| Лекции по дисциплине «Программное обеспечение систем управления технологическими процессами» | |
| Автор: drug | Категория: Технические науки / Автоматизация | Просмотров: | Комментирии: 0 | 02-01-2013 16:38 |
Лекции по дисциплине
«Программное обеспечение систем управления технологическими процессами»
Системный анализ. Определение и этапы.
Системный анализ может рассматриваться как методологическая концепция построения сложных систем. Под системным анализом будем понимать реализацию следующих этапов исследования сложной системы:
1. Построение общих принципов поведения сложной системы;
2. Формирование совокупности методов анализа;
3. Решение проблемы сложности и неопределённости;
4. Определение предельных характеристик системы;
5. Автоматизация исследований.
В основу понятийного аппарата системного анализа положены следующие категории: система, подсистема, элемент, структура, среда, состояние, цель, композиция, декомпозиция, обратная связь.
Алгоритм системного анализа включает в себя 3 макроэлемента: 1. Постановка проблемы:
1. Постановка задачи;
2. Определение объекта исследования;
3. Формирование целей:
4. Задание критериев и ограничений; Разделение системы и внешней среды:
1. Определение границ исследования системы;
2. Первичная структуризация системы,
3. Подразделение общей системы на систему и внешнюю среду;
4. Выделение составных частей среды;
5. Декомпозиция внешних воздействий на элементарные воздействия; Разработка математической модели:
1. Формальное описание
2. Параметризация модели
3. У становление зависимости между параметрами
4. Декомпозиция модели на составные части
5. Уточнение первичной структуры
6: Исследование модели
Понятие системы. Примеры системы. Свойства сложных систем.
Определение категории система.
• Система - целенаправленное множество взаимосвязанных элементов .любой природы.
• Система - это объект, который определяется множествами элементов, преобразований, правил образования последовательностей элементов.
• Система - это объект, состоящий из элементов, свойства которых не сводятся к свойству самого объекта.
• Система - это объект, обладающий следующими свойствами:
• целостность и декомпозируемость (чёткое определение
целостности образования элементов и их чёткое разделение);
• наличие существенно устойчивых взаимоотношений элементов;
• наличие определённой организации;
• наличие таких; качеств, которые присущи только системе в целом, но несвойственны ни одному из её элементов.
Под сложной динамической системой следует понимать развивающиеся во времени и в пространстве целостные объекты, состоящие из большого числа элементов и связей и обладающие свойствами, которые отсутствуют у элементов и связей, их образующих.
Выделение и построение любой системы осуществляется этапами:
1. Постановка цели
2. Декомпозиция цели на подцели
3. Определение функций, обеспечивающих достижение цели
4. Синтез структуры, обеспечивающий выполнение функций.
Цели возникают, когда существует так называемая проблемная ситуация.
Проблемная ситуация - ситуация, которую нельзя разрешить имеющимися средствами.
Цель - состояние, к которому направлена тенденция движения объекта.
Среда - совокупность всех систем, кроме той, которая реализует заданную цель. Ни одна система не является абсолютно замкнутой. Взаимодействие системы со средой реализуется через внешние связи.
Связи могут быть входными и выходными. Они подразделяются на:
• информационные
• ресурсные
Системы бывают:
• социальные простые
• биологические сложные
• механические вероятностные
• химические детерминированные
• экологические стохастические
Структура системы представляет собой устойчивую упорядоченность элементов системы и их связей в пространстве и во времени. Структура, может быть материальной и формальной.
Формальная структура — совокупность функциональных элементов и их отношений, необходимых и достаточных для достижения системой заданных целей.
Материальная структура - реальное наполнение формальной структуры.
• общее программное обеспечение включает операционные системы, локальные и глобальные сети и комплексы программ технического обслуживания специальных вычислительных средств;
• специальное программное обеспечение включает так называемые организующие программы и программы, реализующие алгоритмы контроля и управления;
• Информационное обеспечение включает внутримашинную и внемашинную информацию.
Внемашинная информация - это система классификации кодирования и все исходные данные.
Внутримашинная информация - это информационная база и информационные потоки.
• Организационное обе-спечение включает инструктивно-методические материалы и оперативно-обслуживающий персонал.
А также:
• Математическое обеспечение:
• Лингвистическое обеспечение;
• Правовое обеспечение.
Функции системы:
При создании системы после определения проблемной ситуация в первую очередь определяются конкретные цели функционирования системы. Такими целями могут быть:
• экономия топлива, сырья, материалов и других производственных ресурсов;
• обеспечение безопасности функционирования объекта;
• повышение качества выходного продукта или обеспечение заданных значений параметров выходных изделий;
• снижение затрат живого труда;
• достижение оптимальной загрузки оборудования;
• оптимизация режимов работы технологического оборудования.
Под функцией системы будем подразумевать совокупность действий системы, направленных на достижение определённой частной цели управления.
Совокупность действий системы представляет собой последовательность, операций и процедур, выполняемых частями системы. Будем отличать функции системы от функций управления.
Функции системы подразделяются на:
• защитные функции реализуют защиту оборудования и человека во внештатных ситуациях. Они включают в себя:
• технологическую защиту;
• аварийную защиту;
• управляющие функции - результатом работы этих функций является выработка и реализация управляющих воздействий на объект управления. К управляющем функциям относятся:
• регулирование и стабилизация отдельных параметров;
• однотактное логическое управление;
• программное логическое управление;
• оптимальное управление режимами;
• адаптивное управление;
• информационные функции реализуют сбор, обработку и представление информации о состоянии автоматизированного объекта оперативному персоналу или передана этой информации для последующей обработки. К информационным функциям относятся:
• измерение параметров;
• контроль параметров;
• вычисление параметров;
• формирование и выдача данных оперативному персоналу;
• подготовка и передача информации в смежные системы управления;
• обобщённая оценка и прогноз состояния автоматизированного комплекса и оборудования.
• вспомогательные функции.
Режимы реализации функций:
В зависимости от участия человека в выполнении функций системы различают автоматизированный и автоматический режимы реализации функций.
Автоматизированный режим:
• РУЧНОЙ режим, при котором техническое обеспечение представляет оперативному персоналу контрольно-измерительную информацию об объекте управления, а выбор и реализация управляющих воздействий производится оператором
• Режим советчика, при котором техническое обеспечение вырабатывает рекомендации по управлению, а решение об их использовании принимается и реализуется оперативным персоналом
• Диалоговый режим, при котором оперативный персонал имеет возможность корректировать постановку и условие задачи, решаемой техническим обеспечением при выработке рекомендаций по управлению объектом.
Автоматический режим:
• Режим прямого цифрового либо аналого-цифрового управления, при котором вычислительные средства формируют воздействие на исполнительные органы
• Режим косвенного управления, когда средства вычислительной техники автоматически меняют параметры настройки локальных систем управления либо регулирования.
Общие технические требования к системе: Система и её составляющие должны удовлетворять требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Система должна:
• обладать признаками системы в части управления объектом;
• обеспечивать управление объектом в соответствии с принятыми критериями управления;
• выполнять все возложенные на неё функции с заданными характеристиками и показателями качества управления;
• обладать требуемым уровнем надёжности, живучести и безопасности;
• обеспечить возможность взаимоотношения функционирования системы со
смежными системами;
• отвечать эргономическим требованиям: к способам и форме представления
информации, к размещению технических средств, к созданию условий для
нормальной деятельности оперативного персонала;
• обладать требуемыми метрологическими характеристиками измерительных каналов:
Типы структур систем
• последовательный или цепочечный;
• циклически замкнутая;
• структура типа «колесо»;
• «звезда»;
• многосвязная структура;
• матричная структура.
Классификация автоматизированных
систем управления.
Автоматизированные системы как объект управления характеризуются множеством параметров или признаков, которые могут выступать в роли классических.
Классификация автоматизированных систем управления проводится с
целью:
• выбора систем-аналогов для анализа конъюнктурных свойств;
• оценки необходимых ресурсов для планирования и нормирования разработки системы:
• определения конкурентоспособности создаваемой системы.
К основным классификационным признакам создаваемой системы отнесём следующие:
• уровень, занимаемый системой в иерархии экономических, технических отношений:
• межгосударственные;
• государственные;
• отраслевые;
• объединений (корпораций);
• предприятий (фирм);
• технологических объектов;
• назначение системы:
• административные;
• общественные;
• политические;
• социальные,
• сборочные;
• коммерческие;
• финансовые;
• образовательные;
• технологические;
• транспортные;
• связи;
• правовые.
• функции, реализуемые системой:
• организационно-экономические;
• технологические;
• интегральные.
• характер реализуемых задач:
• стратегические;
• тактические;
• оперативные.
• форма выходных результатов:
• информационно-управляющие;
• информационно-советующие;
• информационно-справочные.
структура:
• централизованные;
• иерархические;
• децентрализованные;
характер протекания производственного процесса:
• непрерывные;
• дискретные;
• дискретно-непрерывные;
показатель условной информационной мощности:
• наименьшие (количество параметров 10-40);
• малые (количество параметров 41-160);
• • средние (количество параметров 161-650);
• повышенные (количество параметров 651-2500);
• высокие (количество параметров 2501 и выше);
уровень функциональной надёжности:
• минимальные (не требуются специальные меры для реализации надёжности);
• Средние (надёжность регламентируется, но отказы системы не приводят к остановкам объекта);
• высокие (надёжность жёстко регламентируется);
топология:
• сосредоточенные;
• распределённые.
Многопользовательские и многозадачные операционные
системы
Назначение ОС состоит в организации выполнения программ пользователей. Для того чтобы выполнить какую-либо программу пользователь должен передать в ОС сведения об этой программе. По способу передачи этой информации различают ОС пакетной обработки и диалоговые ОС.
(см. рис.).
Наиболее развитой системой пакетной обработки является оперативная система ЕС ЭВМ.
Пакетная обработка может быть организована как в однозадачном, так и в мультизадачном режиме.
Диалоговая ОС может быть предназначена для одновременного обслуживания одного или нескольких пользователей. Однопользовательские диалоговые ОС обычно разрабатываются для персональных ЭВМ. Многопользовательские диалоговые ОС применяются на больших и малых ЭВМ, оборудование пользователей. Однопользовательские ОС обычно не обеспечивают мультизадачный режим работы, тогда как многопользовательские ОС строятся как мультизадачные.
На следующем рисунке приведен вариант классификации ОС:
Итак, теперь расшифруем все сокращения: О-з - однозадачные М-з - многозадачные
ОО-з - однопользовательские однозадачные ММ-з - многопользовательские мультизадачные С фчз - с фиксированным числом задач С пчз - спеременным числом задач С вп - с виртуальной памятью Без вп - без виртуальной памяти
Несмотря на довольно четкую классификацию, на вопрос какая ОС лучше нет однозначного ответа. Так например, при решении задач, требующих затрат машинного времени, может оказаться более предпочтительней пакетная обработка, тогда как задачи, время решения которых измеряется секундами, удобнее решать с использованием диалоговых ОС.
Основы концептуального проектирования БД
Этап концептуального проектирования связан с описанием и синтезом разнообразных информационных требований пользователей в первоначальный проект баз данных. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление информационных требований, например, такое как диаграмма «сущность-связь». Основу этой диаграммы составляет набор сущностей, который представляет или моделирует определенную совокупность сведений, специфицированную в требованиях. Сущности могут быть описаны атрибутами, позволяющими детализировать свойства сущности. Один или несколько атрибутов могут служить идентификатором для обозначения отдельных экземпляров сущности. Связи между сущностями отображают функциональные аспекты информации, представленной сущностями.
Существует несколько подходов к построению диаграмм типа «сущность-связь». Общим для всех подходов является набор из четырех основных проектных решений или шагов:
1. Определение сущностей.
2. Определение атрибутов сущностей.
3. Идентификация ключевых атрибутов сущностей.
4. Определение связей между сущностями.
Хотя существует некоторая общность мнений о необходимости этих шагов для построения информационной структуры, тем не менее нет общего соглашения относительно порядка их выполнения. Главное, что здесь необходимо, это чтобы первоначальная информационная структура была хотя бы частично независимой от процесса обработки, что позволит обеспечить гибкость процесса проектирования.
Подход к концептуальному проектированию обычно предполагает, что рассматривается представление одного-единственного пользователя. При этом возможно предположить, что таким единственным пользователем является администратор или проектировщик базы данных, который понимает требования всех пользователей и объединяет эти требования в полный набор согласованных спецификаций. Альтернативным является подход, в котором «интеграция представлений» выполняется как часть процесса концептуального проектирования.
Основы концептуального проектирования.
Концептуальное проектирование оперирует информацией, независимой от любой фактической реализации (т. е. от любой конкретной системы технического или программного обеспечения). Цель концептуального проектирования именно в том и состоит, чтобы представить информацию в доступной пользователю форме, не зависящей от спецификаций системы, но реализуемой несколькими системами.
Существует два подхода к концептуальному проектированию:
► Объектное представление;
► Моделирование сущностей.
Экспертные оценки концептуальной модели данных.
Метод экспертных оценок ставит следующие основные вопросы:
• Обладает ли концептуальная модель достаточной полнотой?
• Достаточно ли хорошо она отражает предметную область?
• Корректна ли она?
Подобные или более детализированные вопросы относительно всех аспектов системы (требований пользователя, программирования, операций и т. д.) не должны остаться без ответа. В процессе экспертизы выявляется все, что в проекте упущено, и это несомненно идет на пользу его полноте.
