Iv всероссийской научно-практической конференции (Омск, 4 июля 2017 г.) Омск 2017

 

---

213
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
В ПРЕПОДАВАНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН В ВУЗЕ 
©
С.П. Орлов 
заведующий кафедрой вычислительной техники 
Самарского государственного технического университета, 
доктор технических наук, профессор 
Аннотация. В докладе рассматривается задача обучения студентов основам устройства вычислитель-
ных машин и систем. Предложены имитационные программные модели, позволяющие в интерактивном режиме 
изучать упрощенные структуры и процессы в компьютере. Описан визуальный интерфейс и анимация имитаци-
онных моделей.
Ключевые слова: компьютер, имитационное моделирование, информационные технологии, программи-
рование 
Введение.
Современное обучение основам информатики и вычислительной техники 
начинается в школе. Затем в вузах студенты осваивают различные дисциплины, связанные с 
использованием компьютеров и информационных технологий. При этом целесообразно, что-
бы обучающиеся имели знания и умения не только как пользователи компьютера, но и по-
нимали основные процессы, протекающие в вычислительных машинах и системах. В то же 
время компьютер и его отдельные компоненты такие, как микропроцессор, являются очень 
сложными объектами [1]. В СамГТУ в течение ряда лет разрабатывается лабораторный ком-
плекс на основе имитационных моделей, в частности, модели конвейерной обработки команд 
в микропроцессорах, модели подсистемы памяти компьютера и др. [2–4]. 
Общая структура имитационных моделей вычислительных систем (ВС). 
Имита-
ционные модели реализуются в виде программ, имитирующих вычислительные процессы 
или процессы обмена данными в компьютере. Программа моделирования должна содержать 
классы, имитирующие отдельные элементы, и воспроизводить их взаимодействие в процессе 
работы системы. Такой подход использовался авторами при разработке имитационных моде-
лей различных вычислительных систем и их подсистем. Все модели построены по общему 
принципу, их структура представлена на рис. 1.
Рис. 1. Структура имитационной программной модели 
Имитационная модель представляет собой комплекс программных модулей, выполняю-
щих следующие функции: а) задание исходных параметров, описывающих моделируемую 
© С.П. Орлов, 2017 

---

214
структуру; б) задание потока обрабатываемых команд (общее число команд, типы команд и 
взаимодействие их между собой, вероятностные характеристики потока); в) имитация вы-
числительного процесса; г) визуализация и анимация моделируемой структуры и вывод ре-
зультатов. В имитационных моделях реализуется вычислительный эксперимент по методу 
статистических испытаний (метод Монте-Карло) [5].