Моделирование

Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины " МОДЕЛИРОВАНИЕ" Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600– ”Информатика и вычислительная техника" по специальности 220400–“Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем ”

Санкт-Петербург 2001

Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

“УТВЕРЖДАЮ” Проректор по учебной работе проф. ___________ Ушаков В.Н. “_____”_______________2001 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины " МОДЕЛИРОВАНИЕ" Для

подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600– ”Информатика и вычислительная техника" по специальности 220400– “Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем ”

Факультет компьютерных технологий и информатики Кафедра математического обеспечения и применения ЭВМ Курс – 5 Семестр – 9 Лекции

48 ч.

Экзамен

9 семестр

Лабораторные занятия

16 ч.

Зачет

9 семестр

Аудиторные занятия Самостоятельные занятия Всего часов

64 ч. 76 ч. 140 ч.

2001

2

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры математического обеспечения и применения ЭВМ “____”_______________2001 г., протокол №______. Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом по направлению 654600–”Информатика и вычислительная техника" по специальности 220400–“Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем ”

Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин: 1) Теория вероятностей и математическая статистика 2) Теория случайных процессов

Рабочая программа одобрена методической комиссией факультета компьютерных технологий и информатики “____”_____________2001г.

3

Цели и задачи дисциплины 1. Изучение методов построения и анализа моделей систем, методов планирования машинных экспериментов 2. Формирование навыков проведения исследований моделей Требования к уровню освоения дисциплины В результате изучения дисциплины студенты должны: 1. Знать и уметь использовать основные методы построения и анализа моделей систем, методы планирования машинных экспериментов, языки моделирования. 2. Уметь составлять детерминированные и стохастические модели процессов и систем и выбирать для них подходящие методы моделирования. 3. Иметь представление о специфике использования методов моделирования при автоматизации исследований и проектировании вычислительных и автоматизированных систем. Содержание рабочей программы Лекционные занятия Введение Предмет курса и его связь с дисциплинами подготовки инженеров специальности 220400. Моделирование как метод научного познания. Роль российских ученых в становлении и развитии математического моделирования. Характеристика проблем моделирования систем. Использование моделирования при исследовании и проектировании ЭВМ и автоматизированных систем. Тема 1. Основные понятия моделирования систем Принципы системного анализа в моделировании систем. Характеристика проблем моделирования систем. Основные функции моделей и их классификация. Понятие математической модели. Аналитические и имитационные. Статические и динамические, непрерывные и дискретные, детерминированные и стохастические. Основные методы исследования моделей. Анализ чувствительности, идентификация моделей. Методы оценки адекватности и точности моделей. Основные этапы моделирования. Тема 2. Математические схемы моделирования систем Основные подходы к построению математических моделей систем. Обобщенное описание динамической модели системы. Модели на основе дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных. Операторные модели. Автоматные и графовые модели. Сети Петри и особенности моделей, построенных на их основе. Стохастические сети. Агрегативные модели. Математические модели систем массового обслуживания (СМО). Марковские модели (простейшие,одноканальные и многоканальные с очередя-

4

ми). Характеристики вычислительных и автоматизированных систем как систем массового обслуживания. Тема 3. Технология машинного моделирования Последовательность разработки и машинной реализации моделей систем. Построение концептуальной модели системы и ее формализация. Алгоритмизация модели и ее машинная реализация. Получение, интерпретация и документирование результатов моделирования. Тема 4. Имитационные модели Методы событийного и пошагового управления временем в имитационных моделях. Представление состояния в имитационных моделях. Примеры построения моделей вычислительных и автоматизированных систем и их компонентов. Тема 5. Организация статистического моделирования Характеристика метода статистического моделирования. Псевдослучайные числа и процедуры их машинной генерации. Проверка качества последовательности псевдослучайных чисел. Методы генерации случайных воздействий - величин, последовательностей, процессов, потоков и полей. Особенности статистической обработки результатов моделирования. Тема 6. Средства моделирования систем Моделирование систем и языки программирования. Сравнительный анализ языков имитационного моделирования. Примеры реализации языков моделирования. Пакеты программ моделирования. Автоматизация процессов составления планов эксперимента и планирования вычислительных схем. Генераторы планов. Автоматизация процесса сбора, накопления данных и их обработки. Тема 7. Планирование машинных экспериментов Основные понятия планирования машинных экспериментов. Дисперсионные и факторные эксперименты. Полный факторный эксперимент и дробные реплики. Ортогональные планы. Стратегическое и тактическое планирование эксперимента в имитационном моделировании. Методы сокращения затрат при имитационном моделировании. Заключение Направления совершенствования средств автоматизации машинного эксперимента и методов машинного моделирования для решения научных и производственных задач.

5

Перечень лабораторных работ № 1 2 3 4

Наименование работы Моделирование и исследование случайных величин, последовательностей и процессов Моделирование центра массового обслуживания Моделирование многоканальной системы массового обслуживания Планирование и проведение факторных экспериментов

Номер темы 1, 2, 5 1, 5, 6 1, 5, 6 7

Распределение учебных часов по темам и видам занятий

2

2 4

4 8

6 12

С е м е с т р 9 9

2

14

14

28

9

6

6

10

16

9

Имитационные модели

4

4

12

16

9

Организация статистического моделирования Средства моделирования систем

8

4

12

10

22

9

4

4

8

10

16

9

Планирование машинных экспериментов

8

4

12

8

20

9

2 48

2 64

2 76

4 140

9

16

№ те мы

Название разделов и тем

1

Введение Основные понятия моделирования систем

2 2

Математические схемы моделирования систем Технология машинного моделирования

12

4 5

2 3

6 7

Заключение ИТОГО:

Объем учебных часов ЛаПракт АуСабор. . дит. мост. заня- заня- заня- работия тия тия та

Ле кц ии

6

Всего

ЛИТЕРАТУРА Основная

№

Название, библиографическое описание

1

Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебник. – М.: Высшая школа, 2001

2

Романцев В.В., Яковлев С.А. Моделирование систем массового обслуживания: Учеб. пособие/ СПбГЭТУ (ЛЭТИ). - 1995 Романцев В.В. Аналитические модели систем массового обслуживания: Учеб. пособие/ СПбГЭТУ (ЛЭТИ). - 1998

3

Кп (р)

К-во экз. в библ. (на каф.) уч36 ф 4

Л

Лр

8

8

8

8

уч169 ф 4

8

8

уч99 ф 4

Гриф

Мин. обр. РФ

Дополнительная

№

Название, библиографическое описание

1

Технология системного моделирования / Под ред. С.В. Емельянова.- М.: Машиностроение; Берлин: Техника, 1989 Е.Киндлер. Языки моделирования; Пер. с чешск. В.М.Беспалова; Под ред. М.И.Нечепуренко. -М.: Энергоатомиздат, 1985.

2 3

Ермаков С.М., Мелас В.Б. Математический эксперимент с моделями сложных систем. – СПб.: Изд. ГУ, 1993

7

К-во экз. в библ. (на каф.) Уч 102 93 Уч 0 ф 4

Автор: к.т.н., доцент

Романцев В.В.

Рецензент: к.т.н., доцент

Крайников А.В.

Зав. кафедрой МО ЭВМ д.т.н., профессор Декан ФКТИ д.т.н., профессор

Лисс А.Р. Герасимов И.В.

Зав. отделом учебной литературы

Смирнова О.Н.

Председатель методической комиссии ФКТИ к.т.н., доцент

Руководитель методического отдела к.т.н., доцент

Чугунов Л.А.

Марасина Л.А.

8