JPH01155462A - シュミレーション方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シミュレーション技法に関し、特に、分布離
散事象のシミュレーションに関する。

［従来技術の説明］ コンピュータシミュレーションは、近年、システムのシ
ミュレーションが非常に有益であるような数多くの応用
例が存在するため、非常に重要となってきている。その
ような応用例のうちの一例として、複雑なシステムの設
計におけるシミュレーションの利用があげられる。この
システムは、遠距離通信スイッチングネットワーク、ロ
ボットの使用に基づく自由度の高い製造システム、プロ
セス制御システム、健康管理出産システム、輸送システ
ム等の電子システムである場合がありうる。

シミュレーションによる設計検証は、設計の高速化及び
それが仕様に従っていることの確認に重要な役割を演じ
ている。他の応用は、オペレーティングシステムに出現
する欠陥の解析及びトラックダウンへのシミュレーショ
ンの使用である。さらに他の応用例は、反復シミュレー
ションによる製造設備の機能、遠距離通信ネットワーク
の機能、スケジューリング及びディスパッチング等の既
存のシステムの機能の最適化である。その他の応用例は
、種々の理由により試験できないシステムの機能（カタ
ストロフへの応答など）を予測するためにシミュレーシ
ョンを用いることである。

シミュレーションは３つの類型に分類される；連続時間
型、離散時間型、及び離散事象型である。

離散事象型シミュレーションは、興味のある現象が値あ
るいは状態を離散した瞬間毎に変化させ、加えられた刺
激に応する以外は、同等変化の生じないシステムのシミ
ュレーションである。例えば、所定のルートを走るバス
は、当該ルートに沿ったバス停にバスが到着した場合に
のみ乗客数を変化させる離散事象システムを規定する。

計算という観点からは、上述の３つのシミュレーション
型の中で、離散事象シミュレーションが原理的に最も行
ない易いものである。何故なら、何も生じない場合のシ
ミュレーション時間は省略できるからである。勿論、並
列処理がなされる場合は、事象シミュレーションの同期
は考慮されなければならない。一般に、離散事象シミュ
レータは、事象リストを操作することによってシミュレ
ーションを進める。リストの最上部の事象が処理され、
処理が翁むにつれて当該リストに事象が追加されて、シ
ミュレーション時刻が進められる。

その後、当該リストの上部の処理済事象が除去される。

この技法は、シミュレーションの速度を、単一のプロセ
ッサが、−度ずつ事象を考慮することが可能な速度に制
限する。並列処理法においては、数多くのプロセッサが
同時にあるタスクに従事させられ、シミュレーションの
高速化が図られる。事象リスト操作及び事象シミュレー
ションを並列に行なうための技法は提案されてきている
が、大規模な実行速度の改善は、従来の形式の事象リス
トを排除することによってのみ達成される。このことは
、分布（デイストリビューテッド）シミュレーションに
よって実現される。

デイストリビューテッドシミュレーションにおいては、
複数個のパラレルプロセッサがシミュレーションマルチ
コンピュータネットワークを形成し、そのネットワーク
全体があるシミュレーションタスクに従事する。より詳
細に述べれば、ネットワーク内の各々のプロセッサは、
シミュレートされるシステムの特定の部分に従事させら
れる二当該プロセッサはそれ自身の事象リストを有し、
事象の発生を適切な近傍のプロセッサに伝達する。

逆に言えば、シミュレートされるシステムを相互作用す
るサブシステムよりなるネットワークと見た場合、デイ
ストリビューテッドシミュレーションは各々のサブシス
テムをマルチコンピュータネットワークのプロセッサに
割当てる。

デイストリビューテッドシミュレーションは、シミュレ
ーション速度を改善する能力を有する並列処理を適用し
たものであるが、プロセッサ間の作業の割当て及び同期
が、改善を実現するのを妨げる主要因の１つである。デ
イストリビューテッドシミュレーションに対する良く知
られたアプローチの１つは、シャンデイ（Ｃｈａｎｄｙ
）及びミスタ（Ｍｉｓｒａ）によるアイ・トリプル・イ
ー・トランザクションズ・オン・ソフトウェア・エンジ
ニアリング（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ
　Ｓｏｆ’ｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇ）誌の
第５Ｅ−５巻第５号（１９７９年９月）第４４０−４５
２頁の１デイストリビユーテツドシミユレーシヨン：デ
イストリビューテッドプログラムの設計及び検証につい
てのケーススタデイ”と題する記事及び、シャンデイ、
ホルムズ（Ｈｏｌｍｅｓ）及びミスタによる、コンピュ
ータネットワーク（Ｃ。

ｍｐｕｔｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）誌の第３巻第１号（１
９７９年２月）第１０５−１１３頁に記載の“ネットワ
ークのデイストリビューテッドシミュレーション”と題
する記事、において提案されている。このアプローチに
よれば、シミュレートされる実際のシステムは、独立し
た、しかし相互作用をする実体よりなり、それらの実体
は論理（ロジカル）ノードよりなるトポロジカルに同値
なシステムにマツピングさらうるものである、というよ
うに認識される。ノード間の相互作用は、所定のメツセ
ージ情報を有し、送出側ノードのシミュレーション時刻
を固定する、時刻付き（タイムスタンプされた）メツセ
ージを交換することによって実現される。シャンディー
ホルムズーミスラのアプローチに従うと、各々のノード
はメツセージによってのみ相互作用する。

共有されているグローバルな変数は存在せず、各々のノ
ードはメツセージに応答してのみアクティベートされ、
各々のノードはそれ自身のクロックを有し、そして最後
に各々のノードによって生成されたタイムスタンプは非
減少（その時刻に関して）である。この配置においては
、各々のノードは、それに対して、正確にシミュレート
された順序によって割当てられた事象を処理するために
、独立機能する。それゆえ、独立した事象が、それらが
異なったシミュレーション時刻に生ずるものであっても
、異なったノード内で並列に処理される。

