автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Информационная система организации архивов ядерных данных на основе реляционной СУБД

е/УШ

РОССИЙСКИЙНАУЧНЫЙ ШЛГГР «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»

На правах рукописи УДК 681.324

I,

Ж

^ДОЛБИН Алексей Николаевич

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ОРГАШ13ЛЦИИ АРХИВОВ ЯДЕРНЫХ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ РЕЛЯЦИОННОЙ СУБД

05.13.11 — математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

А вт ореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва—1995

>3 ¿

Работа выполнена в Информационно-вычислительном комплексе Российского научного центра "Курчатовский институт"

Научный руководитель:

кандидат фноико-математических наук В. А. Петров. Официальные оппоненты:

доктор фиоико-математических наук, профессор В. П. Шираков; кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник М. С. Юдкевич.

Ведущая организация:

Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова, г.Москва.

¡Защита состоится:^*' ^^РССуьу на оаседапии диссертационного совета Д.034.04.06 и Российском научном центре "Курчатовский институт", 123182 Москва, пл.Курчатова,1; т.196-92-51.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РИД "Курчатовский институт". , •Автореферат разослан /о. //. ОЛ.

Ученый секретарь диссертационного

совета

С. И. Коняев.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Проектирование информационных систем, основанных на концепции баз данных, исторически возникло с ростом применения вычислительной техники в науке, промышленности и сфере управления. Согласно этой концепция ядром такой информационной системы становятся данные, организованные определенным образом с целью адекватного отображения реального мира и эффективного удовлетворения информационных потребностей пользователей системы.

Для решения проблем регулирования и управления базами данных была развита концепция СУБД — обобщенного инструмента манипулирования базами данных, в функции которого входит поддержка непротиворечивости, целостности данных п авторизации доступа, опирающегося на одну из моделей представления данных: сетевую, иерархическую или реляционную.

Следующие качества привели к широкому применению СУБД :

• возможность оперативного доступа к информации;

• доступность для использования всей содержащейся в БД информации;

• согласованность проведения операций обновления данных, га- , рантируюшая целостность, непротиворечивость и отсутствие избыточности информации.

Работа посвящена проектированию информационной системы на базе реляционной СУБД для организация архивов ядерных данных.

Своим возникновением архивы ядерных дагиых обязаны созда-шда национальных программ в области атомной энергетики. Работы по автоматизации использования и ведения архивов ядерных данных начались практически с момента создания самих архивов, требовавшихся для решения нейтронно- и ядерно-физических задач, я прошли все этапы вместе с эволюцией концепции автоматизированной обработки информации.

Приложения нейтронно- и ядерно-физического направления тре-букгт при работе выборки информации из архивов ядерных данных с жесткими временными ограничениями и удобства формирования сложных критериев поиска. Эти требования делают актуальным создание информационных систем на основе баз данных для ведения

и использования архивов ядерных данных, так как только применение СУБД позволяет сочетать оперативность получения информа^ ции, ее доступность, гибкость при формировании запросов с поддержкой целостности, непротиворечивости и неизбыточности данных.

Работы по созданию информационных систем для ведения архивов ядерных данных проводятся на протяжении многих лет как в нашей стране, так и за рубежом. В 1964 г. международным сообществом было принято решение о сотрудничестве и обмене инфор-/ мацией между ядерными центрами стран, ¡занимающихся развитием атомной энергетики. Этими центрами стали:

• Центр автоматизации ядерных данных (ЦАЯД) — Обнинск, СССР;

. • Национальный центр ядерных данных (NNDC) — Брукхейвенс-каа национальная лаборатория, США;

• Секция ядерных данных МАГАТЭ (IAEA NDS) — Вена, Австрия;

• Центр атомно-знергетичесхой документации — Карлсруэ, ФРГ;

• Банк данных Национального энергетического агентства (NEA DB) — Сакле, Франция.

В задачи центров входил сбор экспериментальной информации, оценка полученых в экспериментах данных/обмен данными, снабжение ими организаций, входящих в зовы обслуживания центров.

