Введение к работе
Актуальность работы.
Постоянное совершенствование и широкое распространение новых вычислительных систем провоцирует пользователей на периодическую замену аппаратно-программных средств вычислительной техники, причем замену зачастую неоправданную.
Затраты, связанные с переходом такого рода (приобретение новых технических и программных средств, обучение персонала работе с ними, сопряжение остающихся в эксплуатации программных средств с новыми и т.п.), имеют смысл только если реализация всех возможностей имеющихся в распоряжении пользователя вычислительных ресурсов не приводит к желаемым результатам.
Один из способов повышения эффективности имеющихся в распоряжении пользователей вычислительных систем - этс оздание инструментальных средств, позволяющих модернизировать исходный программный код, с целью добиться оптимальной производительности при заданных ограничениях ресурсов аппаратных средств.
Идея работы состоит в поиске оптимальной декомпозиции программных единиц и эффективного кэширования используемых файлов данных, что позволяет повысить производительность программного продукта при заданных ограничениях на ресурсы ЭВМ и выбранной модели оптимизирующего преобразования. В зависимости от стратегии оптимизации, выбор которой в большой степени зависит от человеческого фактора (оптимист - пессимист), используются эффективные процедуры для минимизации верхней или нижней границы вре-
мени выполнения приложения либо объем используемой при этом
памяти.
Цель работы.
Целью работы является создание средств программной поддержки САПР оптимальных программных продуктов. Задачи, решаемые в данной работе включают:
-
Определение целей оптимизации программных комплексов.
-
Разработка алгоритмов поиска оптимальной декомпозиции пользовательских программ.
-
Разработка программных реализаций выбранных алгоритмов.
-
Создание комплексного пакета средств программной поддержки САПР оптимального программного обеспечения.
Методика исследований.
Моделирование процесса проектирования оптимальных программных единиц использует методы дискретного программирования, теории графов, исследования операций теории игр: антагонистическую позиционную игру двух лиц с полной информацией и игру "с болваном". Совмещение перечисленных выше подходов осуществляется сочетанием методов дихотомии и наименьших квадратов. Научные положения, защищаемые в работе:
Эффективные процедуры для проектирования оптимальных программных реализаций ветвящихся и зацикленных программных алгоритмов, функционирующих в режиме CHAIN при минимизации нижней границы времени счета.
Программные средства поддержки САПР оптимальных программных комплексов.
- Алгоритмы и программные средства представления исходных и оптимальных программных кодов в виде взвешенных ориентированных графов. Научная новизна:
Обобщены и дополнены ранее развитые подходы к оптимизации программных единиц.
Предложены научно-обоснованные процедуры поиска оптимальной декомпозиции конечных и зацикленных алгоритмов для случаев, когда минимизируется нижняя граница времени счета выполнения программы, функционирующей в режиме CHAIN. Научное значение:
Показано, что использование методов глобальной оптимизации, осуществляющей декомпозицию программного кода в целом, при использовании эффективных процедур позволяет достичь большей производительности приложений по сравнению с локальной оптимизацией.
Создан комплекс математических моделей, охватывающий ксе стадии проектирования оптимального программного обеспечения.
Применительно к построенным моделям предложены алгоритмы, позволяющие осуществлять оптимальную декомпозицию программных кодов и размещение данных в иерархической памяти ЭВМ в соответствии с выбранными целями. Практическое значение:
Внедрение САПР ОПО снижает стоимость разработки качественного программного обеспечения, позволяет повысить эффективность эксплуатации используемого парка ЭВМ, в полной мере задействовав ресурсы имеющихся электронно-вычислительных систем. Все это также позволит снизить расходы на приобретение нового, более
производительного оборудования. В реализованной работе отсутствует привязка к какой-либо аппаратной платформе или к какому-либо системному программному обеспечению, что, очевидно, также расширяет возможности внедрения САПР 0110.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается аналитическими исследованиями и совпадением полученных в результате проведенных экспериментов данных с теоретическими выводами. Реализация работы.
На основе научно-обоснованных методов оптимизации программного обеспечения реализована система автоматизированного проектирования оптимальных программных продуктов, которая позволяет автоматически модифицировать исходные тексты программных пакетов созданных на популярных языках высокого уровня (BASIC, Фортран, Паскаль) соответственно заданным критериям оптимизации. Разработанный программный продукт позволяет значительно упростить технологию создания эффективных программных продуктов.
Результаты диссертационной работы используются в Государственном комитете РСО-Алания по статистике а также в Фонде обязательного медицинского страхования для разработки программного обеспечения. Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научно-технических конференциях СКГТУ, а также на расширенных заседаниях кафедры Автоматизации обработки информации.
Разработанная САПР ОПО используется в учебном процессе, и применяется для ознакомления учащихся с принципами оптимизации программного обеспечения, а также для контроля знаний студентов.
Публикацин.
Основные положения опубликованы в 5 статьях. Объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, заключения и списка литературы, насчитывающего 105 наименований, содержит 15 рисунков, 7 таблиц и 145 страниц машинописного текста.
