Имитационное моделирование вопросы к экзамену

ПРОГРАММА

для подготовки к экзамену/зачёту
по дисциплине «Имитационное
моделирование процессов»

I или II
семестр 2006/2007 уч.г.

Индекс ИМЭП11

Теоретические
вопросы по подготовке к экзамену.

1. Определение системы и ее составляющих

2. Простые и сложные системы

3. Системный подход

4. Точные и оценочные модели

5. Основы построения моделей

6. Классификация моделирования систем

7. Математическое моделирование

8. Аналитические и имитационные модели

9. Формальная модель объекта

10. Типовые математические схемы

11. Системы массового обслуживания

12. Классификация СМО

13. Поток заявок. Время обслуживания

14. СМО без потерь с неограниченным
    ожиданием и источником с бесконечным
    числом требований

15. Основные требования к модели

16. Этапы моделирования систем

17. Понятие модельного времени

18. Принципы организации изменения
    модельного времени

19. Событие, активность, процесс

20. Методологические подходы к построению
    дискретных имитационных моделей

21. Схема имитации дискретно-событийных
    моделей

22. Принципы моделирования случайных
    элементов

23. Требования к генераторам случайных
    чисел

24. Методы получения псевдослучайных
    квазиравномерных чисел

25. Моделирование случайных событий

26. Метод обратной функции

27. Формирование последовательности
    чисел, имеющих нормальное, Пуассона
    показательное равномерное распределение

28. Средства разработки имитационных
    программ.

29. Исследование свойств модели(адекватность,
    точность, сходимость, чувствительность)

30. Процедура определения закона
    распределения случайной величины как
    отклика модели.

31. Работа с критериями согласия.( Пирсона,
    t – статистка, F
    – распределение )

32. Понятия об оптимизации модели. (
    экстремум – целевой функции)

Экзамен проводится
в компьютерном классе

Цель: Экзаменующиеся решают практические
задачи по моделированию процессов по
варианту задания билета. Билеты выполнены
в электронном виде в среде EXCEL.

типовые задания по проведению экзамена.

Задание №1

1. Составить модель процесса игры,
   состоящей в выбрасывании нескольких
   ( 3- х 4-х,5-ти) шестигранных кубиков с
   последующим сложением значений выпавших
   граней.

2. Вычислить М.О. и СКО. случайной величины
   суммы граней.

3. Составить и построить гистограмму
   распределения этой случайной величины.

(интегральную, дифференциальную)

1. Используя средства среды, определить
   закон распределения этой случайной
   величины, опираясь на величины избранных
   критериев согласия и эталонного
   распределения.

2. Исследовать на сходимость откликов
   модели.

Задание №2.

1. По данной выборке наблюдений за
   процессом изменения величины Y
   в зависимости от (6-ти,7-ми,8-ми,9-ти)
   переменных составить уравнение
   множественной регрессии, используя
   МНК.

2. Анализируя полученное уравнение,
   обосновать его полезность при дальнейшем
   использовании в качестве модели
   наблюдаемого процесса, при этом;

• Оценить точность уравнения вообще;

• Определить величину степеней свободы
  наблюдаемой выборки;

• Оценить полученный коэффициент
  множественной детерминированности
  на значимость;

• Провести оценку полученных коэффициентов
  уравнения регрессии на предмет их
  статистической значимости;

• Построить диаграмму доминирования
  коэффициентов регрессии;

• Дать пояснения о степени влияния
  каждой переменной на результат Y;

Задание №3

1 Провести исследование на предмет
составления уравнения регрессии данной
выборки по схеме задания №2

1. Обосновать необходимость линеаризации
   (путём логарифмирования) данной выборки
   с целью получения более адекватной
   модели наблюдаемого процесса, с оценкой
   полученных результатов по схеме задания
   №2.

Задание № 4

Дать руководству обоснованные
предложения по приоритетному обеспечению
ресурсами «Х_i»
для производства продукта «Y»
в условиях дефицита оборотных средств
(финансовых) при условии, что стоимость
:

Х₁ = 270 у.е. , Х₂
=1450 у.е._, Х₃
=189 у.е., Х₄ = 485у.е. Х₅
= 1140 у.е. Х₆ =27у.е. – за единицу
соответствующего ресурса.

За выборку наблюдений по производству
продукта «Y» в
зависимости от величины различного
ресурса принять выборку задания № 2.

Задание № 5

Смоделируйте работу цеха при
условии, что в цех поступают три очереди
заявок с соответствующими интенсивностями
₁
= 4, ₁
= 6, ₁
= 8 , и имеются 4-е канала обслуживания
заявок с соответствующими интенсивностями
обслуживания ₁=3,
₁=4,
₁=6,
₁=2.,
причём заявки 1-ой очереди являются
первоочередными по отношению к остальным
заявкам . Все каналы обслуживания
работают с заявками из любой очереди
Дать предложения по оптимизации
процесса работы цеха.

Зав. каф. _______________________________Байков А.Ю.

Имитационное моделирование в исследовании и разработке информационных системВопросы к экзамену (2014 год)На экзамене будет предлагаться, как правило, по одному вопросу из групп 1-6. Общее числовопросов зависит от сдачи задания 2 (пять штук для не сдавших его, два – для сдавших), могутбыть заданы дополнительные вопросы в зависимости от качества ответов.1. Введение в предметную область1.1. Понятие информационной системы. Основные виды информационных систем, примеры.1.2. Типовой состав ИУС РВ.

