автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Методы и средства организации структуры информационной базы в вычислительных сетях

РГ6 од

- 5 ИЮН 1995

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОРГАНИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БАЗЫ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

СЕТЯХ

vT5.13.13 - Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-1995

Работа выполнена в Московсквом Государственном ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожном институте (Техническом Университете).

Научный руководитель - член-корреспондент Международной академии информатизации, кандидат технических наук, доцент НИКОЛАЕВ Андрей Борисович.

Оффициальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор САКСОНОВ Е.А. ,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, начальник отдела РосНИИ Информационных технологий ФОМИНЫХ И.Б.

Ведущее предприятие - Научно-производственное, объединение "ПЕРСЕЙ"

Защита диссертации состоится "27" июня 1995 года в 16.00 на заседании диссертационного совета К063.68.01 Московского Государственного института электроники и математики.

По адресу: город Москва, большой Вузовский переулок., д.3/12 в зале Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГИЭМ.

Автореферат разослан "_" мая 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета —В.А.Старых

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Переход к вычислительным сетям, и распределенной обработке информации обусловлен прогрессом в области развития средств вычислительной техники и средств связи, а также резким возрастанием объемов хранимой и передаваемой информации и увеличением числа мест ее возникновения, что связано с повсеместным распространением персональных ЭВМ. В настоящее время потребности ряда отраслевых систем, предприятий и объединений обусловливают -необходимость использования вычислительных сетей (ВС), обеспечивающих быстрый доступ к большим массивам информации, хранящимся в различных местах.

Исследования отечественных и зарубежных ученых позволили решить ряд фундаментальных проблем в области проектирования вычислительных сетей и показали, что одним из наиболее перспективных методов организации их информационного обеспечения является создание распределенных банков данных (РБД).

Основными задачами, связанными с проектированием РБД, являются задачи выбора рациональных методов организации выполнения информационных процессов на уровне всей системы. При этом определяющее воздействие на характеристики функционирования РБД оказывает организация структуры информационной базы, оптимальность которой, в конечном счете, определяет как загрузку узлов обработки информации, так и загрузку каналов связи в вычислительной сети. В связи с этим возникает необходимость разработки методов и средств оптимизации структуры информационной базы в вычислительных сетях, применение которых позволит повысить оперативность обработки запросов пользователей разных приоритетов и уменьшить затраты сетевых ресурсов.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование и разработка методов и средств оптимизации структуры информационной базы, распределения

вычислительных ресурсов, выбора пропускных способностей каналов и распределения трафиков, реализация методов и алгоритмов в виде методики и комплекса программ.

Методы исследования. При разработке и исследовании аналитических моделей информационного обмена и оценки временных характеристик используется теория множеств, аппарат теории массового обслуживания, теории вероятностей и имитационного моделирования. Формализация задачи организации структуры информационной базы осуществляется с использованием общей теории систем и теории графов. При разработке методов и алгоритмов использовалась теория математического программирования. Анализ результатов вычислительных экспериментов проводился с использованием методов математической статистики.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие оригинальные результаты:

- предложен подход к организации структуры информационной базы в вычислительных сетях, заключающийся в совместном решении задач синтеза структуры и состава информационной базы, распределения вычислительных средств, выбора пропускных способностей каналов связи и определения их загрузок,

- разработан метод оптимизации структуры информационной базы, предусматривающий декомпозицию общей задачи на ряд взаимосвязанных частных задач, их последовательное решение на основании принципа покомпонентного спуска и отсев бесперспективных вариантов, - осуществлены формализованные постановки частных задач и предложены новые, более эффективные по сравнению с существующими, методы их решения,

- разработаны аналитические модели расчета интенсивностей информационного обмена, учитывающие несбалансированность прямых и обратных трафиков, управляющую информацию, а также возможность дублирования информации в узлах вычислительной сети.

Практическая ценность. Разработанные методы, алгоритмы, комплекс программ и методика его применения

могут быть использованы при проектировании и эксплуатации вычислительных сетей различного класса и назначения. Использование результатов, полученных в диссертационной работе, позволяет улучшить

функциональные характеристики системы в среднем на 515% и автоматизировать в процессе проектирования: синтез структуры и состава информационной базы с учетом оптимального количества копий фрагментов баз данных, распределение вычислительных средств по узлам вычислительной сети, выбор пропускных способностей каналов и распределение трафиков, расчет временных и стоимостных характеристик системы.

