Вместе с тем проблема типизаций разработки модульных СОД исключительно сложна, так как ее решение включает выбор уровня и стратегии типизации, многопараметрический анализ обьектов автоматизаций, синтез систем типовых модулей и информационного обеспечения по заданным критериям эффективности.

Можно выделить три основные стратегии типового модульного проектирования СОД: синтез типовых модульных СОД для решения заданного множество задач одного класса; комплектация и настройка программ для решения требуемой задачи из огрониченного набора типовых программных модулей, синтез рабочих программ на основе имеющихся прототипов (аналогов) СОД с учетом специфики и содержательного описания канкретной задачи.

Первая стротегия модульного проектирования является наиболее универсальной и предполагает синтез типовых программных и информационных средств для множеста достаточно близких задач одного класса. Реализация данной стратегии связана в первую очередь с процессом анализа требований и характеристик заданного множество задач или объектов автоматизаций, выявлением общих специфических частей анализируемых задач обработки данных.

Вторая и третья стратегия требуют наличия программных модулей либо готового прототипа, каторые могут быть приняты в качестве базового варианта проектирования.

Целью оптимального проектирования типовой модульной системы обработки данных является синтез системы типовых модулей и технико-экономические характеристики разрабатываемой системы. Множество информационных массивов, обеспечивающих экстремум критерия эффективности с учетом ограничений на допустимых вариантов построения типовой модульной СОД определяется выбранной системой ограничений, а ее параметры - оптимизацией критерия эффективности, являющегося функцией различных технико-экономических показателей, к которым относятся стоимостные и временные затраты на разработку, отладку и эксплуатацию системы, время решения задач обработки данных, число типовых и оригинальных модулей в системе, избыточность системы модулей по отношению к задачам обработки данных, коэффициент готовности к обработке заявок, достоверность обработки данных, наработка на отказ.

При синтезе типовых модульных СОД могут быть использованы общесистемные, минимаксные и сложные критерии проектирования теории активных систем. Первые экстремизируют суммарные показатели качества синтеза для множества пользователей или задач обработки данных, вторые-показатели гарантированного качества синтеза для пользователей обработки данных.Критерии третьего типа используются для выбора типовых проектных решений в случаях несовпадения целевых функций или точек экстремума центра и элементов системы. К числу общесистемных критериев относятся: минимум приведенной стоимости разработки отладки и эксплуатации проектируемой типовой модульной СОД, минимум общего времени разработки и отладки типовой модульной системы, минимум среднего значения межмодульного интерфейса, максимум среднего по множеству показателей информационной производительности проектируемой системы, максимум среднего коэффициента загрузки технических средств. Конкретный выбор степени централизации механизма проектирования, критерия эффективности и согласованной системы ограничений, определяющих постановку задачи синтеза типовых модульных СОД, базируется на использовании результатов анализа технологий решения множества задач обработки данных.

Задачи синтеза типовых модульных СОД сведены к задачам нелинейного и линейного целочисленного программирования и решаются с использованием известных стандартных пакетов и специальных методов, основанных на схеме «ветвей и границ».

Синтез структур баз данных. Создание модульных СОД нового поколения тесно связано с широким внедрением сетей ЭВМ, локальных и распределенных баз данных (РБД) и систем передачи информации [75-81].

Синтез логической структуры РБД рассматривается как процесс поиска оптимального варианта отображения канонической структуры РБД в логическую, которая обеспечивает оптимальную значение заданного критерия эффективности функционирования РБД и удовлетворяет основным требованиям и ограничениям, накладываемым на логическую структуру на этапе разработки технического задания. Для отображения канонической структуры в логическую используются метод объединения групп канонической структуры РБД в типы логических записей с одновременным распределением их по узлам вычислительной сети.

Исходной информацией для этапа синтеза оптимальных компонент логического уровня представления информации в РБД являются характеристики канонической структуры, полученные на этапе анализа и нормализации внешних моделей предметных областей пользователей.

Основными критериями синтеза оптимальных логических структур РБД являются минимум общего времени выполнения множества запросов и корректировок пользователей, минимум суммарной стоимости хранения информации и реализации процедур обработки данных, минимум максимального времени (стоимости) реализации множество запросов и заданий на корректировку, инициируемых различными пользователями.

В качестве основных ограничений используется ограничения на временных и стоимостные характеристики процесса реализации запросов и корректировок, на объём доступной внешней памяти и узлах вычислительной сети (ВС), пропускную способность каналов связи, надежность доступа к заданному узлу ВС и др.

Решение задач синтеза оптимальных логических структур РБД позволяет определить состав типов логических записей, структуры и типы отношений между ними, размещение типов записей по узлам ВС, характеристики типов записей, использование типов записей при реализации процедур обработки.

В процесс проектирования РБД выделяются следующие взаимосвязанные этапы: синтез оптимальных логической структуры РБД, проектирование структуры сетевого каталога и проектирование логических структур локальных баз данных (БД). Синтезируемые оптимальная по заданному критерию эффективности логическая структура РБД, сетевой каталог и логические структуры локальных БД должны обеспечивать сохранение семантических свойств информационных элементов и связей между ними, зафиксированных в канонической структуре РБД с учетом ограничений, накладываемых параметрами локальных СУБД и аппаратных средств передачи данных, топологией ВС и требованиями различных режимов функционирования распределенных банков данных (РБнД).

