автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Структурное моделирование компьютерных сетей с использованием распределенных информационно-вычислительных систем

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский технический университет связи и информатики

р ^ ^ На правах рукописи

2 1 ИДЯ БАРДЖИС Юсеф Ариапур

УДК 681.324:519.87

СТРУКТУРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

(на примере автоматизированных систем правовой информации)

Специальность: 05.13.13- Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 19 96

Работа выполнена на кафедре "Вычислительная техника и управляющие системы'" Московского технического университета связи и информатики.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, академик МАИ Евреинов Э.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор

Пашкеев С.Д.

кандидат технических наук, доцент, с.н.с. Бурцев А.Б.

Ведущее предприятие: Московский институт радиотехники,

электроники и автоматики

Защита состоится "13" июня 1996 г. в 15°° часов на заседании диссертационного совета К 118.06.02 при Московском техническом университете связи и информатики по адресу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, 8-а, МТУ СИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ. Автореферат разослан " 13 " мая 1996 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К 118.06.02 кандидат технических наук, профессор

Е.В. Демина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современный этап развития человеческой цивилизации характеризуется переходом к реконструкции технико-экономического базиса общества, важным компонентом которого является информатизация. Информатизация общества является всеобщи;.: неизбежным периодом освоения информационной модели мира, познания и применения законов функционирования информации в обществе, создания индустрии производства, обмена и обработки информации. В период информатизации общества важное значение придается регионам. Регион можно рассматривать как сложную систему, которая охватывает все стороны деятельности предприятий, организаций и жизни населения на данной территории. Наиболее приемлемым подходом при исследовании сложной системы является представление ее в виде структурной модели. В связи с этим в последние годы получили развитие распределенные информационно-вычислительные системы (РИВС). Такие системы необходимы для объединения в единое целое различных предприятий, разбросанных по территории страны и принадлежащих определенной отрасли народного хозяйства.

Одним из важных компонентов прогресса является правовая информатика. Исходя из синтеза имеющихся определений и подходов, можно определить правовую информатику как прикладную науку, изучающую проблемы сбора, восприятия, регистрации, хранения, обработки и использования социально-правовой информации в обществе.

Происходящие обновления во всех сферах общественной жизни требуют разработки гибких систем сбора и обработки информации, внедрения в право новейших достижений информатики и вычислительной техники. Это необходимо для совершенствования информационно-правовой деятельности общества, которая опирается на автоматизированные информационно-поисковые системы по законодательству, системы информации о правонарушениях, компьютеры, находящиеся на службе у арбитров, прокуроров, судей, других работников правоохранительных органов, которые вместе образуют РИВС правовой информации (ПИ).

Базовыми звеньями РИВС ПИ являются региональные центры, которые составляют локальную вычислительную сеть (ЛВС).

Анализ и исследования таких сложных систем, в особенности тех, неотъемлемой частью которых является человек, представляются новыми и перспективными направлениями в науке и требуют особых методов и теорий, которые до сих пор недостаточно разработаны.

Использование компьютерных систем приводит к большому разнообразию способов построения и организации правовых систем, существенно различающихся по качеству. Поэтому необходимо ввести параметры качества, по которым определяется векторная матрица их взаимодействия и проводится ее оптимизация. Такими параметрами в работе считаются производительность, достоверность и надежность. Подобного рода задача в правовой информатизации решается впервые.

з

Разработанный автором метод исследования компьютерных сетей основан на трудах Э.В. Евреинова, В.К. Морозова, С.Д. Пашкеева, И.А. Мамзелева и других.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка комплекса методов, математических моделей, алгоритмов и программных средств имитационного моделирования компьютерных сетей ПИ. Они позволяют более точно и подробно анализировать и исследовать эти сложные человеко-машинные системы, автоматизировать процесс получения оценки производительности доступа к данным в информационных системах, а также сокращать сроки и повышать качество проектирования компьютерных систем.

В диссертационной работе для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие основные задачи.

• Разработать эффективный метод управления доступом в компьютерных сетях правовой информации.

• Разработать систему параметров для метрологической оценки компьютерных систем правовой информации.

• Разработать метод спектрального статистического анализа для систем обработки документальной информации.

• Разработать процедуру и программное обеспечение оценки производительности доступа к данным в информационных сетях.

• Разработать программные средства для имитационного моделирования компьютерных сетей обработки правовой информации.

• Предложить формальное определение системы доступа как математического объекта исследования методом имитационного моделирования.

• Осуществить практическую реализацию результатов исследования.