На основе проведенного обзора работ в таблице 1 систематизированы возможности систем, разрабатываемых и используемых в настоящее время в основных ядерных центрах:

Оргаяиз. Примеяегие СУБД Иятерахт. Сетевой | Йсд. E-mail

Здх веценжд «.рхжвов жнтерф. зостув j

NNDC - + . -г ! -г

NEA DB - - + ' j

БОЯД - i

ИЯФ МГУ + + i

РНП КН + + -г | -г

Таблица 1: Возможности систем архивов ядерных данных

Отметим, что с составляющими архивы библиотеками работа ведется как с базами данных, т.е. соответствующими утилитами производятся операции выборки и модификации данных, но системы управления базами данных не используются, что приводит к значительным трудностям в эксплуатации и сопровождении архивов. Это объясняется исторически сложившейся в течение десятилетий технологией их ведения.

Непосредственно в программах расчета ядерных реакторов обычно используются более простые по структуре, "интегральные" библиотеки, их называют "рабочими" или "групповыми''. Эти библиотеки могут содержать данные для различного числа энергетических групп, параметры таких библиотек зависят от нейтронного спектра задач, на которые эта библиотека ориентирована. Ряд таких библиотек сложился исторически, из-за чего они имеют различную форматную организацию, и опробован большим количеством расчетов энергетических установок. Другие библиотеки готовятся с помощью специальных программ из исходных библиотек оцененных ядерных данных, наиболее известной из которых является ШОУ.

В крупных научных центрах ведутся поисковые проектные расчеты сразу нескольких типов ядерных реакторов. Число используемых в расчетах библиотек, с учетом версий, и их объемы — велики. При проведении расчетов необходимо постоянно контролировать непротиворечивость и полноту этих библиотек, обеспечивать преемстве-ность их версий.

В настоящее время в большом числе отечественных программ нейтронно-фиэического расчета ядерно-энергетических установок используются различные модификации библиотек 2б-ти групповых констант типа БНАБ; изготовленной в начале 60-х годов'для расчета быстрых реакторов. Фактически, в каждой организации ядерно-энергетического комплекса и даже в отдельных подразделениях имеется сеог групповая библиотека. В современных условиях можно прогнозировать дальнейший рост числа таких библиотек. В этой ситуации вполне обоснованным представляется создание работающего в единой технологии сервисного центра, снабжающего потребителя необходимыми ему групповыми библиотеками для решения конкретных практических задач.

Во многом решить их можно, создав информационную систему для хранения, использования и ведения библиотек, обеспечивающую:

• хранение данных библиотек любых форматов;

• единый формат хранения всех библиотек;

• работу с ядерными данными без знания особенностей форматной организации библиотек;

• эффективный поиск данныг,

• "дружественный" интерфейс при интерактивной работе в с прикладными пакетами;

• доступ к библиотекам по компьютерным сетям.

Реализовать систему с перечисленными свойствами можно используя инструментарий СУБД и технологию проектирования баз данных и приложений на их основе.

Анализ приведенных в обооре последних работ в области организации архивов ядерных данных выявил следующее:

• Ведущими организациями, на которые возложено распространение ядерной информации, имеющими устоявшиеся традиции в области ведения архивов ядерных данных, развиваются всеобъемлющие архивы, снабжающие пользователей исчерпывающей первичной информацией. Но большие объемы архивов и созданное для их ведения программное обеспечение не позволяет быстро сменить технологию эксплуатации на более современную. Развитие идет по экстенсивному пути — увеличения мощности машинного парка и размеров дискового пространства.

• Создаются программы визуализации ядерных данных разной степени "дружественности" по отношению к пользователю.

Существующие разработки имеют ряд особенностей, не позволяющих эффективно их использовать в отечественной практике:

• не развиты возможности работы с групповыми библиотеками, в то время как их использование является повседневной практикой в работе коллективов ядерных центров;

• реализованные для ведения архивов ядерных данных информационные системы имеют ряд недостатков:

- необходимость написания дополнительных утилит для поиска по сложным, либо нестандартным критериям; порождение целого набора утилит проверки форматов библиотек;

- слабьте возможности развития программного обеспечения, применяемого при ведении архивов ядерных данных связаны с использованием процедурных языков программирования, не предназначенных для обработка данных;

- необходимость знания пользователем форматов библиотек.

С учетом перечисленных причин перед автором была поставлена задача создания информационной системы, ориентированной на ведение и использование групповых библиотек, позволяющей легко создавать запросы со сложными критериями поиска и эффективно их выполняющей; не требующей от пользователя знания особенностей форматной организации библиотек; предоставляющей свободный доступ к данным с помощью электронных коммуникаций, как а интерактивном режиме, так и в режиме электронной почты.

Цель работы состоит в разработке архитектуры информационной системы, обеспечивающей поддержку и использование библиотек ядерных данных на основе релхционной системы управления базой данных.

