计算机仿真

有经济、安全、可重复和不受气候、场地、时间限制的优势，被称为除理论推导和科学试验之外的人类认识自然和改造自然的第三种手段。

计算机仿真以计算机作为试验平台，其产生和发展与计算机的发明和计算机技术的发展紧密相关。20世纪50年代是模拟计算机仿真阶段，70年代是数字-模拟混合计算机仿真阶段，80年代～90年代初是专用数字计算机仿真阶段，20世纪末和21世纪初是通用数字计算机仿真阶段，21世纪初也进入了基于网络的分布式交互仿真阶段，以及高性能计算机仿真阶段。

计算机仿真综合集成了计算机、网络、图形图像、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个技术领域的知识。主要内容包括：①建模与实时仿真技术。在计算机上建立仿真模型，实现实时模型计算、与外部仿真设备实时通讯。在建模方面，采用面向微分方程的仿真语言或图形化（组件）建模；在实时仿真方面，基于实时操作系统和实时仿真软件来保证模型计算的正确性和仿真帧时间的确定性。②分布式交互仿真技术。将不同的仿真设备通过网络连接起来实现互操作和仿真。采用分布式交互仿真或高层体系结构技术实现分布式交互仿真。③面向对象仿真技术。构成系统的对象，而非系统的功能来建立系统的模型，利用继承、封装和多态等面向对象机制开发仿真系统。④复杂系统分析仿真技术。通过作业级、任务级和线程级三级并行来解决大样本、多实体、超实时、因果序协同、复杂模型解算的问题。作业级并行通过在多组计算节点上运行不同的仿真样本来解决大样本的问题；任务级并行采用并行离散事件仿真技术将不同的实体分配给不同的处理器，利用多个处理器并行地处理所有的事件来解决多实体、超实时、因果序协同的问题；线程级并行采用多核CPU、GPU、FPGA、DSP、MIC等，使得计算问题分解，进行多线程并行处理来解决复杂模型解算的问题。

计算机仿真具有良好的可控性、无破坏性、安全、可靠、不受外界条件（如气象条件与场地空域）的限制、可多次重复、高效和经济性等特点，发展十分迅速，已经成为众多领域技术所依托的一种基本手段。