勿論、時刻付けは、因果律を保ち、メツセージ受信ノー
ドにおいて、時刻Ｔに割当てられた事象がＴより小さい
時刻を有する他の入力方向のメツセージが到達しつる場
合に、シミュレートされないために、必要とされる。こ
のため、ある特定のノードが２つの送出側ノードからメ
ツセージを受信することができる場合には、それが双方
の送出側ノードからメツセージを受信するまでは、シミ
ュレーションを中止するように指示されないというどん
な保証があっても事象をシミュレートすることができな
い。全ての入力からメツセージを受信するのを待つこと
は、実質的にシミニレ−ジョンの処理速度を低下させ、
容易に、各々のノードがその前のノードを待機し、結局
、あるノードがそれ自体を待機する状況になるデッドロ
ックサイクルに陥ってしまう。

この待ち問題を除くために、多べの人が回復・回避技法
を考案している。シャンデイ及びミスタによって提案さ
れた回復技法においては、デッドロックの検出に関して
、ネットワーク内のプロセッサが、待機中のノードのう
ちのどれが、現在のデッドロックに係わりなく自身の事
象を処理できるかを決定するために、メツセージを交換
する。

これについては、ケイ・エム・シャンデイ　（Ｋ、Ｍ。

Ｃｈａｎｄｙ）及びジェイ・ミスタ（Ｊ、Ｍｉｓｒａ）
らよる、コミュニケーション・オン・ジ・エイシーエム
（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｏｆ’　ｔｈｅ　Ａ
ＣＭ　）誌第２４巻第４号（１９８１年４月）第１９８
−２０６頁の“並列計算シーケンスによる非同期デイス
トリビューテッドシミュレーション２と題された記事に
記載されている。

他方、回避技法においては、ある型のノードが、他のノ
ードに対する指示がなされていない場合でも、ある状況
下においては、空（ナル）メツセージを送出する。この
技法によって、各々のノードはそれぞれのシミュレーシ
ョン時刻をより速く進めることができる。ジェファーソ
ン（Ｊｅｆ’ｆ’ｅｒｓｏｎ）及びソウィツラル（Ｓｏ
ｗｉｚｒａｌ）は、１９８５年カリフォルニア州サンデ
すエゴで開かれたザ・ソサエティーオン・コンピュータ
・シミュレーション・マルチコンファレンスのディスト
リビューテッドシミュレーション部会における“タイム
ラップメカニズムを用いた高速並列シミュレーション”
において、異なった技法を提案したが、そこでは、各々
のノードが“各々の責任の下に”自らのシュミレーショ
ン時刻を進めることが許されており、シミュレーション
されていない事象を生ぜしめるようなメツセージが到着
した場合には、“ロールパック”がなされて、実行され
たシミュレーションが実行前の状態に戻される。ノード
のロールパックは困難でないかも知れないが、ロールバ
ックされる必要がある、既にシミュレートされた事象が
既に他のノードに対してメツセージを送出してしまった
という事実は当該処理を実質的に非常に複雑なものにし
ている。このロールパックを実現するために、ジェファ
ーソンらは“反メツセージ”の使用を提案している。こ
の反メツセージというのは、元の動作を、それがなされ
る以前の状態へ戻すような動作をする、という点を除い
て、元のメツセージと同一なメツセージである。

これらの技法のいずれもが最良のものではない。

何故なら各々が本質的に、全体としてのシミュレーショ
ンが適切に進行するように、過度の計算時間を必要とす
るからである。ナルメツセージ法は、ナルメツセージの
生成、送出及び受信に計算資源を費やしてしまう一回復
法は、デッドロックを検出して回復するために計算資源
を費やし、ロールパック法は事象のシミュレーション及
び既になされた結果を元に戻すために計算資源を費やし
てしまう。

（発明の概要） 実際のシステムにおいては、そのシステムの一部が何か
を行なう時刻及び当該システムの他の部分が、何かがな
されたと理解する時刻との間に必ず遅れが存在すること
を認識することによって、デッドロックを回避し、シミ
ュレーション時刻を効率的に進めるようなシミュレーシ
ョンシステムが実現される。効率の良さは、各々のノー
ドが独立に自らに対する“リスク状態（ａｔ　ｒｉｓｋ
）’にない時間間隔を推定し、その時間間隔内に全ての
事象をシミュレートすることによって達成される。

あるノードに対して時間の一点は、他のノードが当該ノ
ードにおけるシミュレーションに対して影響するような
事象を割当てられていない場合、“リスク状態”にない
。さらに、ある時刻に対して割当てられた事象のシミュ
レーションをノード間で見出された最小シミュレーショ
ン時刻から始まる所定の時間セグメント（バランデッド
ラグ）に制限することによって、“リスク状態”の時間
間隔の推定を、当該ノードのシミュレーションに原理的
に影響しうるノードよりなるサブセットのみに基づいて
、なすことが可能となる。この簡潔化は、ノード間には
遅延が存在し、その下限は固定されてアプリオリに知る
ことができるという事実に由来する。

あるノードが他のノードに中間ノードを介してのみ影響
を与えるようなシステムのシミュレーションにおいて、
シミュレートされるプロセスの特殊性から、不透明な期
間は、前記中間ノードが、当該ノードから出る特定の経
路がある期間占有されていることを“約束し１、他のノ
ードがこの経路を他のノードに影響を与えるためのコン
ジット（ｃｏｎｄｕｌｔ）として用いないことを“約束
する”場合に、経験されうる。このことは、実効的に、
占有されている中間経路を用いるノードからの伝達遅延
を増大、し、その結果、“リスク状態１ごないバランデ
ッドラグ（ｂｏｕｎｄｅｄ　ｌａｇ）内のシミュレーシ
ョン時間に対する許容度を大きくする。

