Портал GPSS.RU

Игорь Якимов, Владимир Девятков

Якимов И.М. - к.т.н., доцент КГТУ им А.Н. Туполева 
yakimov@gpss.ru

Девятков В.В. - к.т.н., директор ООО "Элина-Компьютер"
vladimir@elina-computer.ru


Развитие методов и систем имитации в СССР и России


Введение

В начале 60-х годов в области аналитического моделирования систем массового обслуживания работало большое количество известных ученых. Необходимость более тщательного и всестороннего изучения реальных систем настоятельно требовала применения имитационных методов, пусть менее точных, но более детализированных и приближенных к реальности. Переходу к исследованию сложных систем методами имитационного моделирования способствовало и бурное развитие вычислительной техники. Разрабатывались все более и более совершенные ЭВМ, появлялись первые языки программирования.

Имитационное моделирование в СССР

Первые книги по имитационному моделированию, изданные в СССР, принадлежат член-корреспонденту АН СССР Бусленко Николаю Пантелеймоновичу.

В конце 60-х годов в СССР сложилось несколько серьезных научных школ по моделированию. Заметное место среди них занимал коллектив кафедры ЭВМ МВТУ им. Н.Э. Баумана, возглавляемый крупным ученым в области теории проектирования ЭВМ профессором Анисимовым Борисом Владимировичем. Работами по моделированию вычислительных машин и информационных систем на уровне устройств руководил доцент (позднее профессор) Петров Виктор Яковлевич. Наиболее значительный вклад в это направление внесли: доцент (позднее профессор) Петров Алексей Викторович и доценты Шкатов Петр Николаевич и Черненький Валерий Михайлович. В работе коллектива принимали активное участие аспиранты и инженеры кафедры. Данным коллективом проведено множество исследований и разработок в области проектирования вычислительных систем аналитическими и имитационными методами. Многие работы проведенные кафедрой получили широкое применение на практике, особенно в оборонных отраслях промышленности.

Одним из серьезных результатов явилась разработка языка СТАМ-КЛАСС (руководитель работ Черненький В.М.). Транслятор для данного языка был разработан сначала для ЭВМ М-222, а затем последовательно перенесен на БЭСМ-6, ЕС ЭВМ, IBM PC. СТАМ-КЛАСС успешно использовался в учебном процессе и научных исследованиях на протяжении многих лет.

Аспирантура кафедры долгие годы готовила ученых в области моделирования для многих регионов страны. Вообще «сплав» науки и производства является характерной и очень сильной стороной данного коллектива. 
Только для Казанского завода ЭВМ за короткий период было подготовлено порядка десяти кандидатов наук (Якимов Игорь Максимович, Девятков Владимир Васильевич, Зиновьев Павел Александрович, Киселев Николай Сергеевич, Мячин Владимир Николаевич и другие). Эти специалисты, попав в условия реальных разработок современных вычислительных систем в СКБ завода ЭВМ, сумели не только применить моделирование на практике, но и пошли дальше.

GPSS в СССР

Примерно через четырнадцать лет после своего рождения и развития GPSS пришел в СССР. 

Пальма первенства в освоении языка GPSS принадлежит сотруднику МИЭТ (г. Москва) Дедкову Анатолию Федоровичу, по крайней мере, это была первая работа получившая такой резонанс и вызвавшая практический интерес. Под руководством Дедкова А.Ф. в 1975 году была освоена система GPSS/360 на ЕС ЭВМ. Им был осуществлен перевод документации, объемом примерно в 300 страниц. В связи с тем, что серьезного распространения системы усилиями учебного ВУЗа не получилось, материалы для развития работ были переданы на Казанский завод ЭВМ. Дедков А.Ф. продолжал активно проводить исследования и разработки в данной области. В частности он разработал очень интересную по своим идеям систему ПЛИС на языке PL/I. Кроме работ Дедкова был ряд работ сделанных в других социалистических странах, например, в Болгарии и ГДР. Наибольшую известность в СССР получила разработка из ГДР – СИМДИС, в основном на уровне публикаций из сборника вычислительная техника в социалистических странах.

