基于分布对象的离散事件仿真系统

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第六章 离散事件系统仿真

第六章 离散事件系统仿真

第六章离散事件系统仿真离散事件系统是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化的动态系统.系统的迁移发生在一串离散事件点上。

这种系统往往是随机的.具有复杂的变化关系.难于用常规的微分方程、差分方程等方程模型来描述.一般只能用流图或网络图描述.如果应用理论分析方法难于得到解析解,甚至无法解决.无疑仿真技术为解决这类问题提供了有效的手段。

离散事件系统大量地存在于我们的周围.超级市场管理系统、银行服务系统、公交管理系统、车间加工调度系统等.其中到达市场和银行的顾客、上车和下车的旅客、等待加工的工件,都是影响系统变化的“事件”.是在离散时刻随机产生的。

利用仿真技术对这些系统进行研究分析.可以了解它们的动态运行规律.从而帮助人们做出是否需要增加新的市场和银行的决定,可以协助人们合理地调度车辆和安排工序.本章首先介绍离散事件系统仿真的基本概念,并对几种典型随机分布,变量的数字仿真问题作了说明.然后介绍主要的仿真方法。

着重结合实际例子介绍排队网络、随机库存系统、等儿类离散事件系统的仿真方法。

最后介绍Petri网和形式化描述的建模方法。

6.1离散事件系统与模型对离散事件系统的研究.最早可追溯到对排队现象和排队网络的分析,排队论最早由A.K.Erlang 于1918年提出,在管理通信和各类服务系统中有着广泛的应用。

离散事件系统大量地存在于客观现实之中,如交通管理系统、库存管理系统、加工系统、能源规划、电话通信系统、人口管理等,排队论、网络分析、数学规划和调度排序等方法是解决这类问题的主要数学方法。

但是,利用仿真技术对离敞事件系统进行研究,在国内还是最近20年的事。

随着计算机技术、信息处理技术、控制技术、人工智能技术等新技术在军事指挥,军事训练、现代通信、制造等领域的发展和应用,出现了一大批存在着离散事件过程的人造系统.例如.武器群指挥衽制决策系统(其中影响其决策的因素很多.如攻防双方兵力损毁的概率事件等)、计算机生成兵力、记算机/通信网络系统、柔性制造系统等。

第三章离散事件系统仿真

第三章离散事件系统仿真

1 2 3 4 5 6 总 和
由表 1.5 中的数据可计算如下统计指标: 0 2 2 2 0 (1)平均每位顾客的等待时间:4/6≈ 0.667(分 0 1 3 1 0 钟) 3 0 9 3 3 (2)顾客要等待的概率:2 /6 ≈ 0.333 2 1 12 3 0
0 4 19 4 3 2 2 11 4 0
6 0 系统中顾客数 7 9 2 11 15 2 0 4
2 总 和 1
G3 G4
G1 G2
G3 G4 G5 G5 6 7 9 11 12 15
G6
0
2
3
19
仿真时钟
图 3.1
顾客在系统中的状态图
对于这样简单的系统我们可以采用手工模拟,并采用模拟表来描述,但实际系 统往往比这复杂得多,这就需要更高级的处理技术。
3.2 排队系统
3.2.1 排队系统基本概念 许多系统都可以归结为服务系统,服务系统的主要 特征是出现排队现象,因此也称为排队系统。 顾客到达时刻不确定,接受服务的时间不确定,导 致排队系统在某时刻的状态(例如队列长短)不确 定,故又称随机排队系统。
3.2.2 随机排队系统的三个组成部分
1. 到达模式——动态实体产生的规律。 2.服务机构: 1)数量 2)速度(一般也是一个随机变量) 3.排队规则: 如先进先出,后进先出,优先权,随机服务等。
3.1.3 进程 由若干事件与若干活动组成的过程称为进程。 由若干事件与若干活动组成的过程称为进程。它 描述了各事件活动发生的相互逻辑关系及时序关 系。例如,工件由车辆装入进货台;经装卸搬运 进入仓库;经保管、加工到配送至客户的过程就 是一个进程。事件、活动与进程的关系如图 3-1所 示进程
3.1.4.仿真时钟 3.1.4.仿真时钟 仿真时钟用于表示仿真事件的变化。 由于仿真实质上是对系统状态在一定时间序列的 动态描述,因此,仿真时钟一 般是仿真的主要自 变量,仿真时钟的推进是系统仿真程序的核心部 分。 应当指出,仿真时钟所显示的是仿真系统对应实 际系统的运行时间,而不是计算机运行仿 真模型 的时间。仿真时间与真实时间将设定成一定比例 关系,使得像物流系统这样复杂的系统, 利用计 算机仿真只需要几分钟就可以完成,而真实系统 的运行则需要若干天,甚至若干月。