Корректность модели тщательно проверяется при анализе архитектуры системы. При этом требования пользователя к данным и процессам, а также к типизации процессов и данных рассматриваются с различных позиций.
В ходе экспертизы проекта исследуются особенности преобразования данных, т. е. процесс трансформации информационной модели в СУБД-зависимое представление. Первый шаг - определение правильности и полноты самой информационной модели. На следующем шаге исследуется СУБД-зависимое представление.
Основные понятия имитационного моделирования.
Имитационная модель (ИМ) – программа, при выполнении которой на ЭВМ в численном виде воспроизводится процесс функционирования системы в соответствии с известным причинно-следственным механизмом, определяющим состояния элементов системы и очередные моменты времени через их состояния в прошлом.
Системы делятся на непрерывные (все переменные представляют собой непрерывные функции времени) и дискретные.
Движение в модельном времени в программе осуществляется по принципу Δt – малых приращений времени. Поэтому мат. аппарат при моделировании непрерывных систем в значительной мере совпадает с численными методами решений диф. уравнений. В дискретных системах все переменные являются дискретными функциями времени. Это значит, что их изменение осуществляется мгновенно в отдельные моменты времени, между которых значения переменных не меняются. Все изменения называются событиями. Количество типов событий для данного класса систем ограниченно. Каждый тип событий моделируется отдельной программной процедурой. Перемещения в модельном времени происходят по принципу Δz – от событий к событию.
Соответственно языки программирования ИМ систем делятся на языки моделирования дискретных систем, языки моделирования непрерывных систем, языки моделирования непрерывно-дискретных систем. Всего известно несколько сотен хорошо документированных языков ИМ. Наиболее распространенным и поверхностным считается язык GPRS.
ИМ отличается от аналитического тем, что не требует составления и решения уравнений, не связанного применением формальных понятий определенного мат. аппарата, уровень детализации при моделировании может быть произвольным. Поэтому реальная система может быть промоделирована с любой точностью (единственное ограничение – хорошее знание исследуемой системы). Выполнение ИМ на ЭВМ называется имитационным экспериментом (ИЭ). Чтобы накопить информацию о показателях функционирования системы применяют два метода планирования ИЭ:
• параллельный эксперимент – при заданном начальном состоянии системы прогон модели осуществляется N – раз. В каждом прогоне начальные значения датчиков БСВ (непрерывная случайная величина, равномерная распределенная на интервале от 0 до 1). В результате получается N независимых реализаций процесса. Так как все реализации независимы. Можно находить не только среднее значение процесса, но и определить точность результата усреднения классическими методами. Результат усреднения дает информацию обо всем процессе, включая фазы переходного и стационарного процессов.
• последовательный эксперимент – основан на применении теоремы об эргодическом процессе. Для эргодического процесса среднее по множеству равно среднему по времени. В последовательном эксперименте выполняется один достаточно длинный прогон, в котором среднее значение процесса определяется как среднее по времени.
Цели и критерии эффективности автоматизированной системы управления.
Алгоритм анализа (оценки) конъюнктурных свойств системы включает в себя следующие элементы:
• формирование множеств свойств (показателей системы);
• выбор необходимых показателей и свойств;
• формирование сводной таблицы показателей;
• выбор аналог ов автоматизированной системы управления;
• определение значений показателей основных свойств системы и аналогов;
• определение комплексных показателей;
• принятие решения о конъюнктурных свойствах разрабатываемой системы.
Показатели системы можно разбить на две группы:
• технические показатели системы:
1) быстродействие
2) живучесть
3) надёжность
4) помехоустойчивость
5) безопасность
6) точность
7) функциональную полноту
8) эргономичность
9) достоверность вычислений
10) показатель параллелизма
11) уровень оптимизации решений:
• «экологичность»
• зволюционность
• престижность
• гарантированность
• экономические показатели системы:
1) годовая экономия
2) годовой экономический эффект
3) коэффициент эффективности
4) срок окупаемости капитальных вложений
5) затраты.
• допускать возможность модернизации и развития в пределах, предусмотренных техническим заданием на создание системы:
• нормально функционировать в условиях, указанных в техническом задании
на систему;
• обеспечивать заданный срок службы системы.
Программное обеспечение автоматизированной системы
Программным обеспечением (ПО) вычислительной машины называют совокупность программ и сопровождающей их документации, позволяющую использовать вычислительную машину для решения задач.
Системное ПО включает программы, необходимые для согласования работы всего вычислительного комплекса при решении задач, а также при разработке новых программ.
Прикладное ПО разрабатывается и используется для решения конкретных задач пользователей ЭВМ и включает прикладные программы и пакеты программ.
Программное обеспечение можно рассматривать и с точки зрения взаимодействия его элементов.
Вашему вниманию представлена традиционная схема, представляющая иерархию программного обеспечения:
Рассмотрим поподробнее схему, представленную выше. Ядро ОС является резидентным. С его помощью осуществляется автоматический запуск и проверка готовности основных узлов вычислительного комплекса.
Ядро и окружение ОС образуют базовое программное обеспечение. Расширение ОС занимает промежуточное положение между базовым и прикладным программным обеспечением. Состав и структура его могут сильно варьироваться.
Прикладное программное обеспечение представлено программными средствами, в состав которых входят в основном следующие классы.
Эталонная модель взаимодействия открыты систем .
Уровень - это вид услуг, которые должны выполнятся на этом уровне, и средства, которыми эти услуги выполняются.
К средствам относится совокупность правил взаимодействия на определенном уровне, алгоритмы и программы, реализующие эти правила, все это определяется как протокол взаимодействия на определенном уровне.
ЭМВОС предполагает 7 уровней взаимодействия. Услуги предоставляются снизу вверх.
Физический уровень:
Обеспечивает физический контакт между системами и представляет верхнему уровню средства для передачи сигналов и информации (радиоканал, кабельный).
Канальный уровень:
Служит для побитовой передачи сигналов, кодовых комбинаций, обеспечивающих обнаружение и исправление ошибок, реализует средства повышения достоверности передачи (параллельная передача, обратная связь, кодирование). Возможна реализация средств тестирования канала, канальный уровень использует одно или несколько физических соединений.
Сетевой уровень:
Обеспечивает доставку блока информации в соответствии с адресом, указанным в заголовке блока.
Настроен в основном на передачу пакетов. Функции уровня:
- маршрутизация
- ретрансляция
- сетевые соединения
- мультиплексирование сетевых соединений - сегментация укрупнение
- обнаружение и исправление ошибок - упорядочение данных
- управление потоками
- передача срочных данных
- выбор и повторная установка службы
Транспортный уровень:
Обеспечивает прозрачную передачу данных между сеансовыми объектами и освобождает их от выполнения функций по организации надежной и эффективной передачи данных. В 3-х фазах транспортного уровня могут выполнятся следующие функции: 1. фаза установления соединения
- выбор сетевого соединения, наиболее удовлетворяющего требованиям сеансового объекта с учетом
стоимости качества обслуживания; - решение о целесообразности мультиплексирования или расщепления транспортного соединения с
целью оптимизации использования сетевых соединений;
- выбор оптимального размера транспортного пакета:
- выбор функций, которые будут задействованы в фазе передачи данных; - отображение транспортных адресов в сетевые;
- обеспечение идентификации различных транспортных соединений между одной и той же парой транспортных точек доступа;
- передача служебных данных. 2. фаза передачи данных
- доведение транспортных служебных данных до сеансовых объектов получателей; - упорядочение данных; - укрупнение данных; - сцепление данных; - сегментация данных;
- мультиплексирование или расщепление данных; - управление потоком;
- обнаружение и исправление ошибок; - передача срочных данных;
- разграничение транспортных и служебных данных; - идентификация транспортного соединения. 3. фаза разъединения соединения - оповещение о причине разъединения;
- идентификация разъединяемого транспортного соединения; - передача служебных данных.
Сеансовый уровень (уровень сессий):
Устанавливает сеансовые соединения (диалог) между двумя взаимодействующими представительными объектами и поддерживает информационный обмен между ними. - установление сеансового соединения; - разъединение сеансового соединения;
- обмен обычными данными; - обмен срочными данными; - управление взаимодействием; - синхронизация сеансового уровня; - оповещение об особых состояниях.
Представительный уровень:
Обеспечивает независимость прикладных объектов от используемого синтаксиса (от правил кодирования передаваемой информации). - запрос установления сеанса;
- согласование и повторное согласование синтаксиса; - преобразование синтаксиса; - запрос завершения сеанса.
Прикладной уровень:
Обеспечивает доступ в среду ВОС для прикладных процессов, которые обмениваются информацией посредством прикладных объектов, прикладных протоколов и служб представлений. Кроме передачи данных, прикладная служба (совокупность объектов прикладного уровня) может выполнять следующие услуги:
- идентификация партнеров, предполагающих взаимодействие;
- определение текущей готовности партнеров, предполагающих взаимодействовать;
- установление полномочий для передачи; - согласование механизма секретности;
- аутентификация (узнавание) партнера;
- определение методологии назначения цен, достаточности ресурсов, приемлемого качества
обслуживания; - синхронизация взаимодействующих приложений;
- выбор дисциплины диалога, включающей процедуры инициализации и завершения;
- согласование ответственности за обнаружение ошибок и процедур управления целостностью данных; - идентификация ограничений по синтаксису данных.
Организация работ по разработке систем автоматизированного управления.
Участниками проектирования системы являются:
• фирма - разработчик аналогичных АС;
• заказчик этой системы;
• поставщик вычислительной техники и программного обеспечения.
Могут привлекаться профессионалы по созданию баз данных и информационных баз знаний, по локальным вычислительным сетям.
Стадиями создания АС являются:
• техническое задание;
• техническое проектирование;
• рабочее проектирование;
• внедрение.
Этап технического задания в свою очередь включает:
• стадию предпроектного обследования объекта, на которой устанавливается объект исследования, программа обследования, организационный план обследования.
• стадия проведения исследовательской работы включает следующие этапы:
• получение сведений о положении, закономерностях развития и функционирования объекта;
• получение сведений о возможности рационализации функционирования объекта;
• получение исходных данных для построения структурной, функциональной, и технологической моделей объекта.
• создание эскиза (облика АС) содержит разработку предварительной структуры, состав автоматизированных функций, общий алгоритм функционирования, предварительный выбор комплекса задач, предварительная оценка затрат, предварительная оценка надежности и эффективности будущей системы, предварительное распределение задач между человеком и вычислительной техникой;
• подготовка и выпуск тех. задания на систему.
При разработке технического задания должны быть использованы принципы:
• точность изложения;
• краткость изложения;
• лаконичность;
• корректность;
• конкретность требований (численное выражение требований);
• наличие требований к составу системы;
• наличие требований к ее характеристикам;
• наличие требований к показателям;
• учет требований нормативно-технической документации;
• доказательства целесообразности разработки.
Структура технического задания:
1. общие сведения
2. назначение и цели создания системы
3. характеристика объекта автоматизации
4. требования к системе
5. состав и содержание работ по созданию системы
6. порядок контроля и приемки системы
7. требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действии.
Целью этапа технического проектирования является разработка основных технических решений по создаваемой системе и, возможно, окончательное определение ее стоимости (если это оговорено договором).
Работы стадии технического проекта завершаются разработкой:
• общесистемных решений;
• проектной документации (для тех. проекта строительства);
• перечнем необходимых средств вычислительной техникик;
• документации специального программного и информационного обеспечения.
Основными стадиями этапа рабочего проектирования являются:
• разработка рабочей документации на тех. обеспечение;
• разработка рабочей документации на программное и информационное обеспечение;
• разработка эксплуатационной документации.
Целью этапа внедрения является передача созданной системы в эксплуатацию. Стадии внедрения:
• подготовка объекта к внедрению – выполняются работы:
• строительно-монтажные по необходимости;
• комплектация системы;
• обучения персонала.
• наладка АС – на этой стадии производятся:
• наладка отдельных частей АС;
• комплексная наладка системы, целью которой является проверка и достижение правильности выполнения алгоритмов;
• проведение испытаний на работоспособность.
• опытная эксплуатация системы осуществляется в соответствии с разработанной программой и предусматривает проверку тех. состояния системы, определение качественных и количественных показателей выполнения функций системы, проверку готовности персонала к эксплуатации системы, доработку программного обеспечения и корректировку эксплуатационной документации.
Структура интегрированной системы автоматизированного управления.
Структура ИСАУ определяется по функциональным подразделениям, которые объединяются по признаку выполнения определенных функций или операций.
Функциональная структура АСУ – структура, элементами которой подсистема, функции АСУ или их части, а связи между элементами – потоки информации, циркулирующей между ними в процессе функционирования АСУ.
Структура комплекса технических средств АСУ – структура, элементами которой являются устройства комплекса тех. средств АСУ, а связи между элементами отображают информационный обмен.
Выделяют обеспечивающие подсистемы:
• Мат. и программное обеспечение – совокупность мат. методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при создании и функционировании АСУ;
• информационное обеспечение – совокупность реализуемых решений по объемам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в АСУ при ее функционировании;
• организационное обеспечение – совокупность документов, регламентирующих деятельность персонала АСУ при ее функционировании;
• лингвистическое обеспечение – совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц при общении персонала ИАСУ;
• правовое обеспечение – совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношение при функционировании АСУ и юр. статус результатов ее функционирования.