В 1976 году впервые в СССР коллектив под руководством Якимова И.М. и Девяткова В.В. завершил работы по освоению и промышленному выпуску пакета прикладных программ моделирования дискретных систем ПМДС. В основе этого пакета был язык GPSS/360.Отличительной особенностью работ проведенных в СКБ Казанского завода ЭВМ является то, что это был серийно разработанный пакет программ. Он прошел все виды испытаний, имел полновесный комплект документации удовлетворял требованиям ГОСТ ЕСПД (около тысячи страниц), был подготовлен для серийного тиража (копии и дубликаты программ, кальки документации, методика контроля и приемки), сдан в государственный фонд алгоритмов и программ. Он распространялся как отдельно, так и в составе ЭВМ выпускаемых заводом. Не забываемым моментом в жизни разработчиков и этапом в распространении GPSS в СССР была презентация разработок Казанского завода ЭВМ в актовом зале МГУ в 1976 году для пользователей ЕС ЭВМ. С докладом по ПМДС выступал Девятков В.В. Данный доклад имел огромный успех, и после презентации в течение нескольких часов пришлось отвечать на многочисленные вопросы пользователей. Многие из них стали впоследствии активными пользователями GPSS. 

Следующим шагом в работах СКБ Казанского завода ЭВМ был выпуск в 1978 году второй версии пакета – ПМДС 2.0. В основе данного пакета лежал язык GPSS V. Дополнительно к стандартной документации выпускаемой с пакетом Девятковым В.В. был разработан дополнительно оригинальный документ – справочник по GPSS, содержащий систематизированный подбор справочных материалов и практических примеров моделей. Как показала практика, подобный подход был абсолютно оправдан. Это подтверждает и факт появления впоследствии подобных документов в более поздних системах, например, в GPSS/PC.

В общей сложности за период с 1976 по 1985 годы было поставлено пользователям более 1000 копий пакетов. Такого тиража не получил ни один другой пакет имитационного моделирования дискретных систем. Это предопределило доминирующую роль языка GPSS в стране и особенно в учебных заведениях.

Вузы, которые ранее ориентировались на собственные и иногда неплохие разработки, начинают переводить обучение моделированию на язык GPSS. Среди известных Вузов страны первыми внедрили GPSS в учебный процесс МВТУ им. Баумана, МИСИС, МФТИ, ЛИТМО, КАИ, КГУ, РПИ и т.д.

Безусловно, было разработано большое количество моделей имеющих огромную практическую значимость. Мы не владеем полной информацией по стране, но только даже часть известных нам применений показывает, как много было сделано: 
  • Лосев А.В. - "Исследования иерархической структуры памяти ЕС - 1033 ЕС - 1007"; 
  • Мотолыцкий Е.Б. - "Разработка комплекса моделей системы обработки летных испытаний";
  • Девятков В.В. - "Исследования пассажиропотока и загрузки общественного транспорта г. Казани";
  • Трегубов В.М., Пьянов Г.М. - "Моделирование АСУ ТП производства печатных плат";
  • Гусев В.Ф., Якимов И.М. - "Моделирование телекоммуникационных каналов связи";
  • Девятков В.В., Краева В.А. - "Разработка имитационной модели алгоритмов планирования в операционной системы UNIX";
  • Мячин В.К. "Исследования и разработка новых алгоритмов в операционных системах ЕС ЭВМ"

Существенную роль в дальнейшем понимании и практическом применении методов имитации сыграли изданные в переводе на русский язык книги Т. Нейлора (1974) и Шеннона (1978). Но особенный вклад внесла книга Томаса Дж. Шрайбера "Моделирование с использованием GPSS", перевод которой вышел в издательстве Машиностроение в 1980 году десяти тысячным тиражом. Это наиболее известная и популярная книга среди всех книг по GPSS. Она даже получила свое название "Красная книга". Следует также отметить публикацию Голованова и Дувакова.

