Информационные системы в экономике

• выбор подмножества задач, обеспечивающих максимум критерия оптимизации;
• выбор конфигурации вычислительной системы, обеспечивающей при фиксированном множестве задач максимум критерия оптимизации.

      При оптимизации вычислительного процесса следует иметь в виду, что эта  задача должна решаться в рамках обеспечения эффективности АСУ в целом.

      Вычислительная  система, на которой реализуется  множество задач АСУ, характеризуется совокупностью параметров аппаратных и программных средств:

• числом процессоров и их быстродействием (производительностью);
• объемом оперативной памяти;
• типом внешней памяти (накопителей на магнитных лентах и дисках), их количеством, объемом памяти;
• объемом вычислительных ресурсов, необходимых для работы операционной системы (объем оперативной и внешней памяти, число дисководов);
• режимом работы операционной системы — однопрограммный и многопрограммный, на современных ЭВМ в основном используется многопрограммный режим в различных вариациях;
• системой приоритетов задач и заданий; параметрами используемой СУБД.

      Состав  управляемых параметров определяется постановкой задачи организации  вычислительного процесса.

      Например, при реализации баз данных все  параметры делятся на три группы:

1. параметры, являющиеся атрибутами конкретной аппаратно-программной обстановки и не подлежащие изменению разработчиками, — быстродействие процессора, доступный объем оперативной памяти, состав внешних устройств и их характеристики (объем и быстродействие);
2. параметры, частично выбираемые проектировщиками,— базовая операционная система, система программного обеспечения, метод организации данных;
3. параметры, полностью выбираемые разработчиками, — пространственное размещение базы на носителях, физические характеристики размещения данных (формат записей, коэффициент блокирования), метод внесения изменений.

      При формировании структуры вычислительного  процесса определяют число задач  с их составом, объем оперативной  памяти, устанавливают множество  моментов запуска задач. В свою очередь, структура вычислительной системы  включает определение количества устройств внешней памяти, объема оперативной памяти, числа процессоров.

      В качестве критерия оптимизации вычислительного  процесса при наличии ограничений  на ресурсы выбирается максимум суммарной  эффективности удовлетворения всех запросов системы управления. В случае отсутствия ограничений на вычислительные ресурсы эффект связан с рациональным использованием основных и оборотных средств (той части, которая связана с вычислительной системой) за счет возможности решения других задач.

      Следует отметить, что задача управления вычислительным процессом наиболее остро стоит при ограничениях на ресурсы ЭВМ. Однако по мере совершенствования аппаратных и программных средств степень остроты решения данной задачи снижается и основным фактором становится обеспечение удобств пользователям автоматизированной системы управления.

      Задача  организации вычислительного процесса решается на разных стадиях проектирования АСУ. Верхний уровень управления вычислительным процессом связан с  возможностями операционной системы. На этом этапе реализуются такие функции как координация действий по выполнению нескольких задач, управление доступом к внешней памяти, управление виртуальной (не существующей реально) памятью, коммуникация между процессами и другие. Продолжающаяся эволюция операционных систем предоставляет новые возможности в области организации вычислительного процесса.

      Следующий уровень связан с применением  языков программирования. В принципе большинство задач может быть решено с использованием любого языка  программирования, однако в таком случае организация вычислительного процесса была бы различной. Совершенствование языковых средств предоставляет новые возможности. Нижний уровень относится к конструированию прикладных программ и в наибольшей степени отражает особенности предметной области.

      Как правило, программные средства для  управления производственными процессами создаются в виде набора взаимодействующих задач, обладающих вместе с тем самостоятельностью. Под задачей понимается независимая последовательность машинных команд, требующих для своего выполнения хотя бы частично не перекрывающихся данных.

      При автоматизированном управлении одной  из актуальных задач является эффективное  использование пакетов прикладных программ (ППП). Основными недостатками существующих ППП являются слабая настройка на параметры аппаратно-программных средств, жесткая структура базы данных и ориентация конкретной СУБД на ЭВМ определенного типа, отсутствие программной системы планирования порядка и времени запуска задач. Эти недостатки определяют направления работ в организации вычислительного процесса при проектировании ППП.

      Таким образом, задача организации вычислительного процесса во многом связана с выбором соответствующей операционной системы, языка программирования и конструированием прикладных программ.

      Несмотря  на расширение возможностей операционных систем и средств программирования, в ряде случаев, например при ограничениях на предоставляемые ресурсы ЭВМ, приходится решать проблему организации  вычислительного процесса наряду с  другими задачами проектирования АСУ.

      При планировании вычислительного процесса в случае мультипрограммного режима используются детерминированный и  вероятностный подход. Детерминированный подход основан на теории расписаний, в рамках которой разработано большое количество методов определения очередности выполнения программ. Недостатком этих методов является отсутствие учета случайных факторов, что вызвало широкое распространение вероятностных методов, базирующихся на теории массового обслуживания.

      Разработанные модели позволяют установить аналитические зависимости для определения интенсивности потока задач на входе центрального процессора, коэффициенты загрузки каналов, среднее время выполнения программы, производительность вычислительной системы. При планировании выполнения программ в мультипрограммном режиме учитывают ряд допущений, определяемых возможностями операционной системы.