Состав функциональной подсистемы ИСАУ:
• инженерная подготовка производства;
• оперативное управление основным производством;
• технико-экономическое планирование;
• управление финансами;
• технологическая подготовка производства;
• управление инструментальным обеспечением;
• управление сбытом;
• бух. учет;
• управление транспортным обслуживанием;
• управление ремонтным обслуживанием;
• управление материально-техническим снабжением;
• управление кадрами;
• управление делопроизводством;
• управление технологическим процессом;
• управление качеством продукции;
• межфункциональная координация;
• управление кап. строительством;
• контроль исполнительской дисциплины.
Дерево целей создания ПО СУ ТП.
1. Обеспечение организационной интеграции:
• выбрать орг. структуры, определить права и обязанности персонала всех звеньев ИСАУ;
• провести регламентацию порядка обмена информацией;
• определить ответственности за своевременность и недостоверность предъявления информации;
• разработать методическое обеспечение ИСАУ;
• обеспечить координацию и синхронизацию действий всех служб и исполнителей;
• создать сеть АРМ.
2. Обеспечение функциональной интеграции:
• определить набор технико-экономических показателей и технологических параметров для решения всей совокупности задач ИСАУ;
• декомпозировать технико-экономические показатели и технологические параметры по уровням управления с целью минимизации объема хранящихся данных и потоков информации;
• разработать задачи организации внутриуровневого и межуровневого обмена информацией, обеспечивающих автоматизацию процедуры принятия решений;
• разработать сквозные по уровням комплексы задач по всем основным функциям управления;
• выбрать критерии совместного функционирования локальных автоматизированных систем;
• разработать комплексы задач на основе критериев совместного функционирования локальных автоматизированных систем;
• разработать интерфейсы с эксплуатируемыми комплексами задач локальных АСУ;
• разработать мат. методы решения задач большой размерности, методы горизонтальной и вертикальной декомпозиции общей модели управления.
3. Обеспечение технической интеграции:
• обеспечит техническую кодовую и программную совместимость комплекса тех. средств локальной АС;
• обеспечит высокую достоверность решения задач;
• обеспечить максимальную мобильность конфигурации комплекса тех. средств;
• обеспечить дистанционный обмен данных между комплексами ЭВМ различного назначения источниками и потребителями информации по каналам связи;
• обеспечить высокие эксплуатационные характеристики комплекса тех. средств;
• обеспечить распределенную обработку данных;
• обеспечить высокую надежность комплекса тех. средств.
4. Обеспечение информационной интеграции:
• унифицировать формы документов, методики их заполнения и использования;
• унифицировать методики реализации плановых и др. расчетов;
• создать распределенную иерархическую систему взаимосвязанных баз данных и средств ведения;
• унифицировать требования к обмену информации;
• унифицировать требования к структуре, организации и форматам представления данных;
• использовать единую систему классификации и кодирования и средства ее ведения;
• обеспечить высокую достоверность хранения данных.
5. Обеспечения программной интеграции.
• обеспечить функционирование ИСАУ в условиях наличия различных операционных систем;
• обеспечить обмен информацией между различными типами ЭВМ и организацию распределенной обработки данных;
• обеспечить разнообразные режимы функционирования системы и ее компонентов;
• обеспечить интерфейсы между различными базами данных и системаим управления ими, интерфейсы с существующими программными средствами разных уровней;
• обеспечить оперативный доступ к базам данных на различных уровнях;
• обеспечить организацию вычислительного процесса многомашинного многофункционального комплекса технических средств;
• обеспечить мультипрограммный режим работы операционной системы;
• обеспечить восстановление после сбоя состояния данных и вычислительного процесса на определенный момент времени;
• обеспечить надежность функционирования системы.
Понятие модели. Параметры математических моделей
Модель - это материальный или мысленно представляемый объект или процесс, который в процессе извлечения информации замещает оригинал сохраняя его основные свойства. Типы моделей:
■ физические
■ математические
■ имитационные
Физические модели - это материальные объекты, представляющие копию
изучаемого объекта или явления.
Математическая модель - это формализованная схема описания явления, объекта или процесса, выраженного на математическом языке и отражающая
его основные свойства.
Создание Мат. модели делится на три этапа:
1. Выбор параметров задачи (переменные, неизвестные), выбор которых однозначно определяет моделируемую задачу.
2. Запись математической модели, т.е. запись условий задачи в виде матем. Соотношений.
3. Постановка цели на сформулированные модели.
Основные понятия имитационного моделирования.
Имитационная модель (ИМ) – программа, при выполнении которой на ЭВМ в численном виде воспроизводится процесс функционирования системы в соответствии с известным причинно-следственным механизмом, определяющим состояния элементов системы и очередные моменты времени через их состояния в прошлом.
Системы делятся на непрерывные (все переменные представляют собой непрерывные функции времени) и дискретные.
Движение в модельном времени в программе осуществляется по принципу Δt – малых приращений времени. Поэтому мат. аппарат при моделировании непрерывных систем в значительной мере совпадает с численными методами решений диф. уравнений. В дискретных системах все переменные являются дискретными функциями времени. Это значит, что их изменение осуществляется мгновенно в отдельные моменты времени, между которых значения переменных не меняются. Все изменения называются событиями. Количество типов событий для данного класса систем ограниченно. Каждый тип событий моделируется отдельной программной процедурой. Перемещения в модельном времени происходят по принципу Δz – от событий к событию.
Соответственно языки программирования ИМ систем делятся на языки моделирования дискретных систем, языки моделирования непрерывных систем, языки моделирования непрерывно-дискретных систем. Всего известно несколько сотен хорошо документированных языков ИМ. Наиболее распространенным и поверхностным считается язык GPRS.
ИМ отличается от аналитического тем, что не требует составления и решения уравнений, не связанного применением формальных понятий определенного мат. аппарата, уровень детализации при моделировании может быть произвольным. Поэтому реальная система может быть промоделирована с любой точностью (единственное ограничение – хорошее знание исследуемой системы). Выполнение ИМ на ЭВМ называется имитационным экспериментом (ИЭ). Чтобы накопить информацию о показателях функционирования системы применяют два метода планирования ИЭ:
• параллельный эксперимент – при заданном начальном состоянии системы прогон модели осуществляется N – раз. В каждом прогоне начальные значения датчиков БСВ (непрерывная случайная величина, равномерная распределенная на интервале от 0 до 1). В результате получается N независимых реализаций процесса. Так как все реализации независимы. Можно находить не только среднее значение процесса, но и определить точность результата усреднения классическими методами. Результат усреднения дает информацию обо всем процессе, включая фазы переходного и стационарного процессов.
• последовательный эксперимент – основан на применении теоремы об эргодическом процессе. Для эргодического процесса среднее по множеству равно среднему по времени. В последовательном эксперименте выполняется один достаточно длинный прогон, в котором среднее значение процесса определяется как среднее по времени.
Основы концептуального проектирования БД
Этап концептуального проектирования связан с описанием и синтезом разнообразных информационных требований пользователей в первоначальный проект баз данных. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление информационных требований, например, такое как диаграмма «сущность-связь». Основу этой диаграммы составляет набор сущностей, который представляет или моделирует определенную совокупность сведений, специфицированную в требованиях. Сущности могут быть описаны атрибутами, позволяющими детализировать свойства сущности. Один или несколько атрибутов могут служить идентификатором для обозначения отдельных экземпляров сущности. Связи между сущностями отображают функциональные аспекты информации, представленной сущностями.
Существует несколько подходов к построению диаграмм типа «сущность-связь». Общим для всех подходов является набор из четырех основных проектных решений или шагов:
5. Определение сущностей.
6. Определение атрибутов сущностей.
7. Идентификация ключевых атрибутов сущностей.
8. Определение связей между сущностями.
Хотя существует некоторая общность мнений о необходимости этих шагов для построения информационной структуры, тем не менее нет общего соглашения относительно порядка их выполнения. Главное, что здесь необходимо, это чтобы первоначальная информационная структура была хотя бы частично независимой от процесса обработки, что позволит обеспечить гибкость процесса проектирования.
Подход к концептуальному проектированию обычно предполагает, что рассматривается представление одного-единственного пользователя. При этом возможно предположить, что таким единственным пользователем является администратор или проектировщик базы данных, который понимает требования всех пользователей и объединяет эти требования в полный набор согласованных спецификаций. Альтернативным является подход, в котором «интеграция представлений» выполняется как часть процесса концептуального проектирования.
Основы концептуального проектирования.
Концептуальное проектирование оперирует информацией, независимой от любой фактической реализации (т. е. от любой конкретной системы технического или программного обеспечения). Цель концептуального проектирования именно в том и состоит, чтобы представить информацию в доступной пользователю форме, не зависящей от спецификаций системы, но реализуемой несколькими системами.
Существует два подхода к концептуальному проектированию:
► Объектное представление;
► Моделирование сущностей.
Экспертные оценки концептуальной модели данных.
Метод экспертных оценок ставит следующие основные вопросы:
• Обладает ли концептуальная модель достаточной полнотой?
• Достаточно ли хорошо она отражает предметную область?
• Корректна ли она?
Подобные или более детализированные вопросы относительно всех аспектов системы (требований пользователя, программирования, операций и т. д.) не должны остаться без ответа. В процессе экспертизы выявляется все, что в проекте упущено, и это несомненно идет на пользу его полноте.
Корректность модели тщательно проверяется при анализе архитектуры системы. При этом требования пользователя к данным и процессам, а также к типизации процессов и данных рассматриваются с различных позиций.
В ходе экспертизы проекта исследуются особенности преобразования данных, т. е. процесс трансформации информационной модели в СУБД-зависимое представление. Первый шаг - определение правильности и полноты самой информационной модели. На следующем шаге исследуется СУБД-зависимое представление.
Структурное программирование
Структурное программирование - это метод, предполагающий создание улучшенных программ. Он служит для организации проектирования и кодирования программ таким образом, чтобы предотвратить большинство логических ошибок и обнаружить те, которые допущены.
Структурное программирование включает три главные составляющие:
1) проектирование сверху-вниз;
2) модульное программирование;
3) структурное кодирование.
Метод проектирования программ «сверху-вниз» вначале предусматривает определение задачи в общих чертах, а затем постепенное уточнение структуры путем внесения более мелких деталей. Построение программы представляет собой последовательность шагов такого уточнения. Первоначально рекомендуется описать задачу на естественном языке. На каждом последующем шаге необходимо выявить основные функции, которые нужно выполнить, т.е. данная задача разбивается на ряд подзадач до тех пор, пока они не станут настолько простыми, что каждой из них будет соответствовать один модуль, который можно записать на алгоритмическом языке. Причем действие каждого модуля может быть описано одной фразой. Далее должны быть описаны данные, отмечены основные структуры и вид обработки данных. Каждый модуль должен иметь тестовые данные, описываемые вместе с модулем, которые впоследствии используются на этапе тестирования.
Модульное программирование - это искусство разбиения задачи на некоторое число модулей, умение широко использовать стандартные модули путем их параметрической настройки.
Структурное кодирование состоит в получении правильной программы из некоторых простых логических структур. Оно базируется на строго доказанной теореме о структурировании, которая утверждает, что любую правильную программу (с одним входом, одним выходом, без зацикливания и недостижимых команд) можно написать с использованием только следующих основных логических структур: линейная (следование), нелинейная (развилка) и циклическая (цикл, или повторение).
Комбинации правильных программ, полученные с использованием этих трех основных структур, также являются правильными программами. Причем каждая структура имеет один вход и один выход. Применяя итерацию и вложение основных структур, можно получить программу любого размера и сложности. При использовании только указанных структур отпадает необходимость в безусловных переходах и метках. Поэтому иногда структурное кодирование понимают в узком смысле как программирование без «GOTO».
Понятие и назначение интерфейса при проектировании БД
Наиболее развитые СУБД имеют следующие преимущества и характерные особенности:
• "дружественный" интерфейс с пользователем;
• встроенную программу интерактивной помощи, а иногда и наличие интерактивной обучающей программы;
• средства автоматического создания, использования и модификации базы данных без необходимости программирования, генераторы программ, отчетов, форматов;
• развитые языки программирования баз данных — более 200 команд и функций.
Дружественная система такого рода предлагает пользователю иерархически построенное меню. С его томощью выбирается требуемая функция системы.
Для ввода данных, их просмотра и редактирования в базе данных чаще всего используются два способа пх представления - табличный и в виде экранных форм. Экранные формы применяют в случаях, когда шина записи данных превышает размер строки дисплея или когда удобнее работать с привычной формой документа. Для изображения форм вводачзывода применяется обычно псевдографика, и выводятся они на жран в текстовом режиме. Вывод результатов обработки пользовательских запросов осуществляется в виде гак называемых отчетов. Наиболее часто используются отчеты табличной формы.
Записи в такой таблице обычно сортируются по заданному ключу. Для групп записей с одинаковым шачением некоторой части ключа или полного ключа, а также для всего множества записей могут лроиться итоговые значения по заданным столбцам таблицы. Допускается иерархия группирования >аписей, и для разных инструментальных средств возможна различная ее глубина.
Наряду с табличной используется и так называемая ленточная или свободная форма отчета, каждая $апись которого может занимать несколько строк, и форматы разных записей могут быть различны. Зыводимые прикладной системой отчеты могут выводиться на экран дисплеем или печататься на принтере.