Научная новизна работы состоит в создании концептуальной схемы БД, инвариантной к.библиотекам различных форматов, что , позволяет размещать в базе библиотека различных форматов без изменения ее схемы, лишь переработав программу загрузки; методики преобрглования библиотек ядерных данных различных форматов в реляционную базу данных. Разработанная схема базы данных впервые дала возможность хранить в базе не только информацию о структуре библиотек, но и сами ядерные данные, что позволяет работать с ядерными данными с помощью языка запросов реляционной СУБД.

Практическая ценность работы состоит в создании информаг ционной системы, обеспечивающей функционирование архива труп-' повых библиотек, необходимых для проведения различных расчетов реакторных установок и предоставляющей сетевой доступ к хранимой информации. При реализованном методе хранения библиотек в БД . становится возможным применять в обработке и ведении ядерных данных современную информационную технологию — реляционные системы' управления базами данных, что сокращает время написания программ обработки ядерных данных. Ранее функционально аналогичные программы писались на процедурных алгоритмических языках (обычно на языке ФОРТРАН), что тре-

бовало больших усилий и, нередко, приводило к трудно выявляемым ошибкам. Выполненная работа псоволяет получать доступ к базе неитронно-физических констант заинтересованным организгшдям, не имеющим собственных центров константного обеспечения и высокоскоростных коммуникационных каналов посредством почтового сервера; развивать на ее основе программные комплексы верификации ядерных данных. Система была апробирована в Лаборатории нейтронно-физических констант ИЯР РНЦ "Курчатовский Институт" на основе библиотек типа БНАБ.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались: ,

• ва Международном форуме Евро-Азиатской группы пользователей ORACLE, Москва. 1993;

• на. Международной конференпии-выставке по свободному системному и прикладному программному обеспечению в среде ОС UNIX, Москва, 1993;

• на Семинаре "Алгоритмы и программы для нейтронно-физических расчетов ядерных реакторов", Обнинск, 1995.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 84 наименования. Диссертация содержит 98 страниц печатного текста, 14 рисунков и 9 таблиц.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность и необходимость выполненной в рамках диссертации работы.

В первой главе рассмотрены принципы организации и работы с библиотеками ядерных данных и предложена методика проектирования БД для их ведения.

Каждая библиотека имеет свой документированный "формат", позволяющий корректно интерпретировать содержащуюся в ней информацию. Покажем возможность отображения тра- * диционных структур библиотек в реляционную модель представления данных.

Первым этапом проектирования БД любого типа является анализ предметной области (ПО), который завершается построением информационной структуры (концептуальной схемы БД), представляемой диаграммой сущностей-взаимосвязей.

Вторым этапом является логическое проектирование базы данных. Под логическим проектированием базы данных понимается отображение концептуальной Схемы в одну из трех известных моделей представления данных — иерархическую, реляционную или сетевую. В нашем случае используется реляционная СУБД. На основании модели сущностей-взаимосвязей для данной предметной области строится логическая схема БД.

Известно, что общие алгоритмы генерации и оптимизации схем реляционных баз данных имеют большую вычислительную сложность. В диссертации предложен частный подход к решению задачи создания схемы БД, позволяющий не выполнять эти сложные вычислительные операции.

Анализ предметной области -

Обобщая опыт работы с библиотеками ядерных данных в виде последовательных файлов в середине 80-х годов, в ИЯР была построена единая иерархическая схема представления данных для рабочих библиотек ядерных данных, послужившая отправной точкой в исследовании предметной области (см. Рис. 1).

Схема представлена деревом, состоящим из двух частей. Часть дерева выше горизонтальной линии (см. Рис. 1) представляет собой двоичное сбалансированное дерево.с тремя связями. В качестве общих для всех библиотек уровней выбраны: библиотеки и их версии, изотоп, энергетическая группа, секция. Узел дерева состоит из пары элементов; левый элемент определяет путь, независимый от данного ключа1, правый определяет за- " висимость от ключа и имеет вектор сортировки, содержащий . допустимый набор значений ключа.

Нижняя часть дерева (под горизонтальной линией) описывает конкретные секции из библиотек и внутренние ключи, которые могут быть уникальными для данной секции и в исходном последовательном файле содержатся внутри него. Число уровней

1В дышом параграфе под "ключом" понимаете* ключ поисга по дереву.

s

внутренних ключей, вообще говоря, не ограничено. Таким образом, форматом библиотеки описывается последняя запись в нижней части дерева (в текстовом формате это обычно строка или несколько строк).

