並行仿真可視化組件建模理論與技術研究

《並行仿真可視化組件建模理論與技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由姚益平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：並行仿真可視化組件建模理論與技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：姚益平
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

基於高性能計算機的並行仿真往往包含大量的實體，實體間存在錯綜複雜的交.互，且這些實體模型往往涉及多個領域的專業知識，需要不同領域的專家分別開發，特別是.由於智慧財產權保護等原因，這些模型往往需要以封裝好的執行碼形式提交給使用方，這就使.得模型的組件化開發及封裝標準和組裝技術變得尤為重要。本項目將針對當前並行仿真組件.化建模理論和技術存在的不支持可視化建模及複雜模型遞歸分解、同步開銷和使用難度大等.問題，結合大規模複雜系統仿真的需求特點，研究並行仿真組件建模形式化規範、仿真平台.組件化服務規範、仿真組件可視化建模技術及可視化組件模型代碼生成和調試技術等，以期在並行仿真可視化組件建模理論與技術上實現創新和突破。本項目的研究成果對於實現仿真模型開發與使用的分離，滿足專業模型由各領域專家分別開發的模式，提高模型重用性和套用的建模開發效率、促進我國複雜系統並行仿真套用的發展等具有十分重要的意義。

結題摘要

本項目針對並行仿真對模型組件化開發、獨立封裝及可視化組裝的需求、及當前並行仿真組件化建模理論和技術存在的不支持可視化建模及複雜模型遞歸分解、同步開銷和使用難度大等問題，研究並行仿真可視化組件建模理論與技術，在並行仿真組件建模形式化規範、仿真平台組件化服務規範、仿真組件可視化建模技術及可視化組件模型調試技術等方面取得了一系列科研成果：（1）針對現有的建模理論與技術難以滿足大規模並行仿真套用在模型遞歸分解、分散式可視化開發、封裝和快速組裝，及平台間模型重用等方面需求的問題，提出了基於事件調度的並行仿真組件化建模範式EDEVS，可有效滿足並行仿真在可視化組件建模方面的需求；（2）基於EDEVS組件建模規範，結合YHSUPE、COSMOS、SPEEDES、WarpIV、μsik等基於事件調度的並行仿真平台的服務內容和特點，提出了面向並行仿真需求的五類仿真平台組件化服務公共接口規範：組件創建服務、組件配置服務、事件管理服務、時間及記憶體管理服務、SensEDEVS感知服務，可為並行仿真可視化組件建模技術提供底層仿真平台服務支撐；（3）針對事件圖建模語言不支持組件化建模的問題，提出了基於EDEVS的圖形建模語言，通過引入輸入連線埠、輸出連線埠及內部連線埠等建模圖元對事件圖進行組件化改造，實現了分散式、層次化、組件化及可視化建模，提高了EDEVS組件建模及組裝的直觀性和效率；（4）基於EDEVS規範，提出了基於YH-SUPE並行仿真框架的組件調試代碼自動生成技術，支持調試用例的自動生成；針對組件層次結構複雜及並發執行的特點，提出了基於YH-SUPE持久機制的錯誤重現方法，支持組件運行錯誤的重現與定位；結合組件服務規範中提供的事件截獲及轉發功能，提出了事件驅動的組件調試方法，可高效地支持組件業務邏輯層面的調試。在上述研究成果的基礎上，設計實現了一個並行仿真可視化組件建模開發及調試環境原型系統VISICOM；套用測試表明：VISICOM可高效實現模型的分布開發、調試、封裝和快速組裝，與傳統的建模方法相比，採用VISICOM的建模開發效率可提高約40%以上，且建立的仿真套用具有良好的運行效率。上述研究成果對於實現仿真模型開發與使用的分離，滿足專業模型由各領域專家分別開發的模式，提高模型重用性和套用的建模開發效率、促進我國複雜系統並行仿真套用的發展等具有十分重要的理論意義和實用價值。