Традиционно построенное приложение использующее перечисленные функциональные компоненты, предусматривает выполнение некоторого набора типовых процедур. Обеспечивается, в частности, ввод >аписей в базу данных с верификацией их по заданным простым ограничениям целостности, например, по диапазону изменения значений числового поля формы или по шаблону значения строкового поля. Кроме гого, возможны просмотр, редактирование и удаление записей, а также поиск записей по задаваемому через жранную форму критерию. При этом пользователь задает значения поисковых полей формы, имея в виду, тто в результате поиска должны быть найдены и показаны все записи, имеющие такие же значения всех поисковых полей. К числу типовых процедур приложения относится также вывод отчета по любой форме, известной системе, на экран дисплея или на принтер.
Дружественный характер СУБД для ПЭВМ хорошо сочетается с главной направленностью технологии персональных ЭВМ на обеспечение комфортных условий работы пользователей. Благодаря этому достигается существенно более высокая производительность труда пользователя при создании и эксплуатации "персональных" баз данных, чем при выполнении подобных работ на "больших" ЭВМ со люйственными их социальной пользовательской среде значительными накладными расходами и более низкой надежностью.
Интерфейс СУБД с различными классами пользователей обычно обеспечивается широким диапазоном языков. В нем также предусматриваются соответствующие средства для проектирования и использования 5аз данных. В подавляющем большинстве СУБД для ПЭВМ предусматривается интерактивный режим заботы пользователей. При этом широко используются интерфейсы в стиле меню с указанием для тользователя альтернативных вариантов выбора возможных действий и способов их инициирования, с отображением текущего состояния системы БД и диагностикой ошибок. В системах, обладающих языками программирования ("программируемые" СУБД), средства такого интерфейса избавляют пользователя от необходимости знания команд языка программирования для выполнения требуемых функций. Благодаря этому расширяется круг возможных пользователей системы. В некоторых развитых СУБД предусматривается несколько уровней пользовательских интерфейсов, предъявляющих различные требования к их квалификации. Такие возможности предусмотрены, например, в системах dBaselll PLUS и dBase IV, R:Base, Paradox. Значительное внимание уделяется минимизации с помощью функциональных шавиш действий пользователя, необходимых для инициирования часто требуемых функций. Освоение системных средств и интерпретация возникающих в процессе работы ситуаций существенно облегчаются
Дерево целей создания ИСАУ.
1 Обеспечение организационной интеграции:
• выбрать орг. структуры, определить права и обязанности персонала всех звеньев ИСАУ;
• провести регламентацию порядка обмена информацией;
• определить ответственности за своевременность и недостоверность предъявления информации;
• разработать методическое обеспечение ИСАУ;
• обеспечить координацию и синхронизацию действий всех служб и исполнителей;
• создать сеть АРМ.
2 Обеспечение функциональной интеграции:
• определить набор технико-экономических показателей и технологических параметров для решения всей совокупности задач ИСАУ;
• декомпозировать технико-экономические показатели и технологические параметры по уровням управления с целью минимизации объема хранящихся данных и потоков информации;
• разработать задачи организации внутриуровневого и межуровневого обмена информацией, обеспечивающих автоматизацию процедуры принятия решений;
• разработать сквозные по уровням комплексы задач по всем основным функциям управления;
• выбрать критерии совместного функционирования локальных автоматизированных систем;
• разработать комплексы задач на основе критериев совместного функционирования локальных автоматизированных систем;
• разработать интерфейсы с эксплуатируемыми комплексами задач локальных АСУ;
• разработать мат. методы решения задач большой размерности, методы горизонтальной и вертикальной декомпозиции общей модели управления.
3 Обеспечение технической интеграции:
• обеспечит техническую кодовую и программную совместимость комплекса тех. средств локальной АС;
• обеспечит высокую достоверность решения задач;
• обеспечить максимальную мобильность конфигурации комплекса тех. средств;
• обеспечить дистанционный обмен данных между комплексами ЭВМ различного назначения источниками и потребителями информации по каналам связи;
• обеспечить высокие эксплуатационные характеристики комплекса тех. средств;
• обеспечить распределенную обработку данных;
• обеспечить высокую надежность комплекса тех. средств.
4 Обеспечение информационной интеграции:
• унифицировать формы документов, методики их заполнения и использования;
• унифицировать методики реализации плановых и др. расчетов;
• создать распределенную иерархическую систему взаимосвязанных баз данных и средств ведения;
• унифицировать требования к обмену информации;
• унифицировать требования к структуре, организации и форматам представления данных;
• использовать единую систему классификации и кодирования и средства ее ведения;
• обеспечить высокую достоверность хранения данных.
5 Обеспечения программной интеграции.
• обеспечить функционирование ИСАУ в условиях наличия различных операционных систем;
• обеспечить обмен информацией между различными типами ЭВМ и организацию распределенной обработки данных;
• обеспечить разнообразные режимы функционирования системы и ее компонентов;
• обеспечить интерфейсы между различными базами данных и системаим управления ими, интерфейсы с существующими программными средствами разных уровней;
• обеспечить оперативный доступ к базам данных на различных уровнях;
• обеспечить организацию вычислительного процесса многомашинного многофункционального комплекса технических средств;
• обеспечить мультипрограммный режим работы операционной системы;
• обеспечить восстановление после сбоя состояния данных и вычислительного процесса на определенный момент времени;
• обеспечить надежность функционирования системы.
Общая концепция и типы структур распределенных баз данных
Распределенная база - это база, распределенная на нескольких установках, но обеспечивается доступ 1.
Для вывода формулы, по которой можно рассчитывать коэффициент корреляции чисел z и z, рассмотрим две произвольные с.в. х, y. Коэффициент корреляции определяется для них формулой:
M(xy) – M(x)M(y)
R(x,y)=----------------------------- (1.9)
D(x)D(y)
Если известно, что х, y ~ R[0,1], то M(x) = M(y) = ½ и D(x) = D(y) = 1/12, то есть формула (1.9) принимает вид:
R(x,y) = 12 M(xy) – 3 (1.10)
Условимся рассматривать пару чисел (z,z) как реализацию пары с.в. (x,y). Тогда в выборке z, …, z имеем всего n – s реализации этой пары:
(z, z), (z,z), … , (z, z).
По ним можно рассчитывать оценку R` коэффициента корреляции R(x,y), заменяем в (1.10) м.о. М(xy) соответствующим средним арифметическим:
1
R = 12 ---- (z z) – 3. (1.11)
n-s
C ростом n и оценка R` должна приближаться к нулю, в противном случае датчик БСВ не отвечает требованию независимости.
Конечно, если R` сходятся к нулю, то это еще не гарантирует наличие независимости, но все же один из тестов оказывается успешно выдержанным. При желании всегда можно продолжить испытания датчика другими методами.
В табл. 1.3 показан пример тестирования датчика БСВ. Как видно из таблицы, оценки коэффициентов корреляции для s = 1, 2, 3 постепенно сходятся к нулю. На рис. 1.3 изображены соответствующие графики.
Табл. 1.3
n Оценка R` для s = 1, 2, 3
S = 1 s = 2 s = 3
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000 0,175 0,142 0,232
0,071 0,059 0,111
0,007 0,021 0,043
0,017 0,040 0,043
0,019 0,045 0,042
0,009 0,031 0,039
-0,003 0,019 0,027
-0,003 0,021 0,028
1.6 Другие методы тестирования
1.6.3. Специальные тесты
Еще более сильные тесты разработаны специально для проверки равномерного распределения. К их числу относятся:
- тест «гиперкубов» на равномерное заполнение N – мерных кубов точками с координатами (z, ….z), (z, ….,z), …., описанный в [5, 30];
- тест «серии» на длину подпоследовательностей (например, на длину серии чисел z, которые начинаются одной и той же цифрой) [5,15];
- тест «максимумов и минимумов» [15].
1.6.4. Проверка практикой.
Любое тестирование датчиков БСВ все-же остается частичным.
Поэтому Ермаков и Михайлов в [5] отмечают, что кроме специального статистического тестирования, `` … чрезвычайно важна проверка с помощью решения типовых задач, допускающих независимую оценку результатов аналитическими или численными метолами. Можно сказать, что представление о надежности псевдослучайных чисел создается в процессе их использования с тщательной проверкой результатов всегда, когда это возможно.
1.6.5. Точные методы.
Точные методы применяются наряду со статистическими для доказательства тех или иных частных свойств датчиков БСВ.
В ряде точных исследовании вероятность характеристики датчиков рассчитываются по всему периоду z, …,z , что, очевидно, равносильно статистическому тестированию датчика по выборке бесконечного объема: z, …, z.
Проектирование физической реализации БД.
Проектирование физической реализации БД производится по всем схемам и подсхемам разрабатываемой программы на СУБД или любом другом языке, который может быть включаться в программу СУБД. Различают следующие методы доступа к БД:
* блочный
* индексно-последовательный
* прямой (с относительной или абсолютной адресацией)
* к инвертированным файлам
* виртуальный метод
Запросы к БД могут быть следующие:
* «Получить всё» ( 90-100 % информации из БД )
* «Получить одну» ( GET UNIKUM )
* «Получить некоторые» ( 0 - 10 % информации из БД )
Выгрузка и загрузка БД осуществляется последовательным методом ( «получить всё» ) При этом применяются следующие методы и функции:
• Функция хеширования ( рандомизации )
• Мультисписковый файл - дополнительный служебный файл, в котором указаны отдельные данные, хранящиеся в БД.
• Доступ к инвертированным файлам
При физической реализации БД следуют двум критериям:
3. Объём внешней памяти
4. Время реакции на запрос
Характеристики методов доступа к БД с учётом указанных выше критериев: ' знак «+» означает возрастание критерия, «-» - убывание )
• Последовательный метод : 1 - «-», 2 - «+»
• К инвертированному файлу : 1 - «+», 2 - «-»
• Хеширования : 1 - «+», 2 - «-»
• Время реакции на запрос.
Функции администратора ПО СУ ТП.
Администратор базы данных (АБД) - под этим понятием подразумевается лицо (или группа лиц, возможно, целое штатное подразделение), на которое возложено управление средствами базы данных организации.
АБД должен быть энергичной и способной личностью, организатором по призванию, желательно с техническим уклоном.
В его функции входит:
» координировать все действия по проектированию, реализации и ведению БД; учитывать перспективные и текущие требования пользователей; следить, чтобы БД удовлетворяла актуальным информационным потребностям;
» решать вопросы, связанные с расширением БД в связи с изменением границ ПО;
» разрабатывать и реализовывать меры по обеспечению защиты данных от некомпетентного их
использования, от сбоев технических средств, по обеспечению секретности определенной части данных и разграничению доступа к данным; » выполнять работы по ведению словаря данных; контролировать избыточность и противоречивость данных, их достоверность;
» следить за тем, чтобы БнД отвечал заданным требованиям по производительности, т. е. чтобы обработка запросов выполнялась за приемлемое время; -выполнять при необходимости изменения методов хранения данных, путей доступа к ним, связей между данными, форматов данных; определять степень влияния изменений в данных на всю БД; -координировать вопросы технического обеспечения системы аппаратными средствами исходя из требований, предъявляемых БД к оборудованию;
» координировать работы системных программистов, разрабатывающих дополнительное программное обеспечение для улучшения эксплуатационных характеристик системы.
« координировать работы прикладных программистов, разрабатывающих новые ПП и выполнять проверку и включение прикладных программ в состав программного обеспечения системы И Т. П.
Понятие и назначение интерфейса гиги проектировании БД
Наиболее развитые СУБД имеют следующие преимущества и характерные особенности:
• "дружественный" интерфейс с пользователем;
• встроенную программу интерактивной помощи, а иногда и наличие интерактивной обучающей программы;
• средства автоматического создания, использования и модификации базы данных без необходимости программирования, генераторы программ, отчетов, форматов;
• развитые языки программирования баз данных — более 200 команд и функций.
Дружественная система такого рода предлагает пользователю иерархически построенное меню. С его томощью выбирается требуемая функция системы.
Для ввода данных, их просмотра и редактирования в базе данных чаще всего используются два способа пх представления - табличный и в виде экранных форм. Экранные формы применяют в случаях, когда шина записи данных превышает размер строки дисплея или когда удобнее работать с привычной формой документа. Для изображения форм вводачзывода применяется обычно псевдографика, и выводятся они на жран в текстовом режиме. Вывод результатов обработки пользовательских запросов осуществляется в виде гак называемых отчетов. Наиболее часто используются отчеты табличной формы.
Записи в такой таблице обычно сортируются по заданному ключу. Для групп записей с одинаковым шачением некоторой части ключа или полного ключа, а также для всего множества записей могут лроиться итоговые значения по заданным столбцам таблицы. Допускается иерархия группирования >аписей, и для разных инструментальных средств возможна различная ее глубина.
Наряду с табличной используется и так называемая ленточная или свободная форма отчета, каждая $апись которого может занимать несколько строк, и форматы разных записей могут быть различны. Зыводимые прикладной системой отчеты могут выводиться на экран дисплеем или печататься на принтере.
Традиционно построенное приложение использующее перечисленные функциональные
«Программное обеспечение систем управления технологическими процессами»
Системный анализ. Определение и этапы.