Основываясь на анализе форматов библиотек и иерархической > схемы представления данных для рабочих библиотек были еде- : ланы следующие выводы о моделируемой ПО:

• "Каждая библиотека должна состоять из одного или нес- ' кольких изотопов."

• "Каждый изотоп может входить в одну или несколько библиотек."

» "Каждый изотоп должен состоять из одной или нескольких энергетических групп."

• "Каждая энергетичесхая группа может входить в один или : несколько изотопов."

• "В каждую энергетическую группу может входить одна или несхолько секции."'

в "Существуют секции, которые могут входить в одну или ' несколько энергетичесхих групп." . ;

в "В каждый изотоп может входить одна или несколько сек- ; ций." • .

• "Существуют секции, которые могут входить в один или . несколько изотопов."

® "В каждую библиотеку может входить одна или несколько секций."

• "Сушестзуют секции, которые могут входить в одну ели ' несколько библиотек." ; ' V -

Проиллюстрируем эти высказывания диаграммой, представляющей моделируемые з рассматриваемой ПО сущности а взаимосвязи между ними (см. Рис. 2).

Все представленные на диаграмме Рис. 2 сущности отображу , ются в отдельные отношения. Так как между ними существуют только взаимосвязи типа "многие ко многим" , то, без потери общности, они могут быть объединены в одно, фиксирующее эти взаимосвязи отношение.

Шибпиотеса

V Л у А э»«-РгЛ

VI Ноотоп группа.^

Ж

Г

состоит

входит \/состоит ■ входит

А

входит

входит

А

аходнт

Сехии* .

РпсупоЕ 1 Диаграмма сущностей-аоапмосгхаей исследуемой ПО

Библиотека: I- I ...

Изотоп: I Ивзот. I ..

Онгрг.гр..- | №я.гр. | ...

Ошт: I N»111. I ...

1ЛВ.ССЖТ: | N6*5. | Нгоот. | Ион.гр. | N««4. |

БЕСТ-ВЕЗСЯ: | Заголовок ( ц£<и [ щ«Мур

I

Ркуиси 3: Схска БД

В результате получаются 4 отношения "Библиотека", "Изо-" топ", "Энергетическая группа" и "Секция" и отношение "ЫВ-ССЖТ", фиксирующее факт наличия конкретной секции в данной библиотеке для данного изотопа в данной энергетической группе. Но понятие "Секция" имеет сложную структуру и для его представления отношениями необходимо учитывать следующие факторы:

• Количество секций разных типов очень велико.

® Среди имеющихся в библиотеках секций присутствуют как секции со взаимосвязанной однотипной информацией, так и секции, содержащие разнородную неструктурированную информацию.

• Характер работы пользователях секцией обычно требует предоставления ему всей информации о секции в том или ином виде; дальнейшая декомпозиция отношения "Секция" может привести при"получении информации к снижению производительности системы из-за выполнения довольно "дорогих" по вычислительным ресурсам операций соединения.

• В ходе выполнения алгоритмов генерации схемы базы дан- . ных приходится решать задачи:

1. Нахождения замыкания множества функциональных зависимостей.

2. Проверки принадлежности функциональной зависимости замыканию. .

3. Нахождения неизбыточвого покрытия.,

4. Нахождения редуцированного множества функциональных зависимостей.

5. Нахождения всех возможных ключей в множестве функциональных зависимостей. • .

Известно, что задачи 3,4 имеют временную сложность порядка где — длина строки литер, необходимая для записи всех функциональных зависимостей множества ^ (обозиача- ■ ется как 0(|Г|2)). А задача 5 относится к классу ИР-полиых задач, т.е. задач, полных для недетерминированного полиномиального времени и содержащих только трудно разрешимые

? ¡задачи. Поэтому, для создания схемы БД был выбран рассмот-; ренный далее способ, позволяющий не выполнять указанные сложные вычислительные операции при создании схемы БД. Предложена формальная модель, описывающая информацию о взаимодействии двух объектов в среде, на основе которой получена схема БД и произведена ее декомпозиция, проверяемая на наличие свойства соединения без потерь относительно заданного множества зависимостей. Проверкой установлено, что эта декомпозиция обладает таким свойством.

Формальная модель предметной области

Опишем свойства следующей абстрактной предметной области.