Методы исследования. Для решения поставленных задач

использовались методы организации баз данных, методы анализа сетей, методы теории графов, теория моделирования сложных систем, теория алгоритмических и непроцедурных языков, теория вероятностей и математической статистики, математический аппарат ГЕРТ-сетей, методы имитационного моделирования, теория массового обслуживания, теория однородных вычислительных структур, методы оптимизации, спектральный анализ и теория структурной алгоритмизации.

Научная новизна. Новые научные результаты, полученные автором, состоят в следующем.

1. Разработаны основные теоретические соотношения между такими параметрами компьютерных сетей, как производительность, достоверность, надежность, интенсивность нагрузки для анализа, моделирования и проектирования сложных человеко-машинных комплексов типа компьютерных систем ПИ, что позволяет осуществить оптимизацию проектирования систем подобного рода.

2. Разработан метод управления доступом в компьютерных сетях, сущность которого заключается в разделении временного цикла на две части - служебную для передачи запроса и информационную для передачи

пакета данных. Метод позволяет с необходимой скоростью и достоверностью организовать доступ к среде.

3. Разработана система параметров для метрологической оценки компьютерных сетей законораспространительной деятельности, которая позволяет производить сравнительную количественную оценку этих сетей.

4. Ря'шчт метод исследования сло^с::ь:х задач путем кх декомпозиции на менее сложные задачи ( е-модглироеание) в части оценки производительности человеко-машинных систем правовой информации.

5. РазрабЪтан вероятностно-статистический метод спектрального анализа потока документов, поступающих в человеко-машинные системы. С помощью этого метода впервые исследуется поступление правовых актов по компьютерным сетям подобно прохождению сигнала по каналам связи.

6. Разработана процедура и программные средства оценки производительности доступа к данным в информационных системах. В данной процедуре различные методы доступа представляются в виде взаимосвязанных однородных агрегатов.

7. Предложено и обосновано научно-техническое решение целесообразности построения системы автоматизации моделирования компьютерных систем и доступа к данным в информационных системах и разработана универсальная агрегативная модель доступа.

Личный вклад автора. Все исследования, изложенные в диссертации, связанные с ними расчеты, а также вытекающие из них теоретические выводы, обобщения и практические рекомендации получены лично автором. Также им разработаны три пакета программ на языках высокого уровня (С++ for Windows и Turbo Pascal).

Практическая ценность работы. Разработанные методы реализованы в виде пакета прикладных программ:

• BAR_LANModeling позволяет проводить исследование ЛВС с различными методами доступа по таким параметрам, как задержка передачи пакета по сети, информационная скорость передачи в сети, коэффициент эффективного использования сетей и т.д., сократить трудоемкость проектирования и прогнозировать поведение системы с учетом ее расширения и изменения нагрузки.

• BARJSimulaiion позволяет на основе имитационного моделирования оптимизировать компьютерные сети различной конфигурации, варьируя такие параметры, как число пользователей, нагрузка, время обслуживания, а также имитировать метод оценки эффективности доступа к данным в информационных системах.

• BAR_AutoRegister предназначен для автоматизации учета и прохождения правовых актов и контроля их обработки различными подразделениями Научного центра правовой информации (НЦПИ).

Реализация результатов работы. Результаты работы нашли отражение в научных отчетах по НИР, проводимых в НИЧ МТУСИ, и Научно-технического совета НЦПИ. Комплекс программ BAR_AutoRegister применен для автоматизации учета и контроля прохождения документов и их обработки в системе НЦПИ - компьютерном комплексе для обработки

правовой информации. Прикладной пакет имитационных программ BAR_Simulaiion внедрен в проекты информатизации Министерства юстиции РФ и научно-иследовательские работы по проектированию новых компьютерных сетей. Пакет программ BARJLAN Modeling используется в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных работ на факультете АЭСИВТ МТУСИ и в научных отделах НЦПИ. Имеются соответствующие акты о внедрении этих результатов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзной научной сессии, посвященной Дню радио (Москва, 1992 г.), на Международном форуме информатизации (Москва,

1993, 1994, 1995 гг.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов МТУСИ (Москва, 1992, 1993,

1994, 1995, 1996 гг.), в Научном центре правовой информации при Министерстве юстиции РФ (Москва, 1995, 1996 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы. Результаты исследований отражены в трех научно-исследовательских отчетах.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, списка использованной литературы и четырех приложений. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, 34 страницах рисунков и таблиц. Библиография включает 210 наименований. Приложения на 83 страницах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод управления доступом с динамическим распределением времени в компьютерных сетях основывается на разделении временного цикла сети на две части - служебную для передачи запроса и информационную для передачи пакета данных. Метод обеспечивает эффективную работу в диапазоне нагрузки от 0,2 до 0,8.