（実施例の説明） 既に示されたように、従来技術に係るデイストリビュー
テッドシミュレーションシステムの主要な問題点の１つ
は、実際のサブシステム間の通信に必ず遅延が存在する
、と言う事実を認識してそれを利用する、ということが
欠如していることである。本発明は、以下に詳細に示す
ように、この固有の遅延を有効に用いている。

第１図は、本発明の原理の理解を助けるための説明を図
によって示したものである。ここでは、縦の線２１．２
２．２３．２４．２５．２Ｂ及び２７は、７つのシミニ
レ−ジョンノード及びそれらのシミュレーション時刻線
を示したものである（時刻は上方に進んでいる）。これ
らの線に沿った円（３０−４３）は、処理されたあるい
は処理される（すなわち、シミュレートされる）ように
割当てられた事象を表わしている。これらの事象は、元
のノードあるいは他のノードの値あるいは状態の変化、
すなわち他の事象、を引起こしうる。以下の議論のため
に、ノード２４が関心を持たれているノードであると仮
定するが、ノード２４によってなされる考慮は、同時に
他の全てのノードによってなされることに留意されたい
。

線２４と他の線との間の水平距離は、ノード２４の値あ
るいは状態に影響を与えうる他のノードにおける事象に
対する時間遅延を表わしている。従って、ノード２１で
時刻Ｔ１に処理される事象３０は１、第１図に示されて
いるように、Ｔ２以後の時刻に割当てられたノード２４
における事象４０を生ぜしめる。Ｔ１とＴ２との間隔は
、線２４及び２１との間の遅延（線間の水平距Ｍ）に等
しい。

第１図に示した事象は、２つの群に分けられる：既にシ
ミュレートされたもの（×を付けられたもの）とこれか
らシミュレートされるもの（×のないもの）である。既
にシミュレートされた事象は、シミュレーションに関し
ては考慮される必要がない。何故なら、それらの影響は
、既に、シミュレートされていない事象によって、表現
されているからである（例えば、事象３０は事象４０を
引起こす；前者は既にシミュレートされたものであり、
後者は処理のために考慮さるべきものである）。

これからシミュレートされるべき事象（３３−３４）の
中で、第１図においては事象３３が全てのノードのうち
で時間的に最も早いものである。この場合は、事象３３
の時刻がシステムのシミュレーション時刻の現時点での
“フロアタイム“を形成している。このフロアは第１図
においては破線４５で示している。本発明の原理に従っ
て、フロアシミュレーションタイムより始まる時間間隔
が選択されて考慮される。この時間間隔−以下、バラン
デッドラグインターバルと呼称する−は、システムのノ
ード数、シミュレートさるべき事象数及び使用されてい
るプロセッサの計算能力を考慮するのに便利な時間間隔
である。このバランデッドラグインターバル内に割当て
られた全ての事象は、当該バランデッドラグインターバ
ル内に割当てられた他のノードにおける事象によって、
それらのノードが、影響を被る側のノード２４からの時
間距離が所定のバランデッドラグインターバル以内であ
る場合にのみ、影響を受ける。第１図においては、バラ
ンデッドラグインターバルは破線４Ｂのところで終了す
る；そして図示されているように、ノード２４に対して
影響を与える可能性を有するために考慮される必要があ
るノードは、ノード２２．２３．２５及び２６である。

ノード２１及び２７は当該バランデッドラグインターバ
ルの外部にあり、それらの当該バランデッドラグインタ
ーバル内に（あるいはその外部に）割当られた事象は考
慮される必要がない。

ノード２４に対する影響を詳細に考慮する過程において
、次に割当られた事象の時刻を考慮して、考慮さるべき
事象数を低減することが可能である。

例えば、第１図に示した具体例においては、次に割当て
られた事象は事象３５であり、図示されているように、
考慮される必要があるノードはノード２３及び２５のみ
である。

事象３５がシミュレートされるべきか否かを決定する場
合、事象３４のみが事象３５に対して影響を与えうるの
に充分な位置前に割当られている。この事象は解析され
て、それが事象３５に対して影響を与えないことが決定
された場合には、事象３５がシミュレートされる。その
代わりに、事象３４の影響が原理的にありうるために、
事象３５の処理を中止することがより効率的であると証
明される場合もありうる。以下の記述においては、この
後者の場合を取り上げる。何故なら、そのために事象３
４が何をなすかを推定するプロセスが省略されるからで
ある。

第２図は、同時事象シミュレータのブロック図を示した
ものである。このシミュレータは、通信共有処理ネット
ワーク５２に対して接続されたノードコントローラ５１
よりなる。ネットワーク５２は、通信及び同期機能を実
行し、さらに、ある場合には、全体のシステムで必要と
される計算の一部を実行する。ノードコントローラは、
互いに同一あるいは同一でない、従来技術に係るプログ
ラムストア式のコンピュータによって実現される。第１
図に示したノードに対応する各々のノードコントローラ
は、被シミュレートシステムの所定のサブシステムをシ
ミュレートする責任を有している。

各々のコントローラＣｉは事象リストｎ１を有し、それ
は、割当てられた事象のシミュレーション時刻に厳格に
従ってリスト中の事象をシミュレートすることによって
実行される。ここで、前記バランデッドラグインターバ
ルは選択的に固定されており、所定のバランデッドラグ
インターバルに一致して各々のコントローラ５１は、そ
れが、事象が割当てられているかを決定するために、相
互作用しなければならない。プロセッサを認識している
ことに留意されたい。事象のシミュレーションが可能と
なるためのプロセスは、例えば第３図に示した流れ図の
ような、本発明の原理に係る方法によって、実行される
。

第３図に記述されたプロセスは、ブロック１００からブ
ロック１４０までの反復の形で実行される。

ブロック１００は、流れ制御ブロックである。ここでは
、シミュレーションフロアタイムＴ　　　がｆ’１ｏｏ
ｒ シミュレーション終了時刻Ｔｅｎｄより小さいか否かが
テストされる。Ｔ　　　　＜Ｔ　　　である限り、ｆ’
１ｏｏｒ　　　ｅｎｄ シミュレーションは継続され、ブロック１１０へ進む。

