ИКС-технология ( создание интегрированных компьютерных систем) Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

тезисов по материалам VI Международной молодежной научно-практической конференции «Человек и космос». Днепропетровск, НЦАОМУ, 2004. С.403. А.ВасильевА.М., Ландсман А.П. Полупроводниковые фотопреобразователи. М.:Сов.радио, 1971. 248 с.

Поступила в редколлегию 26.02.2006 Слипченко Николай Иванович, канд. техн. наук, профессор, проректор по научной работе ХНУРЭ. Научные интересы: радиофизика и электроника. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. (0572) 702 10-20.

Письменецкий Виктор Александрович, канд. техн. наук, профессор ХНУРЭ. Научные интересы: разработка устройств обработки сигналов. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. 702 13-43.

Яновская Наталия Николаевна, студентка ХНУРЭ. Научные интересы: исследование характеристик фоточувствительных структур. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. 702 13-43.

Фролов Андрей Витальевич, аспирант каф. МЭПУ ХНУРЭ. Научные интересы: исследование характеристик фоточувствительных структур. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел.702-16-59.

УДК 004.4 С.П. КАШУБИН

ИКС-ТЕХНОЛОГИЯ (создание интегрированных компьютерных систем)

ИКС-технология представляет собой инструмент для синтеза систем программного обеспечения из стандартных компонентов. Технология может найти применение при разработке систем автоматизации производства, САПР, а также пакетов прикладных программ для научных и инженерных расчетов.

Введение

В Институте проблем машиностроения НАН Украины им. А.Н. Подгорного проектируется инструментарий под названием ИКС-технология, которая синтезирует различные ИКС -интегрированные компьютерные системы. Разработка таких инструментальных средств является актуальной задачей, так как эти инструменты существенно повышают производительность труда программистов.

Целью проекта является разработка и исследование ИКС-технологии, идея которой состоит в том, что из всех доступных задач той или иной области знаний выбираются необходимые задачи, на основе которых синтезируется ИКС в интерактивном режиме. Область знаний изучает свойства и отношения между объектами некоторой предметной области, а также рассматривает задачи и методы их решения. Требования к разрабатываемой системе таковы:

- ИКС-технология должна поддерживать несколько отраслей знаний.

- ИКС должны быть открытыми.

- Знания, относящиеся к одной отрасли, должны храниться в отдельной БД под названием Фонд задач. Система управления Фондом должна содержать функцию синтеза ИКС.

- Общая информация обо всех Фондах должна быть записана в систему МетаФонд, которая даст возможность создавать новые Фонды.

- Начальная версия системы ориентирована на среду СУБД Access-2 и предназначена для концептуальных исследований ИКС-технологии.

ИКС состоит из следующих компонентов: прикладных задач, обработчиков задач, базы данных, системы импорта/экспорта, пользовательского интерфейса. Прикладная задача -это компьютерная программа для вычислений. Головной модуль задачи состоит из необходимых описаний, а также из входных, выходных и расчетных модулей. Входные и выходные модули связывают прикладную задачу с базой данных, а расчетный модуль осуществляет основные вычисления. Описание охватывает все величины и модули. Расчетный модуль может быть написан на одном из процедурных языков типа Си, Паскаль, Фортран и т.д.

Головной модуль генерируется ИКС-технологией. На листинге 1 приведен пример прикладной задачи.

' Описания для всех задач ИКС

' Входы и выходы ИКС

Dim k8 As Variant

Dim k7 As Variant

Dim aaa2(3, 3, 15) As Variant

Dim aa1(10, 15) As Variant

Dim aaa3(3, 3, 15) As Variant

Dim k1 As Variant

Dim k2 As Variant

Dim k3 As Variant

Dim k4 As Variant

Dim k5 As Variant

Dim k6 As Variant

' Модули задач из Dll

Declare Sub ae1 Lib "g:\kasha\gas\Aerodyn.dlr (k1 As Any, aa1() As Any, k3 As Any, k7 As Any) ' Модули обработчиков из Dll ' Задача: Аэродинамическая задача .№1 Sub aero 1 ()