2. Разработанный вероятностно-статистический метод спектрального анализа для компьютерных систем с участием человека позволяет анализировать процесс поступления и обработки документов аналогично прохождению сигнала по каналам связи, а также получить точные оценки объема информации, частоты входной информации и производительности.

3. Разработана математическая модель человеко-машинной системы на основе математического аппарата СМО с учетом человека как звена технологической цепочки. Впервые для исследования человека как компонента системы введен коэффициент Д учитывающий психофизиологические особенности человека, что позволяет получить точные оценки усредненных параметров сети, таких как время ожидания и длина очереди.

4. Разработаны пакеты имитационных программ для выполнения и реализации вышеприведенных методов и проведения вычислительных экспериментов: BARJSimulation и BAR_LANModeling. При их разработки использованы новый подход и средства имитационного моделирования, позволяющие оформить результаты моделирования в виде таблиц и графиков, показать процесс моделирования в наглядной форме. Это на порядок снижает трудозатраты, а также сокращает время экспериментов.

б

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, определена практическая ценность, приведены область применения результатов и аннотация по главам. Перечислены научные и практические результаты днссертац";:, т.:::ос::г.:ь;с на защиту.

Первая глава. В первой главе на основе анализа проблемы информатизации правовой сферы обоснована необходимость разработки новых эффективных методов исследования и усовершенствования компьютерных сетей, методов изучения человеко-машинных систем, так как в этих системах человек выступает как неотъемлемый компонент системы, и теории правовых систем. Рассмотрены вопросы аппаратных и программных средств этих систем. Проведен анализ существующих локальных вычислительных сетей в правовых структурах.

Широкая и постоянно увеличивающаяся номенклатура компьютерных сетей, сетевые программные продукты и технологии возлагают на потенциального пользователя сложную задачу выбора нужной системы из массы существующих.

Существуют различные системы классификации ЛВС. Однако в этих классификациях можно отметить несовпадение выбранных признаков, и, кроме того, в них не учтены некоторые последние усовершенствования.

С учетом некоторых новых тенденций и применений ЛВС и РИВС в отрасли права, и специфики правовых систем автором предложена обобщенная схема их классификации по более чем пятнадцати признакам.

Выбор той или иной системы для внедрения в структуры ПИ требует тщательных исследований и сравнительного анализа. Для определения количественных параметров этих сетей нужна система параметров, позволяющая не только в описательной форме, а в физических величинах оценить преимущество и недостатки каждого типа компьютерных сетей. В работе предложена система параметров для этих сетей.

Для организации взаимодействия компьютерных сетей (не обязательно локальных) используются специальные аппаратно-программные средства. Архитектура этих средств зависит от степени совместимости сетей. В работе дается подробный обзор и анализ этих средств в правовых системах.

Характерной чертой многих ЛВС, применяемых в праве, является коллективное использование ресурсов среды передачи данных. Через такую среду в заданный промежуток времени может передавать информацию только один из пользователей. Поэтому возникает проблема разделения ресурсов среды передачи данных, которая решается различными методами. В работе дается анализ различных систем доступа.

Вторая глава. Во второй главе предложена метрическая система мер, которая позволяет при анализе и разработке теории компьютерных систем законораспространительной деятельности и БД правовой информации провести более точную количественную оценку их параметров с учетом участия человека как компонента системы.

| чодем 1 | модеы 1 | модем 1

телефонные каналы связи

Рис. 1. Структурная схема комплекса технических средств НЦПИ

В качестве исследуемого объекта в работе рассматривается компьютерный комплекс НЦПИ и обслуживающий персонал, предназначенные для обработки документальной информации. Система представлена на рис. 1 и представляет собой сложную модель.

Разработаны автором метод исследования сложных задач - принцип е-моделирования - заключается в следующем. Многопараметрическая модель (задача) декомпозируется на отдельные (егмодель, егмодель,..., сгмодель), и каждая из с,-моделей представляет проекцию целой системы на параметр, например надежности, производительности, стоимости и т.д.

В работе разработаны модели производительности, достоверности, надежности системы, вычисления объема памяти и стоимости. Для этих моделей получены имитационные соотношения и графики зависимости.

В работе предложен новый метод доступа к среде. Данный метод разработан на основе ГЕРТ-сетей и представляет собой динамическое разделение времени доступа к моноканалу (ДРВ). Алгоритм разработанного автором метода описывается следующим образом .

В связи с временным разделением общей среды передачи данных при ДРВ столкновение невозможно. Для простоты рассмотрим сеть с упорядоченной нумерацией станций. Право передачи запроса на передачу пакета данных по моноканалу последовательно передается станциям 1,2,..

