Источник: Інформаційні управляючі системи та комп'ютерний моніторінг — 2011 / Збірка матеріалів II всеукраїнської науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених. — Донецьк, ДонНТУ — 2011, с. 177-181.
Терентьев В.Ю. Функции и системная организация клиентского интерфейса подсистемы визуализации распределенной параллельной моделирующей среды. Рассмотрены основные функции клиентского интерфейса подсистемы визуализации распределенной параллельной моделирующей среды (РПМС), а также вытекающие из функций требования к реализации подсистемы визуализации. Разработана предварительная структурная организация подсистемы визуализации РПМС.
Наука и технологии не стоят на месте - они стремительно развиваются во всех областях человеческой деятельности. При этом почти любая разработка или исследование нуждаются в экспериментальном подтверждении своих результатов. Часто технически невозможно или не целесообразно проводить эксперименты. В этом случае необходимо построение модели и моделирование в определенной среде.
Многие области науки и техники достигли уже такого уровня развития, что обычные однопоточные моделирующие среды не могут справиться с временными или детализирующими требованиями моделирования. Таким образом - необходимо внедрение новых методов моделирования и построения моделирующих сред. Одной из систем, которая выполняет большинство технологических запросов, является - распределенная параллельная моделирующая среда (РПМС).
Одним из важных моментов при проведении численных экспериментов является визуализация полученных данных и взаимодействие с пользователем. Когда промежуточных результатов мало, например важно отобразить лишь факт окончания очередной итерации. Однако зачастую возникает необходимость визуализировать промежуточные результаты, полученные по окончании каждой отдельной итерации. Иногда полученная картинка может повлиять на решение о целесообразности дальнейшего счета. К примеру, если увиденная динамика процесса далека от ожидаемой, то это может свидетельствовать о возможных ошибках в численном алгоритме или неверных начальных и граничных условиях задачи.
Новыми задачами этой проблемы являются рассмотрение РПМС как объекта диалога пользователя и разработчика моделей (эксперта предметной области) с многоплановыми ресурсами среды, а также визуализация промежуточных и конечных результатов вычислений. Теоретическое обоснование и разработка средств эффективной поддержки этого диалога на всех этапах построения разноплановых моделей и визуализации результатов моделирования динамических систем.
Подсистема визуализации РПМС отвечает за все действия, связанные с отображением для пользователя необходимой ему информации. Отсюда следует, что основными функциями подсистемы являются:
Среди современных информационных технологий (ИТ) доминирует Интернет. Глобальный доступ, независимость от платформ, минимизация технического обслуживания, возможность повторного использования и функциональная совместимость - вот его основные аспекты и требования.
Интеграция веб-технологий и технологий моделирования обеспечивает новую методологию для решения проблем построения моделей с радикально сниженным объемом работ. Такой способ моделирования называется веб-базированным моделированием, которое представляет собой совмещение методологий компьютерного моделирования и приложений во "Всемирной Паутине" (World-Wide Web, WWW).
Пользователю необходимо установить клиентское приложение, которое будет соединятся с веб-сервером, который является точкой входа на супер-ЭВМ. Затем веб-сервер, получив заявку от пользователя, обработает ее на кластере и передаст необходимые данные клиентскому компьютеру, на котором собственно и будет производиться визуализация полученных данных. Данные могут меняться непрерывно с задержкой только на выполнение модели и на время передачи данных по Интернет. Обобщенная схема представлена на рис. 1.
Рисунок 1 - Удаленное моделирование и передача данных
Структура подсистемы визуализации РПМС, обеспечивающая системную организацию средств моделирования и их взаимодействие при выполнении всех этапов построения и исследования моделей динамических систем (ДС), а также при управлении реальными объектами предметной области "шахтная вентиляционная сеть", представлена на рис. 2.
Рисунок 2 - Структура и взаимодействие средств ПВ РПМС
Из рис. 1 видно, что подсистема визуализации тесно взаимодействует с подсистемой ИT-поддержки. Но на самом деле посредством ИT-поддержки подсистема визуализации взаимодействует практически со всеми подсистемами РПМС. Взаимодействие подсистемы визуализации с другими подсистемами изображено на рис. 3.
Рисунок 3 - Взаимодействие с другими подсистемами
В современном мире к перспективным аппаратно-программным средствам и языкам моделирования предъявляются следующие требования:
Анализ этих требований позволяет заключить, что имеется необходимость в разработке проблемно-ориентированной параллельной моделирующей среды (ПОПМС). Проблемная ориентация среды должна заключаться в дружественном для пользователя описании объекта моделирования и задач, которые решаются, в специфическом представлении результатов моделирования, а также в общем составлении интерфейса пользователя. Будучи новой формой системной организации работы параллельных вычислительных ресурсов, ПОПМС является актуальным объектом исследований и разработок в современном моделировании.
Для реализации предложенной подсистемы визуализации (ПВ) РПМС необходимо решить следующие основные задачи:
В работе был проведен комплексный анализ функциональности подсистемы визуализации (ПВ) распределенной параллельной моделирующей среды. В качестве теоретической части, предложена структура ПВ РПМС, обеспечивающая системную организацию средств моделирования РПМС и их взаимодействие при выполнении всех этапов построения и исследования моделей ДС, а также при наблюдении и управлении реальными объектами. Разработана общая концепция и наборы основных функций ПВ.
Предложенная концепция подсистемы визуализации распределенной параллельной моделирующей среды как формы системной организации средств моделирования ДССП и ДСРП открывает позитивные перспективы эффективного использования имеющихся современных параллельных вычислительных ресурсов и комплексного решения проблемы.
Подсистема визуализации играет немаловажную роль в комплексном функционировании РПМС, так как она реализует диалог с пользователем и отображает данные, которые необходимо обрабатывать, или анализировать. Таким образом, исследование и разработка этой подсистемы - это еще один шаг постоянного развития РПМС и систем моделирования в целом.