Ｔ　　　がＴ　　に到達あるいはそれを超過ｆｌｏｏｒ
　　　ｅｎｄ した場合には、シミュレーションが終了する。ブロック
１１０は各々の反復毎に、シミュレートされたシステム
のシミュレーションフロアタイムを決定する。すなわち
、ブロックは１１０は、シミュレートさるべきコントロ
ーラ５１（ＣＩ）の事象リスト（口１）中に分布した、
割当てられた事象時刻の中から最小のものを決定する。

数学的に表現すれば、ブロック１１０はシミュレーショ
ンフロアタイムを、式 ％式％ によって決定する。ここで、Ｎはノードコントローラ５
１の総数、Ｔｉは、事象リスト■ｌにおける事象ｅ′の
中で、最も早い時刻に割当てられた事象ｅｌの事象時刻
、すなわち である。ブロック１１０は、各々のコントローラに、（
ネットワーク５２を通じて）他の全てのコントローラに
対して自身のＴＩを知らしめ、Ｔ　　　を１ｏｏｒ 規定する最小のＴｉを自ら推定させることによって、各
々のコントローラで実行される。あるいは、通信共有処
理ネットワーク５２内で、コントローラ５１に自身のＴ
Ｉの値をネットワーク５２に対して送出させ、ネットワ
ーク５２に最小のＴ１を選択させてそれをＴ　　　とし
てコントローラに返送させｆ’１ｏｏｒ ることによっても実行されうる。

Ｔ　　　が設定され、当該システムにおけるあｆ’１ｏ
ｏｒ るコントローラが通信し合わなければならない隣接コン
トローラの数を制限するバランデッドラグインターバル
Ｂを知ることによって、ブロック１２０に従って、各々
のコントローラは自身の最も早い“リスクの状態”時刻
を決定する。これは、ネットワーク５２が、要求されて
いるように、ＴＩ情報を隣接コントローラに分配し、各
々のコントローラＣｔが当該Ｔｉ情報がら“リスク状態
“境界点αＩを推定することによって実現される。この
“リスク状態”点とは、隣接したコントローラ自身によ
って割当てられた事象あるいは当該コントロラ自身の事
象からの応答（リフレクション）に基づく、隣接したコ
ントローラにおける変化が注目しているコントローラに
よってシミュレートされるヒストリーに対して影響を与
えうる、最も早い時刻として規定される。これは次式に
よって表現される二 αｉ　ｍ　ｍ１ｎ（ｄ（ｊ、ｉ）　＋　ｍ１ｎ（Ｔ７．
　ｄ（ｉ、ｊ）　＋　ＴＨ）］。

」 コントローラＣｉにおけるシミュレーション時刻におい
て、それを超過した時刻のシミュレーションは“リスク
状態”にあることを規定する点に対応するα■の値が決
定されると、ブロック１３０において、プロセッサＣ１
は、α１以前の時刻に割当てられた全であるいはそのう
ちのいくつかの事象をシミュレートする。ブロック１４
Ｇにおいては、時刻Ｔ１が事象のシミュレーションに伴
って進められ、シミュレートされた事象は、ｎｌから削
除される。同時に、事象のシミュレーションが進むにつ
れて新たな事象が割当てられ、それらの事象がネットワ
ーク５２に送出されて適切なノードコントローラに対し
て伝送される。同様に、事象の実行が阻止された場合に
は、当該情報がネットワーク５２に対して送出され、そ
の後に適切なノードコントローラに対して事象リストの
修正のために送出される。

以下に、第１図に示した例の実行の様子を示す。

ここでは簡単のために、状態がスタティックである、す
なわち、第１図に示された事象のいずれもがキャンセル
されることなく、かつ未知の事象が割当てられることは
ない、と仮定する。事象３０．３１及び３２がシミュレ
ートされた後（×を付けた円によって表わされている）
、全てのノードコントローラは自身の最も早い事象時刻
ＴＩをネットワーク５２に対して通信し、そこで、破線
４５に対応する。Ｔ　　　が推定される。ノード２４に
関しては、１ｏｏｒ 破線４５と破線４６との間の距離として規定されるバラ
ンデッドラグインターバルによって、ノード２２−２６
のみが考慮されるべきであることが規定される。この考
慮の間に、ノード２４は、ノード２５に割当てられた事
象３４が“リスク状態”境界点５０を規定することを見
出す。ノードコントローラ２４においては、Ｔ　　　か
ら点５０の間に割当てられた事１ｏｏｒ 象が存在しないので、シミュレーションにおける前進は
ない。同時に、ノードコントローラ２２が事象３３をシ
ミュレートしく何故なら、それがＴｒｌｏ。

、に位置し、他の事象がそれに対して影響を与えないか
らである）、ノード２５が事象３４をシミュレートする
。ノード２６あるいは２４（最近接ノード）には事象３
４以前の時刻に割当てられた事象がないので何もなされ
ない。ノード２７は事象３６をシミュレートするはずで
あるが、これは明らかではない。

何故なら第１図はノードコントローラ２７の全ての隣接
コントローラを示しているのではないからである。

事象３３．３４及び３６がシミュレートされてそれぞれ
対応する事象リストから削除されると、次の反復におい
ては、Ｔ　　　が事象３７の時刻にまで引１ｏｏｒ 上げられる（さらに、対応して、バランデッドラグイン
ターバルの終了時刻まで引上げられる。この終了時刻は
Ｔ　　　　＋Ｂである）。この”ｆ’ｌｏ。

ｆ’１ｏｏｒ 、の新しい値に対してはノード２４の、“リスク状態”
境界点は点４９であり（ノード２３の事象３９によって
規定される）新たな“リスク状態”点に従って事象３５
及び４０の双方がノードコントローラ２４内でシミュレ
ートされる。このことにより、第１図に示された、ノー
ドコントローラ２４における事象のシミュレーションは
終了する。同時に、ノード２３において事象３９が、ノ
ード２丁において事象３７がそれぞれシミュレートされ
るが、ノード２Ｂの事象３８はシミュレートされない。