4离散事件系统仿真

4离散事件系统仿真


研究目的

离散事件系统基本要素
实体 属性 状态 事件 活动 进程

系统边界内部的客观对象,构成系统的可单独辨 识和描述的功能单元

永久实体 vs. 临时实体

反映实体的特性、性质 在某时间点对系统所有实体和属性的描述


需Hale Waihona Puke 据系统的内部结构及仿真研究的目的来确定
如:实体的产生或消失,实体属性值的变化,活动的开 始或结束 时间事件:使系统作业规则在预定时间发生的事件 状态/条件事件:当系统状态符合某种条件而发生的事 件
GDUT Tao Lei
离散事件仿真模型


要将系统模型转换为计算机模型,必须要 从总体上确定仿真模型的控制逻辑和仿真 时钟推进机制 仿真策略是仿真模型的核心,反映了仿真 模型的本质,从根本上决定了仿真模型的 结构
事件 调度 活动 扫描 进程 交互

仿真时钟推进:

周期扫描法 事件扫描法/下次事件法/变步长法

主动型实体:其某个属性是递减时标变量 被动型实体:其属性一般是逐段常数变量
GDUT Tao Lei
基于事件调度的离散事件模型
仿真步骤:
1. 2.
3.
4.
5.
初始化 对每个主动型实体,将对偶(实体事件,事件发生时间) 臵于未来事件列表FEL,其元素按时间先后次序排列 设仿真时钟为表中第一个对偶的时间,从中调出并选择将 在该时刻发生事件的实体(针对同时事件) 从FEL中移出该实体对偶,执行其事件例程,若有未来事 件产生,则生成新对偶并插入FEL中相应位臵 若超过仿真终止时间,则停机,否则转3

GDUT Tao Lei

离散事件系统仿真方法讲解

离散事件系统仿真方法讲解

2021/4/18
Su Chun, Southeast University
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仿真时钟推进机制
下次事件时间推进机制:仿真时钟按照下一个事件预计将要发 生的时刻,以不等的时间间隔向前推进。即仿真时钟每次都跳 跃性地推进到下一事件发生的时刻上去。
该推进机制中,仿真时钟的增量不定,取决于被仿真系统。
仿真时,需将事件按发生时间的先后次序排列,仿真时钟时间 则按事件顺序发生的时刻推进。当某一事件发生时,需立即计 算出下一事件发生的时刻,以便推进仿真时钟,直到仿真运行 结束。
2021/4/18
Su Chun, Southeast University
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离散事件系统仿真策略
面向活动仿真模型总控程序的算法结构包括: ① 时间扫描 ② 活动例程扫描
由于事件直接影响系统状态,活动扫描要反复进行,包括确 定事件和条件事件。
2021/4/18
Su Chun, Southeast University
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离散事件系统仿真策略
③ 进程交互法(Process Interaction)
事件调度法和活动扫描法的基本模型单元分别是事件处理和 活动处理。它们都针对具体事件而建立,各处理相对独立。 进程交互法的基本模型单元是进程。进程针对某类实体的生命 周期而建立,一个进程包含了实体流动中发生的所有事件。
以单服务台排队服务系统为例,顾客生命周期的进程为:
Su Chun, Southeast University
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离散事件系统仿真策略
顾 客 排 队 进 程 模 型
模型说明:
• 服务员两名, 队列一条
• “∆”表示某顾客产生的时刻,也为相应进程开始的时刻;
• “□”表示某顾客离去的时刻,也为相应进程撤销的时刻;