Системный анализ может рассматриваться как методологическая концепция построения сложных систем. Под системным анализом будем понимать реализацию следующих этапов исследования сложной системы:
1. Построение общих принципов поведения сложной системы;
2. Формирование совокупности методов анализа;
3. Решение проблемы сложности и неопределённости;
4. Определение предельных характеристик системы;
5. Автоматизация исследований.
В основу понятийного аппарата системного анализа положены следующие категории: система, подсистема, элемент, структура, среда, состояние, цель, композиция, декомпозиция, обратная связь.
Алгоритм системного анализа включает в себя 3 макроэлемента: 1. Постановка проблемы:
1. Постановка задачи;
2. Определение объекта исследования;
3. Формирование целей:
4. Задание критериев и ограничений; Разделение системы и внешней среды:
1. Определение границ исследования системы;
2. Первичная структуризация системы,
3. Подразделение общей системы на систему и внешнюю среду;
4. Выделение составных частей среды;
5. Декомпозиция внешних воздействий на элементарные воздействия; Разработка математической модели:
1. Формальное описание
2. Параметризация модели
3. У становление зависимости между параметрами
4. Декомпозиция модели на составные части
5. Уточнение первичной структуры
6: Исследование модели
Понятие системы. Примеры системы. Свойства сложных систем.
Определение категории система.
• Система - целенаправленное множество взаимосвязанных элементов .любой природы.
• Система - это объект, который определяется множествами элементов, преобразований, правил образования последовательностей элементов.
• Система - это объект, состоящий из элементов, свойства которых не сводятся к свойству самого объекта.
• Система - это объект, обладающий следующими свойствами:
• целостность и декомпозируемость (чёткое определение
целостности образования элементов и их чёткое разделение);
• наличие существенно устойчивых взаимоотношений элементов;
• наличие определённой организации;
• наличие таких; качеств, которые присущи только системе в целом, но несвойственны ни одному из её элементов.
Под сложной динамической системой следует понимать развивающиеся во времени и в пространстве целостные объекты, состоящие из большого числа элементов и связей и обладающие свойствами, которые отсутствуют у элементов и связей, их образующих.
Выделение и построение любой системы осуществляется этапами:
1. Постановка цели
2. Декомпозиция цели на подцели
3. Определение функций, обеспечивающих достижение цели
4. Синтез структуры, обеспечивающий выполнение функций.
Цели возникают, когда существует так называемая проблемная ситуация.
Проблемная ситуация - ситуация, которую нельзя разрешить имеющимися средствами.
Цель - состояние, к которому направлена тенденция движения объекта.
Среда - совокупность всех систем, кроме той, которая реализует заданную цель. Ни одна система не является абсолютно замкнутой. Взаимодействие системы со средой реализуется через внешние связи.
Связи могут быть входными и выходными. Они подразделяются на:
• информационные
• ресурсные
Системы бывают:
• социальные простые
• биологические сложные
• механические вероятностные
• химические детерминированные
• экологические стохастические
Структура системы представляет собой устойчивую упорядоченность элементов системы и их связей в пространстве и во времени. Структура, может быть материальной и формальной.
Формальная структура — совокупность функциональных элементов и их отношений, необходимых и достаточных для достижения системой заданных целей.
Материальная структура - реальное наполнение формальной структуры.
• общее программное обеспечение включает операционные системы, локальные и глобальные сети и комплексы программ технического обслуживания специальных вычислительных средств;
• специальное программное обеспечение включает так называемые организующие программы и программы, реализующие алгоритмы контроля и управления;
• Информационное обеспечение включает внутримашинную и внемашинную информацию.
Внемашинная информация - это система классификации кодирования и все исходные данные.
Внутримашинная информация - это информационная база и информационные потоки.
• Организационное обе-спечение включает инструктивно-методические материалы и оперативно-обслуживающий персонал.
А также:
• Математическое обеспечение:
• Лингвистическое обеспечение;
• Правовое обеспечение.
Функции системы:
При создании системы после определения проблемной ситуация в первую очередь определяются конкретные цели функционирования системы. Такими целями могут быть:
• экономия топлива, сырья, материалов и других производственных ресурсов;
• обеспечение безопасности функционирования объекта;
• повышение качества выходного продукта или обеспечение заданных значений параметров выходных изделий;
• снижение затрат живого труда;
• достижение оптимальной загрузки оборудования;
• оптимизация режимов работы технологического оборудования.
Под функцией системы будем подразумевать совокупность действий системы, направленных на достижение определённой частной цели управления.
Совокупность действий системы представляет собой последовательность, операций и процедур, выполняемых частями системы. Будем отличать функции системы от функций управления.
Функции системы подразделяются на:
• защитные функции реализуют защиту оборудования и человека во внештатных ситуациях. Они включают в себя:
• технологическую защиту;
• аварийную защиту;
• управляющие функции - результатом работы этих функций является выработка и реализация управляющих воздействий на объект управления. К управляющем функциям относятся:
• регулирование и стабилизация отдельных параметров;
• однотактное логическое управление;
• программное логическое управление;
• оптимальное управление режимами;
• адаптивное управление;
• информационные функции реализуют сбор, обработку и представление информации о состоянии автоматизированного объекта оперативному персоналу или передана этой информации для последующей обработки. К информационным функциям относятся:
• измерение параметров;
• контроль параметров;
• вычисление параметров;
• формирование и выдача данных оперативному персоналу;
• подготовка и передача информации в смежные системы управления;
• обобщённая оценка и прогноз состояния автоматизированного комплекса и оборудования.
• вспомогательные функции.
Режимы реализации функций:
В зависимости от участия человека в выполнении функций системы различают автоматизированный и автоматический режимы реализации функций.
Автоматизированный режим:
• РУЧНОЙ режим, при котором техническое обеспечение представляет оперативному персоналу контрольно-измерительную информацию об объекте управления, а выбор и реализация управляющих воздействий производится оператором
• Режим советчика, при котором техническое обеспечение вырабатывает рекомендации по управлению, а решение об их использовании принимается и реализуется оперативным персоналом
• Диалоговый режим, при котором оперативный персонал имеет возможность корректировать постановку и условие задачи, решаемой техническим обеспечением при выработке рекомендаций по управлению объектом.
Автоматический режим:
• Режим прямого цифрового либо аналого-цифрового управления, при котором вычислительные средства формируют воздействие на исполнительные органы
• Режим косвенного управления, когда средства вычислительной техники автоматически меняют параметры настройки локальных систем управления либо регулирования.
Общие технические требования к системе: Система и её составляющие должны удовлетворять требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Система должна:
• обладать признаками системы в части управления объектом;
• обеспечивать управление объектом в соответствии с принятыми критериями управления;
• выполнять все возложенные на неё функции с заданными характеристиками и показателями качества управления;
• обладать требуемым уровнем надёжности, живучести и безопасности;
• обеспечить возможность взаимоотношения функционирования системы со
смежными системами;
• отвечать эргономическим требованиям: к способам и форме представления
информации, к размещению технических средств, к созданию условий для
нормальной деятельности оперативного персонала;
• обладать требуемыми метрологическими характеристиками измерительных каналов:
Типы структур систем
• последовательный или цепочечный;
• циклически замкнутая;
• структура типа «колесо»;
• «звезда»;
• многосвязная структура;
• матричная структура.
Классификация автоматизированных
систем управления.
Автоматизированные системы как объект управления характеризуются множеством параметров или признаков, которые могут выступать в роли классических.
Классификация автоматизированных систем управления проводится с
целью:
• выбора систем-аналогов для анализа конъюнктурных свойств;
• оценки необходимых ресурсов для планирования и нормирования разработки системы:
• определения конкурентоспособности создаваемой системы.
К основным классификационным признакам создаваемой системы отнесём следующие:
• уровень, занимаемый системой в иерархии экономических, технических отношений:
• межгосударственные;
• государственные;
• отраслевые;
• объединений (корпораций);
• предприятий (фирм);
• технологических объектов;
• назначение системы:
• административные;
• общественные;
• политические;
• социальные,
• сборочные;
• коммерческие;
• финансовые;
• образовательные;
• технологические;
• транспортные;
• связи;
• правовые.
• функции, реализуемые системой:
• организационно-экономические;
• технологические;
• интегральные.
• характер реализуемых задач:
• стратегические;
• тактические;
• оперативные.
• форма выходных результатов:
• информационно-управляющие;
• информационно-советующие;
• информационно-справочные.
структура:
• централизованные;
• иерархические;
• децентрализованные;
характер протекания производственного процесса:
• непрерывные;
• дискретные;
• дискретно-непрерывные;
показатель условной информационной мощности:
• наименьшие (количество параметров 10-40);
• малые (количество параметров 41-160);
• • средние (количество параметров 161-650);
• повышенные (количество параметров 651-2500);
• высокие (количество параметров 2501 и выше);
уровень функциональной надёжности:
• минимальные (не требуются специальные меры для реализации надёжности);
• Средние (надёжность регламентируется, но отказы системы не приводят к остановкам объекта);
• высокие (надёжность жёстко регламентируется);
топология:
• сосредоточенные;
• распределённые.
Многопользовательские и многозадачные операционные
системы
Назначение ОС состоит в организации выполнения программ пользователей. Для того чтобы выполнить какую-либо программу пользователь должен передать в ОС сведения об этой программе. По способу передачи этой информации различают ОС пакетной обработки и диалоговые ОС.
(см. рис.).
Наиболее развитой системой пакетной обработки является оперативная система ЕС ЭВМ.
Пакетная обработка может быть организована как в однозадачном, так и в мультизадачном режиме.
Диалоговая ОС может быть предназначена для одновременного обслуживания одного или нескольких пользователей. Однопользовательские диалоговые ОС обычно разрабатываются для персональных ЭВМ. Многопользовательские диалоговые ОС применяются на больших и малых ЭВМ, оборудование пользователей. Однопользовательские ОС обычно не обеспечивают мультизадачный режим работы, тогда как многопользовательские ОС строятся как мультизадачные.
На следующем рисунке приведен вариант классификации ОС:
Итак, теперь расшифруем все сокращения: О-з - однозадачные М-з - многозадачные
ОО-з - однопользовательские однозадачные ММ-з - многопользовательские мультизадачные С фчз - с фиксированным числом задач С пчз - спеременным числом задач С вп - с виртуальной памятью Без вп - без виртуальной памяти
Несмотря на довольно четкую классификацию, на вопрос какая ОС лучше нет однозначного ответа. Так например, при решении задач, требующих затрат машинного времени, может оказаться более предпочтительней пакетная обработка, тогда как задачи, время решения которых измеряется секундами, удобнее решать с использованием диалоговых ОС.
Основы концептуального проектирования БД
Этап концептуального проектирования связан с описанием и синтезом разнообразных информационных требований пользователей в первоначальный проект баз данных. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление информационных требований, например, такое как диаграмма «сущность-связь». Основу этой диаграммы составляет набор сущностей, который представляет или моделирует определенную совокупность сведений, специфицированную в требованиях. Сущности могут быть описаны атрибутами, позволяющими детализировать свойства сущности. Один или несколько атрибутов могут служить идентификатором для обозначения отдельных экземпляров сущности. Связи между сущностями отображают функциональные аспекты информации, представленной сущностями.
Существует несколько подходов к построению диаграмм типа «сущность-связь». Общим для всех подходов является набор из четырех основных проектных решений или шагов:
1. Определение сущностей.
2. Определение атрибутов сущностей.
3. Идентификация ключевых атрибутов сущностей.
4. Определение связей между сущностями.
Хотя существует некоторая общность мнений о необходимости этих шагов для построения информационной структуры, тем не менее нет общего соглашения относительно порядка их выполнения. Главное, что здесь необходимо, это чтобы первоначальная информационная структура была хотя бы частично независимой от процесса обработки, что позволит обеспечить гибкость процесса проектирования.
Подход к концептуальному проектированию обычно предполагает, что рассматривается представление одного-единственного пользователя. При этом возможно предположить, что таким единственным пользователем является администратор или проектировщик базы данных, который понимает требования всех пользователей и объединяет эти требования в полный набор согласованных спецификаций. Альтернативным является подход, в котором «интеграция представлений» выполняется как часть процесса концептуального проектирования.
Основы концептуального проектирования.
Концептуальное проектирование оперирует информацией, независимой от любой фактической реализации (т. е. от любой конкретной системы технического или программного обеспечения). Цель концептуального проектирования именно в том и состоит, чтобы представить информацию в доступной пользователю форме, не зависящей от спецификаций системы, но реализуемой несколькими системами.
Существует два подхода к концептуальному проектированию:
► Объектное представление;
► Моделирование сущностей.
Экспертные оценки концептуальной модели данных.
Метод экспертных оценок ставит следующие основные вопросы:
• Обладает ли концептуальная модель достаточной полнотой?
• Достаточно ли хорошо она отражает предметную область?
• Корректна ли она?
Подобные или более детализированные вопросы относительно всех аспектов системы (требований пользователя, программирования, операций и т. д.) не должны остаться без ответа. В процессе экспертизы выявляется все, что в проекте упущено, и это несомненно идет на пользу его полноте.
Корректность модели тщательно проверяется при анализе архитектуры системы. При этом требования пользователя к данным и процессам, а также к типизации процессов и данных рассматриваются с различных позиций.