Модульная структура комплекса программ обеспечивает решение любой из рассмотренных частных задач, и позволяет провести исследование влияния характеристик абонентов узлов, вычислительных средств и параметров каналов связи на функциональные характеристики системы. Эксплуатация комплекса программ и полученные с его помощью результаты подтвердили высокую эффективность и достоверность разработанных методов оптимизации.

Внедрение. Разработанные методы и алгоритмы, а также комплекс программ прошел апробацию и внедрен для практического применения в акционерном обществе "Донецкая мануфактура" г. Донецк Ростовской области, а также используется в учебном процессе на кафедре "АСУ" МГЛДИ(ТУ).

Апробация работы. Содержание отдельных разделов и

диссертации в целом было доложено:

- на заседании кафедры "Автоматизированные системы управления" МГАДИ(ТУ),

- на заседании кафедры "Вычислительные системы и сети" МГИЭМ(ТУ),

- на ХУП Межрегиональном семинаре "Эргономика и эффективность систем человек-техника",

- на межрегиональном семинаре "Невская осень 92",

- на научно-технической конференции "Микросистема-

- на 42, 43, 44 научно-методических конференциях МГАДИ(ТУ).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано четыре печатные работы.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 137 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 4 таблицы, список литературы из 104 наименований и приложений, содержащих 13 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении работы обосновывается атуальность рассматриваемой проблемы, определяется структура диссертации, логическая связь глав между собой и основные результаты, полученные в работе, формулируется цель работы и основные задачи, которые необходимо решить для ее достижения, а именно:

- на основании анализа процессов функционирования РБД в вычислительной сети разработать схему информационных потоков и аналитические модели расчета интенсивностей информационного обмена,

- сформулировать задачу оптимизации структуры информационной базы совместно с распределением вычислительных средств и параметров каналов связи,

- с учетом специфики поставленной задачи предложить формальную процедуру ее решения и соответствующие алгоритмы,

- ■ разработать комплекс программ и методику его использования с целью автоматизации решения задач и практического применения полученных в диссертации результатов.

Решению указанных основных задач посвящены соответствующие главы диссертационной работы.

В первой главе проводится анализ основных задач, возникающих при проектировании информационного

обеспечения вычислительных * сетей, обосновывается необходимость совместного решения задач синтеза структуры информационной базы, распределения вычислительных средств, выбора пропускных способностей каналов и их загрузок; исследуются существующие методы и алгоритмы решения задачи организации структуры информационной базы; определяется класс рассматриваемх систем; предлагаются математические модели расчета интенсивностей информационного обмена.

В вычислительной сети информационное обеспечение представляет собой логическую интеграцию нескольких локальных банков данных, взаимодействующих между собой через сеть передачи данных. Поэтому его разработка предполагает решение следующих основных задач:

определение топологической структуры ВС, функционального назначения и размера РБД, а также сбор необходимых исходных данных,

- обеспечение режима удаленного доступа, обнаружение и устранение тупиковых ситуаций,

- выбор и распределение технических средств по узлам вычислительной сети,

разработка процедур предобработки транзакций, синхронизации обновлений, дублирования и восстановления данных,

- оптимизация структуры и состава информационной базы, а также выбор параметров каналов связи с учетом приоритетности запросов.

Анализ указанных задач показал, что определяющее воздействие на характеристики функционирования вычислительной сети оказывает структура информационной базы, которая определяет как загрузки узлов, так и загрузки каналов связи.

Цель разработки аналитических моделей состоит в обеспечении отображения множества входных

интенсивностей Г во множество выходных интенсивностей А, то есть Ъгд : Г А ( 1 ),

где Г = { Г) } - множество входных интенсивностей узлов,

А = { Aj } - множество выходных интенсивностей узлов, i = 1,N; в свою очередь,

r¡ = Г7« u r¡l(P) u r¡N(P) ( 2 ),

Ai = Ají* u AjN(P) u A¡N*(P) ( 3 ).