Set БД = DBEngine.Workspaces(0).Databases(0)

' Ввод и подготовка исх. данных:

Call GetArray2(aa1(), "aa1", 10, 15)

Call GetVariable(k1, "Переменные", "k1")

' Вычисления:

Call ae1(k1, aa1(), k3, k7)

' Вывод результатов расчета:

Call PutVariable(k7, "Переменные", "k7")

Call PutVariable(k3, "Переменные", "k3")

End Sub

Листинг 1. Пример синтезированной задачи ИКС Иногда требуется обработать входную/выходную информацию прикладных задач специальным образом. Например, построить график, соединиться с техническим устройством и т.д. Программы, которые это делают, названы обработчиками задач. Обработчики создаются при поддержке ИКС-технологии. Пример обработчика приведен на листинге 2.

База данных ИКС хранит свои данные в таблицах, которые классифицированы на управляющие таблицы и таблицы данных. Управляющие таблицы описывают компоненты ИКС (такие как задачи, величины, внешние системы) и служат для ее управления и построения пользовательского интерфейса. Таблицы данных связывают по информации задачи, обработчики задач и внешние системы.

Система экспорта/импорта предназначена для установления информационной связью ИКС с ее внешними системами. Внешней системой может быть как отдельная программа, так и целый пакет программ, например базы данных, пакеты программ для научных и инженерных расчетов, CAD/CAM/CAE и пр. Для внешних систем Access-типа экспорт/ импорт осуществляется таблицами, а для остальных систем - текстовыми файлами.

Взаимодействие пользователя с системой выполняется с помощью экранных форм. В состав экранной формы входят такие стандартные элементы как поля, кнопки, списки, флажки, текст, рисунки и т.д. Все формы взаимоувязаны, т.е. одна форма может вызываться из другой. В качестве примера на скриншот 1 приведена главная форма ИКС. ' Задача: aero1, Обработчик: Обработка 1 Sub obr1 ()

Set БД = DBEngine.Workspaces(0).Databases(0)

' Ввод и подготовка исх. данных:

Call GetArray2(aa1(), "aa1", 10, 15)

Call GetVariable(k1, "Переменные", "k1")

Call GetVariable(k3, "Переменные", "k3")

' Обработка:

Call ae1_o1(aa1(), k1, k3)

End Sub

Листинг 2. Обработчик прикладной задачи

Из главной формы можно перейти к формам, отображающим различные свойства системы. Например, при нажатии кнопки "Задачи" появляется форма с перечнем задач, а при нажатии кнопки «Внешние системы» - форма с внешними системами, связанными с ИКС. Из этой формы можно импортировать и экспортировать информацию на другие системы. Работа в рамках системы заключается в поэтапном решении своих задач.

Фонды задач

Базы данных, называемые Фондами задач, содержат описания всех компонентов, необходимых для синтеза ИКС. Управление Фондами осуществляется экранными формами, начиная с главной формы, пример которой приведен на скриншот 2.

Процесс наполнения Фонда сводится к тому, чтобы ввести в систему описания всех компонентов для сборки потенциальных ИКС, таких как имя компонента, перечень его входов и выходов, текст описания (метод решения, алгоритм и т.д.), инструкция конечному пользователю. С главной формы можно запускать процедуры формирования отчетов. Отчеты бывают двух видов: описание задач (один отчет для одного Фонда) и описание ИКС.

Скриншот 1. Интегрированные компьютерные системы Для синтеза ИКС необходимо вызвать соответствующую форму нажатием кнопки «ИКСы» из главной формы Фонда (скриншот 2) и сделать выборки: задач, обработчиков, входов/выходов, внешних систем. Кроме того, необходимо ввести тексты описания ИКС и инструкцию конечному пользователю. Новая ИКС создается на основе ядра ИКС и информации, хранящейся в Фонде. Ядро ИКС - это общая часть всех ИКС, в нее включены почти все формы и незаполненные управляющие таблицы. Во время синтеза ядро ИКС дополняется необходимыми компонентами, настраиваются свойства форм, создаются новые формы, таблицы и программы, создается DLL-библиотека. После синтеза новой ИКС ее программы необходимо оттранслировать.