何故なら、それはノード２７の事象３７の位置によって
規定された、ノード２６の“リスク状態”点を越えてい
るからである。

続いてＴ　　　は事象３８の時刻に移り、事象のシ１ｏ
ｏｒ ミュレートが続行される。

上記の記述は、あるノードの他のノードに対する直接的
な影響に関して、“リスク状態“境界点の推定に力点を
おいたものである。しかしながら、多くの実際のシステ
ムのおいては、あるサブシステムが他のサブシステムに
対して間接的に、すなわち他のサブシステムを通じて、
影響を与える場合が多くある。この状況は、中間のノー
ドが占有されていて一般に使用不能である、あるいはあ
るノードに対してのみ応答して他のノードに対しては応
答しないというような可能性を生じる。いずれの場合に
おいても、あるノードＡから中間ノードＢを通じて他の
ノードＣまでの時間遅延が、ＡからＢ及びＢからＣへの
遅延の和よりも非常に長くなる状況が生じうる。以下、
この付加的な遅延を、不透明期間と呼称することにする
。不透明期間は“リスク状態”境界点を前方に押しやる
能力を有し、それゆえ、この能力をα１の推定において
考慮することは有益である。そのような考慮は、α１を
以下に示すように反復法によって推定することによって
達成されうる。

２；同期をとる、 ６：Ａ−二添β−１を推定；Ａの値を全てのノードに知
らせる、 ７：Ａ≦Ｔｉ１ｏ。、Ｌ　　＋Ｂである場合には、ｋに
１を加算して段階３に戻る。

ここで、ｎｅｉｇｈｂｏｒｓ（１）はノードｉと直接通
信するノードを示している。補助変数β６は、事象がｋ
個のリンクを横断した後にノードｉに対して影響を与え
る最も早い時刻の推定を示している。この反復試験は、
バランデッドラグインターバルＢの値に依存して、比較
的少ない反復回数で満たされることが示されうる。不透
明期間を考慮に入れると、βの推定は次式のように増加
させられる：１町 ここで、０Ｐｊ１は、ノードｉの方向の、ノードｊにお
ける不透明期間の終了時刻（通信不能が解除される時刻
）である。

ある状況においては、サブシステム間の遅延が非常に小
さく、不透明期間があらかじめ定まっている可能性があ
る。そのようなシステムにおいては、各々のα１の値は
ブロックｉに関する不透明期間の最小値を計算すること
によって求められる。

すなわち、 ｍｉｎ　　０Ｐｊｔ α１−ｊ１叫−（ｉ） １１ｍ 各反復毎に、Ｔ　　　の値が増加するのが観測ｆ’１ｏ
ｏｒ される。何故なら、その値を決定する事象は常にシミュ
レートされうるからである。しかしながら、Ｔ　　　の
動きは、ノード及び割当てられた事象ｆ’１ｏｏｒ かどの程度の間隔を有して配置されているかによって影
響される。他に観ｎ１されうろことの１つは、上述の手
続きが、あるノードコントローラにおいである事象がシ
ミュレートされるべく割当てられる場合には、それが必
ず（適切な遅延の後に）隣接するコントローラに影響を
与える、という仮定がなされる、という意味で、非常に
控え目であるということである。しかしながら、実際の
システムにおいては、システムの一部が隣接するサブシ
ステムに対して同等影響を与えることなく多くの動作を
なす、あるいは単一のもしくはごく小数の隣接サブシス
テムのみに影響を与える、という場合がありうる。シミ
ュレートさるべく割当てられた事象が隣接ノードに影響
を与えない、という情報は、多くの事象を同時にシミュ
レートする（アイドリング状態にあるノードコントロー
ラが殆どない）ために利用される。このことは、各々の
リストに割当てられた最も早期の事象のＴｉのみでなく
、それが隣接ノードに及ぼす影響をも交信しあうことに
よって実現されうる。実際、各々のリストは、最も早期
に割当てられた事象以上のものを送出することができる
。もちろん従事者がなさねばならない設計決定は、より
少ない反復でかつより複雑な推定が経済的に正当化され
つるか否かである。

第４図は、ノードコントローラの実現方法の１つを示し
たブロック図である。この具体例は、あるサブシステム
における変化と、その変化の他のサブシステムに対する
影響との間の遅延がわずかではない場合の（補助変数β
を用いた）αの推定に対する反復法の利用に関するもの
であるが、他のαｌの計算の実現方法が実質的に以下に
示すものと同等であることが、当業者には理解されうろ
ことに留意されたい。さらに、第２図において、ノード
コントローラ５１が複数のコントローラのうちの１つと
して示されているが、そのような複数性は、充分な計算
能力を有する単一のコンピュータによっても実現されう
ろことに留意されたい。

第４図において、ステートレジスタ５６は、シミュレー
トされているサブシステムの現在の状態を規定し、事象
リスト５３はシミュレートさるべく割当てられた事象を
規定する。プロセッサ５４は事象シミュレーションのプ
ロセッサであり、ステートレジスタ５Ｂ、事象リスト５
３及びレジスタ５８に応答する。レジスタ５８はαレジ
スタであり、その名称が示す通り、当該コントローラα
の値をストアしている。αの値及び事象リストの最上部
の事象に割当てられた時刻に基づき、プロセッサ５４は
サブシステムの状態に応じて事象のシミュレーションを
行ない、サブシステムの新たな状態及びある場合には新
たな事象を生成する。新たな状態はレジスタ５６にスト
アされ、当該コントローラに新たに割当てられた事象は
ライン６１によって事象リスト５３にストアされ、他の
コントローラに影響を及ぼす事象はライン６２によって
送出される。他のコントローラで生成された、当該コン
トローラに影響を及ぼしうる事象は、ライン６３によっ
て受信されてプロセッサ５４を通じて事象リスト５３に
ストアされる。