离散事件系统仿真实验

离散事件系统仿真实验

实验二离散事件系统仿真实验目录实验题目 (1)一、实验目标 (1)二、实验原理 (1)1. 排队系统的一般理论 (1)2. 离散系统常用的仿真策略 (2)3. 本实验采用单服务台模型 (3)4. 仿真运行方式 (3)三、理论分析 (4)1. 涉及的基本概念 (4)2. 仿真的总体规划设计 (5)四、建模过程 (7)1. 思路分析 (7)2. 仿真策略 (7)3. 事件列表 (8)4. 变量定义 (8)5. 系统流程框图 (9)五、仿真源程序(Matlab) (10)六、结果分析 (12)七、感受及建议 (15)实验题目实体(临时实体)到达模式:实体到达模式是顾客到达模式,设到达时间间隔Ai 服从均值5min A β=的指数分布/1()(0)A A A f A e A ββ−=≥服务模式:设服务员为每个顾客服务的时间为Si .它也服从指数分布,均值为4minS β=/1()(0)S S s f S e S ββ−=≥服务规则:由于是单服务台系统,考虑系统顾客按单队排列,并按FIFO 方式服务一、实验目标通过单服务台排队系统的方针,理解和掌握对离散事件的仿真建模方法,以便对其他系统进行建模,并对其系统分析,应用到实际系统,对实际系统进行理论指导。

二、实验原理1. 排队系统的一般理论一般的排队系统都有三个基本组成部分:(1)到达模式:指动态实体(顾客)按怎样的规律到达,描写实体到达的统计特性。

通常假定顾客总体是无限的。

(2)服务机构:指同一时刻有多少服务设备可以接纳动态实体,它们的服务需要多少时间。

它也具有一定的分布特性。

通常,假定系统的容量(包括正在服务的人数加上在等待线等待的人数)是无限的。

(3)排队规则:指对下一个实体服务的选择原则。

通用的排队规则包括先进先出(FIFO),后进先出(LIFO),随机服务(SIRO)等。

2. 离散系统常用的仿真策略(1)事件调度法(Event Scheduling):基本思想:离散事件系统中最基本的概念是事件,事件发生引起系统状态的变化,用事件的观点来分析真实系统。

基于离散事件仿真的系统建模与仿真技术

基于离散事件仿真的系统建模与仿真技术

基于离散事件仿真的系统建模与仿真技术系统建模和仿真是现代科技和工业领域中重要的技术手段之一。

而基于离散事件仿真技术的系统建模和仿真技术更是在实际应用中的广泛应用,因为它可以通过对决策者的决策和操作过程进行创新性的建模和仿真来促进决策者对不同决策方案的方案理解和评估,从而有效优化系统运行和管理流程。

离散事件仿真技术主要针对离散事件流行的周期性事件或事件序列的连续性变化进行建模和仿真。

基于此,它主要通过对系统中离散事件的流程进行描述,来模拟整个系统的运行。

比如,企业生产厂商的业务流程、航天器的设计、电子计算机的性能和交通系统的规划等。

在基于离散事件仿真的系统建模和仿真的应用中,我们需要重点考虑以下三个方面:模型构建、模拟过程控制和结果分析。

模型构建是模拟技术的基础,它包含了构建需要仿真的系统的集成建模、验证和优化模型的方法,以及模型的参数设置和转化;模拟过程控制则是对模型仿真的过程进行控制,包括仿真的时间、事件的控制和运行进展的状态捕捉等;结果分析则是对仿真结果的解析、处理和展示。

一个成功的仿真模型应该满足如下的特点:具有时间性、原生性和切实性。

时间性,指的是模型的实现过程是基于时间的,在仿真过程中记录各种时间节点和事件序列,通过这些数据来发现系统中的隐含问题和隐性规律,并做出适当的调整和优化;原生性,指的是仿真模型的构建是基于系统本质属性的,在模拟过程中会涉及到系统内部的流程以及支持流程的各种基础数据和物料,这些数据可以帮助模型的开发者更好的了解系统本身的运行机制和优化因素;切实性,指的是仿真模型能较为真实地展示系统的各种现实问题,使得决策者们能在仿真结果的基础上做出更加准确和科学的决策。

基于离散事件仿真的系统建模和仿真技术可以应用到的领域非常广泛,其中工业制造和物流是其中的代表行业。

在制造行业中,仿真模型可以用于预测生产过程的各种瓶颈和优化方案的程度,以及在设计新工厂瞬间对生产流程进行检验;而在物流领域,仿真模型可以辅助设计、优化和改进物流系统中的关键节点、衔接环节和运输路径等。