., N (рис. 2). Для выявления наличия запроса от станции требуется время rz (.T.=nkw=8 bit). При этом, если то передача /+/-й станцией запроса начинается через время т2 после окончания передачи i-ii станцией, если i=N, то через время rmix (_rmax=N+Na). Параллельно с обнаружением запроса на передачу пакета данных заполняется очередная позиция дли предоставления права этой станции на передачу пакета данных.

Компьютерная сеть с методом ДРВ представлен на рис. 3. j

В работе для каждой ветви определены W-функции.

1 2 3 •/"• N 1 2 3 Na

Рис. 2. Структура цикла передачи данных

Wj ^ W2 ws

Wr

wE(Z)

Рис. 3. СЕЛТ-сеть, описывающая ЛВС с динамическим доступом

Определим эквивалентную функцию характеризующую

процесс доступа и передачи кадра с пакетом данных. Для этого соединим дугой сток 7 с истоком 1 и обозначим \\?-функцик> этой дуги через 1/\УЕ(7.).

Поставив значения ^-функций, получаем

О)

1-, ~~

PkZ

<m+N а)'

где поа=пи+пк„+2пг, п^ - длина временного окна для передачи

кадра; пы - длина кадра; пк„ - длина квитанции; пг - длина интервала распространения сигнала в канале связи; пог - длина окна запроса; N -количество станций; - количество активных станций; Рк - вероятность обнаружения ошибки в кадре при его декодировании и 0,к-1-Рк.

¿-преобразование ряда распределения времени обслуживания кадра определяется следующим образом:

г\ а)

npd=-dfe(z)/dz\z=!=(Na+m)IQk.

(2)

2-преобразование ряда распределения времени задержки кадра определяется модифицированной формулой Поллячека-Хинчина.

где - вероятность появления пакета данных на интервале пы; д^Р/>1<1.

Р<]- загрузка сети определяется из уравнения интерференции

Средняя задержка кадра данных /¿определяется в виде

|2=/=(Ага+т)/(£ИЛ^+™)?1), (4)

(5) пс/У, (6)

где ТвЛ - длительность окна данных; Ус - скорость передачи в среде.

Вероятность своевременной доставки пакета данных равна:

(7)

<2м - параметр старения пакета данных.

Полученные на основании этих выражений вероятностно-временные характеристики показывают, что предложенный метод работает эффективнее других в широком диапазоне нагрузки.

Третья глава. В третьей главе впервые разработана спектральная статистическая модель входного потока систем обработки документов, которая позволяет изучить и исследовать характер входной информации, аппроксимировать его с помощью известных функций распределения и построить соответствующие доверительные интервалы.

Предложенный метод математического анализа входного потока дает возможность изучения человеческого фактора в работе системы. В результате исследований было обосновано, что учет такого фактора требует внесения дополнительных коэффициентов р и у, учитывающие психофизиологические особенности работы человека в системе.

Объём информации 2 вычисляется как совокупность информации с различных каналов 0.;.

(8)

1=1

Частоту поступления информации можно определить таким образом: /=А Ьрх(Гц). (9)

г

Для определения функции распределения входного потока предлагаются две следующие гипотезы о характере эмпирического распределения:

1) Эмпирическое распределение аппроксимируется функцией

Я*)=аоещ(х~п)- 00)

2) Эмпирическое распределение аппроксимируется функцией

ю

= ——. (11) cco+ai*

Статистические оценки параметров регрессии выбираются таким образом, чтобы эмпирические значения детерминированной составляющей как можно 5л::«:е приближались к фам ическим значениям результирующего признака. В качестве меры близости выбирается сумма квадратов отклонений, причем оценки, обладающие наилучшими свойствами, получаются с помощью метода наименьших квадратов (МНК). 1п Ях;) =lna0+a¡ (хгп),

1па0 обозначим через а. Тогда МНК заключается в поиске значений a, a¡, таких что

G(a,ai)= X (Inyix)-lnyJ2 min. /=1

Заменим lny¡ на a,.

Для минимизации функции необходимо приравнять нулю частные производные по параметрам. Имеем:

8(7 л 8 л л

~2 2 ((lnybc)-a¡) (a+a}(xrn)-adl (12)

да ,=1 да í=i

8(7 " 8 »

—W)ix¿-a¡>— (Ax))=¿Z (а+а^хгпуа^х-п). Sai í=i Sai i=i

Аналогично, рассмотрим следующую функцию:

$(х) =---.

ao+ai*

-~-=а0+а1х>

Ах)

"11 G(ao, ai)= 2 (———)2 ->min.

