Автоматизация разработки и тестирования программных средств на основе технологии графосимволического программирования

Коварцев, Александр Николаевич

Системы автоматизации проектирования (по отраслям)

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация разработки и тестирования программных средств на основе технологии графосимволического программирования

доктора технических наук: Коварцев, Александр Николаевич
город: Самара
год: 1999
специальность ВАК РФ: 05.13.12

Автореферат диссертации по теме "Автоматизация разработки и тестирования программных средств на основе технологии графосимволического программирования"

Ой

.. , „,, На правах рукописи

- I 0А1 Ььо

Р Г Б ОД

Коварцев Александр Николаевич

24НШГ280Г

АВТОМАТИЗАЩ1Я РАЗРАБОТКИ И ТЕСТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ГРАФОСИМВОЛИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Специальность: 05.13.12 Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Самара -1999

Работа выполнена в Самарском государственном аэрокосмическо университете имени академика С.П. Королева на кафедре информационны систем и технологий

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор С.А. Прохоров

Официальные оппоненты?

доктор технических наук, профессор В.Н. Гаврилой

Ведущая организация: АО СНТК имени Н.Д. Кузнецова

Защита состоится " НС1999 г. в _часов

на заседании диссертационного совета Д 063.87.02 Самарског государственного аэрокосмического университета имени академш С.П.Королева по адресу:

443086, Самара, Московское шоссе, 34, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_" _ 1999 г.

Ученый секретарь

доктор технических наук, профессор В.П. Гергель

доктор технических наук, профессор В.В. Лнпаев

диссертационного совета д.ф.-м.н., доцент

А.А. Калентьев

МбгМ-оь-д-е^о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Уровень развития современных САПР сложных технических систем вырос настолько, что проблемы, связанные с разработкой программного обеспечения (ПО), которым ранее отводилась второстепенная роль, превратились в одно из главных направлений развития средств автоматизации проектирования. Достигнутые успехи в области аппаратных средств технического обеспечения САПР, информационное комплексирование программных средств (ПС), позволяющее объединить проектировщиков на всех стадиях разработки проекта, настолько усложнили информационное (ИО) и программное обеспечение САПР, что любое изменение в структуре ИО или ПО в настоящее время превращается в серьезную и ответственную задачу, требующую значительных интеллектуальных затрат и ресурсов времени.

Постоянный процесс накопления знаний в предметной области проектирования и расширение круга решаемых задач обуславливает эволюционный метод развития САПР, что, в свою очередь, требует постоянного совершенствования их программного и информационного обеспечения. :

В связи с этим, по-прежнему, остается актуальной задача повышения производительности труда разработчиков ПО САПР. А в связи со сложностью разрабатываемых программных продуктов (1 111) на более приоритетное место постепенно перемещается проблема обеспечения надежности, которая связана с проблемой отладки и тестирования 1111.

Решение перечисленных выше проблем лежит в плоскости разработки инструментальных средств комплексной автоматизации полного жизненного цикла ПО САПР, включая проектирование, разработку, тестирование, испытание и сопровождение программ. В этом смысле процесс модификации программного обеспечения или разработки новых его компонент сам уже становится предметом автоматизированного проектирования, преследующего цель сокращения сроков обновления ПО при соблюдении заданного уровня качества САПР. При этом в качестве критериев оценки эффективности разрабатываемых программ могут выступать стоимость или сроки разработки, надежность ПО, а улучшение значений,перечисленных критериев может быть достигнуто за счет рациональной структурной организации программного средства.

Значительный вклад в развитие теоретических основ информатизации проектирования внесли такие ученые как: Б.М. Аронов, A.M. Ахмедзянов, Д.И. Батищев, В.А. Комаров, В.Г. Маслов, И.П. Норенков, В.Н. Нуждин, A.B. Соллогуб, Р.Г. Стронгин, А.П. Тунаков, В.В. Федоров и др. Проблеме создания средств автоматизации проектирования информационных систем посвящены работы В.Н. Вагина, И.В. Вельбицкого, В.А. Горбатова, В.М. Глушкова, A.B. Замулина, А.П. Ершова, В.П. Иванникова, В.В. Липаева, Э.Х. Тыугу, В.А. Успенского и многих других ученых.

Общие затраты на проектирование, кодирование, тестирование I сопровождение программного обеспечения САПР зависят от её сложности степени автоматизации используемой технологии программирования, уровн! требований по показателям качества создаваемого ПО. В соответствии ^ современными тенденциями развития теории программирования в этот ря; следует включить и учет человеческого фактора, поскольку человек являете! единственным источником возникновения разнообразных ошибок в ПС, I исключить человека из технологической цепочки разработки програм.\ невозможно. Последнее позволяет выделить- проблему разработки визуальны? форм представления алгоритмов программы, информационных межмодульны; интерфейсов, результатов тестирования программы, которые соответствовал! бы образному способу мышления человека. Кроме того,, технологи! программирования для САПР должна предоставлять возможность оценю любых характеристик разрабатываемой ПС на всех этапах жизненного цикла 1 целях реализации структурных изменений ПО для снижения стоимости 1Ш разработки, так и модификации.

Целью исследования является повышение производительности трудг разработчиков программного обеспечения САПР, улучшение качеств; программных продуктов, сокращение времени проектирования, разработки тестирования и обслуживания программных продуктов на основе технологии графосимволического программирования. .

Основные задачи диссертационной работы, определяемые поставленное целью, состоят в следующем:

1. Исследование современного состояния в области теории и технологи? автоматизации разработки и тестирования программных средств.

2. Формирование теоретических основ автоматизации проектирования ПС: •построение системы типов данных, а также разработка модель

информационного межмодульного интерфейса технологии графосимволического программирования (ГСП), обеспечивающей автоматизации: процессов передачи данных между модулями ПС;

•определение методов и алгоритмов управления вычислениями е технологии ГСП;

•разработка методов и алгоритмов конструирования объектов (акторов, агрегатов, предикатов) и классификации их данных в технологии ГСП;

•разработка алгоритмов структурной оптимизации агрегатов технологии ГСП.

3. Разработка теоретических основ функционального и структурного тестирования объектов технологии ГСП с целью повышения надежности программных средств.

4. Экспериментальное исследование разработанной в диссертации технологии графосимволического программирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

•Предложена новая графосимволическая технология разработки программных продуктов, основанная на графическом языке представления алгоритмов программ и обеспечивающая информационную поддержку основных этапов создания программ: проектирование, автоматизированная разработка, автоматизированное тестирование и сопровождение.

•В рамках предложенных концепций впервые решена задача декомпозиции разрабатываемого программного продукта на такие составляющие как: описание структуры управления, логических условий управления и механизма обмена данными между модулями ПС, что в значительной степени повышает надежность разрабатываемых программ и снижает трудозатраты при их модификации или тестировании.

•Предложена новая модель организации межмодульного интерфейса ГСП, позволяющая автоматизировать работу, связанную с организацией передачи данных между различными компонентами ПО.

•Предложена новая алгебра трехзначной логики, предназначенная для классификации данных агрегатов технологии ГСП, на основе которой сформулировано понятие схемы маршрута и разработан эффективный алгоритм построения всех схем маршрутов для автоматизированного тестирования структур агрегатов.

•На основе технологии ГСП предложен оригинальный метод автоматизированного тестирования ПС, который позволяет не только выявлять ошибки программирования и оценивать надежность ПО, но и формировать для каждой компоненты ПО области адекватных значений входных и выходных параметров.

•Впервые предложен метод автоматизированной проверки корректности организации ветвлений на графе агрегата и реализуемости схем маршрутов агрегата.

Практическая ценность работы определяется использованием разработанных теоретических и научно-методических основ технологии автоматизации программирования при создании инструментального средства автоматизации программирования GRAPH, инструментальной подсистемы ТЕМП для гибкой САПР газотурбинных двигателей, нашедших применение при решении важных народно-хозяйственных задач. Система GRAPH использовалась при разработке диалоговой подсистемы "Выбор параметров ГТД", пакета прикладных программ аппроксимации функций оптимальными сплайнами ПАС, автоматизированного учебно-исследовательского комплекса для поддержки учебного курса "Проектирование АСНИ", подсистемы информационного обеспечения (ПИОС) САПР упругих оболочек.

Реализация результатов работы. Эффективность применение предложенных в работе технологических основ комплексной автоматизации процессов создания и сопровождения ПО подтверждается , внедрением инструментальных систем (созданных с использованием системы GRAPH) е различных организациях промышленности. .Так, инструментальные системы ТЕМП, ПАС и ПИОС нашли применение на предприятиях Минавиапромг (ЦИАМ, АО СКБМ, АО СНТК им. Н.Д. Кузнецова, ВКБ РКК "Энергия"), а также в КАИ и СГАУ. Система GRAPH в составе АУИК, предназначенного для оценивания вероятностных характеристик неэквкдистантных временные рядов, внедрена в Российском научно-исследовательском институте информационных систем. Методы, алгоритмы и инструментальная система GRAPH внедрены в НИИ моделирования и вычислительного эксперимента при Ивановском государственном энергетическом университете. Результаты научных исследований используются в учебном процессе СГАУ при выполнении лабораторных работ по спецкурсам, курсового и дипломного проектирования (специальности 220200).

Научные результаты диссертационной работы являются обобщением научно-производственной деятельности автора в период с 1980-1999 гг., выполненной по совместному плану важнейших поисковых НИР Минавиапрома (Решение ВПК №255 от 22.08.80 г.) и Минвуза РСФСР (приказ ;>№122 от 18.12 80), по подпрограмме "Информатизация проектирования" Межвузовской научно-технической программы "Перспективные информационные технологии в высшей школе", по тематическому плану научно-исследовательских работ в СГАУ, финансируемых из федерального бюджета по единому заказу-наряду в 1998 г., утвержденному министерством общего и профессионального образования РФ.

Отдельные вопросы теории и методов автоматизации разработки и тестирования программных средств послужили темами двух защищенных кандидатских диссертаций, в которых автор являлся вторым научным руководителем и консультантом.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

III и IV отраслевых конференциях Минавиапрома по автоматизированному проектированию авиационных ГТД (ЦИАМ, Москва, 1980 и 1983 г.); Всесоюзных научно-технических конференциях по современным проблемам двигателей и энергетических установок ЛА (МАИ, Москва, 1981 и 1986 г.); республиканской конференции "Информационное и математическое обеспечение САПР" (Москва, 1987 г.); XIV Всесоюзном симпозиуме "Логическое управление с использованием ЭВМ (Москва-Феодосия, 1991 г.); международной конференции "Проблемы информатики" (Самара, 1991 г.); XI Российском коллоквиуме "Современный групповой анализ задачи математического моделирования" (Самара, 1993 г.); научно-

•ехнической конференции "Новые информационные технологии в высшей нколе" (Самара, 1993 г.); международной научно-технической конференции 'Идентификация, измерение и имитация случайных сигналов" (Новосибирск, [994 г.); научно-технической конференции "Научно-исследовательские >азработки и высокие технологии двойного применения" (Самара, 1995 г.); лсждународной конференции "Математика. Компьютеры. Образование" Дубна, 1996г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 53 работы, в том числе монография, две депонированных монографии и учебное пособие.

Личный вклад автора. Во всех работах, опубликованных в соавторстве, [втором дана математическая постановка задачи, проведены теоретические ^следования, предложены основные идеи методов и алгоритмов, ¡оставляющих средство автоматизации разработки и тестирования ПС на >снове технологии ГСП.