. • Рассматривается система, состоящая из двух взаимодействующих объектов, находящихся в однородной среде, далее называемой 'средой".

• Каждый из объектов и среда описываются некоторым набором дискретных параметров.

• Будем рассматривать систему, в которой результаты вза-имоаейстьнй объектов в сред: описываются совокупностью значений конечного набора нормированных дискретных функций.

• Событие, называемое "взаимодействие", является критерием отбора значений параметров объектов, среды и результатов взаимодействия в множество фактов, описывающих предметную область.

Задача состоит в создании базы данных, содержащей описания объектов, среды и результатов взаимодействия объектов в среде. То есть, сформулировав запрос, содержащий значения параметров объектов и среды, база данных должна выдавать соответствующие значения параметров "взаимодействия".

Введем необходимые обозначения.

• Е = {;'!,...,/«} — множество, соответствующее среде, описываемой набором дискретных параметров л,...,

• 0\ = Це+\,. •• | УоЛ — множество, соответствующее первому объекту, описываемому набором дискретных параметров ;*«+!,.-..Уо!-

• 02 = Ъо,41, • • •,—г множество, соответствующее второму объекту, описываемому, набором дискретных па- .

раметров ;о1+1,..

• J = {/1,...,}о3}, где 7' С / — некоторая выборка из в которой всегда присутствует хотя бы по одному параметру из Е,0и02.

• С = {«!,...,ип} — множество, соответствующее результатам взаимодействия, описываемым совокупностью значений конечного набора нормированных дискретных ; . функций ,»„.;■ У

Представление формальной модели реляционной схе-', мой Г' '

Полагаем, что множества Е, Ох, 02, .7, С— суть отношения со схемами:

. - ЕЫ-.^с) : ' '' .

01(^+1...^) "

' Шх • •• ЗОз )

Пусть в системе происходят взаимодействия, характеризуемые возможно пересекающимися значениями-каждого из трех наборов дискретных параметров ЕуО\>Ог с результатами, опп- . сываемыми элементами множества С. И> есть:. -

= {Л.Уе+1.Уо3}

= {Ь, • • • ■ • • ,^01-1>Ю1+1> • ■' (1) '

= {Уе.УОиУОз-!}

и каждому взаимодействию поставлено в соответствие подмножество из С; обозначим ото как: •

Э - V

Г 1'з1>4, •. (2)

Г'—

То есть, I? может рассматриваться как множество завнсимос-тей. ■

| Пустьзадано множество атрибутов, соответствующее множествам дискретных параметров объектов, среды и результатов взаимодействия, объединенных в отношение Я,:

= Щзх.... .¿¿>+1 • • • Уо,• • -ЗОг VI • • •

Дополним £> зависимостью Ю .7С, т.е. является ключем отношения Л формата

. ЩЮ J С) ' .

и внешним клюнем отношений Я4. Предлагается деком-

позиция отношения Я на отношения:

ЯХ(Ю 7) Я2(Л? гхгз)

Дз(/£> изс4) (3)

То есть, в декомпозиции (3) информация структурирована по следующему принципу:

• отношение Дх содержит параметры обоих объектов и среды;

• отношения Rj.R3.R4 содержат параметры взаимодействия, зависящие от наборов параметров объектов и среды

; У" соответственно.

Применение разработанного А.Ахо, К.Бири, Дж.Ульманом ал-. горитма проверки наличия у данной декомпозиции свойства соединения без потерь информации относительно множества оависимостей £> дает положительный результат.

Выводы к главе 1

В главе 1 на основании формальной модели ПО разработана схема БД для представления информации о взаимодействии двух объектов в среде. Применительно к библиотекам ядерных данных предлагается описывающая их реляционная схема,

состоящая из отношений, одно но которых содержит информа- ' цию о нейтроне, изотопе и внешних условиях И представляю- -щем нейтроннсьфизические константы множестве!" отношений, информация в каждом из которых зависит от одинакового набора параметров нейтрона, изотопа а внешних условий.

Таким образом, методпка преобразования библиотек ядерных данных в БД заключается в выявлении на этапе проектирования логической схемы БД информации о нейтронно-фиэичееких константах, зависящей от одинаковых наборов параметров изотопа, нейтрона и внешних условий, и размещении ее в представляющие понятие "Секция" отношения согласно этому критерию; в создании отношения, содержащего все параметры изотопа, нейтрона и внешних условий.

Конкретное множество отношений; представляющих понятие "Секция", зависит от размещаемой в БД библиотеки.