¡=i Ах) y¡ 8G " 1 1 8 1 » 1

—=25: —^-=21 {a0+ajXr~).l, (13)

6aо <=i Ах) у¡ Sao Ах) ¿=1 y¡

8G п l l 8 l л 1

Г^2! (ао+схгЧх,.

Sai '=1 Ах) У,- 8a 1 Ах) /=1 у,

В результате решения выше приведенных уравнений (12) и (13) получены численные значения, на основании которых построены графики

/jí

и

зависимостей теоретических и эмпирических распределений, показано, что функция распределения входного потока является экспоненциальной.

Разработана формальная модель человеко-машинной системы на основе математического аппарата СМО для исследования различных вероятностно-временных характеристик таких систем и оптимизации соотношения загрузки и производительности системы (рис. 2). Среднее время обработки документа в системе определяется:

_ 1 1 Г1 о (

/V

Выражение для среднего времени ожидания в очереди:

Ял2/

(15)

1 -р

Среднее время пребывания документа в системе

Х*—+Рг—+'Р з Мъ

L _L _L i

(14)

Т=х+IV. (16)

Среднее число требований (на обработку документов) в системе равно

Л 2—2

К X /

1-р

(17)

Вход

Opi Р2

ИЗ-

р, X, Opi Op, Op« Opi

TffîTK'VHMH^

Xj Ор3

IF-©—

M Op, Opi

Ь-в-

Выход

Рис. 2. Формальное представление системы НЦПИ аппаратом СМО

В результате исследования, на основе разработанной модели получены зависимости, которые позволяют выбрать оптимальный режим работы системы при различных нагрузках.

Четвертая глава. В четвертой главе на основе анализа традиционных методов и моделей делается вывод о целесообразности разработки нового метода, основанного на автоматизации программирования имитационных моделей системы доступа (СД) к данным.

СД представляется динамической системой

S=<E,T,C,C0>.

Здесь Е - каркас системы; Т- существование СД; С - булева функция, С: X-T—>{true, false), X - поле СД; C(x,t)=true (false) - элемент х существует (отсутствует) в момент teT; Со- булева функция, Со: B-T->{lrue, false}, В -

множество записей СД, C(x,t)=lrue (false)- запись х существует (отсутствует) в ОП.

Время доступа к запрашиваемым данным определяется как

N N

*=Е 2TtiPijtij> О»)

i = l »'-I j

где щ - предельная вероятность того, что механизм доступа находится на i-м участке внешней памяти; ptj - вероятность перехода, a ty - время перехода с го на j-й участок внешней памяти. В полумарковских моделях с каждым переходом связывают ряд распределения вероятностей.

Проводится анализ существующих методов построения имитационных моделей СД, на основе которого определяется необходимость в разработке нового метода имитационного моделирования СД.

В основу предлагаемого метода положен принцип агрегативности построения сложных систем, определяемый акад. Евреиновым Э.В. СД рассматривается как совокупность взаимосвязанных агрегатов.

Строится УАИ-модель доступа к данным, позволяющая производить оценку производительности СД для различных вариантов структуры физической организации БД и стратегии информационного поиска.

Объекты (массивы документов) описываются с помощью заданных атрибутов. Атрибут определяется как функция, отображающая множество объектов во множество значений

cti.-n-tW* V,

где П - множество объектов предметной области, v/aj - множество значений, принимаемых атрибутом а,-. Данные об объектах хранятся на ВЗУ в виде записей, определяемых как

<р: V. • • % w0/,■ ■ w%J; <ве£2, w*1/eV/'j, где <р - функция, ставшая в соответствие объекту предметной области запись об объекте. Таким образом, <р определяет содержимое БД.

В диссертационной работе предлагается заменить функцию <р на функцию вида

где <f =v, (w), weW''\ vr нумерация, заданная на множестве значений /-го атрибута; <*,•} - вероятность того, что значение величины соответствующее номеру конкретного значения г-го атрибута, меньше заданного числа xt.

Поскольку нумерация дискретна и измерима относительно указанной вероятности, величину ^ можно рассматривать как дискретную случайную величину с функцией распределения

F(xh (19)

х*<х

В работе аналогично заданию вероятности встречаемости значений i-го атрибута в записях БД задаются вероятности встречаемости значений /го атрибута в качестве первоначальных условий, на основании которых

вводятся случайные величины г/'\ так же как 4(°> соответствует номеру конкретного значения 1-го атрибута. Условие запроса геометрически представляется точкой ^-мерного евклидова пространства с координатами ц01, 1=1,к, а всевозможные условия запросов определяется ¿--мерной дискретной случайной величиной с функцией распределения, имеющей следующий вид:

Л(А)<ха} • (20)

Сложность функций (3.1) и (3.2) практически не дает возможности их использования при моделировании доступа к данным. В работе обосновывается допустимость рассмотрения только одномерных функций распределения. При этом вводятся следующие определения: информационно-поискового состояния СД; каноничности запросов; форматов запросов.

