CC BY
182
УДК 004. 78. 045
СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ ОБЪЕКТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Зейналова Имарат Джамалхановна, к.п.н, доц., Заведующая кафедрой информатики и математики, Дагестанский государственный университет, Россия, Дербент, [email protected]
В докладе рассматриваются современные концепции объектного проектирования. Основное положение доклада - только с помощью объектных технологий могут быть решены задачи разработки информационных систем применительно к сложным слабоформализуемым предметным областям.
Существенное повышение эффективности информационных систем в настоящих условиях, когда открыты возможности внедрения в информационный процесс высокопроизводительных технических средств, может быть достигнуто за счет их автоматизации. Появление автоматизированных информационных систем - результат объективного процесса, обусловленного научно-технической революцией. Эти системы, интегрируя информацию, обеспечивают комплексное решение задач управления. В Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информации» дается следующее определение: «Информационная система — организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы»
Начиная с середины 60-х годов 20- века и до недавнего времени, широкое распространение получили структурные методологии анализа, проектирования и разработки информационных систем, которые характеризуются искусственным разделением (часто неоптимальным) системы на подсистемы, а также слабой взаимосвязью процессов и данных, присутствующих в системе. В отличие от них, объектные технологии, ориентированные на тесную взаимосвязь процессов и данных системы, позволяют программным системам быть более надежными, легко реализуемыми и устойчивыми к изменениям. Кроме того, такая философия моделирования наиболее соответствует общим концепциям поведения систем реального мира.
Объектно-ориентированная технология развивается в различных областях вычислительной техники как средство решения проблем связанных со сложностью создаваемых систем. Объектный подход применяется не только в программировании, но также в проектировании интерфейса пользователя, баз данных, баз знаний и даже компьютерной архитектуры. Смысл такого широкого подхода состоит в том, что он позволяет применить объектную ориентацию для решения всего круга проблем, связанных со сложными системами. Принципиальное различие между структурным и объектноориентированным подходом заключается в способе декомпозиции системы. Объектноориентированный подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. На основе декомпозиции модели обосновываются проблемно-ориентированные АРМы, локальные сети, разрабатываются требования к программному обеспечению и режимам обработки данных для каждого узла и фрагмента ИС. Буч выделяет две разновидности декомпозиции: алгоритмическую (так он называет декомпозицию, поддерживаемую структурными методами) и объектно-ориентированную, отличие которых состоит, по его мнению, в следующем: "Разделение по алгоритмам концентрирует внимание на порядке происходящих событий, а разделение по объектам придает особое значение факторам, либо вызывающим действия, либо являющимся объектами приложения этих действий"[1].
Другими словами, алгоритмическая декомпозиция учитывает в большей степени структуру взаимосвязей между частями сложной проблемы, а объектно-ориентированная
124
декомпозиция уделяет больше внимания характеру взаимосвязей. Декомпозиция модели позволяет улучшить технологичность решения проблемы, выбрать оптимальные в смысле разработки и эксплуатации модули, координировать разработку ИС. Именно поддержка объектно-ориентированной декомпозиции отличает объектно-ориентированное проектирование от структурного проектирования. Объектно-ориентированное проектирование — это методология проектирования, соединяющая в себе процесс объектной декомпозиции и приемы представления как логической и физической, так статической и динамической моделей проектируемой системы. В данном определении содержатся две важные части:
1. объектно-ориентированное проектирование ведет к объектно -ориентированной декомпозиции;
2. используется многообразие приемов представления моделей, отражающих логическую (структуры классов и объектов) и физическую (архитектура модулей и процессов) структуру системы.
Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира
В основе объектно-ориентированного проектирования лежит представление о том, что программную систему необходимо проектировать как совокупность взаимодействующих друг с другом объектов, рассматривая каждый объект как экземпляр определенного класса, причем классы образуют иерархию.
Бурное развитие технологии объектного проектирования привело к необходимости разработки стандартов и спецификаций в этой области. Создание таких стандартов безусловно положительно сказалось на привлекательности объектного подхода для разработчиков ИС.