Во второй главе на примере библиотеки типа "БНАБ", записан" ной в формате "ТЕМБР", представлен процесс проектирования БД для ее хранения, основываясь на результатах, полученных в главе 1.

Рассматриваемая библиотека БНАБ представляет собой набор информации о результатах взаимодействий-нейтронов различных энергий с различными материалами (изотопы-или их смеси) при определенных внешних условиях (температура, присутствие других изотопов? их- пйотность и тСш). Обращаясь ко введенной в главе^ 1 формальной модели» ■ принимаем, что одним объектом будем-- нейтрон; вторым — какой-либо изотоп, а внешние условна определяют среду их взаимодействия. Результатом взаимодействия нейтрона с изотопом являются нейтронно-физические константы. Наиболее типичными константами являются нейтронные поперечные сечения.

Следовательно, схему балы данных, описывающую рабочую библиотеку, можно представить множеством отношении, детализирующих на основании документации по библиотекам, понятия "Библиотека", "Изотоп", "Энергетическая группа" и множеством отношении, представляющим понятие "Секция".

Анализ документации по библиотекам этого типа позволил сделать вывод о том, что составляющие библиотеку секции можно разделить на 2 группы.

; ' Первую составляют секции, представимые логически связанной информацией или единым деревом (в том числе и имеющие вложения таблиц форматов ТАВ1 в ТАВЗ). Эти секции могут быть формально преобразованы в отношения. К этому типа относятся секции 1, 2, 3, 11, 21, 22, 23, 24, 25, 48, 49, 60, 69, 70, 72, состоящие либо во таблиц типа ТАВ1, либо из вложений таблиц ТАВ1 в таблицы ТАВЗ.

Вторую составляют секции, представленные комбинацией независимых таблиц или—- лесом деревьев. Взаимосвязь таблиц в этих секциях может быть установлена только специалистами по данной тематике и преобразование каждой из этих секций в отношения БД должно производиться ими же. При преобра-- оованин этих секций в вид, удобный для загрузки в БД , программа использует неформальные алгоритмы, характерные для каждой такой секции, К этому типа относятся секции 44, 47, 66, 67. .

' Построенная ранее диаграмма сущностей-взаимосвязей отображается в отношения, приведенные на Рис. 3.

В результате этой процедуры получаются 4 отношения "Библиотека", "Изотоп", "Энергетическаягруппа" и "Секция", описывающие содержащиеся в исследуемой ПО сущности, и отно-4 шение "LIB-CONT", фиксирующее факт наличия конкретной секции в данной библиотеке, для данного изотопа, в данной энергетической группе. Отношение "LIB-CONT" имеет атрибут "uidd" являющийся внешним ключом отношений описания

■ структур секций.

Для представления секций в БД предусмотрено 2 типа отно-. тений. Одно отношение, С именем SECT_DESCR, содержит только заголовки секций, в другие .отношения помещается сама ядерно-физическая информация. Эти операции производятся с помощью программы преобразования LIBJLOAD.

. При представлении секции, состоящей только из таблиц ТАВ1 (одним деревом) заголовок секции хранится в таблице SECTJDESCR, а сама ядерно-физическая информация хранится в выделенном для этого отношении. Схематично процесс представления отношениями секций формата ТАВ1 представ-. • пен на Рис. 4.

■ При представлении секции, состоящей из таблиц ТАВЗ, т.е.

ТЛВ1

, Яяерпофияиче«ие данные

ИП-ЬОЛО

ТАШ

данные

ТАВЗ

А В ТАВ1

Ядерно-фиэичесжие дышие

ТАШ

Ядерно-фнэнческие данные

Рисуно* 0: Процесс лрео^рюоьяяия "плохкх'сещнй

представленных тоже одним деревом, отношениями БД все заголовки образующих секцию таблиц помешаются в отношение SECT-DESCR, а ядерно-физическая информация — в выделен; ное для ©того отношение. Для сохранения иерархии следования заг&гювков таблиц в секции, кроме уже описанного атрибута uida необходим еще и атрибут uiddvn, в который заносится номер вхождения таблицы ТАВ1 в секцию фомата ТАВЗ. При , втом данные, следующие за первым заголовком ТАВЗ, т.е. относящиеся ко всем таблицам первого уровня вложенности, также помещаются в отношение SECTJDESCR. Схематично процесс представления отношениями секций формата ТАВЗ представлен на Рис. 5.