Соавторство относится к разработке, испытанию и внедрению фограммных средств, проведению вычислительных экспериментов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 1яти разделов, заключения, списка используемых источников из 172 тименований и приложения. Общий объем работы 281 страница сквозной ¡умерации, 102 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении показана актуальность темы диссертации, дан краткий тализ состояния проблемы, определены цель и задачи исследований, новые гаучные и практические результаты, структура и краткое содержание щссертации, основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе приводится анализ современного состояния фограммных средств автоматизации программирования и тестирования фограммных продуктов. Опыт создания сложных программных комплексов, ;ак в интересах военно-промышленного комплекса, так и коммерческих штересах, стимулировал активные теоретические и прикладные исследования ю поиску путей снижения трудозатрат на разработку и повышения надежности фограммных систем различного назначения. 13 настоящее время известны акие технологии как: структурное и модульное программирование, лециализированные и проблемно-ориентированные языки, объектно-фиентированное программирование, СА8Е-технологии, логическое фограммирование и т.д.

Современные технологии различаются с точки зрения реализации ими аких важных свойств как: степень автоматизации программирования, >беспеченность средствами тестирования и отладки ПС, соответствие

образному способу мышления человека. Каждое из направлени автоматизации программирования имеет свои неоспоримые преимущества определенных областях применения, однако ни одна из них не обеспечивае ^полностью высокий уровень автоматизации разработки, тестирования надежности ПС.

В то же время, высокий уровень автоматизации программирования н только обеспечивает снижение затрат на разработку Г1С, но и повышае надежность порождаемых программных кодов за счет уменьшения доли кодо)

тгчттплпмггг IV ттаплпо^лч Роолтхтт та лплплтпо то^тиЛапиш^т т» лтпп птлтх I л лщтл

ЦиииЧ'ШШШЛ V.; 1V» и V 1^/1*1. Гиоишшч/ Ж ис* О и1идх^11 Пи, V/

стороны, непосредственно повышают надежность программ, с другой сторонь сокращают время, затраченное на устранение ошибок в программах. Стил программирования, соответствующий образному способу мышления человек; повышает производительность труда программиста и одновременн увеличивает надежность программирования за счет уменьшения числа ошибо1 связанных с человеческим фактором.

В последнее время на рынке программных средств доминируют тр Стиля программирования: объектно-ориентированное, САБЕ-средства визуальное программирование.

Совершенствование технических средств отображения информаци утверждает новый графический подход к решению проблемы автоматизаци разработки ПП, основанный на идее применения графических языке прмраммирования. Применение графических методов обещает кардинальн повысить производительность труда программиста. Кроме того, графическа форма записи по сравнению с текстовым представлением програм обеспечивает более высокий уровень их структуризации, соблюден« технологической культуры программирования, предлагает более надежны стиль программирования.

В настоящее время известно достаточно большое количество удачны инструментальных средств визуализации программирования. Однако он "визуализируют" те элементы программы и те этапы жизненного цикла ПС для которых достаточно жестко определены стандарты, основанные и сложившихся традициях программирования и традициях использовани программного обеспечения.

Однако существуют такие предметные области, в которых в силу и нечеткой определенности невозможно реализовать эффективное расслоени свойств. К таким областям относятся, например, научно-исследовательска сфера практически в любой области знаний, системы автоматизаци проектирования технических изделий и т.д. В них, как правило, нечетк определены цели исследования, более того, цели и методы исследовани обычно эволюционируют по мере познания объекта исследованш Математическое и программное обеспечение в САПР остается без изменени очень непродолжительное время. Полученные результаты требую модификации существующего программного обеспечения, а следующи

расчеты инициируют новые идеи и вместе с ними вносят новые изменения в ПО и т.д. Наглядность ПО, а также возможность "быстрой" и "безболезненной" ее модификации Для САПР является принципиальным моментом.

В данной работе рассматривается один из возможных подходов к решению задачи визуализации процессов автоматизации проектирования, разработки и тестирования ПО САПР, получившего название графосимволического программирования.

Средство автоматизации разработки и тестирования ПО в стиле технологии ГСП развивалось под влиянием проблем, связанных с разработкой математического и программного обеспечения САПР ГТД, где и были апробированы отдельные ее элементы, и в этом смысле технология ГСП ориентирована на разработку и сопровождение программного обеспечения в области научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ.

Технология ГСП представляет собой синтетический способ программирования, содержащий многие полезные черты современных методов программирования, ориентированный на автоматизацию технологических процессов проектирования, разработки и тестирования программ.

Второй раздел посвящен концептуальным основам представляемой технологии графосимволического программирования. В качестве методологической основы для описания алгоритмов предлагается использовать модель объекта с дискретными состояниями. Основу такой модели составляет идея о возможности выделения для произвольного объекта программирования конечного числа состояний, в которых он может пребывать в каждый конкретный момент времени. Тогда развитие вычислительного процесса можно ассоциировать с процессом переходов объекта из одного состояния в другое, сопровождаемое вполне определенными преобразованиями данных. В этом случае понятие алгоритма в ГСП можно интерпретировать с вычислительной моделью типа машины Колмогорова.

Произвольную подпрограмму алгоритма определим как некоторую вычислимую функцию, действующую над структурами данных D - F: in(D)->out(D), где in(D)- множество входных данных программного модуля F, out(D)- множество выходных (вычисляемых) данных программного модуля F. Определим понятие состояния вычислительного процесса По Колмогорову состояния - суть конструктивные объекты, под которыми в случае технологии графосимволического программирования можно понимать ансамбли конкретизации структур данных (входных или вычисляемых), используемых в алгоритме.

На каждом шаге работы алгоритма реализуется переработка текущего состояния структур данных D в новое состояние D с помощью некоторой локальной функции D* =Fk(D). Процесс переработки D°=D в £>' =Fk(D°),

D1 в D2 =F^(D*) и т.д. продолжается до тех, пор пока не появится сигнал о

получении решения. Через 8 обозначим множество состояний. 8 = некоторого объекта программирования О. Для О определим

множество локальных вычислимых функций непосредственной переработки данных ^ = Рт} • Каждому состоянию объекта О поставим в

соответствие локальную вычислимую функцию ^ . -

Определим граф состояний в как ориентированный помеченный граф, вершины которого суть состояния, а дуги указывают разрешенные направления переходов объекта из одних состоянии б другие. Каждая вершина графа помечается соответствующей локальной вычислимой функцией Рк. Одна из вершин графа, соответствующая начальному состоянию, объявляется начальной вершиной и, таким образом, граф оказывается инициальным.

Переходы на графе состояний реализуются под воздействием Событий, которые определяются текущим состоянием объекта О и достигнутой, к этому моменту времени, конкретизации структур данных Б. Для реализации процесса управления введем множество предикатов: Р= {.Р] , Ро ,...,Р/ } . Дугам графа в поставим в соответствие предикаты. Событие, реализующее переход 5, —>5"уна графе состояний в, инициируется, если модель объекта О на

текущем шаге работы алгоритма находится в состоянии и соответствующий дуге предикат Ру{Р) принял значение истинности. Возможная конфликтная

ситуация одновременного наступления нескольких событий разрешается за счет введения механизма приоритетов. В связи с чем все дуги, исходящие из одной вершины, помечаются различными натуральными числами, определяющими их приоритеты. Таким образом, граф С=(/*\ Р,1) реализует формальное описание алгоритма, являясь, при этом, его изображением. Здесь 1 - отношение инцидентности.

Вычислительную модель технологии графосимволического программирования, описывающую класс алгоритмов, определим четверкой <0, /<", Р, С>, где О - множество данных (ансамбль структур данных) некоторой предметной области; F - множество вычислимых функций; Р -множество предикатов, действующих над структурами данных Д (5 - граф состояний объекта О.

В качестве исходного "строительного материала" для программирования в технологии ГСП выступают две категории: базовые модули и типы данных. Базовые модули представляют собой перечень локальных вычислимых функций, на основе которых в конечном итоге порождаются все объекты технологии ГСП (акторы, агрегаты и предикаты). Типы данных описывают синтаксический и семантический аспекты "устройства" данных, используемых в базовых функциях, а также и в объектах технологии ГСП.

Тип данных Т сигнатуры £ определяется парой: спецификацией типа данных сигнатуры 2 и соответствующей ей реализацией типа данных. Здесь

под сигнатурой понимается пара 2 = (В, С2}, где В - множество имен-основ

(имена базовых типов, базового языка программирования или производные от

этих типов типы данных), а О есть [в* х - индексированное семейство

множеств имен операций, В* - множество всех цепочек элементов множества В. В технологии ГСП синтаксическая спецификация типа данных расширена понятием типа интерпретации данных. В качестве концептуальной основы введения типа интерпретации данного предлагается использовать теорию размерности.

Определим множество основ типа интерпретации данных В¡п1 как множество образующих типов интерпретации и их производных. Например, для физических задач это множество имеет вид: Вт1 = {[м], [кг], [сек], [м/сек],... }. Множество операций представляется естественными операциями над типами интерпретации П;п1 = {+,-,*, /}. Для описания типов интерпретации вводится

понятие множества аксиом А¡пЬ состоящего из замкнутых а-формул. Например, для выражения Г = ат аксиомой типообразования служит формула: Г, = Т2*Т3 . Тип интерпретации определим как = , )» гДе ^¡т-(^ни^йл)- Таким образом, под типом данного в'технологии ГСП понимается пара Т = При верификации используемых типов данных

первоначально проверяется синтаксическая составляющая описания типа, а затем сравниваются типы интерпретации. Спецификация данных реализована в виде совокупности таблиц, составляющих часть информационного фонда технологии ГСП. В отдельную таблицу, называемую архивом типов данных, сведены описания всех необходимых атрибутов типов данных, начиная с имени типа, описания родового языкового типа или его редукции, описания типа интерпретации и заканчивая описанием области возможных значений (домена).

В технологии ГСП.в .качестве программных единиц рассматриваются объекты. По способу порождения и функциональному назначению различают три типа объектов: акторы, агрегаты и предикаты. Все они действуют в рамках предметной области программированш (ПОП).

Под предметной областью программирования в дальнейшем понимается среда программирования, состоящая из общего набора данных (словаря данных) и библиотеки программных модулей (объектов).

Словарь данных ПОП служит целям каталогизации данных ПОП, спецификации их семантики и областей значений. Он представляет собой таблицу, в которой каждому данному указано уникальное имя, его тип, начальное значение и краткий комментарий к описанию назначения в ПОП.

Кроме словаря и каталога типов данных информационную среду определяют объекты. Одним из объектов технологии ГСП является актор. Актор формируется из базового модуля путем привязки абстрактных типов

данных базового модуля к данным ПОП. Актор производит те же действия, что и породивший его базовый модуль, но над конкретными данными ПОП. Акторы в технологии ГСП реализуют отображение над множеством данных

предметной области: А^ , где О1^ = -множество входных данных актора А^ Б™' = .....¿Ы^ ' множество выходных

данных актора АОбъединение всех данных, используемых акторами или предикатами, образуют в совокупности словарь данных ПОП:

\ / и и

к Ук

. Один базовый модуль может породить множество

J " " ■

акторов, в чем проявляется свойство параметрического полиморфизма базовых модулей. Это свойство позволяет значительно повысить степень надежности разрабатываемых ПС, поскольку на основе одного отлаженного и оттестированного базового модуля за счет механизма автоматизированной привязки к данным ПОП можно построить несколько корректных акторов.

Порождение актора производится путем формирования, так называемого, паспорта объекта. Процедура паспортизации базового модуля заключается в установке соответствия между списком типов данных базового модуля и данными ПОП таким образом, что каждому формальному параметру (типу данных) ставится в соответствие конкретное данное ПОП.

Соответствие между базовым модулем Вт, и актором Л] порождает соответствие между подмножеством типов Т, данных и подмножеством самих данных предметной области:

| Вт{(ТГ,ТГ")^ А^,О,0"')

[7} = (1]"\Т""') -> = (Оу\£>;0"')

В процессе реализации алгоритма в рамках технологии ГСП передача управления между объектами осуществляется с помощью управляющих объектов - предикатов. Формально предикат представляет собой отображение из множества данных предметной области на множество значений "истина" или "ложь": Рк- (с1], ¿2, ... ,£/„,)—>■{ 0, 1 }. Техника порождения предикатов ничем не отличается от процедуры порождения акторов.