В работе разработана новая модель доступа к БД, исключающая необходимость организации информационных массивов и позволяющая автоматизировать процесс построения имитационных моделей СД.

СД рассматривается как сложная система, состоящая из взаимосвязанной совокупности агрегатов, каждый из которых описывает метод доступа. Агрегат представляется следующим образом С=С5,5о Р, X, У, Н), где £ - множество состояний агрегата:

■ (21)

Состояние агрегата определяет запись об объекте, для доступа к которой требуется q последовательных и / произвольных обращений к ВЗУ, а также и обращений к БОП; значение поискового атрибута в рассматриваемой записи генерируется с помощью функции распределения случайной величины ^ , где / - номер поискового атрибута; ^ - множество начальных состояний агрегата, определяющих записи, с которых начинается поиск записей, определяемых множеством 5у, 57 - множество конечных состояний агрегата; Р - отображение, задающее преобразование состояний с учетом входного сигнала хеХ: Р.-Б^Х-^Б; X - множество входных сигналов; У -множество выходных сигналов; Н - оператор выхода, формирующий выходной сигнал на основании конечного состояния агрегата: Н:81-+У.

Отображение Р определяет метод доступа как автономную динамическую систему. Автономность системы определяется независимостью входного сигнала от времени. Структура Р следующая:

определено конечное множество правил преобразования {ост}|' ат:8->Б,

те[1,р] и на множестве БхХ определен упорядоченный набор булевых функций где /т:БхХ->{0,1). Выбор конкретного правила

преобразования определяется функцией М, значение которой соответствует номеру требуемого правила:

М(5,х)=шт{т|/т(5;х)=1}) £/„>1. (22)

т-\

В работе предлагается методика определения целесообразных сроков реорганизации БД "Эталон", Ее сущность заключается в следующим: строятся графики зависимости времени доступа от периода функционирования ИС при отсутствии реорганизации <¡>¡(1), при постоянной реорганизации Ф2(1) и при проведении реорганизации в те моменты, когда время доступа превышает допустимое значение Ф3(1)\ для каждого интервала /,], где - момент превышения допустимого значения времени доступа, находятся фиксированные интервалы реорганизации:

,,-шши--1, (23)

где /,■ - время на реорганизацию в период Предлагаемая методика иллюстрируется примером, показывающим ее эффективность.

Пятая глава. В пятой главе представлена разработаная программа ВАЛ-ЬАЫМос1е1щ для исследования ЛВС с различными методами доступа и автоматизации выдачи результатов в виде графиков и таблиц.

В начале запуска программы на экране появляется информация о выборе режима работы. После этого в момент выбора режима исследования вводим следующие входные параметры сетей: скорость передачи в канале связи (среде) (V); длина сообщения - число информационных разрядов в сообщении фиксированной длины (к); длина кадра (Икс!); длина квитанции (Ык\у); суммарный трафик, поступающий в сеть (Рс1); максимальное расстояние между станциями (От); число станций (И); вероятность получения положительной квитанции (<3к); удельная стоимость единицы коэффициента эффективного использования Б (Се); удельная стоимость единицы коэффициента средней задержки (СО; стоимость информации, содержащейся в пакете (Сп).

Начнем исследование выбранной модели сетей в зависимости от нагрузки (рс1). Нагрузку изменяем в диапазоне от 0 до 0,95. В результате моделирования машина вычисляет следующие сетевые характеристики: среднее время задержки пакета сообщений в сети (!<}); вероятность своевременной доставки пакета (Рзё); информационная скорость передачи в сети(Яс); коэффициент эффективного использования моноканала (Б); гипотетический доход сегги (Ос). В работе приведенены графические зависимости этих показателей системы, что делает возможным в наглядной форме сопоставить характеристики различных вариантов построения компьютерных сетей ПИ.

Результаты вычислений показывают, что разработанный метод доступа ДРВ в значительном диапазоне нагрузки работает эффективнее других. При этом надо отметить, что в диапазонах нагрузки от 0 до 0,2 эффективно работает случайный метод доступа, а метод доступа с временным разделением канала - при высоких нагрузках, т.е. от 0.8 до 0.99 , а метод ДРВ в диапазоне От 0,2 до 0,8, что составляет основной режим работы правовых систем.

ы 15

Информационная скорость в сети растет по мере роста нагрузки однако, с увеличением числа запросов скорость начинает падать.

