А.В. Удалов Применение клиент

Удалов А.В. Применение клиент-серверного подхода при реализации взаимодействия
компонентов распределенных моделей цифровой электронной техники. // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: Сб. статей XIII Междунар. научнотехн. конф. – Пенза: ПДЗ, 2013. – С. 83-85.
ПРИМЕНЕНИЕ КЛИЕНТ-СЕРВЕРНОГО ПОДХОДА
ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ
РАСПРЕДЕЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ЦИФРОВОЙ
ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ
А.В. Удалов
Тверской государственный технический университет,
г. Тверь, Россия,
yduck@yandex.ru
Описываются особенности применения распределенных моделей при разработке и отладке сложных систем. Приводится сравнительный анализ математических аппаратов, используемых при разработке цифровой электронной техники. Отмечаются особенности концепции взаимодействия компонентов распределенной модели.
Udalov A.V. Application of client-server principles during implementation of interaction
of components of distributed models of digital electronic devices. Features of distributed models
application during complex systems design and debugging are described. Commonly used formalisms for digital electronic devices design are comparatively analyzed. Features of interaction concept of distributed model components are noted down.
На современном этапе развития имитационного моделирования распределенные модели являются наиболее перспективными при разработке и отладке
сложных систем. Основное отличие распределенной модели от классической
монолитной заключается в том, что она состоит из автономно функционирующих законченных блоков (модулей), которые взаимодействуют между собой
посредством сигналов о смене полюсных состояний для выполнения функциональных задач системы в целом. Такой подход к построению модели позволяет
естественным образом отображать структуру моделируемого объекта.
Рассматриваемые в качестве предметной области устройства цифровой
электронной техники (ЦЭТ) изначально реализованы именно как распределенные, а не монолитные системы. Так, например, они включают в себя базисные
элементы разных степеней интеграции (МИС, СИС, БИС, СБИС). Поэтому распределенные модели изначально более адекватно представляют структуру
устройств ЦЭТ, нежели монолитные.
В качестве математического аппарата моделей цифровой электронной техники (ЦЭТ) обычно используется теория автоматов, которая на протяжении
многих лет показывает свою эффективность. Разработана объемная теоретическая база по разработке и моделированию цифровой электроники с использованием этого математического аппарата, на основе которой разработана почти вся
современная ЦЭТ.
Однако эффективность теории автоматов высока при использовании ее в
небольших монолитных моделях. Например, анализ и хранение таблиц переходов и выходов, которые использует этот математический аппарат, требует довольно большого объема вычислительных и информационных ресурсов. Кроме
того, теория автоматов лишь частично позволяет моделировать явления параллелизма, гонок сигналов, синхронизацию и т.д. Вдобавок, данный математический аппарат не обладает инструментами анализа конфликтных ситуаций, тупиков, петель и т.д., что могло бы быть очень полезным при разработке ЦЭТ.
Последнее время начинает активно использоваться математический аппарат сетей Петри (СП), который развивается уже более 30 лет. По своей моделирующей
мощности СП занимают промежуточное положение между математическим аппаратом конечных автоматов и идеальной моделью машины Тьюринга [1]. Дополнение СП ингибиторными связями ставит их в отношении моделирующей мощности
на один уровень с машиной Тьюринга. В отличие от конечных автоматов СП позволяют хорошо моделировать явления параллелизма, недетерминированности,
конфликтов и т.д. Но наиболее важным их отличием является наличие развитых
аналитических возможностей, которые позволяют автоматизировать процессы анализа работоспособности и качества функционирования проектируемых объектов.
Таким образом, математический аппарат СП является достаточно перспективным средством для построения моделей ЦЭТ, однако теоретическая база для
его иерархических и распределенных модификаций лишь зарождается. В этой
связи очень актуальным является создание эффективных принципов организации иерархических и распределенных моделей на основе СП, а также методов
формального автоматического анализа, которые должны позволить снизить
время проектирования и отладки ЦЭТ и вывести качество такой разработки на
новый уровень.
При реализации распределенных моделей возникает проблема реализации
организации взаимодействия между ее компонентами. Основой предлагаемого
подхода является разделение компоненты на основную часть (модульную) и
представительскую (интерфейсную). Под модульной частью компоненты понимается функционально завершенная независимая часть сети Петри, обладающая интерфейсными состояниями для взаимодействия с другими компонентами. Представительская же часть модели представляет собой «черный ящик» и
включает множество полюсов (входов и выходов), которые представляют собой
отображение интерфейсных состояний модульной части. Модульная часть компоненты, кроме элементов математического аппарата, включает в себя всех
представителей подчиненных компонент. Отображение интерфейсных состояний модульной части в полюсные состояния представительской части реализуется посредством обмена сообщений о смене их состояния.
Предложенный подход подразумевает возможность различного размещения
модульной и представительской частей компоненты. Для того чтобы наиболее
полно использовать это преимущество, следует размещать компоненты на различных ЭВМ для снижения информационной и вычислительной нагрузки
ЭВМ.
Библиографический список
1. Удалов А.В. Применение распределенных моделей при разработке цифровой электронной техники //, Сборник научных трудов магистрантов и аспирантов ТвГТУ. – 2013. – №3.
2. Удалов А.В. Реализация взаимодействия компонент распределенной модели // Тезисы. – Пенза: РИО ПГСХА, 2012.
3. Олифер В.Г., Олифер Н.А.Основы компьютерных сетей. – СПб.: Питер,
2009. – 352 с.