symulacja cyfrowa – kurs internetowy

www.pwt.et.put.poznan.pl
Filip Idzikowski
Jerzy Tyszer
Artur Pogiel
Instytut Elektroniki i Telekomunikacji
Politechnika Poznańska
{fidzik, tyszer, apogiel}@et.put.poznan.pl
2004
Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne
Poznań 9 - 10 grudnia 2004
SYMULACJA CYFROWA – KURS INTERNETOWY
Streszczenie: niniejszy dokument prezentuje tematykę oraz
zawartość interaktywnego kursu internetowego symulacji
cyfrowej układów zdarzeń dyskretnych. Kurs tworzony jest
w ramach europejskiego projektu INVOCOM – Leonardo
da Vinci.
1. TEMATYKA
Głównym celem kursu jest prezentacja szerokiego
wachlarza technik oferowanych przez symulację cyfrową
w procesie modelowania systemów dynamicznych.
W szczególności kurs zapoznaje w podstawowym zakresie z wszystkimi tymi dziedzinami, których znajomość
jest niezbędna do poprawnego zaprojektowania, oprogramowania i eksploatacji komputerowych modeli symulacyjnych dowolnych systemów zdarzeń dyskretnych.
Dodatkową zaletą wykładu jest metodologia programowania obiektowego, którą przyjęto jako główną platformę tworzenia i prezentowania oprogramowania symulacyjnego. Użytkownik otrzymuje dostęp do prostych
przykładów programów symulacyjnych, których celem
jest szczegółowe wyjaśnienie zasad zbierania danych,
modelowania upływu czasu, czy wreszcie tworzenia
instrumentarium
statystycznego
niezbędnego
w opracowywaniu wyników eksperymentów symulacyjnych.
słownik podstawowych pojęć związanych z tematyką
symulacji cyfrowej. W skład poszczególnych lekcji
wchodzą następujące zagadnienia tematyczne:
Lekcja 1: definicje podstawowych terminów, takich
jak mechanizm upływu czasu, zdarzenia czasowe i warunkowe, procedury planowania zdarzeń, prosty model
symulacyjny systemu kolejkowego;
Lekcja 2: metoda przeglądania działań, metoda planowania zdarzeń, technika ABC, studium porównawcze
metod opartych na działaniach i zdarzeniach, przykłady
zastosowań w modelowaniu systemów obsługi;
Lekcja 3: podstawowe struktury danych wykorzystywane do realizacji zbiorów zawiadomień o zdarzeniach, ocena wydajności zbiorów zdarzeń w funkcji
rozkładu prawdopodobieństwa czasu występowania
zdarzeń;
Rys. 2. Porównanie struktur danych zbiorów zawiadomień o
zdarzeniach
Rys. 1. Przykład programu symulacyjnego
W skład kursu wchodzi siedem lekcji zakończonych testem sprawdzającym opanowanie materiału oraz
PWT 2004, Poznań 9 - 10 grudnia 2004
Lekcja 4: metoda interakcji procesów, synchronizacja procesów równoległych, środowisko umożliwiające
programowanie modeli symulacyjnych na bazie procesów;
Lekcja 5: generatory multiplikatywne, addytywne
i mieszane liczb pseudolosowych o rozkładzie równomiernym, metody generowania liczb pseudolosowych o
rozkładach innych niż równomierny, metoda odwracania
dystrybuanty, metody addytywne, metoda eliminacji;
Lekcja 6: testowanie generatorów liczb pseudolosowych o rozkładzie równomiernym, testy zgodności,
testy niezależności;
1
www.pwt.et.put.poznan.pl
Lekcja 7: zasady prowadzenia eksperymentów symulacyjnych, metoda replikacji, metoda pojedynczego
przebiegu, symulacja regeneracyjna, metody redukcji
wariancji, statystyczna analiza wyników eksperymentów
symulacyjnych.
Flash język programowania ActionScript posłużył do
przygotowania uruchamianych w oknie przeglądarki
programów („engines”) prezentujących działanie metod
symulacji, generatorów liczb pseudolosowych o różnych
rozkładach, testowanie generatorów, etc.
2. GRUPA DOCELOWA
Kurs przeznaczony jest głównie dla studentów
wszystkich lat studiów kierunków telekomunikacja,
informatyka i elektronika oraz pracowników nauki
i techniki zainteresowanych wykorzystaniem symulacji
cyfrowej jako narzędzia badawczego.
3. WYMAGANIA WSTĘPNE
Osoba pragnąca rozpocząć pracę z kursem musi
posiadać podstawowe umiejętności w zakresie programowania w języku C++ oraz wykazywać się elementarną wiedzą z podstaw rachunku prawdopodobieństwa
i statystyki matematycznej.
Rys. 4. Przykład programu w języku ActionScript – generator
liczb Fibonacciego
6. ELEMENTY INTERAKTYWNE
Rys. 3. Przykład programu w języku ActionScript – generator
liczb pseudolosowych o rozkładzie wykładniczym
4. WYMAGANIA SPRZĘTOWE I PROGRAMOWE
Do pracy z kursem wymagany jest komputer wyposażony w przeglądarkę internetową Internet Explorer lub
Netscape w wersji 5.0 lub wyższej oraz zainstalowany
(darmowy) plug-in Flash 5 lub wyższy. W celu realizacji
wybranych ćwiczeń, konieczne jest posiadanie kompilatora języka C++, którego darmowe wersje dostępne są
w Internecie.
5. TECHNIKI TWORZENIA TREŚCI
W celu polepszenia aspektu dydaktycznego, zawartość kursu wzbogacona jest silnie przez różnego rodzaju
elementy graficzne służące prezentacji treści merytorycznych (rys. 2), bądź też wspomagające ich przedstawianie (rys. 1).
Integralną częścią każdego kursu interaktywnego są
elementy o charakterze interaktywnym. W kursie symulacji komputerowej są to między innymi:
– animacje „statyczne” – sterowane przez uczestnika
kursu: zmieniające się po każdorazowym kliknięciu
myszą rysunki prezentujące kolejne kroki algorytmu,
etapy wykonywania programu, etc.,
– animacje sterowane „krok po kroku” przez uczestnika kursu,
– animacje wyzwalane przez uczestnika kursu,
– programy do generowania i drukowania na ekranie
kolejnych próbek pseudolosowych liczb o różnych
rozkładach i różnych parametrach (rys. 4),
– programy do generowania liczb pseudolosowych o
różnych rozkładach i różnych parametrach oraz
przedstawiania na wykresie ich statystyk (rys. 3),
– programy realizujące testowanie generatorów liczb
pseudolosowych,
– programy symulujące systemy ze zdarzeniami dyskretnymi o zadanych przez uczestnika kursu parametrach (rys. 1).
Całość materiałów dydaktycznych kursu symulacji
cyfrowej zrealizowana jest przy użyciu programu Macromedia Flash, co zapewnia jednolity i niezależny od
interpretacji składni języka HTML wygląd kursu we
wszystkich przeglądarkach internetowych. Pakiet Flash
ułatwia ponadto umieszczanie grafiki, tworzenie animacji oraz treści interaktywnych kursu. Zawarty w pakiecie
PWT 2004, Poznań 9 - 10 grudnia 2004
2