Синтез оптимальной логической структуры РБД рассматривается как процесс поиска оптимального варианта отображения канонической структуры РБД в логическую, обеспечивающего оптимальное значение заданного критерия эффективности функционирования РБнД и удовлетворяющего основным системным, сетевым и структурным ограничениям. При отображении канонической структуры в логическую группу канонической структуры РБД объединяются в типы логических записей с одновременным распределением их по узлам ВС. Сложность решения задач синтеза определяется их большой трудоемкостью, связанной с необходимостью учета большого числа параметров и характеристик хранимой в РБД информации, запросов и заданий на корректировку.

Результаты полученные на этапе синтеза оптимальной логической структуры РБД, является исходными для проектирования структуры сетевого каталога, логических структур локальных БД, а также для проектирования эффективных сетевых протоколов, обеспечивающих предотвращение взаимоблокировок и появления тупиковых ситуаций при функционировании РБнД.

Важным компонентом структуры логического уровня РБиД является сетевой каталог, которой обеспечивает эффективное выполнение основных функций управление РБиД и содержит информацию о расположении типов записей в локальных БД (узлах ВС) о характеристиках информационных элементов групп и типов записей учетные данные по обеспечению секретности доступа пользователей к информации, статистику работы с различными типами записей в локальных БД и др. Проектирование структуры сетевого каталога осуществляется на основе информации полученной на этапах проектирования канонической структуры и синтеза оптимальной логической структуры РБД.

В процессе проектирования структуры сетевого каталога решаются задачи выбора оптимального типа его структуры, оптимального размещения в ВС главного каталога (для централизованного типа структуры), оптимальных маршрутов доступа пользователей ВС к сетевым каталогам, оптимальных параметров организации сетевых каталогов, размера и состава страниц обмена между оперативной памятью и внешними запоминающими устройствами (ВЗУ).

Результатом решения задач данного этапа логического проектирования является оптимальная структура сетевого каталога обеспечивающая оптимальное количество сетевых обращений к нему в процессе реализаций запросов пользователей и корректировок каталога с учетом географического размещения пользователей в ВС и характеристик запросов а также оптимальное количество обменов между оперативной памятью и ВЗУ в процессе локального функционирования сетевого каталога в РБиД.

Логическая структура сетевого каталога фиксирована, так как количество уровней иерархии соответствующее количеству уровней отображения информации в РБнД и другие параметры логической организации являются детерминированными и не зависят от специфики предметных областей пользователей. Поэтому основной задачей проектирования сетевого каталога является выбор типа его структуры который определяет наличие и характер взаимодействия между главными и локальными каталогами в процесс реализации функции управления выполнением процедур обработки информации в РБнД

Выбор типа структуры сетевого каталога определяется характеристиками запросов, заданий на корректировку, топологией ВС, интенсивностью внесений изменений в логическую структуру РБД, стоимостными характеристиками хранения информации и т.д.

Поставлены и решены задачи синтеза оптимальных по заданным критериям эффективности логических и физических структур локальных баз данных. При проектировании оптимальных логических структур локальных баз данных возможны два подхода, каждый из которых детально исследован [69, 76, 79, 80].

Первый подход основывается на синтезе логических структур локальных баз данных, эффективность которых определяется единым критерием оптимальности функционирования РБД. Исходной информацией, используемой в этом случае при проектировании логических структур локальных БД являются характеристики логической структуры РБД и сетевого каталога. Проектирование осуществляется путем нормализации графа логической структуры отдельного узла ВС, формируемого в результате синтеза оптимальной логической структуры РБД и определения в графе несвязных и слабо связных подграфов, являющихся основой логических структур локальных БД, поддерживаемых конкретными СУБД.

Результатом данного этапа являются оптимальные логические структуры локальных БД спроектированные с учетом характеристик оптимальной логической структуры РБД, ограничений конкретных СУБД и операционной среды.

Второй подход позволяет синтезировать логические структуры баз данных по локальным целевым функциям, отражающим специфические требования пользователей отдельных узлов ВС, с учетом единого критерия эффективности функционирования РБД, который определяет оптимальное распределение информаций по узлом ВС.

В этом случае синтез логической структуры локальной БД рассматривается как поиск оптимального варианта отображения канонической структуры отдельного узла ВС, полученной при решений задачи распределения информаций, в такую логическую структуру базы данных, в которой сохраняются семантические свойства элементов предметной области пользователей и обеспечивается эффективность функционирования РБиД для рассматриваемого множества пользователей в условиях заданных требований обработки данных.

Разработанные модели и постановки задач синтеза позволяют учесть особенности функционирования локальных БД в режимах ввода информаций, оперативного обслуживания запросов пользователей, решения регламентных задач и задач обработки данных реального времени. Решение поставленных задач обеспечивает определение записей выбираемых в качестве точек входа в логическую структуру локальной БД.

Основными критериями эффективности, используемыми при синтезе логической структуры локальной БД, являются минимум суммарного времени ввода информации и обслуживания заданного множества запросов, минимум суммарного числа связей между записями, минимум суммарной длины путей доступа к искомым информационным элементом, а также критерии, коррелируемые с достоверностью информации в локальной БД.

В качестве ограничений используются ограничения на число и состав логических записей, на структуру связей между ними, на число точек входа в логическую структуру хранения, которая обеспечивает экстремум заданного критерия эффективности функционирования РБиД на физическом уровне.

Критериями эффективности, используемыми при решении комплекса задач синтеза физической структуры локальной БД, являются минимум суммарного среднего времени доступа к информационным массивам БД, минимум суммарного числа обрабатываемых страниц памяти при обслуживании заданного множества запросов в локальной БД, максимум достоверности информации в БД при реализации процедур обработки данных. В качестве ограничений используется ограничения на объем доступной памяти, на среднее время доступа к отдельным массивам БД, на объем на количество страниц памяти, на допустимый нижний уровень достоверности информации и др.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12