В 1985 году была завершена разработка системы имитационного моделирования ДИСМА. Автором и руководителем работ был Девятков В.В., основные работы по программированию были осуществлены Гиматдиновой С.Г., Чернышевой М.А., Шубиной И.А. и Хайруллиной Д.Г. ДИСМА это диалоговое расширение ПМДС 2.0 для графических станций ЕС ЭВМ - ЕС 7605. В состав системы входил редактор текстов, была возможность прерывания и повторного запуска моделирования, предоставлялись средства графической интерпретации входных и выходных статистических данных, был удобный и наглядный интерфейс при анализе выходных результатов моделирования. Результаты данной работы легли в основу практической части диссертации защищенной Девятковым В.В. Но к сожалению данная система не нашла широкого распространения в связи с перестройкой и появлением персональных ЭВМ. Но по идеям и использованным методам она находилась на уровне передовых мировых разработок, например, NORDEN/360.

В СССР, кроме ЕС ЭВМ (IBM) активно развивалась линия СМ ЭВМ (PDP), которая к началу 80-х годов достигла такого уровня развития, что стало возможным проводить на ней имитационное моделирование. Кроме системы GPSS V, разработанной IBM, в мире появилось очень много разнообразных систем относящихся к семейству GPSS. Одной из них была система GPSS-FORTRAN, разработанная Шмидтом из Германии и позволяющая при моделировании использовать мощные вычислительные и графические средства языка Фортран. Она как раз имела версию, работающую на платформе PDP. Первая работа по использованию системы GPSS-FORTRAN на СМ ЭВМ принадлежит сотруднику Московского ИНЭУМа. Который впоследствии передал все свои наработки в СКБ Казанского завода ЭВМ. В середине 80-х годов в СКБ Трегубовым Владимиром Михайловичом и Пьяновым Григорием Михайловичом под руководством Якимова И.М. была завершена разработка нового программного продукта на базе GPSS-FORTRAN. Он был назван - ПМДС-Фортран. ПМДС-Фортран был внедрен в АСУ ТП цеха печатных плат завода ЭВМ и в ряде других организаций. Он не имел такого как ПМДС тиража, но успешно использовался в течение ряда лет.

Позже тот же коллектив переписал программные модули ПМДС-Фортран для персональных ЭВМ. ПМДС-Фортран для персональных ЭВМ активно использовался в учебном процессе в Казанском авиационном институте. 

В 1988 году в СССР стала доступна документация и программные модули системы GPSS/PC, разработанной компанией Minuteman Software. Это были адаптация данной системы, проведенная в Болгарии.

Его функциональные возможности, прежде всего интерактивность существенно превосходили ПМДС-Фортран. Поэтому был осуществлен перевод на него обучения в Вузах. Под редакцией Якимова И.М. был осуществлен перевод фирменной документации по GPSS/PC: руководства и наставления. Данный перевод в электронном виде стал распространяться в стране.

GPSS в России

К сожалению, перестройка и последующие за ней политические и экономические катаклизмы существенно затормозили развитие и применение GPSS в России. Отразилось это и на казанской школе - не стало завода ЭВМ, часть специалистов начали заниматься другими проблемами, не было интереса со стороны пользователей и следовательно не было финансирования.

Но, тем не менее, GPSS в России выжил, прежде всего, в Вузах. И это вселяет оптимизм - постоянно готовится большая армия специалистов изучивших язык и готовых применить его на практике. Начала вставать на ноги экономика, появилась заинтересованность в новых исследованиях и разработках. Но, прежде всего, необходимо досконально изучить и применить передовой зарубежный опыт. Тем более в связи с открытием границ и появлением Интернета возможности поиска и контактов стали поистине безграничны.

Одной из первых компаний, которые начали активно заниматься в настоящее время в области имитационного моделирования, стала фирма "Элина-компьютер" (г. Казань).

Литература

  1. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. Москва, 1961 г.
  2. Шрайбер Т. Дж. Моделирование на GPSS. М.: Машиностроение, 1980 г. - 592 с.
  3. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем./ Под ред. Нейлора Т. М. / М.: Мир, 1975 г. - 501 с.
  4. Шеннон Р. Дж. Имитационное моделирование систем - искусство и наука. М.: Мир, 1978 г. - 418 с.

 


Распечатано с портала GPSS.RU
(c) Якимов И.М., Девятков В.В., 2002 г.