В ходе экспертизы проекта исследуются особенности преобразования данных, т. е. процесс трансформации информационной модели в СУБД-зависимое представление. Первый шаг - определение правильности и полноты самой информационной модели. На следующем шаге исследуется СУБД-зависимое представление.
Основные понятия имитационного моделирования.
Имитационная модель (ИМ) – программа, при выполнении которой на ЭВМ в численном виде воспроизводится процесс функционирования системы в соответствии с известным причинно-следственным механизмом, определяющим состояния элементов системы и очередные моменты времени через их состояния в прошлом.
Системы делятся на непрерывные (все переменные представляют собой непрерывные функции времени) и дискретные.
Движение в модельном времени в программе осуществляется по принципу Δt – малых приращений времени. Поэтому мат. аппарат при моделировании непрерывных систем в значительной мере совпадает с численными методами решений диф. уравнений. В дискретных системах все переменные являются дискретными функциями времени. Это значит, что их изменение осуществляется мгновенно в отдельные моменты времени, между которых значения переменных не меняются. Все изменения называются событиями. Количество типов событий для данного класса систем ограниченно. Каждый тип событий моделируется отдельной программной процедурой. Перемещения в модельном времени происходят по принципу Δz – от событий к событию.
Соответственно языки программирования ИМ систем делятся на языки моделирования дискретных систем, языки моделирования непрерывных систем, языки моделирования непрерывно-дискретных систем. Всего известно несколько сотен хорошо документированных языков ИМ. Наиболее распространенным и поверхностным считается язык GPRS.
ИМ отличается от аналитического тем, что не требует составления и решения уравнений, не связанного применением формальных понятий определенного мат. аппарата, уровень детализации при моделировании может быть произвольным. Поэтому реальная система может быть промоделирована с любой точностью (единственное ограничение – хорошее знание исследуемой системы). Выполнение ИМ на ЭВМ называется имитационным экспериментом (ИЭ). Чтобы накопить информацию о показателях функционирования системы применяют два метода планирования ИЭ:
• параллельный эксперимент – при заданном начальном состоянии системы прогон модели осуществляется N – раз. В каждом прогоне начальные значения датчиков БСВ (непрерывная случайная величина, равномерная распределенная на интервале от 0 до 1). В результате получается N независимых реализаций процесса. Так как все реализации независимы. Можно находить не только среднее значение процесса, но и определить точность результата усреднения классическими методами. Результат усреднения дает информацию обо всем процессе, включая фазы переходного и стационарного процессов.
• последовательный эксперимент – основан на применении теоремы об эргодическом процессе. Для эргодического процесса среднее по множеству равно среднему по времени. В последовательном эксперименте выполняется один достаточно длинный прогон, в котором среднее значение процесса определяется как среднее по времени.
Цели и критерии эффективности автоматизированной системы управления.
Алгоритм анализа (оценки) конъюнктурных свойств системы включает в себя следующие элементы:
• формирование множеств свойств (показателей системы);
• выбор необходимых показателей и свойств;
• формирование сводной таблицы показателей;
• выбор аналог ов автоматизированной системы управления;
• определение значений показателей основных свойств системы и аналогов;
• определение комплексных показателей;
• принятие решения о конъюнктурных свойствах разрабатываемой системы.
Показатели системы можно разбить на две группы:
• технические показатели системы:
1) быстродействие
2) живучесть
3) надёжность
4) помехоустойчивость
5) безопасность
6) точность
7) функциональную полноту
8) эргономичность
9) достоверность вычислений
10) показатель параллелизма
11) уровень оптимизации решений:
• «экологичность»
• зволюционность
• престижность
• гарантированность
• экономические показатели системы:
1) годовая экономия
2) годовой экономический эффект
3) коэффициент эффективности
4) срок окупаемости капитальных вложений
5) затраты.
• допускать возможность модернизации и развития в пределах, предусмотренных техническим заданием на создание системы:
• нормально функционировать в условиях, указанных в техническом задании
на систему;
• обеспечивать заданный срок службы системы.
Программное обеспечение автоматизированной системы
Программным обеспечением (ПО) вычислительной машины называют совокупность программ и сопровождающей их документации, позволяющую использовать вычислительную машину для решения задач.
Системное ПО включает программы, необходимые для согласования работы всего вычислительного комплекса при решении задач, а также при разработке новых программ.
Прикладное ПО разрабатывается и используется для решения конкретных задач пользователей ЭВМ и включает прикладные программы и пакеты программ.
Программное обеспечение можно рассматривать и с точки зрения взаимодействия его элементов.
Вашему вниманию представлена традиционная схема, представляющая иерархию программного обеспечения:
Рассмотрим поподробнее схему, представленную выше. Ядро ОС является резидентным. С его помощью осуществляется автоматический запуск и проверка готовности основных узлов вычислительного комплекса.
Ядро и окружение ОС образуют базовое программное обеспечение. Расширение ОС занимает промежуточное положение между базовым и прикладным программным обеспечением. Состав и структура его могут сильно варьироваться.
Прикладное программное обеспечение представлено программными средствами, в состав которых входят в основном следующие классы.
Эталонная модель взаимодействия открыты систем .
Уровень - это вид услуг, которые должны выполнятся на этом уровне, и средства, которыми эти услуги выполняются.
К средствам относится совокупность правил взаимодействия на определенном уровне, алгоритмы и программы, реализующие эти правила, все это определяется как протокол взаимодействия на определенном уровне.
ЭМВОС предполагает 7 уровней взаимодействия. Услуги предоставляются снизу вверх.
Физический уровень:
Обеспечивает физический контакт между системами и представляет верхнему уровню средства для передачи сигналов и информации (радиоканал, кабельный).
Канальный уровень:
Служит для побитовой передачи сигналов, кодовых комбинаций, обеспечивающих обнаружение и исправление ошибок, реализует средства повышения достоверности передачи (параллельная передача, обратная связь, кодирование). Возможна реализация средств тестирования канала, канальный уровень использует одно или несколько физических соединений.
Сетевой уровень:
Обеспечивает доставку блока информации в соответствии с адресом, указанным в заголовке блока.
Настроен в основном на передачу пакетов. Функции уровня:
- маршрутизация
- ретрансляция
- сетевые соединения
- мультиплексирование сетевых соединений - сегментация укрупнение
- обнаружение и исправление ошибок - упорядочение данных
- управление потоками
- передача срочных данных
- выбор и повторная установка службы
Транспортный уровень:
Обеспечивает прозрачную передачу данных между сеансовыми объектами и освобождает их от выполнения функций по организации надежной и эффективной передачи данных. В 3-х фазах транспортного уровня могут выполнятся следующие функции: 1. фаза установления соединения
- выбор сетевого соединения, наиболее удовлетворяющего требованиям сеансового объекта с учетом
стоимости качества обслуживания; - решение о целесообразности мультиплексирования или расщепления транспортного соединения с
целью оптимизации использования сетевых соединений;
- выбор оптимального размера транспортного пакета:
- выбор функций, которые будут задействованы в фазе передачи данных; - отображение транспортных адресов в сетевые;
- обеспечение идентификации различных транспортных соединений между одной и той же парой транспортных точек доступа;
- передача служебных данных. 2. фаза передачи данных
- доведение транспортных служебных данных до сеансовых объектов получателей; - упорядочение данных; - укрупнение данных; - сцепление данных; - сегментация данных;
- мультиплексирование или расщепление данных; - управление потоком;
- обнаружение и исправление ошибок; - передача срочных данных;
- разграничение транспортных и служебных данных; - идентификация транспортного соединения. 3. фаза разъединения соединения - оповещение о причине разъединения;
- идентификация разъединяемого транспортного соединения; - передача служебных данных.
Сеансовый уровень (уровень сессий):
Устанавливает сеансовые соединения (диалог) между двумя взаимодействующими представительными объектами и поддерживает информационный обмен между ними. - установление сеансового соединения; - разъединение сеансового соединения;
- обмен обычными данными; - обмен срочными данными; - управление взаимодействием; - синхронизация сеансового уровня; - оповещение об особых состояниях.
Представительный уровень:
Обеспечивает независимость прикладных объектов от используемого синтаксиса (от правил кодирования передаваемой информации). - запрос установления сеанса;
- согласование и повторное согласование синтаксиса; - преобразование синтаксиса; - запрос завершения сеанса.
Прикладной уровень:
Обеспечивает доступ в среду ВОС для прикладных процессов, которые обмениваются информацией посредством прикладных объектов, прикладных протоколов и служб представлений. Кроме передачи данных, прикладная служба (совокупность объектов прикладного уровня) может выполнять следующие услуги:
- идентификация партнеров, предполагающих взаимодействие;
- определение текущей готовности партнеров, предполагающих взаимодействовать;
- установление полномочий для передачи; - согласование механизма секретности;
- аутентификация (узнавание) партнера;
- определение методологии назначения цен, достаточности ресурсов, приемлемого качества
обслуживания; - синхронизация взаимодействующих приложений;
- выбор дисциплины диалога, включающей процедуры инициализации и завершения;
- согласование ответственности за обнаружение ошибок и процедур управления целостностью данных; - идентификация ограничений по синтаксису данных.
Организация работ по разработке систем автоматизированного управления.
Участниками проектирования системы являются:
• фирма - разработчик аналогичных АС;
• заказчик этой системы;
• поставщик вычислительной техники и программного обеспечения.
Могут привлекаться профессионалы по созданию баз данных и информационных баз знаний, по локальным вычислительным сетям.
Стадиями создания АС являются:
• техническое задание;
• техническое проектирование;
• рабочее проектирование;
• внедрение.
Этап технического задания в свою очередь включает:
• стадию предпроектного обследования объекта, на которой устанавливается объект исследования, программа обследования, организационный план обследования.
• стадия проведения исследовательской работы включает следующие этапы:
• получение сведений о положении, закономерностях развития и функционирования объекта;
• получение сведений о возможности рационализации функционирования объекта;
• получение исходных данных для построения структурной, функциональной, и технологической моделей объекта.
• создание эскиза (облика АС) содержит разработку предварительной структуры, состав автоматизированных функций, общий алгоритм функционирования, предварительный выбор комплекса задач, предварительная оценка затрат, предварительная оценка надежности и эффективности будущей системы, предварительное распределение задач между человеком и вычислительной техникой;
• подготовка и выпуск тех. задания на систему.
При разработке технического задания должны быть использованы принципы:
• точность изложения;
• краткость изложения;
• лаконичность;
• корректность;
• конкретность требований (численное выражение требований);
• наличие требований к составу системы;
• наличие требований к ее характеристикам;
• наличие требований к показателям;
• учет требований нормативно-технической документации;
• доказательства целесообразности разработки.
Структура технического задания:
1. общие сведения
2. назначение и цели создания системы
3. характеристика объекта автоматизации
4. требования к системе
5. состав и содержание работ по созданию системы
6. порядок контроля и приемки системы
7. требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действии.
Целью этапа технического проектирования является разработка основных технических решений по создаваемой системе и, возможно, окончательное определение ее стоимости (если это оговорено договором).
Работы стадии технического проекта завершаются разработкой:
• общесистемных решений;
• проектной документации (для тех. проекта строительства);
• перечнем необходимых средств вычислительной техникик;
• документации специального программного и информационного обеспечения.
Основными стадиями этапа рабочего проектирования являются:
• разработка рабочей документации на тех. обеспечение;
• разработка рабочей документации на программное и информационное обеспечение;
• разработка эксплуатационной документации.
Целью этапа внедрения является передача созданной системы в эксплуатацию. Стадии внедрения:
• подготовка объекта к внедрению – выполняются работы:
• строительно-монтажные по необходимости;
• комплектация системы;
• обучения персонала.
• наладка АС – на этой стадии производятся:
• наладка отдельных частей АС;
• комплексная наладка системы, целью которой является проверка и достижение правильности выполнения алгоритмов;
• проведение испытаний на работоспособность.
• опытная эксплуатация системы осуществляется в соответствии с разработанной программой и предусматривает проверку тех. состояния системы, определение качественных и количественных показателей выполнения функций системы, проверку готовности персонала к эксплуатации системы, доработку программного обеспечения и корректировку эксплуатационной документации.
Структура интегрированной системы автоматизированного управления.
Структура ИСАУ определяется по функциональным подразделениям, которые объединяются по признаку выполнения определенных функций или операций.
Функциональная структура АСУ – структура, элементами которой подсистема, функции АСУ или их части, а связи между элементами – потоки информации, циркулирующей между ними в процессе функционирования АСУ.
Структура комплекса технических средств АСУ – структура, элементами которой являются устройства комплекса тех. средств АСУ, а связи между элементами отображают информационный обмен.
Выделяют обеспечивающие подсистемы:
• Мат. и программное обеспечение – совокупность мат. методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при создании и функционировании АСУ;
• информационное обеспечение – совокупность реализуемых решений по объемам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в АСУ при ее функционировании;
• организационное обеспечение – совокупность документов, регламентирующих деятельность персонала АСУ при ее функционировании;
• лингвистическое обеспечение – совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц при общении персонала ИАСУ;
• правовое обеспечение – совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношение при функционировании АСУ и юр. статус результатов ее функционирования.