Разработана программа BARJSimulation для имитационного моделирования компьютерных систем различной конфигурации, которая позволяет оптимизировать ее по нужным параметрам, варьируя коэффициенты системы. С помощью этой программы, которая имитирует ИВС обработки ПИ, получены характеристики надежности и производительности системы НЦПИ. Данная программа представляет собой универсальную автоматизированную имитационную модель правовых систем.

Разработан пакет BAR_AutoRegister для автоматического учета поступающих нормативных актов в компьютерную систему НЦПИ, контроля времени обработки этих документов и оформления различных отчетов о работе системы. В работе приведены примеры функционирования этой программы.

В приложениях представлены: акты внедрении результатов диссертационной работы - приложение I; листинги программ: BAR_LANModeling - приложение II; BARJSimuIation - приложение III; BAR_AutoRegister - приложение IV.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны основные теоретические соотношения для анализа, моделирования и проектирования сложных человеко-машинных комплексов систем типа компьютерных систем, что позволяют осуществить оптимизацию проектирования систем подобного рода.

2. Предложена метрическая система мер, которая позволяет при анализе и разработке теории компьютерных систем законо-распросгранительной деятельности и БД правовой информации провести более точную количественную оценку (а не только семантическую) их параметров с учетом участия человека как компонента системы.

3. Разработаны методология анализа и исследования сложных задач ПИ путем их декомпозиции на менее сложные модели - е-моделироваше, и имитационные зависимости основных характеристик правовых систем.

4. Предложен новый метод доступа и приведено математическое обоснование, доказывающее его преимущество перед существующими методами доступа. Разработана его формальная модель, которая основана на математическом аппарате ГЕРТ-сетей и позволяет в удобной для машинного моделирования форме описывать структуру разделения канала между абонентами, а также получать математические параметры системы.

5. Разработанный алгоритм имитационного моделирования компьютерных сетей с динамическим распределением времени доступа позволяет провести исследование этих сетей на стадии проектирования и, варьируя их параметры, выбрать оптимальную структуру сети по таким параметрам как число абонентов сети, длина кабеля, нагрузка в сети, информационная скорость и т.д.

6. Разработана впервые спектральная статистическая модель входного потока системы НЦПИ, которая позволяет представить документооборот в системе как электрический сигнал и исследовать его спектр. Данная модель позволяет изучить характер потока, поступающего на вход системы, аппроксимировать его с помощью известных функций распределения и построить гпт-ветстнукяц"е доверительные интервалы.

7. Предложен метод статистического анализа входного потока, который дает возможность изучения человеческого фактора в работе системы. В результате исследований было утверждено, что учет такого фактора требует внесения дополнительных коэффициентов р и у, учитывающих психофизиологические особенности работы человека в системе.

8. Разработана формальная модель человеко-компьютерной системы на основе математического аппарата СМО для исследования различных вероятностно-временных характеристик такой системы и оптимизации соотношения загрузки и производительности системы.

9. Разработан метод оценки и выбора эффективного варианта физической организации БД, обеспечивающего хранение, модификацию и поиск данных в соответствии с моделью предметной области.

10. Разработана универсальная автоматизированная модель СД (УАИ-модель) и средство программного обеспечения имитационного моделирования для автоматизации процесса получения оценки производительности доступа к данным в информационных системах.

11. Разработана программа BAR-LAN Modeling для исследования ЛВС с различными методами доступа и автоматизации выдачи результатов в установленном формате (в виде графиков и таблиц).

12. Разработана программа BARJSimulation для имитационного моделирования компьютерных систем различной конфигурации, которая позволяет оптимизировать ее по нужным параметрам, варьируя коэффициенты системы.

13. Разработан пакет BAR_AutoRegister для автоматического учета поступающих нормативных актов в компьютерную систему НЦПИ, контроля времени обработки этих документов и формирования различных отчетов о работе системы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Абдуллаев Д.А., Амирсандов У.Б., Барджис Ю.А. Анализ эффективности вариантов построения локальных вычислительных сетей // Исследование элементов сетей и узлов электрической связи: Сб. науч. тр. ТЭИС. - Ташкент: ТЭИС, 1991. - с. 3-7.

2. Барджис Ю.А. Особенности реализации ЛИВС в системе юстиции. М.: 1995. - 5 с. Деп. в ЦНТИ "Информсвязь" № 2061.

3. Барджис Ю.А. Анализ математических аппаратов для решения и моделирования сложных задач // Научно-техническая" конференция

профессорско-преподавательского и инженерно-технического состава: Тез. докл. - М.: МТУСИ, 1996. - с. 53-54.

