración de documentación técnica para la segunda etapa. Para completar la etapa de implementación mecánica del modelo, es necesario elaborar documentación técnica que contenga: a) el diagrama lógico del modelo y su descripción; b) un esquema adecuado del programa y las designaciones adoptadas; c) texto completo del programa; d) una lista de cantidades de entrada y salida con explicaciones; e) instrucciones para trabajar con el programa; f) una estimación del costo del tiempo de computación para modelar con una indicación de los recursos computacionales requeridos.

Así, en esta etapa, se desarrolla el esquema del modelo del sistema S, se lleva a cabo su algoritmización y programación.

utilizando software y hardware específicos, es decir, se está construyendo un modelo de máquina, con el que hay que trabajar para obtener los resultados de modelado necesarios evaluando las características del proceso de funcionamiento del sistema S (problema de análisis) o buscando estructuras óptimas , algoritmos y parámetros del sistema S (problema de síntesis).