При представлении отношениями БД секций, образующих лес деревьев, в программе LIB-LOAD для каждой конкретной секции используются неформальные алгоритмы суть которых состоит в приведении леса к единому дереву. Схематично процесс представления отношениями таких секций представлен на Рис. 6. После проведения этих преобразований выполняются шаги, предусмотренные для таблиц ТАВЗ.

В окончательную схему БД входят следующие описанные выше отношения:

LIB-CONT — состав библиотек; SECT-DESCR — описание секции;

TABOO — данные, характерные для всей библиотеки, т.е. зависящие только от атрибута "N библ.";

ТАВ10 —- данные, характеризующие материал вцелом, т.е. г зависящие от атрибутов "N библ." и "Изотоп";

ТАВ11--описание групповых данных. Зависит от атрибутов "N библ.", "Изотоп" и "N энерг.группы";

ТАВ12 — описание подгрупповых данных;

ТАВ13 — описание групповых матриц;

ТАВ14 — описание подгрупповых матриц.

Кроме этих отношений в системе заведены и словарные отношения, содержащие значения кодов с которыми оперирует при работе система ENDL.BASE :

LIBS — описание сущности "Библиотека";

SECTS — описание сущности "Секция";

GROUPS •— описание сущности "Энергетическая группа" —' фактически, диапазоны энергетических групп;

IPCNS — список условных номеров характеристик реакции. Выводы ж главе 2

На примере библиотек типа "БНАБ", записанных в форма<-те "ТЕМБР", представлен процесс проектирования схемы реляционной БД для хранения таких библиотек основываясь на изложенной методике. Методика преобразования библиотек ядерных данных различных форматов в реляционную схему заключается в выполнении следующей последовательности шагов.

На основе документации на библиотеку создаются отношения, описывающие понятия "Библиотека*, ^Изотоп", "Энергетическая труппа4. Понятие "Секция" описывается множеством отношений, информация в которые отбирается по выработанному ранее критерию: в каждое отношение собирается информация, зависящая от одинакового набора параметров, и, следовательно, количество и формат представляющих секции отношений, определяется из документации по библиотекам. После этого пишется программа, преобразующая данные из библиотек в традиционном формате в формат, используемый при загрузке информации в отношения БД. После чего выполняется загрузка.

В третьей главе приведено описание реализации системы ENDLJBASE.

Ядром системы является БД, работа с которой производится с помощью интерактивного интерфейса. В систему также аходит блок, обеспечивающий получение справок по библиотекам по электронной почте, программа перевода библиотек из текстового формата и загрузки библиотек в БД и программа сохранения БД на внешнем носителе. Блок-схема системы ENDLJ3ASE представлена на Рис. 7.

Опишем основные функции системы ENDL-BASE.

{■■ryWrt 7: 6v»(«m ok-tcmm ENDl.BASE

ENDl-BASE

SQirPlw SQL* Forma Cp«a».OC

f »r)*»« A- 'm wçM*r>*ramt EJV1&.BA5E M toctj-

• Система функционирует в многопользовательском режиме. Для ее реализации была выбрана версия одной но популярных а настоящее время многопользовательских операционных систем — interactive Unix SYS V R.4 я распространенная на этой платформе многопользовательская реляционная СУБД ORACLE (v.6), используемая э ENDL-J3ASE для хранения библиотек и средства разработки интерактивных приложений для работы с БД.

* Система ENDL-BASE включает в себя интерактивный интерфейс, а терминологии ORACLE — пргиоженпе, блок-сзЕма которого, вместе с предоставляемыми правами доступа, поакзана на Рис. 3. С его помощью выполняется ведете архивов библиотек, получение информации о хранящихся з системе библиотеках а развитие образующих приложение ENDLJ3ASE форм, меню a SQL-программ. Авторизация доступа к приложению производится созданием именованных групп пользователей, различающихся разрешением выполнять то или иное приложение, выполнять команды ОС а пользоваться фоновыми меню я включением в эти группы пользователей, имеющих права на администрирование меню, проектирование приложений или их применение.