プロセッサ５４は事象シミュレーションプロセッサであ
るが、プロセッサ５５は同期化プロセッサである。プロ
セッサ５４は、第４図においては独立したプロセッサと
して示されているが、実際には単一のプロセッサがプロ
セッサ５４及びプロセッサ５５の機能を兼ねることがで
きる。プロセッサ５５は、事象リスト５３から、リスト
５３内の事象に割当てられたシミュレーション時刻のう
ち、最も早い時刻に関する情報を受信する。さらにプロ
セッサ５５は、ラインＢ４を通じて他のコントローラに
情報を送出し、ライン６５を通じて他の関連したノード
から、同様の情報を受信する。これらの情報より、プロ
セッサ５５はＴ　　　の値を設定し、その値をレジ１ｏ
ｏｒ スタ５７にストアする。さらに、プロセッサ５５は、隣
接するコントローラ（その変化が直接現在考えているコ
ントローラに影響を与えるコントローラ）からのβｊ情
報をライン６６を通じて受信し、自身のβ、情報をライ
ン８７を通じて送出する。Ｔｆ’ｌｏ。

、及び他の入力情報を用いて、プロセッサ５５は反復計
算を行ないβド及びαトの値を生成する。こ１　　　　
　　　　す れらの値はプロセッサ５５によってそれぞれレジスタ５
７及びレジスタ５８にストアされる。

以上の記述は、本発明の詳細な説明するためのものであ
り、上記のものからの変更を含む、他のインプリメンテ
ーション及び具体例が考えられうるが、それらは全て本
発明の原理に係るものである。例えば、上記のものは、
Ｔ　　　の計算をプｆ’１ｏｏｒ ロセッサ５５に割当てている。しかしながら、第２図の
共有処理ネットワークに計算手段を含ませて、Ｔ　　　
を計算させて種々のノードコントローラ１ｏｏｒ に分配させることが望ましいであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、事象と当該事象の他の事象に与える影響との
間に遅延があると認識されているようなマルチプロセッ
サ環境において処理される事象の、タイミング相互関係
を示した図； 第２図は、本発明に係る、事象をシミュレートするため
のマルチプロセッサ配置のブロック図を示した図； 第３図は、事象のシミュレート過程において、第２図に
示した個々のプロセッサで実行される段階を記述した流
れ図；及び 第４図は、第２図に示したノードコントローラの１つの
具体例を示した図である。 ２１−２７・・・シミュレーションノード及びそのシミ
ュレーション時刻線 ３０−４３・・・事象 ４５・・・フロアタイム ５０・・・“リスク状態“境界点 ５１・・・ノードコントローラ ５２・・・通信共有処理ネットワーク ５３・・・事象リスト ５４・・・事象プロセッサ ５５・・・同期化プロセッサ ５６・・・ステートレジスタ ５７−Ｔ　ｒｌｏｏｒレジスタ ５８・・・αレジスタ ５９・・・βレジスタ ｅｔ−ａｓ・・・ライン １００・・・シミュレーション時刻が終了時刻以下であ
るか？ １１０・・・Ｔ　　　を見出す １ｏｏｒ １２０・・・“リスク状態′に最も早い時刻を推定する １３０・・・“リスク状態１時刻以前の事象をシミュレ
ートする １４０・・・事象の設定及び／あるいは取消しを行ない
、シミュレート済みの事象をリストから削除する 出　願　人：アメリカン　テレフォン　アンド日Ｇ、　
　Ｉ ＦＩＯ，２ ＦＩＧ、　　３ ＦＩＧ、　４