      Предельное  число одновременно решаемых задач  определяется объемом отводимой  для них оперативной памяти; по завершении каждой программы отводимая  для нее оперативная память освобождается и предоставляется для решения других задач.

      Используемые  аналитические модели в ряде случаев  оказываются адекватными реальным процессам обработки данных в  вычислительных системах за счет учета  стохастического характера потоков поступающих задач и стохастического характера самой обработки (случайная продолжительность выполнения программ, случайные потоки обращений к каналам обмена). Однако получение конкретных результатов на подобных моделях во многих случаях связано со значительными трудностями, обусловленными предположением о пуассоновском характере изучаемых процессов и наличием ряда ограничений, что приводит к значительной погрешности конечных результатов. Поэтому за последнее время широкое распространение получили методы планирования вычислительного процесса на основе имитационного моделирования, позволяющие исследовать системы массового обслуживания с произвольными законами распределения случайных величин. Для этих целей разработаны проблемно-ориентированные языки программирования GPSS, GASP, СИМСК.

28. Объектная модель  баз данных 

      Объектная модель описывает структуру объектов, составляющих систему, их атрибуты, операции, взаимосвязи с другими объектами. В объектной модели должны быть отражены те понятия и объекты реального мира, которые важны для разрабатываемой системы. В объектной модели отражается прежде всего прагматика разрабатываемой системы, что выражается в использовании терминологии прикладной области, связанной с использованием разрабатываемой системы.

      По  определению будем называть объектом понятие, абстракцию или любую вещь с четко очерченными границами, имеющую смысл в контексте рассматриваемой прикладной проблемы. Введение объектов преследует две цели:

• понимание прикладной задачи (проблемы);
• введение основы для реализации на компьютере.

      Цель  разработки объектной модели - описать  объекты, составляющие в совокупности проектируемую систему, а также  выявить и указать различные  зависимости между объектами. Декомпозиция проблемы на объекты - творческий, плохо формализуемый процесс.

      Все объекты могут быть отличены один от другого. Между объектами можно  установить отношение тождества: объекты, удовлетворяющие этому отношению, одинаковы (тождественны).

      Все объекты одного и того же класса характеризуются одинаковыми наборами атрибутов. Однако объединение объектов в классы определяется не наборами атрибутов, а семантикой.

      Объединение объектов в классы позволяет ввести в задачу абстракцию и рассмотреть ее в  более общей постановке. Класс  имеет имя, которое относится  ко всем объектам этого класса. Кроме того, в классе вводятся имена атрибутов, которые определены для объектов. В этом смысле описание класса аналогично описанию типа структуры (записи); при этом каждый объект имеет тот же смысл, что и экземпляр структуры (переменная или константа соответствующего типа).

      Атрибут - это значение, характеризующее объект в его классе.

      Среди атрибутов различаются постоянные атрибуты (константы) и переменные атрибуты. Постоянные атрибуты характеризуют объект в его классе. Текущие значения переменных атрибутов характеризуют текущее состояние объекта; изменяя значения этих атрибутов, мы изменяем состояние объекта. Иногда указывается тип атрибутов (ведь каждый атрибут - это некоторое значение) и начальное значение переменных атрибутов (совокупность начальных значений этих атрибутов задает начальное состояние объекта).

      Операция - это функция (или преобразование), которую можно применять к объектам данного класса. Примеры операций: открыть на чтение, читать, закрыть.

      Все объекты данного класса используют один и тот же экземпляр каждой операции (т.е. увеличение количества объектов некоторого класса не приводит к увеличению количества загруженного программного кода). Объект, из которого вызвана операция, передается ей в качестве ее неявного аргумента (параметра).

      Одна  и та же операция может применяться к объектам разных классов: такая операция называется полиморфной, так как она может иметь разные формы для разных классов.

      Каждой  операции соответствует метод - реализация этой операции для объектов данного класса. Таким образом, операция - это спецификация метода, метод - реализация операции.

      При моделировании системы полезно  различать операции, имеющие побочные эффекты (эти эффекты выражаются в изменении значений атрибутов  объекта, т.е. в изменении его состояния), и операции, которые выдают требуемое значение, не меняя состояния объекта. Эти последние операции называются запросами.

      Значения  некоторых атрибутов объекта  могут быть доступны только операциям  этого объекта. Такие атрибуты называются закрытыми закрытых атрибутов объекта можно узнать вне объекта только в том случае, если среди операций этого объекта определены соответствующие запросы. Аналогично, в объекте можно определить и закрытые (вспомогательные) операции, однако на ранних стадиях проектирования этого, как правило, не делают, так как выделение закрытых операций связано, в основном, с реализацией системы.

      Для задания класса необходимо указать имя этого класса, а затем перечислить его атрибуты и операции (или методы).

      С каждым объектом связана структура данных, полями которой являются атрибуты этого объекта и указатели функций (фрагментов кода), реализующих операции этого объекта (отметим, что указатели функций в результате оптимизации кода обычно заменяются на обращения к этим функциям). Таким образом, объект - это некоторая структура данных, тип которой соответствует классу этого объекта.

      Между объектами можно устанавливать  зависимости по данным. Эти зависимости выражают связи или отношения между классами указанных объектов. Зависимость изображается линией, соединяющей классы над которой надписано имя этой зависимости, или указаны роли объектов (классов) в этой зависимости (указание ролей - наиболее удобный способ идентификации зависимости).