Следовательно, можно записать

ЬГА : Пвх х r¡l(P) x r¡N(P) A¡1* x A¡N(P) x A¡N'(P) ( 4 ), где r¡Bx = { YzPiii, YzPiME, Y°pill, Y°PiME };

r¡N(P) = { ?lN¡1i(P)( X.Njj^P), A.NiME(P) } . множество входных интенсивностей удаленных транзакций;

IV(P) = { Х1Ш(Р),..., ыЦ1(Р), xiilE(P),..., xiiME(P)} -

множество входных интенсивностей локальных транзакций, где A^jjr е Rj;

A iN*(P) = { AN*U1(P),XN'^P),JiN*iME(P) } . множество интенсивностей результатов обработки удаленных транзакций;

A j1* = ( M*ijr, ^"¡ме } - множество

интенсивностей результатов обработки локальных транзакций;

AjN(P) = { XNiu(P), „., ^Njjr(P)> _f ^NiME(P) } . множество выходных интенсивностей удаленных запросов;

Hi = {i, f, j, г : pij = 0; j = 1,M, г = 1,E, i,f = 1,N, i * f }. Так как Aj(P) и Tf(P) являются функциями распределения компонентов информационной базы, то ее структура и состав ." оказывают влияние на интенсивность информационного обмена.

Разрабатываемые аналитические модели должны учитывать наличие или отсутствие в узле ИМ, к которому 'у производится обращение. Если в узле i хранится копия ИМ j, то есть переменная ру = 1, то запросы к этому ИМ не требуют доступа к удаленным узлам, а обслуживаются, в узле i как локальные запросы. Специфика обработки обновлений требует обращения ко всем узлам, в которых, хранятся копии ИМ.

При разработке аналитических моделей, в отличие от существующих работ, была учтена возможность дублирования информации, а также управляющая информация. Полученные модели являются функциями структуры и состава информационной базы. Поэтому изменение количества копий фрагментов БД или мест их хранения приводит к необходимости пересчета значений интенсивностей информационного обмена.

Во второй главе получены выражения для определения стоимости эксплуатации и средненго времени реакции системы на запросы пользователей; предложен метод определения начального количества копий фрагментов БД; осуществлена постановка задачи оптимизации структуры информационной базы, разработаны соответствующие метод и алгоритм определения начального допустимого решения и его последующего улучшения.

Так как организация структуры информационной базы оказывает влияние и на загрузки узлов вычислительной сети и на загрузки каналов связи, то в диссертационной работе предлагается новая постановка задачи, предусматривающая совместное решение задач синтеза структуры информационной базы, выбора технических средств и параметров каналов связи.

Анализ существующего в распоряжении разработчика набора исходных данных позволил определить множество переменных управления У, которое включает в себя структуру и состав информационной базы Р, производительности процессоров в узлах обработки информации Э, пропускные способности каналов С и их загрузки:

V = { ру, вь, хк, Ск 11 = ; = 1,М; э = 1,Э; к = 1,К }.

Множество неуправляемых параметров X включает в себя структурные характеристики системы, характеристики комплекса технических средств, некоторые характеристики программного обеспечения.

В зависимости от выбранного критерия эффективности возможны две постановки задачи, заключающиеся в минимизации среднего времени реакции системы на запросы

пользователей разных приоритетов r=l,R: Тгрвд при заданной величине суммарной канальной емкости или минимизации Cj при заданных величинах времен реакции системы по каждому приоритету.

Задача организации информационной базы при выборе в качестве критерия оптимальности времени реакции системы на транзакции пользователей имеет вид:

Тгрбд(^) = min ТгрБД(У)=

N М

= 1/ъ? * £ £ { Xjjr ( TV + Wiijr ) * Pij + I ( TNijr + i=l j=l

N

+ WNijr + Trc ) * 2 + 1/Rj * 2 Tlfjr * Pfj ] * ( 1 - Pij ) * Цг }

f=l

( 5 ),

YeRo

2 Lj * Pij < Vj, (5.1),

j 1 < I Pij> Pij e { 0, 1 }, (5.2), i

1 Цт** ( lr + Л1 ) < Ci", (5.3),

2 Bi3 = z Bi3 = 1, Vi = 1,N; Va = 1.Э, Bi3 e { 0, 1 } (5.4),

i Э

Ro={Y: I qk * ДС = C£ = const, (5.5), k qk e { 1, 2,..., CX/AC },

*kr = dkr * AX, dkr 6 { 1, 2, усХг/Ла.}, (5-6),

irsq=l,l7is>l,S = l,W,r>0, q = l,7ts, (5.7),

q s

W lr + Al ) < Ck

i,3 = 1,N, i * э; j = 1,M; k = 1,K; r = 1,E Система линейных равенств и неравенств (5.1)-(5.7), образующих область допустимых решений задачи, имеет следующий смысл. Первое и второе органичения показывают,

что общий объем информации, хранимой в локальной БД узла Л;, V} = 1,1*1, не может превышать существующего резерва памяти, а ММ, к которому производится обращение, обязательно должен храниться хотя бы в одном узле. Третье, четвертое ограничения говорят о том, что при распределении вычислительных ресурсов загрузка процессора узла не должна превышать единицы, а в каждый узел необходимо распределять один из возможных типов вычислительных ресурсов. Пятое ограничение, показывает, что величины пропускных способностей каналов изменяются дискретно, а их суммарная величина задана. Смысл шестого и седьмого ограничений состоит в том, что величины загрузок каналов изменяются дискретно. При этом загрузка канала не должна превышать его пропускной способности, а все трафики, поступающие из узлов в каналы связи, должны быть распределены по соответствующим маршрутам.