基于离散事件仿真的系统模拟研究

基于离散事件仿真的系统模拟研究随着现代科技的飞速发展,人们的工作和生活方式发生了翻天覆地的变化。

无论是工业生产还是社会管理,都需要高效而可靠的系统支持,而系统模拟技术正是解决这类问题的利器之一。

在系统模拟技术中,离散事件仿真成为了一种重要的手段,通过对系统事件流进行精细的模拟,可以获得可靠的仿真结果,为系统设计和优化提供依据。

离散事件仿真的核心是事件流处理。

在仿真过程中,系统的运行状态是由一系列离散事件触发并反馈产生的。

系统仿真者需要在仿真过程中分析和处理这些事件,模拟出系统的运行过程,并统计和评估仿真结果。

这个过程中,仿真者需要采用一种基于离散事件流的模拟方法,才能获得准确可靠的仿真结果。

在对系统进行离散事件仿真时,需要首先确定仿真实验的目的和范围。

系统仿真者需要确定系统模型、仿真对象、仿真条件和仿真结果评估指标等,这些都是决定离散事件仿真的核心要素。

然后,仿真者根据模型、对象、条件和指标,制定出合理的仿真方案,并设置仿真实验的起止时间、事件流和输出信息等。

最后,仿真者运行仿真程序,处理离散事件、模拟系统运行过程,并分析和评估仿真结果。

离散事件仿真的优点在于其精细化程度。

因为仿真者可以通过仿真程序对系统事件流进行精细模拟和处理,使得模拟结果具有较高的可靠性和准确性。

在仿真过程中,仿真者可以对每一个事件进行记录、分析和反馈,分析系统的运转规律和存在问题,并提供有效的解决方案。

离散事件仿真可以在模拟仿真前期,发现系统设计的缺陷和不足,减少系统建设成本和风险;在系统运行期,检测和预测系统运行状态,及时发现和解决问题,确保系统的稳定和安全运行。