Если объекты (акторы или предикаты) являются исходным материалом для графосимволического программирования, то результатом такого программирования являются агрегаты. Агрегат создается в форме графа, в котором объекты ПОП играют роль вершин и дуг. Дуги - предикаты, а вершины - акторы или агрегаты.

Формально агрегат представляет собой помеченный ориентированный граф с одной входной (корневой) и,несколькими выходными (концевыми) вершинами: С=- [Г, Р,1). Развитие,, вычислительного процесса в агрегате происходит путем передачи управления из одной вершины в другую, начиная с

корневой. Этот процесс может быть завершен по двум причинам: либо достигнута концевая вершина графа, из которой нет исходящих дуг, либо из текущей вершины отсутствуют разрешенные другими предикатами переходы в другие вершины (аварийное завершение). Разработанный и отлаженный агрегат в свою очередь может быть использован в качестве объекта при конструировании следующих агрегатов. Следовательно, в общем случае агрегат имеет иерархическую структуру. На рисунке 1 представлен пример двухуровневого агрегата вг, составленного из акторов: А], Аг, предикатов: Р], Р2 и агрегата в!-

Пример двухуровневого агрегата

Рис. 1

Проблема передачи информации от одной программы к другой традиционно представляет собой одну из наименее популярных проблем в среде программистов, и одну из проблем, которая служит источником наибольшего количества ошибок в разрабатываемом программном обеспечении. Подсистема организации межмодульного информационного интерфейса предназначена для автоматизации процесса установления межпрограммных связей по данным для различных объектов ПОП.

Формально сущность проблемы организации передачи данных между объектами в рамках некоторого модуля-агрегата F2 можно определить как

задачу построения области данных агрегата - = и

установления соответствий между данными О^ = | и данными

Д- = | объектов ,,...,Рт, из которых составлен агрегат ^

(см. рис.2).

Информационный межмодульный интерфейс

В традиционном программировании любое, даже незначительное изменение структур, данных в модулях, вызывает необходимость "ручной" переделки соответствующих информационных связей р =. В технологии ГСП

этот процесс^ автоматизирован за счет использования отношений р]-,

описанных и хранящихся отдельно от программной реализации объекта в собственном паспорте. В качестве механизма доступа к данным используется передача параметров по их адресам. Все объекты имеют единственный параметр для обмена данными - указатель на массив указателей. Содержательная информация, устанавливающая протокол обмена данными между модулями, накапливается и хранится в информационном фонде ГСП отдельно от кодов модулей. Информационный интерфейс объектов-агрегатов строится автоматически на основе паспортов объектов. Он представляет собой древовидную структуру, составленную из массивов указателей. Пример такой структуры показан на рисунке 3.

Как видно из примера, непосредственные ссылки на данные ПОП имеют акторы и предикаты Аь А2, вь Рь Р2. В то время как агрегаты в] и С2 ссылаются на массивы указателей соответствующих объектов. Особенностью предложенного способа построения межмодульного информационного интерфейса является то, что формируемые (автоматически или автоматизировано) программные коды и информационные связи

"пространственно" не зависят друг от друга. Модификация любого из объектов не требует переделки кодов других объектов, входящих в ПОП.

Межмодульный интерфейс агрегата

в2

Рис.3

Третий раздел посвящен вопросам конструирования объектов в технологии ГСП, а также проблеме классификации данных, связанной с построением множества вычислительных маршрутов и структурной оптимизацией агрегатов.

В ГСП можно выделить три способа конструирования объектов (и соответственно три' способа автоматического синтеза объектов): паспортизацию, агрегацию и инкапсуляцию,. Методом паспортизации из базовых модулей порождаются полиморфные объекты - акторы или предикаты, когда одна и та же синтаксическая конструкция (базовый модуль) порождает различные семантические формы объектов. Агрегация является основным способом конструирования новых объектов, когда из совокупности имеющихся объектов с помощью граф-схем описывается алгоритм разрабатываемого модуля. Графическая форма записи алгоритма обеспечивает соблюдение технологической культуры программирования, поскольку порождение полноценного агрегата возможно только после полной спецификации всех компонент в него входящих, начиная с объектов и кончая данными. Графическая форма записи предлагает более надежный стиль

программирования, поскольку минимальным графическим элементом программы является вершина и исходящая дуга, проектировщик при разработке графических программ имеет дело с одними и теми же допустимыми конструкциями. Это исключает целый класс ошибок при задании управляющих структур программы. Кроме того, при построении агрегата проектировщик освобождается от необходимости установления информационных связей, которые устанавливаются автоматически.

Инкапсуляция реализует действие обратное двум предыдущим:

пл»лг1М'тто от ттлптгтл оигттоir/^Tiiio^ri'то рлпл'тч ivrt»nn _ ослт»i *т» » »г» т"м гттг тто лгчтлпа

il\JpUM4^U4/ i- ilUil^1 IV* VHli i U1VW1 IbViy IV l\UilVi|Jji IVLflllV UUJUUUIII JliJ 11U W11V1JU

исходной семантической формы (агрегата). Инкапсуляция позволяет, не зная частных деталей реализации объекта, осуществлять конструирование ПС из элементов, реализация которых скрыта от него под оболочкой модуля. Например, в процессе построения такого сложного объекта как термогазодинамическая модель авиационного двигателя в процессе агрегации объекта из объектов более низкого иерархического уровня (узлов ГТД)-в последнем накапливается большое количество данных, используемых в моделях узлов двигателя. В среднем число параметров для модели ГТД колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч. Большинство параметров агрегата являются внутренними и используются для передачи информации от одного объекта к другому. При портроении объекта более высокого иерархического уровня, например, летательного аппарата, большинство параметров двигателя в рамках нового объекта практически не нужны. В этом случае помогает механизм инкапсуляции внутренних переменных модели ГТД.

В разделе приводятся теоретические основы и метод конструирования рекурсивных агрегатов, позволяющий формировать граф-алгоритмы с динамически изменяемой структурой. Последнее весьма полезно при разработке программного обеспечения в области искусственного интеллекта. Предложен алгоритм автоматического исключения рекурсии, позволяющий перейти от рекурсивного графа к "плоскому", на основе которого возможно проведение тестовых испытаний средствами технологии ГСП.

Проблема классификации данных по признаку их использования на . объектах технологии ГСП возникает при выполнении некоторых операций конструирования объектов. Например, построение исполнимого модуля, инкапсуляция агрегата, тестирование агрегатов возможны лишь тогда, когда имеется информация о разделении данных по признаку их использования на объекте (инициируемые данные или вычисляемые данные).

Если для объектов типа акторов и предикатов вопрос классификации данных решается пользователем на этапе формирования паспорта модуля, то при классификации данных агрегата задача становится не столь тривиальной. В отличие от' актора, в агрегате отнесение того или иного данного к определенному классу в значительной степени зависит от маршрута работы алгоритма на управляющем графе объекта. В данном случае задача

классификации данных связана с решением проблемы выделения'"'йсех' независимых маршрутов, которые могут быть реализованы на агрегате.

Задача построения всех независимых маршрутов из корневой вершины в концевые вершины графа эквивалентна задаче декомпозиции исходного графа на совокупность частей графа, таких что С = ШЛ, где - ориентированные.

маршруты из корневой вершины в концевые. Каждый из представленных маршрутов является линейным графом (в общем случае они могут содержать и циклы), а развитие вычислительного процесса на графе происходит по одному из перечисленных направлений. Для каждого из маршрутов можно построить паспорт на основе паспортов составляющих его объектов. Новый паспорт представляет собой теоретико-множественное объединение данных объектов, входящих в маршрут. Абстрагируясь от содержательной части паспорта (наименований данных и их типов), рассмотрим задачу назначения классификационных признаков данным. Введем две операции "конкретизации" Л и "объединения" V для назначения классификационных признаков линейным маршрутам и агрегату, как объединению линейных маршрутов, таким образом что: Ряр( Щ ) = Р.чр( Ац ) А Р.чр( А ¡2 ) А... А Р.чр( А,п ),

Р5р(О) = Р*р(К0УР*р(К2)Ч...УРзр(Кт), где Ацс - компоненты линейных маршрутов ) - паспорт

соответствующего объекта. Семантику введенных операций для произвольных модулей А и В определим таблично (см. таблицу 1). Таблица 1

Здесь классификационные признаки имеют следующее назначение: . О - - данное . не принадлежит модулю, 1 - данное является "вводным", 2 - данное является "вычисляемым".

Для указанных операций была определена , следующая система аксиом:

1. АД(В ДС) = ( АДВ)ДС=АДВ ДС = АВС

А В А V

0 0 0 0

0 1 1 1

0 2 2 2

1 0 1 1

1 1 1 1

1 2 1 1

2 0 2 2

2 1 2 1

2 2 2 2

АУ(ВУС) = (АУВ)УС = АУВУС 2. А УВ = В УА, но АДВ *;,-ВДА

3. АД(В УС) =( АДВ) У( АДС) ' , '

4. А V А = А

АДВДА=АДВ

5. (АДВДС)У(АДВ) = АДВДС

6. (А Д В Д С) У (А Д С) = (А Д В) У (А Д С)

7. (AAC)V(BAC) V(AAB) = (AAC)V(BAC)V(BAA) = (AAC)V(BAC)

На основе представленной алгебры трехзначной логики разработан алгоритм классификации данных, а аксиомы 4,5,6 легли в основу алгоритма сокращения числа операций процедуры классификации данных. Аксиоматика построенной алгебры позволила ввести понятие схемы маршрута. Введенное понятие существенно сокращает число топологически различающихся маршрутов и конечно даже в случае графов, содержащих циклы с неизвестным числом исполнения циклов. Некоторые из аксиом алгебры легли в основу эффективного алгоритма частичного перебора, предназначенного для формирования множества всех схем маршрутов.

В заключении раздела рассматривается задача структурной оптимизации агрегатов. Несмотря на то, что в технологии ГСП отсутствуют ограничения на структурную сложность агрегатов, исследования показывают, что с ростом сложности графа, которую можно оценить цикломатическим числом, число схем маршрутов растет с показательной скоростью. Последнее обстоятельство существенно осложняет как классификацию данных, так и тестирование маршрутов агрегата. Выходом из сложившейся ситуации является разбиение агрегатов на совокупность агрегатов меньшей сложности. В работе предложен критерий, позволяющий оценить возможность уменьшения структурной сложности исходного агрегата, а также алгоритм автоматической декомпозиции исходного графа на совокупность агрегатов меньшей суммарной сложности.

Четвертый раздел посвящен методам функционального и структурного тестирования объектов технологии ГСП, а также оценке надежности разрабатываемых программных средств.

; 1 Техника тестирования программных средств во многом определяется их специализацией. Рассмотрим ПС, построенные на основе численного анализа и вычислительной математики. При построении таких программ в качестве "неделимых" программных единиц обычно выступают модули, реализующие некие функциональные преобразования из n-мерного пространства действительных или комплексных чисел' на m-мерное подпространство действительных (комплексных) чисел. В данном случае важным является то, что наблюдаемые переменные (зависимые переменные) функционально (количественно) зависят от "объясняющих" переменных (аргументов). К предметным областям с такой схемой построения исходных модулей относятся САПР технических объектов, АСНИ и т.д.

Введем событие Se, связанное с возникновением ситуации ошибки (ERROR) при некотором сочетании исходных данных в процессе вычисления актора Ak . Будем говорить о надежной работе актора Ац, если для любого

¡ектора исходных данных /М" из области определения актора вероятность

юзникновения ошибочной ситуации равна нулю, т.е. е { ) = 0}.

Подмножество О ' множества определения актора будем называть ■ ■ Ак

)бластъю ошибок, если \/0'кп еПРА {Р(3Е) = 1} . Задача тестирования., жтора заключается либо в обнаружении хотя бы одного сочетания исходных

(анных из ооласти ошиоок актора, лиоо в установлении факта, что О" = ю.