Эти ограничения обеспечивают нормальный режим работы системы. Их невыполнение приводит к перегруженности каналов и бесконечному времени реакции системы.

Если задана величина допустимого времени реакции системы Тр£дД°п г для каждого из рассмотренных приоритетов, то справедлива другая постановка задачи. Эта постановка предусматривает минимизацию величины суммарной канальной емкости при заданной величине Тр1здД°п г. Рассмотрение величины суммарной канальной емкости в качестве целевой функции объясняется тем, что большую часть эксплуатационной стоимости £>эр£д составляют затраты на связь, Зсвр5д. Эти затраты определяются затратами на аренду каналов связи и линейно зависят от величины суммарной канальной емкости. Верхняя граница Эсвр£д определяется как

^С8РВД = I Си * * со [руб./мес.] ( б ),

ЦеШ

К1 = { 1, ^ Л : Ц = 1Л 1*1,} = 1,М }.

Нелинейность выражений целевых функций и целочисленность переменных определяют принадлежность к классу задач нелинейного целочисленного программирования. Анализ существующих подходов к решению целочисленных задач нелинейного программирования показал, что в настоящее время не существует универсальных математических методов, позволяющих решить указанную задачу в общем виде. Указанное обстоятельство определило необходимость разработки соответствующего метода.

Основная идея метода состоит в нахождении начального допустимого решения и его последующего улучшения за счет декомпозиции исходной задачи и итерационной процедуры решения трех взаимосвязанных подзадач на основании принципа покомпонентного спуска.

При этом оптимизация каждой подзадачи БТт* из множества всех подзадач приводит к субоптимальному решению задачи ББ*, составленной из всех этих подзадач ш=1,п, где п- общее число подзадач: п

и [ 8Тт* ] => [ ББ* ]

т=1

При решении каждой частной подзадачи производится оптимизация по одному вектору переменных, а остальные вектора переменных считаются при этом фиксированными. Таким образом, предлагаемый метод обеспечивает поиск решения в области, образуемой пересечением областей допустимых решений каждой из подзадач.

«Координация частных подзадач осуществляется путем изменения ограничений на основе принципа прогнозирования взаимодействий. Глобальная целевая функция представляет собой аддитивную сумму независимых слагаемых. В силу этого условие непротиворечивости глобальной и частных целевых функций выполняется без решения координирующей задачи, заключающейся в изменении локальных целевых функций.

Условие согласованности частных подзадач БТт= { фт(Хт,Ут), Ст(Хт,Ут) }, т=1,п и глобальной задачи { Фрвд(Х.'У), С(Х,У) } выполняется за счет согласования ограничений. Таким образом, предлагаемый метод обеспечивает решение как частных, так и общей задач и может быть представлен следующей схемой:

Ьо -> Ьх „ Ъб.1 ->...-» Ъх (7 ),

(Р§ )

(Эе.ь с8.ь Г8.!), V« е ( 1, 4, 7, ... },

Ов )

Ч = { (Р8-1, Се_2, гв.2), vg е { 2, 5, 8, ... }, ( 8 ),

(Г8. с8 )

<Р8-2. Эё-2), Vg е { 3, 6, 9,...},

g 6 { 1, 2, Ъ }.

Точки, задающие распределение ИМ, вычислительных средств, трафиков и канальных емкостей соответственно, определяются из следующих условий:

Р8 : Ф1(Ре) = шт {Ф1(Р)/Э = Э8_ь С = С8_ь Г = Г8_1 } ( 9 ),

РбС1

ЭЕ : Ф2(Э8) = т5п { Ф2(Э)/Р = Ре, С = Сй_ь Г = Г8_1 } (10), эеа

: Ф3(Г8) = тт {Ф3(Г)/Р = Ре, Э = Э8, С = Сё.! } (11),

ГеС1

Сё : Ф4(Сг) = тт {Ф4(С)/Э = Эё, Р = Рг, Г = Гй } (12). . СеС1

Условие окончания итерационного процесса выражается как г : ФРБд(Ь2) = ФрБд(Ь2-1) (13).