а С помощью стандартных сетевых средств ОС, СУБД ORACLE, соответсвующим образом настроенного приложения ENDL-BASE а блока работы с ENDL-BASE по электронной почте, организован доступ к архиву библиотек по глобальным сетям в режимах:

"On-line"; используя приложение ENDL-BASE персонал осуществляет любые, предусмотренные в приложении, действия с архивом библиотек ядерных данных. Передача информации на компьютер пользователя производится стандартными сетевыми средствами. "Клиент-сервер"; на компьютере пользователя для доступа к приложению ENDL-BASE применяется программное обеспечение ORACLE в режиме "клиент", обеспечивая раздельный режим работы клиента и сервера по представлению и манипулированию данными. "Распределенная система"; при наличии скоростных каналов связи в необходимого программного обеспечения воо-

можна организация распределенного архива ядерных данных с участием нескольких организаций. "Электронная

почта"; большинство организации-потребителей ядерно-физической информации пока не обладает высокоскоростными коммуникационными каналами, позволяющими вести с системой ЕТОЬ-ВАБЕ интерактивный диалог. Для удовлетворения их потребностей в системе ЕКБЬ.ВАЗЕ создан блок, позволяющий получать необходимые справки по электронной почте. В этом режиме работы пользователь формирует запрос в оговоренном формате "почтовому " блоку, обрабатывающему принятое сообщение, который выполняет указанные в нем действия и отправляет результат по электронной почте.

» Объемы информации в библиотеках велики и эта инфор>-мация имеет недостатки в структуризации. Для "закачки" библиотек в БД сознан программный комплекс, функциями которого являете* перевод плохо структурированных секпий библиотек в структурированный вид, преобразующий его в пригодный для загрузки и загружаюшп;5 в преобразованную библиотеку в БД.

• Необходимым компонентом системы ЕКОЬ-ВАБЕ является и программа дампирования БД на внешние носители.

Выводы х главе 3

В главе описана реализация системы ЕХБЬ-ВАБЕ, архитектура которой была разработана на основе современных требований к организации архивов библиотек ядерных данных.

Заключение

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Сформулированы современные требования к организации архивов ядерных данных, диктуемые практикой и результатами, полученными в области обработки информации.

2. Создана концептуальная схема БД инвариантная к хранимым библиотекам различных форматов. Вследствие чего для заведения в БД библиотек других форматов требуется лишь переработка программы загрузки библиотек. Создана методика

преобразования библиотек ядерных данных различных форматов в реляционную БД.

3. Разработана архитектура базирующейся на реляционной СУБД информационной системы для организации архивов ядерных . данных, обеспечивающей надежное н эффектифное сопровождение и использование архивов.

4. В рамках информационной системы, на основании требований к использованию я ведению библиотек ядерных данных, разработан и ссодан интерактивный интерфейс зля работы с системой ENDL.BASE, обеспечивающий выполнение своих задач персоналом, работа которого связана с использованием ядерно-физической информации, велением архивов библиотек ядерных данных, развитием системы ENDLJ3ASE.

5. В рамках информационной системы разработан я создан интерфейс. использующий зля получения ядерно-физической информации средства электронной почты, что актуально зля.организаций, не имеющих сзоих центров константного обеспечения и высокоскоростных коммуникационных каналов.

6. В рамках информационной системы разработана и создана программа загрузки рабочих библиотек в базу данных.

На основе результатов диссертационной работы создана информационная система ENDL.BASE, эксплуатируемая с 1993г. Проведенная работа позволила на современном уровне решать такие задачи обработки ядерных данных как их сбор, хранение и предоставление зля использования. Эксплуатация системы подтвердила обоснованность выбранных решений.

Публикации по теме диссертации

1. Долбин А. Я., Петров В. А., Просветова М. П., Тебин В. В. Информационная система для работы с библиотеками ядерных занных ENDL-BASE. Доклад на Международном форуме ЕвроАзиатской группы пользователей ORACLE. М., 1993.

2. Долбин А. Н.. Федотов С. И.. Важулеяко С. В., Романовский А. В. Справочник абонентов сети EU Net/Relcom. Тезвсы докладов на международной конференции-выставке по свободному системному и прикладному программному обеспечению в среде

ОС UNIX.-м!т 1993.

3. Доабнв к. Н., Петров В. А., Игбив В. В. Организация дос. тупа х библиотекам ядерных данных с помощью электронных

юммунвкаций. Препринт ЙАЭ № ИАЭ-Ш7/16, М., 1995.

4. Долбан А. Я. Оптимизация схемьг реляционной базы данных ; для ведения библиотек ядерных данных.. Препринт ИАЭ №

ИАЭ-5Ш/16, М., 1995.

5. Волков А. й. Долбан А. Н. в др. Компьютерная сеть RELCOM: Электронная почтав MS-DOS. "Символ", С.-Петербург,

..'"■. 1995.