离散事件仿真的应用范围非常广泛。

在工业生产中,离散事件仿真可以用来模拟生产线的运行过程,预测生产效率和产出率,并优化生产流程。

在社会管理中,离散事件仿真可以用来模拟交通流和人流,评估路网和城市规划的效果,并优化市民出行。

在医疗领域中,离散事件仿真可以用来模拟病人的就诊流程,优化医疗资源分配,并提高诊疗效率。

离散事件系统的建模及仿真

离散事件系统的建模及仿真离散事件系统(DES)是由一组离散的事件组成的系统,这些事件发生的时间是不连续的,而是符合某些随机分布的。

其中最典型的例子就是计算机网络系统和制造业系统。

为了研究系统的行为和性能,需要进行建模和仿真。

一、离散事件系统模型离散事件系统模型主要分为:1. 离散时间模型离散时间模型将时间视作离散的时间点,系统状态在各个时间点之间发生变化。

变化是由离散事件引起的。

2. 连续时间模型连续时间模型将时间视作连续的时间流,系统状态是在时间流中按照连续方式演化的。

如具有阶段性和可重复性的工业生产过程。

3. 混合时间模型混合时间模型同时兼具离散和连续的特点。

如涉及到无线网络时,用户的驻留时间属于连续时间,用户数量的变化属于离散事件。

二、离散事件系统仿真离散事件系统仿真一般采用事件驱动的方法。

将系统分为若干模块,在每个模块中,定义被模拟的事件,并计算事件发生的时间和所带来的影响。

事件驱动仿真的主要思路是:1. 仿真的初期,将系统的状态初始化为所设定的状态,用“时钟”来模拟时间。

2. 仿真系统通过时钟来不断加倍地运行,等到仿真过程中需要出现事件的时候,就跳出当前仿真的运动,而声明事件的发生时间。

3. 标记事件后,仿真系统可以基于某种策略对事件进行排队,然后按照时间的先后顺序进行运行。

4. 在仿真的过程中,会根据发生的事件得出相应的结果,保存在仿真结果的数据结构中,用于后续的仿真分析。

离散事件系统仿真时要注意的地方:1. 对于大型系统,由于其状态空间太大,会导致模型的运行时间过长,从而影响仿真的效率。

2. 因为模型已经不仅仅是数学模型而是物理模型,所以需要考虑仿真结果的表示方法。

3. 仿真结果的分析是非常必要的,而且分析需要进行统计,统计方法必须要掌握。

三、离散事件系统的应用1. 计算机网络系统计算机网络系统中涉及到的很多问题都可以使用离散事件系统模型进行仿真。

如路由选择问题、网络拥塞问题、网络性能评估等。

基于离散事件系统仿真教学实验的研究

基于离散事件系统仿真教学实验的研究摘要:虚拟仿真技术应用于高校教学实验系统是一种新兴的教学思路。

离散事件系统是虚拟仿真技术的常用方法。

该文以微机接口教学与实验系统为例,就基于离散事件系统进行建模和仿真教学实验系统作了一些研究。

关键词:离散事件系统;教学实验仿真系统;建模中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2017)10-0133-03在现实中,事件系统分为离散事件系统和连续事件系统。

连续事件系统的主要特点是系统状态随时间的变化而连续变化,呈现一种连续性;而离散事件系统的主要特点是系统状态的变化在时间上和空间上都是离散的。

一般而言,离散事件系统具有以下三个最主要的特征:1)引起系统状态发生跃变的唯一因素是离散事件。

2)系统的演化过程决定离散事件的发生时刻,具有异步的和非约定性的性质。

3)通过对离散事件系统分析和归结,可以确定离散事件相互影响所导致的系统状态的演化过程;通对离散事件系统进行控制和优化归结,可以禁止不期望事件的发生和使得事件按照期望的时序发生。

高校教学实验仿真系统主要特征跟离散事件系统特征十分吻合。

因此,基于离散事件系统进行建模和仿真教学实验系统是可行的。

1.离散事件系统仿真技术1.1离散事件系统介绍--离散事件系统是一类由离散事件按照一定的运行规则相互作用而导致状态演化的动态系统.它可以形式化定义如下:一个离散事件系统是指有限自动机G=(X,∑,a,Xo,Xm,其中:x指有限状态集,∑是有限事件集,a是状态转移函数:x×∑-->2x,Xo∈X是初始状态,XmE x是终结状态集。

如果对任意XoF-X和XmEx,都有Ia(x,Xo)1≤1,则称G为确定型有限自动机(detemini-stic finite automaton,DFA);否?t,称G为非确定型有限自动机fnondeteministicnnite automaton,NFA)。