Состав функциональной подсистемы ИСАУ:
• инженерная подготовка производства;
• оперативное управление основным производством;
• технико-экономическое планирование;
• управление финансами;
• технологическая подготовка производства;
• управление инструментальным обеспечением;
• управление сбытом;
• бух. учет;
• управление транспортным обслуживанием;
• управление ремонтным обслуживанием;
• управление материально-техническим снабжением;
• управление кадрами;
• управление делопроизводством;
• управление технологическим процессом;
• управление качеством продукции;
• межфункциональная координация;
• управление кап. строительством;
• контроль исполнительской дисциплины.
Дерево целей создания ПО СУ ТП.
1. Обеспечение организационной интеграции:
• выбрать орг. структуры, определить права и обязанности персонала всех звеньев ИСАУ;
• провести регламентацию порядка обмена информацией;
• определить ответственности за своевременность и недостоверность предъявления информации;
• разработать методическое обеспечение ИСАУ;
• обеспечить координацию и синхронизацию действий всех служб и исполнителей;
• создать сеть АРМ.
2. Обеспечение функциональной интеграции:
• определить набор технико-экономических показателей и технологических параметров для решения всей совокупности задач ИСАУ;
• декомпозировать технико-экономические показатели и технологические параметры по уровням управления с целью минимизации объема хранящихся данных и потоков информации;
• разработать задачи организации внутриуровневого и межуровневого обмена информацией, обеспечивающих автоматизацию процедуры принятия решений;
• разработать сквозные по уровням комплексы задач по всем основным функциям управления;
• выбрать критерии совместного функционирования локальных автоматизированных систем;
• разработать комплексы задач на основе критериев совместного функционирования локальных автоматизированных систем;
• разработать интерфейсы с эксплуатируемыми комплексами задач локальных АСУ;
• разработать мат. методы решения задач большой размерности, методы горизонтальной и вертикальной декомпозиции общей модели управления.
3. Обеспечение технической интеграции:
• обеспечит техническую кодовую и программную совместимость комплекса тех. средств локальной АС;
• обеспечит высокую достоверность решения задач;
• обеспечить максимальную мобильность конфигурации комплекса тех. средств;
• обеспечить дистанционный обмен данных между комплексами ЭВМ различного назначения источниками и потребителями информации по каналам связи;
• обеспечить высокие эксплуатационные характеристики комплекса тех. средств;
• обеспечить распределенную обработку данных;
• обеспечить высокую надежность комплекса тех. средств.
4. Обеспечение информационной интеграции:
• унифицировать формы документов, методики их заполнения и использования;
• унифицировать методики реализации плановых и др. расчетов;
• создать распределенную иерархическую систему взаимосвязанных баз данных и средств ведения;
• унифицировать требования к обмену информации;
• унифицировать требования к структуре, организации и форматам представления данных;
• использовать единую систему классификации и кодирования и средства ее ведения;
• обеспечить высокую достоверность хранения данных.
5. Обеспечения программной интеграции.
• обеспечить функционирование ИСАУ в условиях наличия различных операционных систем;
• обеспечить обмен информацией между различными типами ЭВМ и организацию распределенной обработки данных;
• обеспечить разнообразные режимы функционирования системы и ее компонентов;
• обеспечить интерфейсы между различными базами данных и системаим управления ими, интерфейсы с существующими программными средствами разных уровней;
• обеспечить оперативный доступ к базам данных на различных уровнях;
• обеспечить организацию вычислительного процесса многомашинного многофункционального комплекса технических средств;
• обеспечить мультипрограммный режим работы операционной системы;
• обеспечить восстановление после сбоя состояния данных и вычислительного процесса на определенный момент времени;
• обеспечить надежность функционирования системы.
Понятие модели. Параметры математических моделей
Модель - это материальный или мысленно представляемый объект или процесс, который в процессе извлечения информации замещает оригинал сохраняя его основные свойства. Типы моделей:
■ физические
■ математические
■ имитационные
Физические модели - это материальные объекты, представляющие копию
изучаемого объекта или явления.
Математическая модель - это формализованная схема описания явления, объекта или процесса, выраженного на математическом языке и отражающая
его основные свойства.
Создание Мат. модели делится на три этапа:
1. Выбор параметров задачи (переменные, неизвестные), выбор которых однозначно определяет моделируемую задачу.
2. Запись математической модели, т.е. запись условий задачи в виде матем. Соотношений.
3. Постановка цели на сформулированные модели.
Основные понятия имитационного моделирования.
Имитационная модель (ИМ) – программа, при выполнении которой на ЭВМ в численном виде воспроизводится процесс функционирования системы в соответствии с известным причинно-следственным механизмом, определяющим состояния элементов системы и очередные моменты времени через их состояния в прошлом.
Системы делятся на непрерывные (все переменные представляют собой непрерывные функции времени) и дискретные.
Движение в модельном времени в программе осуществляется по принципу Δt – малых приращений времени. Поэтому мат. аппарат при моделировании непрерывных систем в значительной мере совпадает с численными методами решений диф. уравнений. В дискретных системах все переменные являются дискретными функциями времени. Это значит, что их изменение осуществляется мгновенно в отдельные моменты времени, между которых значения переменных не меняются. Все изменения называются событиями. Количество типов событий для данного класса систем ограниченно. Каждый тип событий моделируется отдельной программной процедурой. Перемещения в модельном времени происходят по принципу Δz – от событий к событию.
Соответственно языки программирования ИМ систем делятся на языки моделирования дискретных систем, языки моделирования непрерывных систем, языки моделирования непрерывно-дискретных систем. Всего известно несколько сотен хорошо документированных языков ИМ. Наиболее распространенным и поверхностным считается язык GPRS.
ИМ отличается от аналитического тем, что не требует составления и решения уравнений, не связанного применением формальных понятий определенного мат. аппарата, уровень детализации при моделировании может быть произвольным. Поэтому реальная система может быть промоделирована с любой точностью (единственное ограничение – хорошее знание исследуемой системы). Выполнение ИМ на ЭВМ называется имитационным экспериментом (ИЭ). Чтобы накопить информацию о показателях функционирования системы применяют два метода планирования ИЭ:
• параллельный эксперимент – при заданном начальном состоянии системы прогон модели осуществляется N – раз. В каждом прогоне начальные значения датчиков БСВ (непрерывная случайная величина, равномерная распределенная на интервале от 0 до 1). В результате получается N независимых реализаций процесса. Так как все реализации независимы. Можно находить не только среднее значение процесса, но и определить точность результата усреднения классическими методами. Результат усреднения дает информацию обо всем процессе, включая фазы переходного и стационарного процессов.
• последовательный эксперимент – основан на применении теоремы об эргодическом процессе. Для эргодического процесса среднее по множеству равно среднему по времени. В последовательном эксперименте выполняется один достаточно длинный прогон, в котором среднее значение процесса определяется как среднее по времени.
Основы концептуального проектирования БД
Этап концептуального проектирования связан с описанием и синтезом разнообразных информационных требований пользователей в первоначальный проект баз данных. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление информационных требований, например, такое как диаграмма «сущность-связь». Основу этой диаграммы составляет набор сущностей, который представляет или моделирует определенную совокупность сведений, специфицированную в требованиях. Сущности могут быть описаны атрибутами, позволяющими детализировать свойства сущности. Один или несколько атрибутов могут служить идентификатором для обозначения отдельных экземпляров сущности. Связи между сущностями отображают функциональные аспекты информации, представленной сущностями.
Существует несколько подходов к построению диаграмм типа «сущность-связь». Общим для всех подходов является набор из четырех основных проектных решений или шагов:
5. Определение сущностей.
6. Определение атрибутов сущностей.
7. Идентификация ключевых атрибутов сущностей.
8. Определение связей между сущностями.
Хотя существует некоторая общность мнений о необходимости этих шагов для построения информационной структуры, тем не менее нет общего соглашения относительно порядка их выполнения. Главное, что здесь необходимо, это чтобы первоначальная информационная структура была хотя бы частично независимой от процесса обработки, что позволит обеспечить гибкость процесса проектирования.
Подход к концептуальному проектированию обычно предполагает, что рассматривается представление одного-единственного пользователя. При этом возможно предположить, что таким единственным пользователем является администратор или проектировщик базы данных, который понимает требования всех пользователей и объединяет эти требования в полный набор согласованных спецификаций. Альтернативным является подход, в котором «интеграция представлений» выполняется как часть процесса концептуального проектирования.
Основы концептуального проектирования.
Концептуальное проектирование оперирует информацией, независимой от любой фактической реализации (т. е. от любой конкретной системы технического или программного обеспечения). Цель концептуального проектирования именно в том и состоит, чтобы представить информацию в доступной пользователю форме, не зависящей от спецификаций системы, но реализуемой несколькими системами.
Существует два подхода к концептуальному проектированию:
► Объектное представление;
► Моделирование сущностей.
Экспертные оценки концептуальной модели данных.
Метод экспертных оценок ставит следующие основные вопросы:
• Обладает ли концептуальная модель достаточной полнотой?
• Достаточно ли хорошо она отражает предметную область?
• Корректна ли она?
Подобные или более детализированные вопросы относительно всех аспектов системы (требований пользователя, программирования, операций и т. д.) не должны остаться без ответа. В процессе экспертизы выявляется все, что в проекте упущено, и это несомненно идет на пользу его полноте.
Корректность модели тщательно проверяется при анализе архитектуры системы. При этом требования пользователя к данным и процессам, а также к типизации процессов и данных рассматриваются с различных позиций.
В ходе экспертизы проекта исследуются особенности преобразования данных, т. е. процесс трансформации информационной модели в СУБД-зависимое представление. Первый шаг - определение правильности и полноты самой информационной модели. На следующем шаге исследуется СУБД-зависимое представление.
Структурное программирование
Структурное программирование - это метод, предполагающий создание улучшенных программ. Он служит для организации проектирования и кодирования программ таким образом, чтобы предотвратить большинство логических ошибок и обнаружить те, которые допущены.
Структурное программирование включает три главные составляющие:
1) проектирование сверху-вниз;
2) модульное программирование;
3) структурное кодирование.
Метод проектирования программ «сверху-вниз» вначале предусматривает определение задачи в общих чертах, а затем постепенное уточнение структуры путем внесения более мелких деталей. Построение программы представляет собой последовательность шагов такого уточнения. Первоначально рекомендуется описать задачу на естественном языке. На каждом последующем шаге необходимо выявить основные функции, которые нужно выполнить, т.е. данная задача разбивается на ряд подзадач до тех пор, пока они не станут настолько простыми, что каждой из них будет соответствовать один модуль, который можно записать на алгоритмическом языке. Причем действие каждого модуля может быть описано одной фразой. Далее должны быть описаны данные, отмечены основные структуры и вид обработки данных. Каждый модуль должен иметь тестовые данные, описываемые вместе с модулем, которые впоследствии используются на этапе тестирования.
Модульное программирование - это искусство разбиения задачи на некоторое число модулей, умение широко использовать стандартные модули путем их параметрической настройки.
Структурное кодирование состоит в получении правильной программы из некоторых простых логических структур. Оно базируется на строго доказанной теореме о структурировании, которая утверждает, что любую правильную программу (с одним входом, одним выходом, без зацикливания и недостижимых команд) можно написать с использованием только следующих основных логических структур: линейная (следование), нелинейная (развилка) и циклическая (цикл, или повторение).
Комбинации правильных программ, полученные с использованием этих трех основных структур, также являются правильными программами. Причем каждая структура имеет один вход и один выход. Применяя итерацию и вложение основных структур, можно получить программу любого размера и сложности. При использовании только указанных структур отпадает необходимость в безусловных переходах и метках. Поэтому иногда структурное кодирование понимают в узком смысле как программирование без «GOTO».
Понятие и назначение интерфейса при проектировании БД
Наиболее развитые СУБД имеют следующие преимущества и характерные особенности:
• "дружественный" интерфейс с пользователем;
• встроенную программу интерактивной помощи, а иногда и наличие интерактивной обучающей программы;
• средства автоматического создания, использования и модификации базы данных без необходимости программирования, генераторы программ, отчетов, форматов;
• развитые языки программирования баз данных — более 200 команд и функций.
Дружественная система такого рода предлагает пользователю иерархически построенное меню. С его томощью выбирается требуемая функция системы.
Для ввода данных, их просмотра и редактирования в базе данных чаще всего используются два способа пх представления - табличный и в виде экранных форм. Экранные формы применяют в случаях, когда шина записи данных превышает размер строки дисплея или когда удобнее работать с привычной формой документа. Для изображения форм вводачзывода применяется обычно псевдографика, и выводятся они на жран в текстовом режиме. Вывод результатов обработки пользовательских запросов осуществляется в виде гак называемых отчетов. Наиболее часто используются отчеты табличной формы.
Записи в такой таблице обычно сортируются по заданному ключу. Для групп записей с одинаковым шачением некоторой части ключа или полного ключа, а также для всего множества записей могут лроиться итоговые значения по заданным столбцам таблицы. Допускается иерархия группирования >аписей, и для разных инструментальных средств возможна различная ее глубина.
Наряду с табличной используется и так называемая ленточная или свободная форма отчета, каждая $апись которого может занимать несколько строк, и форматы разных записей могут быть различны. Зыводимые прикладной системой отчеты могут выводиться на экран дисплеем или печататься на принтере.