Особенности построения и функционирования ИУС РВ.1.3. Задачи разработки ИУС РВ, требующие инструментальной поддержки.2. Производительность ИС. Методы наблюдения за работой ИС и измерения производительности2.1. Аппаратные наблюдатели. Основные возможности.2.2. Программные средства наблюдения. Примеры. Средства измерения времени в ОС.2.3. Основные возможности средств отображения и анализа трасс (как с аппаратных, так и спрограммных наблюдателей).2.4.

Понятие производительности ИС. Роль наблюдения в анализе производительности и отладкепрограммы.3. Основы имитационного моделирования3.1. Понятие модели. Основные виды моделей. Примеры. Основные варианты применениямоделей.3.2. Понятие имитационной модели. Сравнение по возможностям с другими видами моделей.Способы продвижения времени в имитационных моделях.3.3. Основные этапы создания имитационной модели. Сравнение с этапами создания программы«общего назначения»3.4. Подходы к описанию имитационной модели: событийный, процессно-ориентированный,агентно-ориентированный.

Основные понятия, поддерживаемые языками и библиотеками классовимитационного моделирования3.5. Обобщённая архитектура системы имитационного моделирования. Краткое описание функцийеё компонентов4. Важные классы средств имитационного моделирования, специфичные для ИС4.1. Эмуляторы процессоров. Назначение. Классификация по точности.4.2. Способы быстрой эмуляции процессоров.4.3. Основные виды сверхбольших интегральных схем (СБИС). Уровни моделирования ипроектирования аппаратных средств ИС.4.4.

Моделирование на уровне RTL. Учёт специфики предметной области в языке Verilog.4.5. Моделирование на системном уровне. Учёт специфики предметной области в библиотекеSystemC. Понятие о стандарте TLM.5. Моделирование и проектирование ИС. Построение сложных имитационных моделей5.1. Взаимосвязь моделирования и проектирования ИС.5.2. Понятие совместной разработки программной и аппаратной части ИС. Достоинства посравнению с традиционным процессом разработки. Виртуальный прототип.5.3. Основные понятия стандарта HLA взаимодействия имитационных моделей6. Элементы статистических методов для моделирования и анализа производительности6.1.

Понятие системы массового обслуживания, её основные элементы, характеристикипроизводительности.6.2. Система М/М/1. Пуассоновский поток. Средняя длина очереди. Формула Литтла.6.3. Обработка результатов эксперимента: оценка необходимого числа испытаний.6.4. Общая схема проверки статистических гипотез, пример..

1. Основные определения и понятия теории моделирования.

2. Основные методы моделирования. Классификация видов моделирования.

3. Математическая модель системы.

4. Имитационное моделирование (ИМ). Области использования и достоинства ИМ. Проблемы ИМ.

5. Основные принципы имитационного моделирования. Принцип и особых состояний.

6. Математические основы имитационного моделирования. Методы генерации случайных чисел: аппаратный, табличный, программный.

7. Способ формирования значений равномерно-распределенной СВ на компьютере.

8. Алгоритмы генерации СЧ: метод серединных квадратов, мультипликативный метод, смешанный метод.

9. Моделирование значений СВ с заданным законом распределения: метод обратной функции, метод Неймана, метод кусочной аппроксимации функции плотности распределения, универсальный метод генерации последовательности значений нормально-распределенной СВ.

10. Имитационное моделирование событий: имитация простого события; имитация сложного события, состоящего из независимых событий; имитация сложного события, состоящего из зависимых событий; имитация полной группы событий.

11. Статистическое моделирование систем. Обработка результатов моделирования: оценка основных числовых характеристик; оценка функциональных характеристик распределения; построение доверительных интервалов для оценок характеристик; определение объема выборки, необходимого для оценки числовых характеристик с заданной точностью.

12. Теоретические основы метода статистического моделирования. Предельные теоремы Бернулли, Чебышева. Центральная предельная теорема.

13. Применение теории массового обслуживания при моделировании систем. Понятие системы массового обслуживания (СМО), классификация СМО, основные задачи теории СМО.

14. Основные понятия теории СМО. Потоки событий. Математическая модель потока событий. Математическая модель простейшего пуассоновского потока. Свойства простейшего пуассоновского потока: ординарность, отсутствие последействия, стационарность.

15. Представление СМО в виде размеченного графа состояний.

16. Основные понятия теории СМО. Случайный процесс. Моделирование СМО, в которых протекают Марковские процессы с дискретным состоянием и непрерывным временем. Нахождение вероятностей состояний системы в момент времени t. Вывод уравнений Колмогорова. Стационарный режим, предельные вероятности. Условия существования стационарного режима. Нахождение предельных вероятностей состояний системы.

17. Процессы «гибели» и «размножения». Основные типы СМО, в которых протекают процессы «гибели» и «размножения». Построение размеченного графа состояний. Расчет основных характеристик СМО.

18. СМО со «взаимопомощью» между каналами. СМО с ошибками в обслуживании заявок.

19. Планирование машинных экспериментов с имитационными моделями СМО. Основные понятия теории планирования экспериментов. Этапы планирования и проведения эксперимента.

Основные типы задач:

1. Построение простейших имитационных моделей средствами GPSS.

2. Расчет характеристик, нахождение предельных вероятностей состояний основных типов СМО.

3. Моделирование последовательности значений СВ методом Неймана и обратной функции, методом кусочной аппроксимации.

4. Построение доверительных интервалов для оценки математического ожидания, дисперсии. Расчет необходимого объема выборочных данных для оценки числовых характеристик с заданной точностью.

5. Имитация событий (построить блок-схему алгоритма решения задачи; выполнить расчет аналитическим методом).