4. Барджис Ю.А. Анализ стратегии соединения компьютерных сетей между собой // "Однородные вычислительные структуры, среды и распределенные системы" (ОВС-95). Тез. докл. - М.: РНТОРЭС, 1995. - с. 23.

5. Барджис Ю.А. Локальные вычислительные сети в системах правовой информации // Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского и инженерно-технического состава: Тез. докл. - М.: МТУСИ, 1995.-с. 50-51.

6. Барджис Ю.А. Оценка эффективности информационно-вычислительных систем в правовой информатике // "Однородные вычислительные структуры, среды и распределенные системы" (ОВС-95). Тез. докл. - М.: РНТОРЭС, 1995. - с. 22.

7. Барджис Ю.А. Применение математического аппарата GERTNETWORKS для моделирования и решения сложных задач // Всемирный конгресс IPTS-95 "Информационные процессы, технологии, системы, коммуникации и сети" МФИ-95. Тез. докл. - М.: МТУСИ, 1995. - с. 13-14.

8. Барджис Ю.А. Разработка имитационной модели для информационных технологий Центра юстиции НЦПИ // Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского и инженерно-технического состава: Тез. докл. - М.: МТУСИ, 1995. - с. 49-50.

9. Барджнс Ю.А. Формализация одного класса сложных задач с помощью СМО // Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского и инженерно-технического состава: Тез. докл. - М.: МТУСИ, 1996. - с. 54-55.

10. Морозов A.B., Барджис Ю.А. Программный комплекс контроля прохождения документов банка данных правовой информации. М.: 1995. -14 с. Деп. в ЦНТИ "Информсвязь" № 2061.

11. Морозов В.К., Барджис Ю.А. Классификация локальных вычислительных сетей в системах правовой информатики // Сборник научных трудов МАИ, поволжское региональное отделение 1994. - с. 46-51.

12. Морозов В.К., Барджис Ю.А. Некоторые новые приложения теории РИВС в правовой информатике. М.: 1995. - 12 с. Деп. в ЦНТИ "Информсвязь" № 2061.

13. Морозов В.К., Барджис Ю.А. Оптимизационные соотношения для систем правовой информации // Всемирный конгресс IPTS-95 "Информационные процессы, технологии, системы, коммуникации и сети" МФИ-95. Тез. докл. - М.: МТУСИ, 1995. - с. 15-16.

14. Морозов В.К., Барджис Ю.А. Основные методы и приемы оптимизации расчетов структур систем правовой информации И Всемирный конгресс IPTS-95 "Информационные процессы, технологии, системы, коммуник. и сети" МФИ-95. Тез. докл. - М.: МТУСИ, 1995. - с. 17.

15. Морозов В.К., Барджис Ю.А. Применение имитационного моделирования в ИВС системы юстиции // "Однородные вычислительные структуры, среды и распределенные системы" (ОВС-95). Тез. докл. - М.: РНТОРЭС, 1995.-с. 18.

16. Барджнс Ю.А. Анализ и оптимизация работы редакционно-издательского отдела НЦПИ // Сборник научных трудов "Правовая информатика". - М.: НЦПИ, 1996. - 9 с.

17. Барджис Ю.А. Использование статистического анализа для ^сслгдсБания систем документальной обработки информации // Сборник научных трудов "Правовая информатика". - М.: НЦПИ, 1996. - 15 с.

18. Барджис Ю.А. Моделирование надежности и производительности человеко-машинной системы //Электросвязь. -10 с.

19. Морозов В.К., Барджнс Ю.А. Разработка системы мер метрологической оценки для компьютерных комплексов законо-распространительной деятельности // Сборник научных трудов учебных институтов связи. - С. Петербургский государственный университет телекоммуникации, 1996. - 12 с.

20. Сыров Е.М., Иванов И.Г., Барджис Ю.А. Автоматизация учета и контроля прохождения документов и обработки их в НЦПИ // Сборник научных трудов "Правовая информатика". - М.: НЦПИ, 1996. - 12 с.

21. Морозов В.К., Грузинцева С.О., Селезнева Ю.А., Барджис Ю.А. Основные тенденции в развитии компьютерных систем правовой информатизации // Сборник научных трудов "Правовая информатика". -М.: НЦПИ, 1996.13 с.

22. Barjis Joseph Ariapour. Method of computer-aided design for computer networks in the field of legislative information // Second International Conf. "EAST-WEST": Collection of Scientific papers. - Moscow: 1996. - 14 p.

Подписано в печать 7.05.96 г. формат 60x84/16. Печать офсетная. Объем 1,0 усл.п.л. Тираж 100 экз. Заказ 199. Бесплатно.

ООП МП "Информсвязьиздат". Москва, ул. Авиамоторная, 8.