Имеется большое количество причин для возникновения ошибочных . • итуаций в ПС. Вероятно, невозможно разработать универсальный алгоритм окализации всех возможных ошибок в программе. В диссертации осматривается класс арифметических ошибок, возникающих при реализации ычислительных алгоритмов. К такому типу относится большинство программ 10 САПР.

По сложности идентификации арифметические ошибки можно условно азбить на три группы: "грубые", "неточности" и "редкие" ошибки. "Грубые"

шибки и "неточности" имеют области ошибок О' , сопоставимые с

бластью определения актора, и их идентификация не вызывает затруднений, [уже обстоит дело с "редкими" ошибками, когда ошибочная ситуация еализуется возможно в единственной точке области определения актора.

Для обнаружения арифметических ошибок в вычислительных модулях редлагается использовать метод, напоминающий схему независимых спытаний Бернулли. Сущность метода заключается в следующем. Пусть

= ((![",(^2 случайный вектор значений исходных данных актора А^,....

звномерно распределенный в области определения актора £ е О . .

, • Ак азыгрывая достаточно большое число независимых векторов д, при условии

17 V

10 Ф 0, мы с определенной вероятностью попадем в область О.л и тем

к к

1мым обнаружим ошибку в программе А^. .

Вероятность обнаружения ошибки зависит от соотношений "объемов" шасти ошибок и области определения актора РЕ = .

сследования показали, что для "грубых" ошибок Ре находится в пределах от 8 до 1.0; "неточности" определяются диапазоном 0,02 ... 0.5; что же касается >едких" ошибок, то вероятность их обнаружения «0.01. Например, для иибок типа "деление на ноль" при поиске на единичном квадрате вероятность шаружения ошибки может составить величину 1.0-КГ30. Проведенные следования показали, что ошибки арифметических операций при шолнении вычислений в соответствии с алгоритмом программы (в

зависимости от числа операций) могут на несколько порядков увеличит "диаметр" области ошибок и тем самым увеличить вероятность обнаружени ошибки до уровня ~1.010_3. Полученный эффект можно усилить, если процессе вычислений искусственно ограничить размеры разрядной сетки (О- Как показали эксперименты, с уменьшением разрядной сетки ЭВГ* диаметр области ошибок нарастает как показательная функция по основанш 10. Например, для экспериментальной модели программного модуш формирующего ошибку типа деление на ноль, была получена зависимост вида: £>(/) = 4.59 •10~й24''. На основе эффекта "огрубления" инструмент вычислений был разработан алгоритм тестирования вычислительных модуле! существенно повышающий вероятность обнаружения "редких" ошибок.

Другим принципиальным направлением повышения эффективност тестирования вычислительных модулей является уменьшение пространстЕ поиска У(П Ак). В работе представлен адаптивный алгоритм тестировали

модулей, который осуществляет перемещение "окна тестирования" в облает определения модуля, адаптивно изменяющего свои размеры и положение. Иде применения алгоритма основывается на том, что ошибки типа деления на но; ("редкие" ошибки) возникают у функции /(X) в точках (линиях) разрьп второго рода. Из чего следует, что задачу поиска ошибочных ситуаций можи заменить задачей нахождения абсолютного минимума или максиму!« тестируемой функции.

Тестирование структуры агрегата связано с проверкой корректное! графа управления вычислительным процессом и полноты непротиворечивости используемых в нем предикатов. При это предполагается, что все объекты, из которых он составлен (акторы ш агрегаты), "прошли" автономное тестирование.

Рассматривались две задачи:

1. Проверка корректности организации ветвлений.

2. Тестирование структуры агрегата.

В первом случае выявляются ошибки, связанные с ситуациями, когда:

1. Некорректно описаны предикаты (предикаты либо тождествен! истинны, либо тождественно ложны).

2. Множества интерпретации истинности предикатов, "исходящих" ] одной вершины графа, полностью не покрывают область определения данны на которых они заданы (полнота системы предикатов, исходящих из одш вершины графа).

3. Множества интерпретации истинности предикатов, реализуюпц ветвление на графе, имеют общие области данных (нестрогое разделен] области определения данных).

Сложность задачи проверки корректности системы предикате управляющих развитием вычислительного процесса на агрегате, заключается том, что формальный подход, использующий исчисление предикатов, в лучик

случае может установить факт противоречивости исследуемой системы. В то время как важно не только установить факт противоречивости системы предикатов, но и указать хотя бы одно сочетание переменных, при котором возникает это противоречие.

Ветвление в вершипе агрегата

Условие возможности перехода по одной из дуг в следующую вершину агрегата для любых конкретизаций переменных ,... ,хп (см. рис. 4) можно представить формулой:

\/х^х2,...,\/хп(Р1(х1,...,хп) V Р2(х1,...,хп)ч...\/Рт(хь...,хп)). (1)

В соответствии с процедурой опровержения для доказательства общезначимости формулы (1) следует показать противоречивость формулы

хп ' • • • > хп ■ ■ ■ & Рщ > • • • > хп ))• (2)

С другой стороны, формула (2) противоречива, если система предикатов

'Рх(хх,...,хп) = 1

Р2(х 1,...,х„) = 1 ^

Рт(хь...,хп) = 1, не имеет решения.

В ГСП при составлении предикатов кроме логических связок используются предикаты =,<,>,<,>. Представим атомарный предикат формулой: /(х\,...,хп)в 1, где /{...) - вычислимая функция, в в {-,<,>,<,>} . Каждому атому можно поставить в соответствие множество М - {х\,...,хп\/{х\,...,хп)в \) значений истинности предиката. В зависимости от отношения в несложными преобразованиями вычислимой функции /(х1,...,х„)каждое множество М приводится к одному из видов: М = {х\,...,хп\/{х\,...,хп)<1} или М={х\,...,хп |/(хь...,х„)< 1}. Логические связки у,&,-1, в сложных формулах заменяются теоретико-множественными операциями объединения, пересечения и дополнения. Для

реализации операций пересечения и объединения двух множеств предлагается использовать "решающую" функцию вида: . . , .

(при пересечении)

F{X) = (#{X)fx(X) + J32(X)f2(X)) / (Д(X) + P2(.X) + A{X)P2(X)) +

+ A (X)P2 (XX/i Ш + /2 (X)) / 2, (при объединении)

F(X) = (A (Z)/! (X)+h (X)fi (X)) / № (X)+!h (X)+A (X)A +

il если Л(Х)>1

где для операции <=:Д(^) = |0 если fk{x)<v

il если fk(X)> 1

а для операции С = если Л(/)<Г

Теперь результат объединения или пересечения двух множеств с помощью решающей функции описывается формулой {A'|F(X) < 1}. Однако важнее другое: решающая функция устанавливает количественные соотношения между точками области интерпретаций предикатов, связанных логическим связками "и" "или". Причем функция F(X) убывает 'в направлении истинности сложного высказывания. Следовательно, задачу нахождения корней системы уравнений можно заменить оптимизационной задачей

min F(X).

Основой метода автоматизации тестирования структуры агрегата является разбиение графового образа программы на множество схем маршрутов, которые описывают пути реализации алгоритма.

Для построения множества схем маршрутов в технологии ГСП применяется метод частичного перебора вариантов с отбрасыванием заведомо ложных путей. Особенностью данного метода является то, что он позволяет строить цепочки для любых агрегатов, в том числе и для агрегатов, имеющих циклы. Проверка структурной корректности агрегата сводится к анализу всех его вычислительных маршрутов. При анализе вычислительных маршрутов рассматриваются две задачи:

1). Обнаружение логических ошибок, допущенных при формировании маршрута.

2). Проверка реализуемости вычислительного маршрута на исходных данных агрегата.

Обе задачи решаются методами, во многом аналогичными методу проверки корректности организации ветвлений из вершин агрегата.

В конце раздела приводятся методы и алгоритмы оценки надежности акторов технологии ГСП.

Пятый раздел посвящен исследованию алгоритмической полноты технологии ГСП, как графического языка программирования, а также практическим приложениям, которые были разработаны с помощью технологии ГСП, либо в которых были получены новые научные результаты благодаря методам и средствам технологии ГСП.

A nrAmiTHiTin^PVOO ПЛТ»ПЛТО ТАУиЛТТЛГТТП FYTT TTAVOir ТГ)ЛЛТЛ(Т талгча» i AW

i vpu lillil IVVUW/Л Iti/VlllU ЛЬ* J. VAl 1UJ1U1 lilt 1 Vii . ^V/l\WJUlUUV 1 W/l IVUpWitlUllj

утверждающей изоморфизм между функциями, вычислимыми на агрегатах и на машинах Тьюринга.

С помощью средства автоматизации разработки и тестирования сложных программных комплексов GRAPH исследовалась возможность применения данной технологии для разработки программного обеспечения САПР ГТД начальных этапов проектирования двигателей. Данная предметная область имеет особенности. Технологическая цепочка проектирования двигателя содержит большое количество взаимосвязанных проектных операций: от формирования ТЗ на разработку двигателя, проектирования облика рабочего процесса, формирования конструктивно-геометрического облика ГТД до расчета характеристик двигателя, проектирования основных узлов и агрегатов, а также проектирования элементов узлов двигателя.

Математические модели проектных операции существенно отличаются как по уровню сложности, так и по своей сути. В этих условиях необходимо обеспечить гибкое и оперативное формирование требуемых расчетных моделей из имеющихся в программном обеспечении блоков. Принципиальная невозможность разработки универсального ПС, описывающего всевозможные гипы двигателей, обуславливает три важных требования к САПР ГТД: система должна обладать гибкостью, которая позволяла бы проектировщику оперативно формировать необходимое программное обеспечение; открытостью, позволяющей ■ легко . дополнять имеющееся программное обеспечение новыми модулями," и безболезненностью, реализующей >ффективную модификацию существующего программного обеспечения. 1еречисленным требованиям в полной мере удовлетворяет технология рафосимволического программирования.

Так например, построение термогазодинамической модели авиационного (вигателя основывается на принципе поузлового расчета составляющих его >лементов. Причем структуризация модели двигателя зависит как от сложности усматриваемого типа двигателя, так и от степени детализации проектно-;онструкторской задачи. На рисунке 5 с помощью выразительных юзможностей технологии ГСП представлена модель ТРДД- Агрегат полностью (тражает ' структурную модель ТРДД, являясь при этом одновременно [счерпывающим описанием алгоритма расчета двигателя. Организация 1ежмодульного информационного интерфейса была реализована ранее на

Модель термогазодинамического расчета ТРДД.

Канал 2 контура

Расчет СА невязок

№Н

КНД КВД КС твд тнд Первый контур

Метод Ньютона

Ш:

2 | L I С О. ОШКШК

Шчщ

Выходные параметры двигателя

Рис. 5

этапе описания компонент графа (составляющих его объектов), путем привязю типов данных базовых модулей к данным предметной области. Как видно и рисунка, , "текст" программы достаточно нагляден и напоминае иллюстративный материал, широко используемый в учебных пособиях.

С помощью средства GRAPH были разработаны подсистемы принятй решений и оценки надежности проектных решений на начальных этапа: проектирования авиационного двигателя, реализующих выбор проектны: параметров для многокритериальной задачи оптимизации в условия: неопределенности с учетом неформализуемых факторов ЛПР. По результата! исследований была разработана теория построения множества эффективны оценок, которая в ряде случаев позволяет получить аналитические уравнени для описания множества эффективных оценок, предложен алгорит! аппроксимации множества эффективных оценок, который в среднем в 300 ра снижает трудоемкость построения этого множества.

Для оценки надежности выбора проектных решений был разработа метод и предложен эффективный алгоритм выбора параметров рабочег процесса ГТД, минимизирующий риск невыполнения условий техническог задания.

Методы тестирования программных модулей позволили выяснит причины неустойчивой работы метода Ньютона решения систем нелинейны уравнений.