Практически каждая уважающая себя фирма обратилась лицом к объектным технологиям и продуктивно сотрудничает с разработчиками объектно-ориентированных СУБД
Проектирование больших информационных систем осуществляется на основе концептуальной модели обработки данных. Эта модель определяет основные информационные потоки, узлы обработки и хранения данных, алгоритмы преобразований, входа и выхода из системы, а также способы представления информации для каждого узла диалога пользователя.
Объектно-ориентированный подход использует следующие базовые понятия:
• объект;
• свойства объекта;
• метод обработки;
• событие;
• класс объектов
Объект содержит инструкции (программный код), определяющие действия, которые может выполнять объект, и обрабатываемые данные. Свойство - это характеристика объекта, его параметр. Все объекты наделены определенными свойствами, которые в совокупности выделяют объект из множества других объектов. Одним из свойств объекта является метод его обработки, т.е. программа действий над объектом или его свойствами. Изменение состояния объекта называют событием. Совокупность объектов, характеризующихся общностью применяемых методов обработки или свойств, называют классом.
Преимущества объектного подхода как возможность разбить систему на совокупность независимых сущностей - объектов и провести их строгую независимую спецификацию, простота эволюции системы за счет использования таких элементов объектного подхода как наследование и полиморфизм, возможность объектного моделирования системы, позволяющее проследить поведение реальных сущностей предметной области уже на ранних стадиях разработки, делают его все более популярным для разработчиков.
125
С этой точки зрения легко сделать вывод о том, что объектная модель представления данных будет наиболее привлекательной для ИС, разработка которой ведется методами объектного проектирования. Это предопределяет выбор объектной СУБД как основного элемента системы. Сделав такой выбор, разработчики получают возможность пользоваться стандартизованными средствами доступа к базам данных.
Современные концепции проектирования распределенных информационных систем предполагают общение пользователя системы с базой данных посредством браузера и технологий Internet / Intranet. Для обеспечения подобных возможностей используемая система управления базами данных (СУБД) должна иметь средства стыковки с Internet / Intranet. Более того, в последнее время существует тенденция создания мультимедийных Intranet приложений, содержащих много документов и объектов со сложной структурой. Для реализации таких приложений наиболее предпочтительно использовать объектные СУБД, вследствие их способности быстро работать с данными сложной структуры.
Основным протоколом при работе браузера c Internet является протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol - протокол передачи гипертекста). Этот протокол предполагает взаимодействие браузера (Web - клиента) c HTTP - сервером по принципу "вопрос - ответ", т.е. браузер посылает запрос HTTP - серверу на информацию, а Web - сервер отсылает клиенту сформированную HTML (HyperText Markup Language - язык разметки гипертекста) страничку и "забывает" о клиенте.
Обычно, работа клиентов с базами данных также строится либо по принципу "вопрос -ответ", либо ориентирована на поддержание постоянного соединения "Login - Logout". При таком подходе пользователи подают запросы на Web - сервер, сервер обрабатывает их и отсылает обратно клиенту. Принцип поддержания постоянного соединения обычно предполагает проверку паролей пользователей и применяется в системах, где важным является разграничение прав доступа к информации.
Выбор объектной базы данных обусловлен тем, что в масштабах любого современного предприятия существует множество различных утвержденных внутри этого предприятия, форматов документов. Любое географически удаленное подразделение пытается предоставить документы в своем внутреннем формате. Сторонние организации вообще могут не иметь представление о форматах документов этого предприятия. Таким образом, в АИС обрабатывается слабоструктурированная информация. Для учета любого документа используются карточки их регистрации, и таким образом, каждый документ может быть представлен в виде целого объекта, содержащего как описательную информацию (регистрационную карточку), так и исходный текст документа. Это обусловлено тем, что расширение ресурсов информационной системы (допустимого объема хранимых данных, скорость обработки запросов и т.д) достигается не только за счет увеличения ресурсов отдельных узлов системы, а также за счет увеличения количества самих узлов. Необходимо также учитывать то, что построенная из нескольких узлов система обеспечивает доступ ко всей хранимой информации. Возможно построение как иерархической системы серверов, при которой для получения информации будет происходить маршрутизация поискового запроса по серверам или выделение кластера серверов, хранящих индекс системы. Объектный подход также позволяет хранить блоки индексов как обычные объекты и выполнять операции с ними, подобно обычным объектам. Построенная таким образом информационная система к тому же получает дополнительные данные от инородных для нее источников данных, например базы данных различных производителей (одним из возможных применений этого является использование данных из различных классификаторов, ранее созданных в организации с применением других СУБД).