Разработан алгоритм определения • начального допустимого решения, , обеспечивающий определение координат точки Ьо(Ро. Зд, Со, Го), задающих начальное распределение информационных массивов, вычислительных средств, трафиков и пропускных способностей каналов соответственно.

Результаты экспериментального исследования разработанного метода подтвердили его высокую томность и вычислительную эффективность.

В третьей главе предлагается метод синтеза структуры информационной базы, так как указанная задача оказывает определяющее воздействие на характеристики функционирования системы.

Предлагаемый метод, в отличие от существующих методов, состоит из двух шагов. Сначала осуществляется выбор плоскости, разрезающей гиперграф и являющейся центром слоя, а затем выбираются координаты вершины в слое, соответствующие перечню индексов узлов, в которых требуется хранить копии фрагментов БД Определение количества копий, доставляющего экстремум составляющих ТрвД|г> осуществляется в соответствии с разработанной в диссертации методикой. Вычисленное количество копий соответствует номеру плоскости, проходящей через вершины графа, которым соответствуют номера узлов, содержащих 1^нач копий фрагмента БД ). Это устраняет необходимость последовательного просмотра вершин графа, начиная с нулевой вершины и значительно сокращает число просматриваемых вариантов.

Назовем слоем часть графа, заключенную между плоскостями и Эти плоскости, в свою очередь,

назовем верхней и нижней границами слоя, соответственно. После определения номера плоскости являющейся

центром слоя, и границ слоя определяется номер вершины. Искомая вершина лежит на одной из трех плоскостей Ид) или Каждому варианту распределения копий ИМ j

по узлам соответствует своя вершина графа. Выбор вершины осуществляется на основании следующих эвристических правил:

1. Распределение фрагментов БД начинается с наиболее "важного" фрагмента. Индекс соответствующего столбца в матрице выбирается как

N

jk: max { I ( YPijkrZ + 7Pijkr° * &(N)/2 ) } (14), je R2 i=l

к

R2 = { jk; jk = l,M\Jk, Jk = U jk, к = 1,M }.

y=0

Изменение количества копий фрагмента БД j, то есть переход из центра слоя к его границам производится, если это приводит к уменьшению суммарной интенсивности • информационного обмена, а следовательно, и к уменьшению Трвдг-

2. Увеличение количества копий фрагмента БД j, то есть переход Zrj Erj+i осуществляется с использованием ре-преобразования:

Ре : { [ ( AXj£r )+ > ( AX0NjIr )+ ] & [ Rjh > Rjh-1 ] & & [ Vjb-1 + Lj < Vjh ] } (15),

где

( AXj£r )+ = max { XZNjXr + X0NjSr * Rj };

i:pij=0 N

(AX0NjZr)+ =Xypfjr0 4(N)/2 f=l Ш

Уменьшение количества копий фрагмента БД j, то есть переход Xjy -» Eftj-i осуществляется с использованием Рф-преобразования:

Рф : { [ ( A*jX> )- а ( AX0NjZr )- ]& [ 1 < Rjh < Rjh-1 ] }; (16), где

( AXjIr )- = min { YPijr2 + Ypjjr0 * S(N)/2 }; i:pij=l

N

( AA.ONj£r )- = £ Ypfjr0 * £(N)/2 = ( AW>NjZr )+. f=l M

4. Перемещение ИМ j из узла i в узел f (выбор координат другой вершины, принадлежащей плоскости Erj), то есть переход

Pß

^Rj(Pij) —> ^Rj(Pfj) осуществляется с использованием pß-преобразования:

рр : { [ ( AX0NjXr )± - ( Ä*ZNjIr )± > о ) & [ Rjh = Hjh-1 ) & & [ Vjh-1 + Lj < V4b ] } (17),

где

( AX0NjIr )± = max ( YpijrZ • 1/Rj + 7Pfjr° * 4(N)/2 ); fe R3

( AXZNj£r )± = min ( YPijrZ ' 1/Rj + 7Pfjr0 * E,(N)/2 ); feR3

и

R3 = { f: i,f = 1,N, i * f; i: Pij = 0, pfj = 1, j = 1,M }. Рассмотренные эвристические правила основаны на том утверждении, что уменьшение величины суммарного потока, поступающего из узлов вычислительной сети в каналы связи, приводит к уменьшению величины среднего времени реакции системы на транзакции пользователей.