Фонд Задач т|ж 1

| l-.j j.jl. | | Входы и Выпады | Обработка | Описание | Инструкция | | ИКСы Системы | *

Задача I '

аего1 Аэродинамическая задача №1 ае1 ■

аего2 Аэродинамическая задача №2 ае2 г

аегоЗ Аэродинамическая задача №3 аеЗ К5Н

аего4 Аэродинамическая задача N-4 ае4 ■Я

Ьоф Расчет корпуса самолета Ьо Щря

соскрИ Выбор кабины пилота со В

геас_ппо1 Расчет реактивного двигателя т

1аН Оптимальный расчет хвоста самолета 1а в

1игЬ_гпо1 Расчет турбомотора (и ■ш т

ипс1егсаг Расчет шасси самолета ип

Расчет крыла истребителя в

'лчпд_рау Расчет крыла пассажирского самолета г +

Расчет крыла Ых самолета 11

М И | Запи

Скриншот 2. Главная форма Фонда задач

Новый «пустой» Фонд создает система МетаФонд, в состав которой входит база данных с программными надстройками. В базе данных хранится информация обо всех Фондах, а также описания основных понятий ИКС-технологии.

В [1-4] отображены результаты работы по данному направлению исследований. В качестве прототипа для ИКС-технологии была взята пакетная оболочка SP, которая представляет собой интегрированную среду разработки и управления пакетами прикладных программ [1]. Языками программирования для SP являются Пролог и Си.

Выводы

Разработана начальная версия ИКС-технологии, которая синтезирует системы программного обеспечения из стандартных компонентов. Программирование выполнялось в среде СУБД Access-2, объем программного кода (без прикладных задач) не превосходит 1.5 Mb. Исследования системы проводились на тестовых примерах. В результате анализа результатов исследований можно сделать следующие выводы:

1. ИКС-технология удовлетворяет требованиям, которые сформулированы выше.

2. Научная новизна ИКС-технологии состоит в том, что она (технология) уникальна и позволяет синтезировать программное обеспечение нового стандарта. Кроме того, с концептуальной точки зрения ИКС-технология может послужить прототипом для создания системы управления вычислительными сетями. С этой целью были проведены соответствующие исследования.

3. Практическое значение ИКС-технологии вытекает из того, что эту технологию можно использовать при проектировании таких систем, как CAD/CAM/CAE и ППП для научно-инженерных расчетов с учетом того, что некоторые элементы проектируемой системы существуют, а некоторые элементы нужно создавать заново. Идея создания ИКС-технологии родилась из практической деятельности автора при проектировании систем программного обеспечения.

4. Целесообразно создать рыночную версию ИКС-технологии на основе существующей. Принципиальных трудностей с точки зрения программирования здесь возникнуть не должно.

Список литературы: 1. Кашубин С.П. Пакетная оболочка SP // 2-я Международная конференция "Технология программирования 90-х". Киев, 1992. С. 27-30. 2. Кашубин С.П. Технология создания прикладных информационно-вычислительных систем // Открытые информационные системы. 1995. №34. С. 2-3. 3. Кашубин С.П. Технология построения компьютерных систем из совокупности стандартных компонентов // Тр. Международной научно-методической конференции "Подготовка специалистов к работе в условиях открытых информационных и компьютерных систем интегрированных технологий". Харьков, 1996. С. 83-84. 4. Кашубин С.П. Технология построения интегрированных компьютерных систем // Сучасш проблеми гумашзаци та гармошзаци управлшня. Матерiали 6-i' М1жнародно! мщдисциплшарно! науково-пракгично! конференци / Харюв, ХНУ iм. В.Н.Каразша. 2005. С. 260-261.

Поступила в редколлегию 04.08.2006

Кашубин Станислав Петрович, научный сотрудник, Институт проблем машиностроения НАН Украины им. А.Н.Подгорного. Научные интересы: информатика, искусственный интеллект. Адрес: Украина, 61046, Харьков, ул. Дм. Пожарского, 2/10, тел. 95-95-40, 95-96-39. E-mail: kashubin@ipmach.kharkov.ua