Мы рассмотрели очень коротко, те преимущества, которые дают объектные СУБД при использовании объектного подхода к проектированию ИС. Как справедливо отмечает Г.Буч: "Задача, которая выполняется на многопроцессорном оборудовании, требует, для координации, механизм передачи сообщений. Было бы наивным определение каждого класса сообщений в отдельном модуле. При этом не только возникает кошмарная ситуация с
126
документированием, но и чрезвычайно труден для пользователя даже просто поиск нужных фрагментов описания."[1]. Тогда переход к объектно-ориентированному программированию будет осуществляться по методологии, которая основана на представлении "программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является реализацией определенного класса, а классы образуют иерархию на принципах наследуемости"[1].
Литература
1. Буч Г Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения. Киев: фирма "Диалектика", М.: АО "И.В.К." 1993.
2. Лешек А. Мацяшек Анализ требований и проектирование систем. Разработка информационных систем с использованием UML. Третье издание. ISBN 5-8459-0276-2, 2002 -432 с.
3. Маклаков С. В. Создание информационных систем с AllFusion Modeling Suite издательство : Диалог-МИФИ, 2005.-232 с.
УДК 618.518:681.3.062
ПЕРЕХОД К БЛОЧНОЙ ОРИЕНТАЦИИ В СИСТЕМАХ ИМИТАЦИОННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
Лебедев Александр Владимирович, аспирант, Государственный Научно-Исследовательский Институт Физических проблем имени Ф.В.Лукина, Россия, Москва, [email protected]
Имитационное моделирование для исследования систем автоматического управления (САУ) начали широко использовать в 60-х годах XX века.
Существуют следующие способы представления САУ [1,2,3]:
1. Аналитический - в виде конечных дифференциальных уравнений.
2. Символический - в виде операторов Лапласа - Карсона.
3. Графический - в виде структурированных и/или блочных схем: функциональных прямоугольников, описываемых константами и операторами Лапласа - Карсона, параметрами и соединяющими их (прямоугольники) стрелками (координатами).
Раньше процесс имитационного моделирования осуществлялся лишь с помощью пера и листа бумаги или настольного вычислителя. С появлением первых электронновычислительных машин и языков программирования процесс имитационного моделирования описывался вначале на языках FORTRAN/ALGOL, позднее на Visual Basic, Pascal [4].
Эта практика имела ряд недостатков:
1. ресурсоемкость создания имитационной модели;
2. разрабатываемая модель часто «отставала» от исследуемого объекта [5];
3. доработка модели требовала значительного времени и использования сложных алгоритмов из области системного анализа, управления и обработки информации [2];
4. отсутствие информационно-управляющих систем (ИУС), реализующих эти алгоритмы.
Позднее начали появляться специализированные, ориентированные на решение задач управления, пакеты имитационного моделирования САУ, такие как GASP -IV, GPSS. С ростом функциональных возможностей компьютеризированных систем появились более сложные системы имитационного моделирования, которые позволяют описывать не только САУ, но, например, и различные социально- экономические процессы.
Сравнительная характеристика основных существующих систем имитационного моделирования представлена в таб. 1.
Как видно из таб. 1, большинство существующих систем имитационного моделирования направлено на решение задач бизнеса, управления финансовыми потоками, социально-экономическими и производственными процессами.
127