Общепринятой практикой построении математических моделей ГТД (н начальных этапах его проектирования) является использование систем]

нелинейных функциональных уравнений. Функции, входящие в уравнение, относятся к классу алгоритмических, в которых используются итерационные циклы, аппроксимации экспериментальных зависимостей, сложные функциональные связи. В связи с чем они зачастую не всегда являются гладкими и даже непрерывными функциями. Для решения систем уравнений, описывающих модель ГТД, обычно используют метод Ньютона или его модификации. Практический опыт решения данной задачи показывает известную неустойчивость метода Ньютона. Методы тестирования программных модулей, описанные в главе 4, позволили выяснить ппичины неустойчивой работы метода Ньютона.

Области расходимости метода Ньютона

5 10 ? !и

Рис. 6

На рисунке 6 показаны области расходимости метода Ньютона в случае применения аналитических формул для вычисления частных производных (случай а)) и при использовании конечно-разностных формул (случай б)).

Светлым помечены области, из которых метод Ньютона расходится. Полученный парадокс можно объяснить тем, что дискретная природа ЭВМ, как вычислительного средства, серьезным образом сказывается при реализации континуальных моделей, и существует некоторый эффект взаимного влияния между свойствами модели объекта исследования и методами его исследования. Например, метод деформируемых многогранников сходится из любой точки обозначенной области.

Метод ограничения разрядной сетки ЭВМ оказался удобным способом исследования инструментальных погрешностей вычислительных алгоритмов, который позволяет устанавливать экспериментально факт потери устойчивости в работе алгоритма программы.

. На примере решения Задачи разработки подсистемы построения паретто-оптимального множества оценок для выбора рациональных оценок проектных параметров ГТД был произведен сравнительный анализ трудозатрат в случае

использования технологии ГСП и при программировании на языке С++. На рисунке 7 приведены результаты исследования. Как видно из рисунка, на ранних этапах создания 1111 или для программ небольшого объема затраты труда в ГСП несколько превышают трудозатраты традиционного программирования. Однако по мере увеличения уровня "информатизации" предметной области выигрыш от использования ГСП увеличивается и может составлять 35 и более процентов.

Относительные затраты на разработку ПП

Этап1 Этап 2

Рис. 7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в работе:

1.Изложено состояние проблемы повышения производительности труда разработчиков программного обеспечения САПР за счет автоматизации процессов разработки и тестирования программных средств. Показано, что одним из методов повышения производительности труда программистов является применение графических методов программирования, обеспечивающих более высокий уровень структуризации ПС, соблюдение технологической культуры и более надежный стиль-пршраммирования.

2.Разработаны теоретические основы технологии графосимволического программирования, использующей новый способ структуризации, обеспечивающий.,.раздельное описание структуры разрабатываемого ПС, множества логических выражений (предикатов), межмодульного интерфейса компонент ПС и универсального, метода управления ходом вычислительного процесса. Предложенный подход реализует концептуальное единство используемых методов автоматизации проектирования, разработки,

модификации, тестирования и документирования ПС на различных этапах его жизненного цикла, а также обеспечивает визуальный стиль проектирования и разработки ПС.

Построена алгебра трехзначной логики, которая позволяет автоматизировать процессы порождения исполняемых модулей, выполнение операции инкапсуляции объектов ГСП и их тестирования, решить задачу выделения множества непериодических схем маршрутов агрегата, а также реализовать эффективную процедуру сокращения числа операций в процессе классификации данных.

3.Разработаны теоретические основы методов автоматизации тестирования исходных вычислительных модулей и тестирования структур агрегатов, выполненных в рамках технологии ГСП. Установлено, что погрешности арифметических операций вычислительных модулей (в зависимости от числа операций) на несколько порядков увеличивают область ошибочных ситуаций, а, следовательно, и вероятность обнаружения ошибок в программе. Предложен метод искусственного огрубления разрядной сетки вычислительной машины, который существенно увеличивает вероятность распознавания ошибочных ситуаций. Разработан адаптивный алгоритм поиска "редких" ошибок в вычислительных модулях. Разработаны эффективные алгоритмы построения полного множества схем маршрутов, проверки корректности логики агрегатов, автоматизированного тестирования схем маршрутов.

4.С помощью технологии ГСП или ее компонент решен ряд задач, связанных с построением ПС, в частности разработана подсистема выбора проектных параметров и оценки риска невыполнения условий технического задания на начальных этапа проектирования авиационных ГТД. Опыт использования технологии ГСП показывает, что наибольший эффект от ее применения достигается там, где требуется гибкое и оперативное формирование новых расчетных моделей или модификация уже имеющихся. Технология ГСП, обеспечивающая визуальный стиль программирования, позволяет исключить большинство видов дефектов и ошибок при создании или модификации ПС.

Предложенный метод организации управления ходом вычислительного процесса на агрегатах технологии ГСП, основанный на использовании множества данных описания структуры агрегата и специальной, универсальной программы (граф-машины), реализующей вычисления на агрегате, позволяет без изменения описания агрегата применять различные схемы управления ходом вычислительного процесса от реализации интеррогативного управления, эрганизации вычислений с целью тестирования или измерения параметров модулей до организации параллельных вычислений.

Разработанный метод автоматизации тестирования модулей позволяет исследовать сходимость численных методов решения систем нелинейных

уравнений и производить оценку инструментальной погрешности программных модулей.

5.Практическое применение технологии ГСП при создании ПО САПР ГТД показало, что при её использовании повышается производительность труда, сокращаются сроки разработки, тестирования и обслуживания ПО САПР. Эффективность при использовании технологии ГСП увеличивается по мере роста сложности разрабатываемого ПС и, как показали эксперименты, может составить 35 и более процентов по сравнению с традиционным стилем программирования. Улучшается качество разрабатываемых программ по таким критериям как функциональная пригодность (за счет принятой схемы структуризации ПС, корректности используемого способа организации межмодульного информационного интерфейса и . визуального стиля программирования), по критерию надежности ПС (за счет применения активных методов их функционального и структурного тестирования). Технология графосимволического программирования имеет хорошие характеристики в группе критериев, определяющих ее применимость, по таким показателями, как обучаемость, простота использования и комфортность эксплуатации.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ Монографин и учебные пособия

1. Коварцев А.Н. Автоматизация разработки и тестирования программных средств. - Самар. гос. аэрокосм, ун-т., Самара, 1999. - 150 с.

2. Теория и методы начальных этапов проектирования авиационных ГТД / В.Г. Маслов, B.C. Кузьмичев, А.Н. Коварцев, В.А Григорьев // Учебное пособие. - Самара, Самар. гос. аэрокосм.ун-т., 1996. - 147 с.

3. Коварцев А.Н., Маслов В.Г. Оценивание технического риска на начальном этапе проектирования ГТД. - Куйбышев, 1988,- 67 е.- Рук.деп. в.ВИМИ 6. декабря 1988. № ДЦ1335.

4. Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C., Маслов В.Г. и др. Концепция построения и реализации гибкой САПР газотурбинных двигателей,-Куйбышев, 1988. - 148с. - Рук.деп. в ЦНИИТЭИ 27.09.88г №231ТМ88.

Статьи

5. Виттих В. А., Коварцев А.Н., Кораблин М.А. Имитация автоматизированных систем с использованием концепции состояний // М. Известия АН СССР, Техническая кибернетика. 1981. №4, с 86-93.

6. Будячевский И.А., Коварцев А.Н., Кораблин М.А., Шамашов М.А. Двухэтапная схема интерпретации специализированных ЭВМ // УСиМ. 1978. №3, с.39-42.

7. Коварцев А.Н., Кораблин М.А., Шамашов М.А. Имитационное моделирование системы автоматизации эксперимента с ипользованием эмуляторов полной конфигурации // УСиМ. 1979. №4, с.124-128.

8. Коварцев А.Н. Численный метод определения многомерных областей для выбора оптимальных параметров авиационных ГТД с помощью ЭВМ // Сборник.: Проектирование и доводка газотурбинных двигателей. Куйбышев. 1983, с. 3-10.

9. Коварцев А.Н., Ломакин В.Б. Защита математической модели ГТД от

ППАГЛОИПЮТТУ nnOrMLTDilUTiTi Г* ТТГ*ГТГ\ГТЪГ?ГЧТЭаТТТ*£»И» /^T*r*rrO»*ITT.TV РПОТТЛТП ПР

pUiUiuiiiu/\ ii^/vpiiiuwiKKi w iivi.jwiiKJUuuiiiiw'Ki wiivivi'iiim/v vl/v^wtu ■ ' V

и адаптивного метода случайного поиска.-Куйбышев, 1984. с.58-65. Рук.деп. в ВИНИТИ 22.06.83, №3378-83 ДЕП.

10. Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C., Иванов A.M. Пакет прикладных программ приближения функций с помощью оптимальных сплайнов // УСиМ. 1986. №2, с. 109-111.

11. Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C. Автоматизированный метод построения областей компромиссов в задачах выбора параметров рабочего процесса ГТД. - Куйбышев, 1980. Рук.деп. в ВИНИТИ 18 марта 1981. №1210-81.

12. Жуков О.М., Коварцев A.II., Кузьмичев B.C. и др. Оценка конфигурации выходного устройства по критериям транспортной эффективности двигателя в системе ЛА // ИВУЗ, сер. Авиационная техника. 1985. №1, с. 87-90.

13. Коварцев А.Н., Маслов В.Г. Математическая модель области рассеяния исходных проектных данных для выбора параметров авиационных ГТД в условиях неопределенности // В сб.: Проектирование и доводка ГТД. Куйбышев. 1985, с. 35-41.

14. Коварцев А.Н. Численный метод определения многомерных областей для выбора оптимальных параметров авиационных ГТД с помощью ЭВМ //В сб.: Проектирование и доводка ГТД. Куйбышев. 1983, с. 3-10.

15. Коварцев А.Н., Боргест Н.М. Применение средств автоматизации программирования при разработке диалоговой подсистемы "Выбор параметров ГТД". // Сб. "Применение ЭВМ в научных исследованиях. М., 1986. с. 72-83.

16. Коварцев А.Н., Ломакин В.Б., Архипов A.M., Маслов В.Г Реализация технологии модульного программирования инструментальной системы ТЕМП. - Куйбышев, 1989. - 6с. Рук.деп. в ВИНИТИ №1961-В89.

17. Коварцев А.Н. Оценка критерия технического риска при выборе параметров рабочего процесса авиационного ГТД // Изв. вузов, сер. Авиационная техника. №3. 1989, с56-59.

18. Кудрин К.А., Коварцев А.Н., Прохоров С.А. Методы автоматизации отладки в технологии графо-символического программирования // Сборник научных трудов "Информационные системы и технологии", -Самара, 1996. с. 75-79.

19. Коварцев А.Н., Баландин A.B., Солдатова О.П. Теоретические основы

графо-символического программирования. // Сб. Научных трудов "Информационные системы и технологии", СГАУ, 1996. с. 148-156.

Тезисы докладов

20. Коварцев А.Н., Кузьмичев,, Маслов В.Г. Численный метод определения областей выбора оптимальных параметров авиационных ГТД с помощью ЭВМ // В кн.: Современные проблемы двигателей и энергетических установок. Тсз.докл. II Всесоюзной науч. техн. конф. -М., 1981, с. 97.

21. Коварцев А.Н. Оценка надежности проектных решений на стадии оптимизации параметров рабочего процесса. // В кн.: Современные проблемы авиационных ГТД. Тез. док. III Всесоюзной научн. техн. конф. - М., 1986. с.78.

22. Коварцев А.Н., Ломакин В.Б., Христенко П.В. Основные принципы построения перспективных САПР ГТД. // Тезисы докл. республ. конф. "Информационное и математ. обеспеч. САПР" / ДГУ - Днепропетровск, 1987. с.66-67.

23. Коварцев А.Н., Попов С.Г., Архипов A.M. Опыт использования СУБД КАРС при создании информационного обеспечения САПР. // Научно-практич. Международная конференция "Проблемы информатики". Тезисы доклада . - Самара, 1991. с. 25-26.

24. Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C., Маслов В.Г. Моделирование процессов принятия решений при выборе параметров авиационных ГТД. // В кн.: Современные проблемы авиационных ГТД. Тез. Док. III Всесоюзной научн. техн. конф. - М., 1986. с.54.

25. Коварцев А.Н. Оценка надежности выбора проектных параметров сложных технических систем в системах принятия решений. // Тезисы докладов XIV Всесоюзного симпозиума "Логическое управление с использованием ЭВМ. Москва-Феодосия, 1991. с.295-296.

26. Коварцев А.Н., Прохоров С.А., Зеленко Л.С. Оценивание вероятностных характеристик НВР в системе GRAF. // Тезисы докладов науч-технич. конф. "Новые информационные технологии в ВШ". - Самара, СГАУ, 1993. с 78.

27. Коварцев А.Н., Прохоров С.А., Баландин A.B., и др. Применение ГП-технологии в статистических измерениях и моделировании случайных сигналов.// Тезисы докладов междунар. науч.-тенич. конф. "Идентификация, измерение и имитация случайных сигналов.-Новосибирск, 1994. с. 131.

28. Коварцев А.Н., Кудрин К.А., Прохоров С.А. Система автоматизации программирования GRAF. И Тезисы докладов науч-техн. конф. "Научно-исследовательские разработки и высокие технологии двойного применения". Самара, 1995. с.97-98.

29. Коварцев А.Н., Кудрин К.А. Технология графо-символического

программирования в системе GRAF. // Тр. Международной конференции "Математика. Компьютер. Образование". - М.: РИИС ФИАН, 1996. с.82.

30. Коварцев А.Н., Кудрин К.А. Метод классификации данных программных модулей, реализованных в технологии графо-символического программирования // Тезисы доклада научно-методической конференции "Интенсивные технологии обучения в подготовке специалистов". - Самара, 1996. с.45-46.

31. Коварцев А.Н., Кудрин К.А. Интерфейс редактирования данных, основанный на многооконной технологии // Тез. докл. науч.-тех. конф. "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления". - Пенза, 1994, с 40-41.

32. Коварцев А.Н., Баландин A.B., Солдатова О.П. Технология графического программирования // Тезисы докладов науч-технич. конф. "Новые информационные технологии в ВИГ'.- Самара, СГАУ, 1993. с. 89.

33. Коварцев А.Н., Баландин A.B., Солдатова О.П. Концептуальные основы технологии графического программирования в системе GRAPH // Тез. докл. XI Российского коллоквиума "Современный групповой анализ задачи мат. моделирования", Самара, 1993. с. 97.

Подписано в печать 22.09.99 г. Формат 60x84 j/j^

Печать оперативная. Гарнитура "Тайме" Усл. печ. л. 1,75. Тираж 100 экз. Заказ

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии ООО "CMC" Лицензия ПЛД 67-33 от 03.02.97 г.

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Коварцев, Александр Николаевич

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Современное состояние средств автоматизации программирования и тестирования программных продуктов.

Введение 1999 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Коварцев, Александр Николаевич

Уровень развития современных САПР сложных технических систем вырос настолько, что проблемы, связанные с разработкой программного обеспечения (ПО), которым ранее отводилась второстепенная роль, превратились в одну из главных направлений развития средств автоматизации проектирования. Достигнутые успехи в области аппаратных средств технического обеспечения САПР, информационное комплексирование программных средств (ПС), позволяющее объединить проектировщиков на всех стадиях разработки проекта, настолько усложнили информационное (ИО) и программное обеспечение САПР, что любое изменение в структуре ИО или ПО в настоящее время превращается в серьезную и ответственную задачу, требующую значительных интеллектуальных затрат и ресурсов времени.

В связи с этим, по-прежнему, остается актуальной задача повышения производительности труда разработчиков ПО САПР. А в связи со сложностью разрабатываемых программных продуктов (1111) на более приоритетное место постепенно перемещается проблема обеспечения надежности, которая связана с проблемой отладки и тестирования ПС [104107].

Решение перечисленных выше проблем лежит в плоскости разработки инструментальных средств комплексной автоматизации полного жизненного цикла ПО САПР, включая проектирование, разработку, тестирование, испытание и сопровождение программ. В этом смысле процесс модификации программного обеспечения или разработки новых его компонент сам уже 8 становится предметом автоматизированного проектирования, преследующего цель сокращения сроков обновления ПО при соблюдении заданного уровня качества САПР. При этом в качестве критериев оценки эффективности разрабатываемых программ могут выступать стоимость или сроки разработки, надежность ПО, а улучшение значений перечисленных критериев может быть достигнуто за счет рациональной структурной организации программного средства.

Общие затраты на проектирование, кодирование, тестирование и сопровождение программного обеспечения САПР зависят от её сложности, степени автоматизации используемой технологии программирования, уровня требований по показателям качества создаваемого ПО. В соответствии с современными тенденциями развития теории программирования в этот ряд следует включить и учет человеческого фактора, поскольку человек является единственным источником возникновения разнообразных ошибок в ПС, а исключить человека из технологической цепочки разработки программ невозможно. Последнее позволяет выделить проблему разработки визуальных форм представления алгоритмов программы, информационных межмодульных интерфейсов, результатов тестирования программы, которые соответствовали бы образному способу мышления человека. Кроме того, технология программирования для САПР должна предоставлять возможность оценки любых характеристик разрабатываемой ПС на всех этапах жизненного цикла в 9 целях реализации структурных изменений ПО для снижения стоимости как разработки, так и модификации.

Целью исследования является повышение производительности труда разработчиков программного обеспечения САПР, улучшение качества программных продуктов, сокращение времени проектирования, разработки, тестирования и обслуживания программных продуктов на основе технологии графосимволического программирования.

Основные задачи диссертационной работы, определяемые поставленной целью, состоят в следующем:

1. Исследование современного состояния в области теории и технологий автоматизации разработки и тестирования программных средств.

2. Формирование теоретических основ автоматизации проектирования ПС: •построение системы типов данных, а также разработка модели информационного межмодульного интерфейса технологии графосимволического программирования (ГСП), обеспечивающей автоматизацию процессов передачи данных между модулями ПС;

•определение методов и алгоритмов управления вычислениями в технологии ГСП;

•разработка алгоритмов структурной оптимизации агрегатов технологии ГСП.

Научная новизна работы заключается в следующем:

•Предложена новая графосимволическая технология разработки программных продуктов, основанная на графическом языке представления алгоритмов программ и обеспечивающая информационную поддержку основных этапов создания программ: проектирование, автоматизированную разработку, автоматизированное тестирование и сопровождение.

Основные положения, представляемые к защите. На защиту выносятся следующие основные научные и подтверждающие их практические результаты, составляющие основу диссертации:

1 .Теоретические основы технологии графосимволического программирования использующей новый способ структуризации ПС, обеспечивающий концептуальное единство используемых методов автоматизации проектирования, разработки, модификации, тестирования и документирования программ.

2.Теоретические основы методов автоматизации тестирования вычислительных модулей и тестирования структур агрегатов.

3.Алгоритмы: тестирования вычислительных модулей, основанный на эффекте ограничения разрядной сетки ЭВМ, универсальный алгоритм построения схем маршрутов, метод адаптивного случайного поиска "грубых" ошибок, алгоритмы структурного тестирования агрегатов, основанные на применении "решающей" функции.

4.Систему графосимволического программирования GRAPH.

Заключение диссертация на тему "Автоматизация разработки и тестирования программных средств на основе технологии графосимволического программирования"

Основные результаты, полученные в работе:

Изложено состояние проблемы повышения производительности труда разработчиков программного обеспечения САПР за счет автоматизации процессов разработки и тестирования программных средств. Показано, что одним из методов повышения производительности труда программистов является применение графических методов программирования, обеспечивающих более высокий уровень структуризации ПС, соблюдение технологической культуры и более надежный стиль программирования.

2.Разработаны теоретические основы технологии графосимволического программирования, использующей новый способ структуризации, обеспечивающий раздельное описание структуры разрабатываемого ПС, множества логических выражений (предикатов), межмодульного интерфейса компонент ПС и универсального метода управления ходом вычислительного процесса. Предложенный подход реализует концептуальное единство используемых методов автоматизации проектирования, разработки, модификации, тестирования и документирования ПС на различных этапах его жизненного цикла, а также обеспечивает визуальный стиль проектирования и разработки ПС.

224 погрешности арифметических операций вычислительных модулей (в зависимости от числа операций) на несколько порядков увеличивают область ошибочных ситуаций, а, следовательно, и вероятность обнаружения ошибок в программе. Предложен метод искусственного огрубления разрядной сетки вычислительной машины, который существенно увеличивает вероятность распознавания ошибочных ситуаций. Разработан адаптивный алгоритм поиска "редких" ошибок в вычислительных модулях. Разработаны эффективные алгоритмы построения полного множества схем маршрутов, проверки корректности логики агрегатов, автоматизированного тестирования схем маршрутов.

Предложенный метод организации управления ходом вычислительного процесса на агрегатах технологии ГСП, основанный на использовании множества данных описания структуры агрегата и специальной, универсальной программы (граф-машины), реализующей вычисления на агрегате, позволяет без изменения описания агрегата применять различные схемы управления ходом вычислительного процесса от реализации интеррогативного управления, организации вычислений с целью тестирования или измерения параметров модулей до организации параллельных вычислений.

225

Разработанный метод автоматизации тестирования модулей позволяет исследовать сходимость численных методов решения систем нелинейных уравнений и производить оценку инструментальной погрешности программных модулей.

5.Практическое применение технологии ГСП при создании ПО САПР ГТД показало, что при её использовании повышается производительность труда, сокращаются сроки разработки, тестирования и обслуживания ПО САПР. Эффективность при использовании технологии ГСП увеличивается по мере роста сложности разрабатываемого ПС и, как показали эксперименты, может составить 35 и более процентов по сравнению с традиционным стилем программирования. Улучшается качество разрабатываемых программ по таким критериям как функциональная пригодность (за счет принятой схемы структуризации ПС, корректности используемого способа организации межмодульного информационного интерфейса и визуального стиля программирования), по критерию надежности ПС (за счет применения активных методов их функционального и структурного тестирования). Технология графосимволического программирования имеет хорошие характеристики в группе критериев, определяющих ее применимость, по таким показателями, как обучаемость, простота использования и комфортность эксплуатации.

226

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Коварцев, Александр Николаевич, диссертация по теме Системы автоматизации проектирования (по отраслям)

1. Агафонов В.Н. Спецификация программ: понятийные средства и их организация. Новосибирск: Наука, 1987. - 240 с.

2. Агафонов В.Н. Типы и абстракция данных в языках программирования // Данные в языках программирования. М.: Мир, 1982,- с. 265-327.

3. Айвазян С.А., Евнюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных.- М.: Финансы и статистика, 1983. 471 с.

4. Архангельский Б.В., Кучма И.Б. Система ГРАФ-ФОРТРАН, осуществляющая построение и анализ управляющего графа программ // УСиМ. 1989.№1, с.41-45.

5. Архангельский Б.В., Черняховский В.В Поиск устойчивых ошибок в программах. М.:Радио и связь, 1989. - 240 с.

6. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. М.: Мир, 1979. - 536 с.

7. Бар Р. Язык Ада в проектировании систем. М.: Мир, 1988,-320 с.

8. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования. М.: Радио и связь, 1984.-326 с.

9. Батищев Д.И., Высоцкий Г.О., Кузьмичев A.C. Рациональный синтез структуры "персональных" пакетов программ. // Сб. научн. трудов. "Математическое и алгоритмическое обеспечение оптимизации сложных систем". Воронеж: ВПИ, 1987, с. 20-24.

10. Батищев Д.И., Кузьмичев A.C. Интерактивный синтез пакетов программ оптимизации на персональных ЭВМ. // Сб. "Новые направления в системах поддержки решений". М.: ВНИИ системных исследований АН СССР, 1987, с. 54-60

11. Безбородов Ю.М. Индивидуальная отладка программ. М.: Наука, 1982. -192 с.227

12. Бетелин В.Б. Системы автоматизации труда программиста. М.: Наука, 1990. - 176с.