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. （１）相互作用するサブシステムを有し、該サブシステ
   ムの１つに発生する変化と当該変化の前記サブシステム
   の他のものに対する影響との間に最小遅延が存在するシ
   ステムの振舞いをシミュレートする方法において、 前記サブシステムの各々におけるシミュレーション時刻
   において発生する事象をシミュレートし、シミュレート
   さるべき事象のうちの最も早いシミュレーション時刻か
   ら予め選択された時間間隔内に入るシミュレート時刻を
   有する事象に限定される複数のシミュレーションステッ
   プを有することを特徴とするシミュレーション方法。
2. （２）前記シミュレーションステップの後に、シミュレ
   ーション時刻における前記予め選択された時間間隔を進
   めるステップが実行されることを特徴とする請求項１に
   記載のシミュレーション方法。
3. （３）前記シミュレーションステップが、同時に複数個
   の事象のシミュレーションを行なうことを特徴とする請
   求項１に記載のシミュレーション方法。
4. （４）前記シミュレーションステップの前に、それ以前
   のシミュレーションステップに応じ前記サブシステムの
   状態又はサブセットにおいて生じた変化に基づいて、割
   当てられた事象がシミュレートさるべきか否かを推定す
   るステップを有することを特徴とする請求項１に記載の
   シミュレーション方法。
5. （５）前記サブセットに属するサブシステムが、前記予
   め選択された時間間隔の、シミュレーション時刻上での
   拡がり（ｓｐａｎ）に依存することを特徴とする請求項
   ４に記載のシミュレーション方法。
6. （６）前記サブセットが、前記予め選択された時間間隔
   の時間拡がり及び前記サブシステム間の前記遅延によっ
   て制御されることを特徴とする請求項４に記載のシミュ
   レーション方法。
7. （７）前記サブセットはサブシステムを有し、その遅延
   が前記予め選択された時間間隔以内であることを特徴と
   する請求項４に記載のシミュレーション方法。
8. （８）前記推定ステップがαの値を計算し、前記シミュ
   レーションステップが、αより大きくないシミュレーシ
   ョン時刻を有する事象をシミュレートすることを特徴と
   する請求項４に記載のシミュレーション方法。
9. （９）サブシステムｉに対する前記αであるα＿ｉは、 ｄ（ｊ、ｉ）をサブシステムｊで生じた変化とそのシス
   テムｉへの影響との間の前記遅延、ｄ（ｉ、ｊ）をサブ
   システムｉで生じた変化とそのシステムｊへの影響との
   間の前記遅延、及びＴ＿ｊをサブシステムｊにおけるシ
   ミュレートさるべき事象のうちの最も早い時刻を有する
   もののシミュレート時刻、とした場合に、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で与えられることを特徴とした請求項８に記載のシミュ
   レーション方法。
10. （１０）前記推定ステップは、前記サブシステムのうち
    の１つにおける変化の効果が前記サブシステムのうちの
    他の１つを通して伝達することを阻止する条件の考察を
    含むことを特徴とする請求項４に記載のシミュレーショ
    ン方法。
11. （１１）前記推定ステップがαの値を計算し、前記シミ
    ュレーションステップがαより大きくないシミュレーシ
    ョン時刻を有する事象をシミュレートし、サブシステム
    ｉに対するαの値であるα＿ｉが以下のステップに従う
    反復における最終値α＾ｋ＿ｉであることを特徴とする
    請求項４に記載のシミュレーション方法： １：α＾ｏ＿ｉ＝＋∞；β＾ｏ＿ｉ＝Ｔ＿ｉ；ｋ＝０と
    おく、２：同期をとる、 ３：▲数式、化学式、表等があります▼を計算する、 ４：α＾ｋ＾＋＾１＿ｉ＝ｍｉｎ｛α＾ｋ＿ｉ，β＾ｋ
    ＾＋＾１＿ｉ｝を計算する、５：同期をとる、 ６：▲数式、化学式、表等があります▼を計算する；Ａ
    の全て のノードに対して送出する、 ７：Ａ≦Ｔ＿ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒ＋Ｂの場合にはｋをイ
    ンクリメントしてステップ３に戻る； ここで、Ｔ＿ｉ、はサブシステムｉにおける最も早いシ
    ミュレーション時刻を有する事象のシミュレーション時
    刻、β＾ｋ＿ｉはｋ回目の反復における補助変数の値、
    そしてｄ（ｊ、ｉ）は、サブシステムｊで生じた変化と
    、そのサブシステムｉへの影響との間の前記遅延である
    。
12. （１２）前記推定ステップがαの値を計算し、前記シミ
    ュレーションステップがαより大きくないシミュレーシ
    ョン時刻を有する事象をシミュレートし、サブシステム
    ｉに対するαの値αｉが以下のステップに従う反復にお
    ける最終値α＾ｋ＿ｉであることを特徴とする請求項４
    に記載のシミュレーション方法。 １：α＾ｏ＿ｉ＝＋∞；β＾ｏ＿ｉ＝Ｔ＿ｉ；ｋ＝０と
    おく、２：同期をとる、 ３：▲数式、化学式、表等があります▼を計算する、 ４：α＾ｋ＾＋＾１＿ｉ＝ｍｉｎ｛α＾ｋ＿ｉ，β＾ｋ
    ＾＋＾１＿ｉ｝を計算する、５：同期をとる、 ６：▲数式、化学式、表等があります▼を計算する；Ａ の値を全てのノードに対して送出する、 ７：Ａ≦Ｔ＿ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒ＋Ｂの場合にはｋをイ
    ンクリメントしてステップ３に戻る； ここで、Ｔｉはサブシステムｉにおける最も早いシミュ
    レーション時刻を有する事象のシミュレーション時刻、
    β＾ｋ＿ｉはｋ回目の反復における補助変数の値、ｄ（
    ｊ、ｉ）はサブシステムｊで生じた変化とそのサブシス
    テムｉへの影響との間の前記遅延、そしてＯＰ＿ｊ＿ｉ
    は、サブシステムｊのサブシステムｉの方向に関する不
    透明期間である。
13. （１３）前記推定ステップがαの値を計算し、前記シミ
    ュレーションステップがαより大きくないシミュレーシ
    ョン時刻を有する事象をシミュレートし、 ここで、サブシステムｉに対するαの値α＿ｉが、ＯＰ
    ＿ｊ＿ｉをサブシステムｊのサブシステムｉ方向に関す
    る不透明期間とするとき、 ▲数式、化学式、表等があります▼ に等しいことを特徴とする請求項４に記載のシミュレー
    ション方法。
14. （１４）複数の、相互作用をするサブシステムを有する
    システムの離散事象シミュレーションを実行するシステ
    ムにおいて、 複個数のブロックとコントローラシステムとを有し、 前記各々のブロックは 予め選択されたサブシステムをシミュレートし、前記予
    め選択されたサブシスシテムに関する事象リストと前記
    予め選択されたサブシステムの状態に関する情報と推定
    値αとを保持する手段を有し、この推定値αは、前記ス
    テートレジスタの情報あるいは前記事象リスト中の事象
    が隣接するサブシステムによって修正されうる最も早い
    シミュレーション時刻の推定値であり、 前記コントローラシステムは、前記事象リストにおける
    事象のシミュレーションの実行及び前記Ｔ＿ｆ＿ｌ＿ｏ
    ＿ｏ＿ｒ及びαの値の再推定を反復して行なう、ことを
    特徴とするシミュレーションシステム。
15. （１５）前記コントローラシステムが、前記ブロックと
    交信する相互に接続された複数のコントローラを有し、
    各々のコントローラが前記事象リストにおける事象のシ
    ミュレーション及び前記αの値の再推定を反復して行な
