并行仿真可视化组件建模理论与技术研究

基于高性能计算机的并行仿真往往包含大量的实体，实体间存在错综复杂的交.互，且这些实体模型往往涉及多个领域的专业知识，需要不同领域的专家分别开发，特别是.由于知识产权保护等原因，这些模型往往需要以封装好的执行码形式提交给使用方，这就使.得模型的组件化开发及封装标准和组装技术变得尤为重要。本项目将针对当前并行仿真组件.化建模理论和技术存在的不支持可视化建模及复杂模型递归分解、同步开销和使用难度大等.问题，结合大规模复杂系统仿真的需求特点，研究并行仿真组件建模形式化规范、仿真平台.组件化服务规范、仿真组件可视化建模技术及可视化组件模型代码生成和调试技术等，以期在并行仿真可视化组件建模理论与技术上实现创新和突破。本项目的研究成果对于实现仿真模型开发与使用的分离，满足专业模型由各领域专家分别开发的模式，提高模型重用性和应用的建模开发效率、促进我国复杂系统并行仿真应用的发展等具有十分重要的意义。

本项目针对并行仿真对模型组件化开发、独立封装及可视化组装的需求、及当前并行仿真组件化建模理论和技术存在的不支持可视化建模及复杂模型递归分解、同步开销和使用难度大等问题，研究并行仿真可视化组件建模理论与技术，在并行仿真组件建模形式化规范、仿真平台组件化服务规范、仿真组件可视化建模技术及可视化组件模型调试技术等方面取得了一系列科研成果：（1）针对现有的建模理论与技术难以满足大规模并行仿真应用在模型递归分解、分布式可视化开发、封装和快速组装，及平台间模型重用等方面需求的问题，提出了基于事件调度的并行仿真组件化建模范式EDEVS，可有效满足并行仿真在可视化组件建模方面的需求；（2）基于EDEVS组件建模规范，结合YHSUPE、COSMOS、SPEEDES、WarpIV、μsik等基于事件调度的并行仿真平台的服务内容和特点，提出了面向并行仿真需求的五类仿真平台组件化服务公共接口规范：组件创建服务、组件配置服务、事件管理服务、时间及内存管理服务、SensEDEVS感知服务，可为并行仿真可视化组件建模技术提供底层仿真平台服务支撑；（3）针对事件图建模语言不支持组件化建模的问题，提出了基于EDEVS的图形建模语言，通过引入输入端口、输出端口及内部端口等建模图元对事件图进行组件化改造，实现了分布式、层次化、组件化及可视化建模，提高了EDEVS组件建模及组装的直观性和效率；（4）基于EDEVS规范，提出了基于YH-SUPE并行仿真框架的组件调试代码自动生成技术，支持调试用例的自动生成；针对组件层次结构复杂及并发执行的特点，提出了基于YH-SUPE持久机制的错误重现方法，支持组件运行错误的重现与定位；结合组件服务规范中提供的事件截获及转发功能，提出了事件驱动的组件调试方法，可高效地支持组件业务逻辑层面的调试。在上述研究成果的基础上，设计实现了一个并行仿真可视化组件建模开发及调试环境原型系统VISICOM；应用测试表明：VISICOM可高效实现模型的分布开发、调试、封装和快速组装，与传统的建模方法相比，采用VISICOM的建模开发效率可提高约40%以上，且建立的仿真应用具有良好的运行效率。上述研究成果对于实现仿真模型开发与使用的分离，满足专业模型由各领域专家分别开发的模式，提高模型重用性和应用的建模开发效率、促进我国复杂系统并行仿真应用的发展等具有十分重要的理论意义和实用价值。