13. Боэм Б., Браун Дж., Каспар X. и др. Характеристики качества программного обеспечения. М.: Мир, 1981. - 208 с.

14. Братко И. Программирование на языке ПРОЛОГ для искусственного интеллекта. М.: Мир, 1990.- 560 с.

15. Будячевский И.А., Коварцев А.Н., Кораблин М.А., Шамашов М.А. Двухэтапная схема интерпретации специализированных ЭВМ // УСиМ. 1978. №3, с.39-42

16. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1968. -356 с.

17. Вагин В.Н. Дедукция и обобщение в системах принятия решений.- М.: Наука, 1988.-384 с.

18. Вальковский В.А., Котов В.Е., Марчик А.Г., Миренков H.H. Элементы параллельного программирования. М.: Радио и связь, 1983.- 240 с.

19. Ван Тассел Д. Стиль, разработка, эффективность, отладка и испытание программ,- М.: Мир, 1985. 332 с.

20. Вельбицкий И.В. Технология программирования. К.: Техника, 1984.-279с.

21. Вельбицкий И.В., Ершов C.B. Графовая алгебра процессов и высокоуровневая отладка программ // УСиМ. 1991. №6, с.36-43.

22. Вельбицкий И.В., Ковалев A.JI., Лизенко С.Л. Графический интерфейс представления алгоритмов и программ // УСиМ. 1988. №4, с.42-47

23. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Сов. радио, 1972.- 550 с.

24. Вирт Н. Программирование на языке Модула-2. М.: Мир, 1987.- 222 с.

25. Вирт Н. Систематическое программирование. Введение. М.: Мир, 1977. -222 с.

26. Виттих В.А., Коварцев А.Н., Кораблин М.А. Имитация автоматизированных систем с использованием концепции состояний // М.: Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1981. №4, с 86-93.

27. Влияние ограниченности разрядной сетки ЭВМ на вычислительные процессы. Интерполирование и аппроксимация функций на ЭВМ: Метод, указания // Коварцев А.Н., Солдатова О.П. Самара, Самарский гос. аэрокосмич. ун-т. 1994. 9 с.

28. Вязгин В.А., Федоров В.В. Формирование облика сложного технического объекта в САПР. // Программные прдукты и системы. 1990. №4, с. 26-37.

29. ВязгинВ.А., Федоров В.В. Математические методы автоматизированного проектирования. М.: Высшая школа, 1989. - 184 с.

30. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследования операций. М.: Наука, 1971.-383 с.

31. Гермейер Ю.Б. Игры с непротивоположенными интересами. М.: Наука, 1976. 328 с.

32. Гласс Р. Руководство по надежному программированию. М.:Финансы и статистика, 1982. - 256 с.

33. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. М.: Наука, 1987. -552 с.

34. Горбатов В.А. Основы дискретной математики. М.: Высшая школа, 1986.-307 с.

35. Горбатов В.А., и др. САПР систем логического управления. М.: Энергоатомиздат, 1988.- 231 с.

36. Горбунов-Посадов М.М. Конфигурации программ. М.: Малип, 1994. - 272 с.

37. Григорьев B.JI. i486. Архитектура и программирование. М.: ГРАНАЛ, 1993.-338 с.

38. Громов Г.Р. Национальные информационные ресурсы: проблемы229промышленной эксплуатации. М.: Наука, 1985. - 240 с.

39. Дал У.И. Языки для моделирования систем с дискретными событиями // В сб. "Языки программирования". М.: Мир, 1972, с. 344-401.

40. Дейкстра Э.В. Дисциплина программирования. М.: Мир, 1978.- 275 с.

41. Дейкстра Э.В. Взаимодействие последовательных процессов // В кн. "Языки программирования". М.: Мир, 1972, с.9-86.

42. Долганюк Д.Д., Карповский Е.Я. Классификация задач и методов тестирования программ реального времени // УСиМ. 1985.№2, с. 57-62.

43. Доорс Дж., Рейблейн А.Р., Вадера С. Пролог язык программирования будущего. - М.: Финансы и статистика, 1990. - 144 с.

44. Драммонд М. Методы оценки и измерений дискретных вычислительных систем. М.: Мир, 1977. - 381 с.

45. Евстигнеев В.А. Применение теории графов в программировании. М.: Наука, 1985.-352 с.

46. Егоров Н.Б. Оболочка автоматизированных рабочих мест "ШАРМ" -простой и удобный объектно-ориентированный интерфейс работы с компьютером на русском языке. // Компьютерная хроника. 1993. №9, с. 11-12.

47. Единая система программной документации: ГОСТ 19.005-85. Р-схемы алгоритмов и программ. Обозначение графические и правила выполнения. М: Изд. стандартов, 1988. - 144 с.

48. Ермаков С.М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы. М.: Наука, 1975.-472 с.

49. Ершов А.П., Ильин В.П. Пакеты программ как методология решения прикладных задач // Пакеты прикладных программ: Проблемы и перспективы. М.: Наука, 1982. с.4-18

50. Ефимова М.Н. Алгоритмические языки. М.: ? , 1965

51. Жуков О.М., Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C. и др. Оценка конфигурации выходного устройства по критериям транспортной эффективности двигателя в системе JIA // ИВУЗ, сер. Авиационная техника. 1985, №1, с. 87-90

52. Закс Ш. Теория статистических выводов. М.: Мир, 1975. - 775 с.

53. Замулин A.B. Системы программирования баз данных и знаний. -Новосибирск: Наука, 1990. 352 с.

54. Зелковиц М., Шоу А., Гэннон Дж. Принципы разработки программного обеспечения. М.: Мир, 1982. - 368 с.

55. Иванов В.В. Методы вычислений на ЭВМ: Справочное пособие . Киев: Наук. Думка, 1986. - 584 с.

56. Иыуду К.А., Архипов М.М. Тестирование программы на основе минимального покрытия ее графа // УСиМ. 1985.№4, с.69-71.

57. Катков B.JL, Шимаров В.А. Статический анализ программы с помощью ее управляющего графа // УСиМ. 1986. №2, С.89-92.

58. Кинг А. Windows 95 изнутри.- СПб Литер, 1995. -512 с.

59. Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. т.1: Основные алгоритмы. М.: Мир, 1976. - 736 с.

60. Кахо М.И., Калья А.П., Тыугу Э.Х. Инструментальная система программирования ЕС ЭВМ (ПРИЗ). М.: Финансы и статистика, 1988.181 с.

61. Ковалев А.Л., Дробушевич Л.Ф., Ленчик Е.П. Оценка топологической сложности графических программ и генерация маршрутов для их тестирования // УСиМ. 1990.№3, с. 11-16.

62. Коварцев А.Н. Численный метод определения многомерных областей для выбора оптимальных параметров авиационных ГТД с помощью ЭВМ // Сб.: Проектирование и доводка газотурбинных двигателей. Куйбышев, 1983, с. 3-10.

63. Коварцев А.Н. Автоматизация разработки и тестирования программных средств. Самар. гос. аэрокосм, ун-т., Самара, 1999. - 150 с.

64. Коварцев А.Н. Оценка критерия технического риска при выборе параметров рабочего процесса авиационного ГТД // Изв. вузов. Авиационная техника. №3. 1989, с. 56-59.

65. Коварцев А.Н. Оценка надежности проектных решений на стадии оптимизации параметров рабочего процесса. // В кн.: Современные проблемы авиационных ГТД. Тез. док. III Всесоюзной научн. техн. конф. -М., 1986, с. 78

66. Коварцев А.Н. Оценка надежности выбора проектных параметров сложных технических систем в системах принятия решений. // Тезисы докладов XIV Всесоюзного симпозиума "Логическое управление с использованием ЭВМ. Москва-Феодосия, 1991. с. 295-296

67. Коварцев А.Н. Численные методы: учебн. пособие, Самара, Самарский муниципальный комплекс непрерывного образования, 1997. 120 с.

68. Коварцев А.Н., Баландин A.B., Солдатова О.П. Концептуальные основы технологии графического программирования в системе GRAPH // XI Российский коллоквиум "Современный групповой анализ задачи мат. моделирования". Тезисы докладов. Самара, 1993, с.97

69. Коварцев А.Н., Баландин A.B., Солдатова О.П. Теоретические основы графо-символического программирования. // Сб. Научных трудов "Информационные системы и технологии", Самара, СГАУ, 1996, с. 148156.

70. Коварцев А.Н., Баландин A.B., Солдатова О.П. Технология графического программирования // Тезисы докладов науч-технич. конф. "Новые информационные технологии в ВИГ', Самара, СГАУ, 1993. с 89

71. Коварцев А.Н., Боргест Н.М. Применение средств автоматизации программирования при разработке диалоговой подсистемы "Выбор параметров ГТД". // Межвузовский сборник научн. трудов. "Применение ЭВМ в научных исследованиях. М., 1986, с.73-83.

72. Коварцев А.Н., Кораблин М.А., Шамашов М.А. Имитационное моделирование системы автоматизации эксперимента с использованиемэмуляторов полной конфигурации // УСиМ. 1979. №4, с. 124-128

73. Коварцев А.Н., Кудрин К.А. Интерфейс редактирования данных, основанный на многооконной технологии // Тез. докл. Науч.-тех. конф. "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления" Пенза, 1994, с 40-41.

74. Коварцев А.Н., Кудрин К.А. Технология графо-символического программирования в системе GRAF. // Тр. Международной конференции "Математика. Компьютер. Образование" . М.: РИИС ФИАН, 1996, с.82

75. Коварцев А.Н., Кудрин К.А., Прохоров С.А. Система автоматизации программирования GRAF. // Тезисы Докладов науч-техн. конф. "Научно-исследовательские разработки и высокие технологии двойного применения". Самара. 1995, с.97-98

76. Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C. Автоматизированный метод построения областей компромиссов в задачах выбора параметров рабочего процесса ГТД.- Куйбышев, 1980. Рук.деп. в ВИНИТИ 18 марта 1981. №1210-81

77. Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C., Иванов A.M. Пакет прикладных программ приближения функций с помощью оптимальных сплайнов // УСиМ. 1986. №2, с. 109-111.

78. Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C., Маслов В.Г. и др. Концепция построения и реализации гибкой САПР газотурбинных двигателей.- Куйбышев, 1988. Рук.деп. в ЦНИИТЭИ 27.09.88г №231ТМ88. 148с.

79. Коварцев А.Н., Кузьмичев B.C., Маслов В.Г. Моделирование процессов принятия решений при выборе параметров авиационных ГТД. // В кн.: Современные проблемы авиационных ГТД. Тез. док. III Всесоюзной научн. техн. конф. М., 1986, с. 54

80. Коварцев А.Н., Ломакин В.Б. Защита математической модели ГТД от программных прерываний с использованием ОС ЕС и адаптивного случайного поиска. Куйбышев, 1984. с. 58-65. - Рук.деп. в ВИНИТИ 18 марта 1983. №3378-83.

81. Коварцев А.Н., Ломакин В.Б., Архипов A.M., Маслов В.Г Реализация технологии модульного программирования инструментальной системы ТЕМП.- Куйбышев, 1989. Рук.деп. в ВИНИТИ №1961-В89 6с.

82. Коварцев А.Н., Ломакин В.Б., Христенко П.В. Основные принципы построения перспективных САПР ГТД. // Тезисы док. республ.науч.-техн. конф. "Информационное и математ. обеспеч. САПР"/ Днепропетровск, 1987.-с. 66-67.

83. Коварцев А.Н., Маслов В.Г. Математическая модель области рассеяния исходных проектных данных для выбора параметров авиационных ГТД в условиях неопределенности // В сб.: Проектирование и доводка ГТД. -Куйбышев. 1985, с.35-41.

84. Коварцев А.Н., Маслов В.Г. Оценивание технического риска на начальном этапе проектирования ГТД .-Куйбышев, 1988. Рук.деп. в ВИМИ 6 декабря 1988. № ДД1335. 67с.