    うことを特徴とする請求項１４に記載のシミュレーショ
    ンシステム。
16. （１６）前記コントローラシステムは、 関連した事象リスト、関連した状態情報を保持する手段
    及び隣接ブロックに接続され、該隣接ブロックが予め選
    択されたサブシステムに直接影響を及ぼすあるいは当該
    サブシステムから影響を及ぼされるサブシステムをシミ
    ュレートするブロックであり、そこにおいて前記関連し
    た事象リストにおける事象のシミュレーションを実行し
    、前記事象のシミュレーションによって要求されたよう
    に、前記関連した事象リスト及び前記隣接したブロック
    のリストを修正する、前記ブロックの各々に関連した事
    象推定プロセッサと； 前記ブロックの各々に関連し、その関連した事象リスト
    及びαの値を保持する手段に接続された、前記αの値を
    生成するための同期化プロセッサと；前記複数の事象推
    定プロセッサ及び同期化プロセッサを相互に接続する手
    段と； を有することを特徴とする請求項１４に記載のシミュレ
    ーションシステム。
17. （１７）前記同期化プロセッサは、Ｔｊをサブシステム
    ｊにおける最も早期のシミュレーション時刻を有する事
    象のシミュレーション時刻とするとき、前記サブシステ
    ムの予め選択されたサブセットから、Ｔｊの値に基づい
    てαの値を生成することを特徴とする請求項１６に記載
    のシミュレーションシステム。
18. （１８）前記同期化プロセッサの各々は、隣接するブロ
    ックにおける可能的変化を考慮することに基づいて、そ
    のブロックに対するαの値を生成することを特徴とする
    請求項１６に記載のシミュレーションシステム。
19. （１９）前記考慮が反復法によることを特徴とする請求
    項１８に記載のシミュレーションシステム。
20. （２０）前記考慮が不透明期間を考慮するものであるこ
    とを特徴とする請求項１９に記載のシミュレーションシ
    ステム。
21. （２１）前記同期化プロセッサの各々は、隣接するブロ
    ックの不透明期間を考慮することに基づいて、そのブロ
    ックに対するαの値を生成することを特徴とする請求項
    １６に記載のシミュレーションシステム。
22. （２２）前記コントローラシステムは、前記ブロックと
    交信し、各々が前記事象リストにおける事象のシミュレ
    ーション及びαの値の再推定を反復して行なう、複数個
    のコントローラと； 前記コントローラを相互接続する手段と； を有することを特徴とする請求項１４に記載のシミュレ
    ーションシステム。
23. （２３）前記相互接続手段は、Ｔｉを前記事象リストに
    おけるシミュレートさるべき事象の最も早いシミュレー
    ト時刻を有するもののシミュレート時刻とするとき、前
    記事象リストの各々からＴｉを受信し、Ｔｉの最小値で
    あるＴ＿ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒを生成し、そして当該Ｔ＿
    ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒを前記コントローラの各々に返送す
    ることを特徴とする請求項２２に記載のシミュレーショ
    ンシステム。
24. （２４）離散事象シミュレーションを実行するシステム
    において、 各々のブロックが、予め選択されたサブシステムをシミ
    ュレートし、前記予め選択されたサブシステムに関連し
    た事象リストと前記予め選択されたサブシステムのＴ＿
    ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒ、α、β及び状態に関する情報をス
    トアするためのレジスタとを有している、シュミレート
    される相互作用サブシステムの数と同数の複数個のブロ
    ックと； 前記複数個のブロックを相互接続するための手段と； 前記ブロックの各々に関連し、関連する事象リスト、ス
    テートレジスタ及び隣接するブロックに接続され、該隣
    接するブロックが前記予め選択されたサブシステムに対
    して直接影響を及ぼすあるいは影響を及ぼされるサブシ
    ステムをシミュレートするブロックであり、そこにおい
    て前記関連した事象リストにおける事象のシミュレーシ
    ョンを実行し、前記事象のシミュレーションによって要
    求されたように前記関連した事象リスト及び前記隣接し
    たブロックのリストを修正する、前記ブロックの各々に
    関連した事象処理コントローラと；関連した事象リスト
    と、Ｔ＿ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒ、α及びβレジスタと、更
    に前記相互接続手段とに接続され、Ｔ＿ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ
    ＿ｒが、前記事象リストにおいて見出されるシミュレー
    トさるべき事象の中の最も早いシミュレーシ時刻であり
    、αが、前記ステートレジスタの情報あるいは前記事象
    リスト中の事象が隣接するサブシステムによって修正さ
    れる最も早いシミュレーション時刻の推定値であり、β
    がαの推定に用いられる補助推定値であるとして、前記
    Ｔ＿ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒ、αおよびβレジスタの値を生
    成する同期化コントローラと； を有することを特徴とするシミュレーションシステム。
25. （２５）離散事象シミュレーションを実行するシステム
    において、 各々のブロックが予め選択されたサブシステムをシミュ
    レートし、前記予め選択されたサブシステムに関連した
    事象リストと前記予め選択されたサブシステムのＴ＿ｆ
    ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒ、α、及び状態に関する情報をストア
    するためのレジスタとを有している、シミュレートされ
    る相互作用サブシステムの数と同数の複個数のブロック
    と； 前記複数個のブロックを相互接続するための手段と； 前記ブロックの各々に関連し、関連する事象リスト、ス
    テートレジスタ及び前記ブロックのサブセットに接続さ
    れ、前記関連した事象リストにおける事象のシミュレー
    ションを実行し、前記事象のシミュレーションによって
    要求されたように前記関連した事象リスト及び前記隣接
    したブロックの事象リストを修正する、前記ブロックの
    各々に関連する事象処理コントローラと； 関連した事象リストと、Ｔ＿ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒ及びα
    レジスタと、更に前記相互接続手段とに接続され、Ｔ＿
    ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒが前記事象リストにおいて見出され
    るシミュレートさるべき事象の中の最も早いシミュレー
    ト時刻であり、αが前記ステートレジスタの情報あるい
    は前記事象リスト中の事象が隣接するサブシステムによ
    って修正される最も早いシミュレーション時刻の推定値
    であるとして、前記Ｔ＿ｆ＿ｌ＿ｏ＿ｏ＿ｒ及びαレジ
    スタの値を生成する同期化コントローラと； を有することを特徴とするシミュレーションシステム。