Традиционно построенное приложение использующее перечисленные функциональные компоненты, предусматривает выполнение некоторого набора типовых процедур. Обеспечивается, в частности, ввод >аписей в базу данных с верификацией их по заданным простым ограничениям целостности, например, по диапазону изменения значений числового поля формы или по шаблону значения строкового поля. Кроме гого, возможны просмотр, редактирование и удаление записей, а также поиск записей по задаваемому через жранную форму критерию. При этом пользователь задает значения поисковых полей формы, имея в виду, тто в результате поиска должны быть найдены и показаны все записи, имеющие такие же значения всех поисковых полей. К числу типовых процедур приложения относится также вывод отчета по любой форме, известной системе, на экран дисплея или на принтер.
Дружественный характер СУБД для ПЭВМ хорошо сочетается с главной направленностью технологии персональных ЭВМ на обеспечение комфортных условий работы пользователей. Благодаря этому достигается существенно более высокая производительность труда пользователя при создании и эксплуатации "персональных" баз данных, чем при выполнении подобных работ на "больших" ЭВМ со люйственными их социальной пользовательской среде значительными накладными расходами и более низкой надежностью.
Интерфейс СУБД с различными классами пользователей обычно обеспечивается широким диапазоном языков. В нем также предусматриваются соответствующие средства для проектирования и использования 5аз данных. В подавляющем большинстве СУБД для ПЭВМ предусматривается интерактивный режим заботы пользователей. При этом широко используются интерфейсы в стиле меню с указанием для тользователя альтернативных вариантов выбора возможных действий и способов их инициирования, с отображением текущего состояния системы БД и диагностикой ошибок. В системах, обладающих языками программирования ("программируемые" СУБД), средства такого интерфейса избавляют пользователя от необходимости знания команд языка программирования для выполнения требуемых функций. Благодаря этому расширяется круг возможных пользователей системы. В некоторых развитых СУБД предусматривается несколько уровней пользовательских интерфейсов, предъявляющих различные требования к их квалификации. Такие возможности предусмотрены, например, в системах dBaselll PLUS и dBase IV, R:Base, Paradox. Значительное внимание уделяется минимизации с помощью функциональных шавиш действий пользователя, необходимых для инициирования часто требуемых функций. Освоение системных средств и интерпретация возникающих в процессе работы ситуаций существенно облегчаются
Дерево целей создания ИСАУ.
1 Обеспечение организационной интеграции:
• выбрать орг. структуры, определить права и обязанности персонала всех звеньев ИСАУ;
• провести регламентацию порядка обмена информацией;
• определить ответственности за своевременность и недостоверность предъявления информации;
• разработать методическое обеспечение ИСАУ;
• обеспечить координацию и синхронизацию действий всех служб и исполнителей;
• создать сеть АРМ.
2 Обеспечение функциональной интеграции:
• определить набор технико-экономических показателей и технологических параметров для решения всей совокупности задач ИСАУ;
• декомпозировать технико-экономические показатели и технологические параметры по уровням управления с целью минимизации объема хранящихся данных и потоков информации;
• разработать задачи организации внутриуровневого и межуровневого обмена информацией, обеспечивающих автоматизацию процедуры принятия решений;
• разработать сквозные по уровням комплексы задач по всем основным функциям управления;
• выбрать критерии совместного функционирования локальных автоматизированных систем;
• разработать комплексы задач на основе критериев совместного функционирования локальных автоматизированных систем;
• разработать интерфейсы с эксплуатируемыми комплексами задач локальных АСУ;
• разработать мат. методы решения задач большой размерности, методы горизонтальной и вертикальной декомпозиции общей модели управления.
3 Обеспечение технической интеграции:
• обеспечит техническую кодовую и программную совместимость комплекса тех. средств локальной АС;
• обеспечит высокую достоверность решения задач;
• обеспечить максимальную мобильность конфигурации комплекса тех. средств;
• обеспечить дистанционный обмен данных между комплексами ЭВМ различного назначения источниками и потребителями информации по каналам связи;
• обеспечить высокие эксплуатационные характеристики комплекса тех. средств;
• обеспечить распределенную обработку данных;
• обеспечить высокую надежность комплекса тех. средств.
4 Обеспечение информационной интеграции:
• унифицировать формы документов, методики их заполнения и использования;
• унифицировать методики реализации плановых и др. расчетов;
• создать распределенную иерархическую систему взаимосвязанных баз данных и средств ведения;
• унифицировать требования к обмену информации;
• унифицировать требования к структуре, организации и форматам представления данных;
• использовать единую систему классификации и кодирования и средства ее ведения;
• обеспечить высокую достоверность хранения данных.
5 Обеспечения программной интеграции.
• обеспечить функционирование ИСАУ в условиях наличия различных операционных систем;
• обеспечить обмен информацией между различными типами ЭВМ и организацию распределенной обработки данных;
• обеспечить разнообразные режимы функционирования системы и ее компонентов;
• обеспечить интерфейсы между различными базами данных и системаим управления ими, интерфейсы с существующими программными средствами разных уровней;
• обеспечить оперативный доступ к базам данных на различных уровнях;
• обеспечить организацию вычислительного процесса многомашинного многофункционального комплекса технических средств;
• обеспечить мультипрограммный режим работы операционной системы;
• обеспечить восстановление после сбоя состояния данных и вычислительного процесса на определенный момент времени;
• обеспечить надежность функционирования системы.
Общая концепция и типы структур распределенных баз данных
Распределенная база - это база, распределенная на нескольких установках, но обеспечивается доступ 1.
Для вывода формулы, по которой можно рассчитывать коэффициент корреляции чисел z и z, рассмотрим две произвольные с.в. х, y. Коэффициент корреляции определяется для них формулой:
M(xy) – M(x)M(y)
R(x,y)=----------------------------- (1.9)
D(x)D(y)
Если известно, что х, y ~ R[0,1], то M(x) = M(y) = ½ и D(x) = D(y) = 1/12, то есть формула (1.9) принимает вид:
R(x,y) = 12 M(xy) – 3 (1.10)
Условимся рассматривать пару чисел (z,z) как реализацию пары с.в. (x,y). Тогда в выборке z, …, z имеем всего n – s реализации этой пары:
(z, z), (z,z), … , (z, z).
По ним можно рассчитывать оценку R` коэффициента корреляции R(x,y), заменяем в (1.10) м.о. М(xy) соответствующим средним арифметическим:
1
R = 12 ---- (z z) – 3. (1.11)
n-s
C ростом n и оценка R` должна приближаться к нулю, в противном случае датчик БСВ не отвечает требованию независимости.
Конечно, если R` сходятся к нулю, то это еще не гарантирует наличие независимости, но все же один из тестов оказывается успешно выдержанным. При желании всегда можно продолжить испытания датчика другими методами.
В табл. 1.3 показан пример тестирования датчика БСВ. Как видно из таблицы, оценки коэффициентов корреляции для s = 1, 2, 3 постепенно сходятся к нулю. На рис. 1.3 изображены соответствующие графики.
Табл. 1.3
n Оценка R` для s = 1, 2, 3
S = 1 s = 2 s = 3
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000 0,175 0,142 0,232
0,071 0,059 0,111
0,007 0,021 0,043
0,017 0,040 0,043
0,019 0,045 0,042
0,009 0,031 0,039
-0,003 0,019 0,027
-0,003 0,021 0,028
1.6 Другие методы тестирования
1.6.3. Специальные тесты
Еще более сильные тесты разработаны специально для проверки равномерного распределения. К их числу относятся:
- тест «гиперкубов» на равномерное заполнение N – мерных кубов точками с координатами (z, ….z), (z, ….,z), …., описанный в [5, 30];
- тест «серии» на длину подпоследовательностей (например, на длину серии чисел z, которые начинаются одной и той же цифрой) [5,15];
- тест «максимумов и минимумов» [15].
1.6.4. Проверка практикой.
Любое тестирование датчиков БСВ все-же остается частичным.
Поэтому Ермаков и Михайлов в [5] отмечают, что кроме специального статистического тестирования, `` … чрезвычайно важна проверка с помощью решения типовых задач, допускающих независимую оценку результатов аналитическими или численными метолами. Можно сказать, что представление о надежности псевдослучайных чисел создается в процессе их использования с тщательной проверкой результатов всегда, когда это возможно.
1.6.5. Точные методы.
Точные методы применяются наряду со статистическими для доказательства тех или иных частных свойств датчиков БСВ.
В ряде точных исследовании вероятность характеристики датчиков рассчитываются по всему периоду z, …,z , что, очевидно, равносильно статистическому тестированию датчика по выборке бесконечного объема: z, …, z.
Проектирование физической реализации БД.
Проектирование физической реализации БД производится по всем схемам и подсхемам разрабатываемой программы на СУБД или любом другом языке, который может быть включаться в программу СУБД. Различают следующие методы доступа к БД:
* блочный
* индексно-последовательный
* прямой (с относительной или абсолютной адресацией)
* к инвертированным файлам
* виртуальный метод
Запросы к БД могут быть следующие:
* «Получить всё» ( 90-100 % информации из БД )
* «Получить одну» ( GET UNIKUM )
* «Получить некоторые» ( 0 - 10 % информации из БД )
Выгрузка и загрузка БД осуществляется последовательным методом ( «получить всё» ) При этом применяются следующие методы и функции:
• Функция хеширования ( рандомизации )
• Мультисписковый файл - дополнительный служебный файл, в котором указаны отдельные данные, хранящиеся в БД.
• Доступ к инвертированным файлам
При физической реализации БД следуют двум критериям:
3. Объём внешней памяти
4. Время реакции на запрос
Характеристики методов доступа к БД с учётом указанных выше критериев: ' знак «+» означает возрастание критерия, «-» - убывание )
• Последовательный метод : 1 - «-», 2 - «+»
• К инвертированному файлу : 1 - «+», 2 - «-»
• Хеширования : 1 - «+», 2 - «-»
• Время реакции на запрос.
Функции администратора ПО СУ ТП.
Администратор базы данных (АБД) - под этим понятием подразумевается лицо (или группа лиц, возможно, целое штатное подразделение), на которое возложено управление средствами базы данных организации.
АБД должен быть энергичной и способной личностью, организатором по призванию, желательно с техническим уклоном.
В его функции входит:
» координировать все действия по проектированию, реализации и ведению БД; учитывать перспективные и текущие требования пользователей; следить, чтобы БД удовлетворяла актуальным информационным потребностям;
» решать вопросы, связанные с расширением БД в связи с изменением границ ПО;
» разрабатывать и реализовывать меры по обеспечению защиты данных от некомпетентного их
использования, от сбоев технических средств, по обеспечению секретности определенной части данных и разграничению доступа к данным; » выполнять работы по ведению словаря данных; контролировать избыточность и противоречивость данных, их достоверность;
» следить за тем, чтобы БнД отвечал заданным требованиям по производительности, т. е. чтобы обработка запросов выполнялась за приемлемое время; -выполнять при необходимости изменения методов хранения данных, путей доступа к ним, связей между данными, форматов данных; определять степень влияния изменений в данных на всю БД; -координировать вопросы технического обеспечения системы аппаратными средствами исходя из требований, предъявляемых БД к оборудованию;
» координировать работы системных программистов, разрабатывающих дополнительное программное обеспечение для улучшения эксплуатационных характеристик системы.
« координировать работы прикладных программистов, разрабатывающих новые ПП и выполнять проверку и включение прикладных программ в состав программного обеспечения системы И Т. П.
Понятие и назначение интерфейса гиги проектировании БД
Наиболее развитые СУБД имеют следующие преимущества и характерные особенности:
• "дружественный" интерфейс с пользователем;
• встроенную программу интерактивной помощи, а иногда и наличие интерактивной обучающей программы;
• средства автоматического создания, использования и модификации базы данных без необходимости программирования, генераторы программ, отчетов, форматов;
• развитые языки программирования баз данных — более 200 команд и функций.
Дружественная система такого рода предлагает пользователю иерархически построенное меню. С его томощью выбирается требуемая функция системы.
Для ввода данных, их просмотра и редактирования в базе данных чаще всего используются два способа пх представления - табличный и в виде экранных форм. Экранные формы применяют в случаях, когда шина записи данных превышает размер строки дисплея или когда удобнее работать с привычной формой документа. Для изображения форм вводачзывода применяется обычно псевдографика, и выводятся они на жран в текстовом режиме. Вывод результатов обработки пользовательских запросов осуществляется в виде гак называемых отчетов. Наиболее часто используются отчеты табличной формы.
Записи в такой таблице обычно сортируются по заданному ключу. Для групп записей с одинаковым шачением некоторой части ключа или полного ключа, а также для всего множества записей могут лроиться итоговые значения по заданным столбцам таблицы. Допускается иерархия группирования >аписей, и для разных инструментальных средств возможна различная ее глубина.
Наряду с табличной используется и так называемая ленточная или свободная форма отчета, каждая $апись которого может занимать несколько строк, и форматы разных записей могут быть различны. Зыводимые прикладной системой отчеты могут выводиться на экран дисплеем или печататься на принтере.
Традиционно построенное приложение использующее перечисленные функциональные
Не Пропустите:
- Перечень экзаменационных вопросов
- Вопросы по курсу «Применение мехатронных систем»
- ТЕМА 3. СИСТЕМА МАРКЕТИНГОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МАРКЕТИНГОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
- Лабораторная работа №3 Настройка ПИД-регулятора на основе нечеткой логики по дисциплине «АСУТП»
- Список экзаменационных вопросов и практических заданий по дисциплине «Разработка и эксплуатация удаленных баз данных» для специальности 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»