85. Коварцев А.Н., Попов С.Г., Архипов A.M. Опыт использования СУБД КАРС при создании информационного обеспечения САПР. // Научно-практич. Международная конференция "Проблемы информатики". Тезисы доклада . Самара, 1991. с. 25-26.

86. Коварцев А.Н., Прохоров С.А., Баландин A.B., и др. Применение ГП-технологии в статистических измерениях и моделировании случайных сигналов.// Тезисы докладов. МНТК "Идентификация, измерение и имитация случайных сигналов.- Новосибирск, 1994. с. 131234

87. Коварцев А.Н., Прохоров С.А., Зеленко Л.С. Оценивание вероятностных характеристик НВР в системе GRAF. // Тезисы докладов науч-технич. конф. «Новые информационные технологии в ВШ», СГАУ, 1993. с 75-76

88. Коган Б.И. Экспериментальные исследования программ. М.: Наука, 1988. - 184 с.

89. Колмогоров А.Н., Успенский В.А. К определению алгоритма // УМН. т. 13, вып. 4, 1958. с. 3-28.

90. Кораблин М.А. Конструирование динамических взаимодействий в объектно-ориентированных системах. // М.: АН СССР, Программирование. 1990. №6, с.97-102.

91. Кораблин М.А. Программирование, ориентированное на объекты: Учебное пособие / Самар. госуд. аэрокосм, ун-т.; Самара, 1994. 94 с.

92. Корячко В.П., Курейчик В.М., Норенков И.П. Теоретические основы САПР. М.: Энергоиздат, 1987. - 400 с.

93. Котов В.Е. Алгебра регулярных сетей Петри // Кибернетика. 1980. №5, с. 10-18.

94. Кудрин К.А., Коварцев А.Н., Прохоров С.А. Методы автоматизации отладки в технологии графо-символического программирования // Сборник научных трудов «Информационные системы и технологии», -Самара, 1996. с. 75-79.

95. Кузнецов О.П., Андерсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 480 с.

96. Кук Д., Бейз Г. Компьютерная математика. М.: Наука, 1990. 384 с.

97. Лавров С.С. Синтез программ // Кибернетика, 1982.- №6. с. 11-16.

98. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений. М.: Наука, 1979. -200 с.

99. Лингер Р., Миллс X., Уитт В. Теория и практика структурного программирования. М.: Мир, 1982. - 406 с.

100. Липаев В.В. Надежность программных средств. М.: СИНТЕГ, 1998. -232 с.

101. Липаев B.B. Отладка сложных программ .Методы, средства, технология. -М.: Энергратомиздат, 1993. -384 с.

102. Липаев В.В. Проектирование математического обеспечения АСУ. -М.: Советское радио, 1977. 400 с.

103. Липаев В.В. Документирование и управление конфигурацией программных средств. М.: СИНТЕГ, 1998. - 212 с.

104. Липаев В.В. Тестирование программ. М.:Радио и связь, 1986. -296 с.

105. Липаев В.В. Управление разработкой программных средств. -М.:Финансы и статистика, 1993. -160с.:ил.

106. Лотов A.B. Введение в зкономико-математическое моделирование.- М.: Наука, 1984.-394 с.

107. Майерс Г. Искусство тестирования программ :Пер. с англ. М. ¡Финансы и статистика, 1982. - 176 с.

108. Майерс Г. Надежность программного обеспечения. М.: Мир, 1980. -360 с.

109. Мац Э.Б., Тунаков А.П. Требования к современным математическим моделям газотурбинных двигателей // Изв. вузов Авиационная техника. -1981. №3, с. 63-65; 1982. №1, с. 99-102

110. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на ФОРТРАНе.- М.: Мир, 1977. 585 с.

111. Малпас Дж. Реляционный язык Пролог и его применение. М.: Наука, 1990.-464 с.

112. Марков A.A. Теория алгорифмов. М.-Л.: Изд-во АН СССР. -375 с.

113. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1980. -534 с.

114. Маслов В.Г., Кузьмичев B.C., Коварцев А.Н., Григорьев В.А. Теория и методы начальных этапов проектирования авиационных ГТД: Учебн. пособие. // Самара, Самар. гос. аэрокосм.ун-т, 1996. 147 с.

115. Мейер Б., Бодуэн К. Методы программирования: В 2-х томах. Т.1.- М.: Мир, 1982.-356 с.

116. Мейер Б., Бодуэн К. Методы программирования: В 2-х томах. Т.2.- М.: Мир, 1982. 368 с.

117. Минский М. Вычисления и автоматы.- М.: Мир. 1971

118. Моисеев H.H. Неформальные процедуры и автоматизация проектирования. М.: Знание, 1979. - 61 с.

119. Мс Carthy Recursive functhions of symbolic exprethions and their computation by machine, part. 1. "Communicathions of the Associations for Computing Machinery", 1960, V.3, N.4.

120. Нормативные и дискрептивные модели принятия решений. По материалам советско-американского семинара.- М.: Наука, 1984.- 350 с.

121. Орлов А.И. Устойчивость в социально-экономических моделях. М.: Наука, 1979. - 296 с.

122. Осин М.И. Методы автоматизированного проектирования летательных аппаратов.- М.: Машиностроение, 1984. 168 с.

123. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач.- М.: Наука, 1982. 256 с.

124. Пойа Д. Математика и правдоподобные рассуждения. М.: Наука, 1975. -462 с.

125. Половко A.M. Основы теории надежности. М.: Наука, 1964. - 452 с.

126. Попырин JI.C. Математическое моделирование и оптимизация теплоинергетическихустановок. -М.: Энергия, 1978.-416с.

127. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986. - 284 с.

128. Райфа Г. Анализ решений.- М.: Наука, 1977. 406 с.

129. Роджерс X. Теория рекурсивных функций и эффективная вычислимость. -М.: Наука, 1972.-289 с.

130. Сван Т. Программирование для Windows в Borland С++. М.: БИНОМ, 1995. -480 с.

131. Cea Ж. Оптимизация. Теория и алгоритмы.-М.: Мир, 1973.- 244 с.

132. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах сомногими критериями. М.:Наука, 1981. - 112 с.

133. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985.-271 с.

134. Современное состояние теории исследования операций. М.: Наука, 1979.- 464 с.

135. Статистические модели и многокритериальные задачи принятия решений. М.: Статистика, 1979.- 182 с.

136. Стерне Т., Стерне JI. Изучи сам Visual FoxPro 3.0. сегодня.- Минск: Попури, 1997. 420 с.

137. Столяров Г.К. Языки и функциональные возможности системы АСПИД-3 // Алгоритмы и организация решений экономических задач. М.: Статистика. 1979. Вып. 3, с. 131-158.

138. Тейер Т., Липов М., Нельсон Э. Надежность программного обеспечения . -М.: Мир, 1981.-326 с.

139. Торопов Д.И. О построении тестирующих маршрутов программы // УСиМ. 1987.№5, с.74-76.

140. Турский В. Методология программирования. М.: Мир, 1981. - 264 с.

141. Тыугу Э.Х. Концептуальное программирование. М.: Наука, 1984. - 256 с.

142. Тыугу Э.Х. Решение задач на вычислительных моделях // Журн.вычислит. матем. и матем. физики. 1970. №3, с.716-730.

143. Успенский В.А., Семенов А.Л. Теория алгоритмов: основные открытия и приложения. М.: Наука, 1987. - 288 с.

144. Харари Ф., Палмер Э. Перечисление графов. М.: Мир, 1977. - 324 с.

145. Хемминг Р.В. Численные методы.- М.: Наука, 1972.- 400 с.

146. Цейтлин Г.Е., Ющенко Е.Л. Многоуровневое структурное проектирование программ (ретроспектива, состояние, перспектива) // Кибернетика. 1988. №4, с. 34-41

147. Цифровая имитация автоматизированных систем // Болтянский A.A., Виттих В.А., Кораблин М.А., Куклин Т.Н., Сидоров A.A., Шамашов М.А.-М.: Наука, 1983.-287 с.

148. Численное решение дифференциальных уравнений: Методические указания // Коварцев А.Н., Солдатова О.П., Самара, Самарский государственный аэрокосмический университет, 1994. 11 с.

149. Шаракшанэ А.С., Шахин В.П., Халецкий А.К. Испытания программ сложных автоматизированных систем. М.: Высшая школа, 1982. - 192 с.

150. Шимаров В.А. Об одном методе тестирования программы на основе минимального прокрытая ее графа // УСиМ. 1988.№5, с.51-52.

151. Шлеер С., Меллор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях.- Киев: Диалектика, 1993. 240 с.

152. Штрик A. CASE: автоматизированное проектирование программного обеспечения // Монитор. 1992. №4, с. 4-6.

153. Штрик А.А. Технологии и инструментальные средства создания программного обеспечения: состояние и перспективы // Программные продукты и системы. №2. 1991, с. 49-54

154. Глушков В.М. и др. АНАЛИТИК (алгоритмический язык для описания вычислительных процессов с использованием аналитических преобразований) // "Кибернетика". 1971. №3, с8-16.

155. Brachman R. J. What IS-A Is and Isn't: An Analysis of Taxonomic Links in Semantic Networks. Computer 16:10, 1983, pp. 30-36.

156. Cardelli L, Wegner P. On undestanding types, data abstraction and polymorphism // Computing Surveys. 1985. - Vol. 17, N 4. - P. 471-522.

157. Dijkstra E.W. Hierarchical ordering of sequential processes. Informatica, 1971, v.l, №2, p.l 15-138.

158. Dijkstra E.W. The Humble Programmer (ACM Turing Awars Lecture). CommACM, Oct.1972. P.859-866.

159. Glushkov V.M., Ignatiev M.B., Miasnikov V.A., Torgashev V.A. Recursive machines and computing technology: Proc. IFIP Congress 74, North-Holland Publ., Co., Amsterdam, 1974.

160. Hansen P.B. Operating system principles. Prentice-Hall, 1973.

161. Hoare C.A.R. Quicksort; CompJ, 5, p. 10-15, 1962239

162. Kleene S.C., Post E.L. The upper semi-lattice of degrees of recursive unsolvabilite // Anals of mathematics. Ser. 2. 1954.-V.59, №3. -P 379-407.

163. Liskov B., Atkinson R., Bloom T. e.a. CLU Reference Manual // Lecture Notes in Comp. Sci.- 1981.- Vol. 114

164. Martin J. , Murch R. Application development without programmers .- In Savant Inst, seminar documentation by J. Martin. Carnfoth: Savant Res. Studies, 1981

165. McCabe T.J. A complexity measure // IEEE Transactions on Software Engineering, - V9, 1976. - N4, - pp. 308-320

166. Parnas P. L. On Crireria to Be Used in Decomposing System into Modules // Comm. ACM. 1972. - Voi. 15, № 12. - P. 1053-1058.

167. Wegner P. Notes on object-oriented programming. Dansk Datamatic Center, May 1987

168. Williams T. CASE-tool adds dinamic simulation of requirements analysis. // Computer Desing, 1991. N1, p 40-44

169. Yourdon E. The Texas instruments vision of CASE. American programmer, Aprial 1990, v. 3,pp. 1-7

170. Gruenberger F. Program testing and validation // DATAMATION,1968,14, pp 39-471. Рис. П. 1.1242

171. Агрегат «Нет успеха», обеспечивающий изменение размеров области поиска, если пробные точки не улучшают значение1. Р1=0,1. N£NN0/1.5;1. (№ек>1.5-МО-Ми&р) && (П=1. && (1|2. Швк>1 ЯхИП-Мизр3. Шек>Ы04. Истина

172. Актор сжатия области поиска1. Рис. П. 1.3

173. Агрегат "Нет успеха" сжимает область поиска, при этом в зависимости от ситуации изменяются параметры (Мшр, N0, 81Ьаг, 8кек, №ек).244

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00