离散事件系统包含实体、属性、间隔、时刻、活动、事件、状态、进程和仿真时钟基本要素。

离散事件系统仿真中常见的概率分布课件.ppt

Eg. 正态分布检验 [mu,sigma]=normfit(X1); X2=normrnd(mu,sigma,size(x1)); H=kstest2(X1,X2,alpha);
指数分布检验 mu=expfit(X1,alpha);
X2=exprnd(mu,size(x1)); [H,p]=kstest2(X1,X2,alpha)
离散事件系统仿真中常见的概率分布课 件
通常部件发生故障的时间分布和修复时间的分布用指 数分布来描述,也可以用T分布和威布尔分布。
如果故障是完全随机的,则可以采用指数分布建模。 如果部件有储备,且每个备件的故障发生时间服从指
数分布,则可以采用T分布来建模。
威布尔分布已经广泛用于描述故障发生时间,原因是 它逼近许多观察结果,当系统中有许多部件的故障是 由子大量元件的严重失效或可能失效造成时,适合采 用威布尔分布建立模型。
1 排队系统
离散事件系统仿真中常见的概率分布课 件
在排队系统中,主要有两种类型的活动,即实 体到达和实体接受服务。
一般情况下,实体到达的时间间隔是不确定的, 从而在一定时间内到达的实体数目也是一个随 机变量;
另一方面,实体接受服务的时间也总是不确定 的,从而造成队列的长短也是式一般用泊松分布来描述,即在固定的
时间内到达系统的实体数目服从泊松分布。这种模式 的特点是: ① 在一定时间间隔内到达实体的数目仅与时间间隔的 长短有关,而与这段时间间隔的起始时刻无关。 ② 在某个时间间隔内,到达的实体数目与在此之前到 达的实体数目无关,也不影响在此之后实体的到达。 ③ 不存在两个或两个以上实体同时到达的情况。 ④ 若在一定时间内到达系统的实体数目χ服从参数为A 的泊松分布,则相邻到达的两个实体之间的到达时间 间隔T服从参数为λ的指数分布。
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关 键 词 分 布 对 象 离散 事件 系统 奇 布 式仿 真 虚拟时间
文 章 编 号 10 — 3 1 ( 0 )2 04 2 文 献 标识 码 A 0 2 8 3 一 9 20 0 6 0  ̄ 中 图 分类 号 T 3 1 P9. 9
Di rb td 0bet B sd Di r t e tSmuain S s m s iue jc— ae s ee Ev n i lt yt t c o e
L o J n n 。 Z e g S o q’ Z o g La j n z u u mi’ h n h u i h n ini g Du n F g a g o a u u n
。N o o ue s ae , 'n Ja tn iest , 'n 71 0 9 ( e c mp tr Ree rh Xi ioo g Unv ri Xi 0 4 ) a y a ( e a t n fC mp tr S in e a d En i e r g, n I s tt fT c n l ̄,Xi n 7 0 3 ) D pr me to o ue ce c n gn e i Xi nt ue o e h oo , 1 0 2 n / i i a
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基于分布对象 的离散事件仿真 系统
罗 钧 昱 郑 守 淇 。 钟 联 炯 段 福 光
( 西安 交通 大学 电信学 院新型计 算机研 究所 , 西安 7 0 4 ) 10 9 ( 西安I 业 学院计算机 科 学与 I程 系, 西安 7 0 3 ) 10 2
语 如 S c e 或 者 足 基 于 专 f 为 并 行 计 算 开 发 的 通 讯 库 如 okt I P M M 且l 专 用 技 V / I 星 术 , 易 于使 用 与推 广
合理 组 合 ( 如服 务机 构性 能优 劣 、 量 多 少及 组 台 方 式 等 , 称 数 统 系统 模 型 )使 得服 务对 象 能 获 得 较 高满 意串 ( . 叮以通 过 术指 标 如 系统 资 源利 用 率 均 服 务 时 间 等 进行 衡 量 ) 平 在 单 机 中对 离 散 事 什 系 统进 行仿 真 时 , 主要 是 采 用 基 于事 件 调 度 的 方{ 其 主要 数 据 结 构 就 是一 张事 件 表 事 件 表 中 的 击. 事 件 其 发生 时 间 的 先 后顺 序 进 行 组 织 仿 真 运 行 时 . 度 程 调
E m i l ph h m iCF — a :mkl@ n alOt lj t l
捕 要 分 布 对 象技 术 将 面 向对 象 的概 念 揉 台 到 分布 计 算 中 , 得 基 于对 象的软 件 成 员在 分 布 早 构 环境 中 可 重 用 、 移 使 可
植 和 可互 操 作 文章 把 分 布 对 象技 术 用 于 离散 事件 系统 仿 真 中 通 过 对 离散 事 件 系统 中分 布 对 象 的标 识 、 布 对 象问 同 分 步机 制 的 讨 论 , 出 了基 于 分布 对 象 离散 事 件 仿 真 系统 的 鲒构 , 义 了分 布抒 真 对 象 的接 口一 提 定
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Kewo d :D s i u d O jc , i rt E e t ytm, i u l i e Dir ue i l in y rs i r t be tD s e v n s tb e c e S e V r a Tm , s i t S t tb d mua o t
m k h p l ain i i i r ue h tr g n o s e vr n ns e s b e p r b e a d n eo rb eT e r h t tr a e t e a pi t s w t n d si t d ee o e e u n io me t c o h tb ru a l , o t l n i tr p a l h ae i u c a e  ̄'
随着 仿 真对 象 越来 越 庞 大 与复 杂 投 计 算 机 网络 应 用 的 普
少 、 务 程度 等 系统 的状 态 只在 离 散 时 刻 发 斗 变化 一 系 统 状 服 将
态 的 次 变 化 称 为 一 个事 件 真的 目标 就是 寻求 服 务 机 构 的 仿
盟 提 高 仿 真速 度 , 布 式 离 散 事 件 系统 仿 真 得 到 了 较 深 入 为 分 的研 究 其 所 用 通信 机 制 外 乎是 基 于 传输 层 提 供 的通 信 原 但
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