В четвертой главе рассматриваются вопросы, связанные с разработкой и экспериментальным исследованием методов, алгоритмов и программ, автоматизирующих решение задачи организации структуры информационной базы.

Для проверки работоспособности и практического применения полученных в теоретической части результатов разработан комплекс программ, написанный на языке ПАСКАЛЬ, и описана методика его использования. Комплекс программ построен по модульному принципу с использованием методов структурного программирования,

что позволяет производить его настройку на заданный набор исходных данных и режимы решаемых задач.

В результате использования разработанных методов и алгоритмов изменялись как структура, так и состав информационной базы. Это позволило уменьшить величину суммарной загрузки каналов на 19% и сократить затраты на передачу данных на 10%.

Оценены затраты машинного времени на решение задач разной размерности и получены зависимости времени оптимизации от величин шагов дискретизации трафиков и пропускных способностей каналов. Результаты

экспериментальных исследований подтвердили правильность основных теоретических результатов диссертационной работы и позволили сделать вывод о практической целесообразности использования разработанных методов и алгоритмов.

В приложении содержатся документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы в

промышленность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Анализ процесса проектирования и модели функционирования распределенного банка данных позволил построить схему информационного обмена и обосновать необходимость совместного решения задачи синтеза структуры и состава информационной базы и связанных с ней задач распределения вычислительных средств, выбора пропускных способностей каналов и распределения трафиков. Разработанная схема информационного обмена позволила разработать аналитические модели определения интенсивностей информационного обмена.

2. Получены выражения для определения критериев оптимальности. Разработана имитационная модель, позволяющая оценить погрешность полученных

аналитических моделей определения среднего времени реакции системы на транзакции пользователей. Максимальная относительная погрешность моделей не превышала величины 25%.

3. С использованием полученных выражений критериев оптимальности осуществлена формализованная постановка задачи организации структуры информационной базы, относящаяся к классу задач нелинейного целочисленного программирования. Разработан метод ее решения, состоящий в определении начального решения и итерационного процесса его последующего улучшения, позволяющий повысить функциональные характеристики системы в среднем на 515%.

4. Разработана методика определения состава информационной базы на этапе формирования начального решения. Ее использование обеспечивает сокращение вычислительных затрат на определение оптимального значения целевой функции в среднем на 45% при величине отношения суммарной интенсивности обновлений к суммарной интенсивности запросов, равной 0,1.

5. Предложены приближенные методы и алгоритмы синтеза структуры и состава информационной базы и оптимизации распределения вычислительных средств. Проведенные в диссертационной работе исследования показали высокую вычислительную эффективность и точность разработанных методов.

6. Для автоматизации процессов анализа и автоматизации организации структуры информационной базы разработан комплекс программ на языке ПАСКАЛЬ объемом 1900 операторов и методика его использования. Комплекс программ построен по модульному принципу с использованием методов структурного программирования.

Методика и комплекс программ ° внедрены на предприятии АО "Донецкая мануфактура" и включены в ' систему " автоматизации ' проектирования локальной вычислительной сети объединения.

7. Разработанные методы и алгоритмы экспериментально проверены в процессе проектирования вычислительной сети,

создаваемой на предприятии АО "Донецкая мануфактура". Опыт эксплуатации подтвердил высокую эффективность и работоспособность предложенных методов и алгоритмов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

X. Николаев A.B., Кузнецов Ю.А. Интегрированная система для проектирования вычислительных сетей//Эргономика и эффективность систем человек-техника

Тез. докл. XYII Межрегионального семинара. Вильнюс, 1991.

2. Будихин A.B., Кузнецов Ю.Л., Николаев А.Б. Реализация экспертной систсмы построения баз данных //Интегрированные автоматизированные системы

управления на автомобильном транспорте и в дорожном строительстве: Сб.научных трудов каф."АСУ". М., МАДИ, 1993.

З.Николаев А.Б., Кузнецов Ю.А., Евстратова И.А. Автоматизированное проектирование распределенных баз данных с использованием интеллектуальной

САПР//Микросистема-93: Тез. докл. науч.-техн. конф. М., М"ИЭМ, 1993.

4. Николаев А.Б., Кузнецов Ю.А., Брыль В.Н. Принципы построения единой информационной системы на транспорте: Сб. научн.трудов РТИ. Рязань. 1994.