Введение к работе
і
Актуальность проблеми. Кахдал большая прсграглшая систеиз
является уникальной разработкой, ока ииеет cbod архитектуру, свои
особенности реализации и своя стиль. . Доказательство правильности
больших готовых программ на современном этапа невоэмогно. Более
того, часто невозможно выполнить даго исчерпывающее тестирование
таких систем. Эти Факторы создали предпосылки для упорядочения
процесса проектирования програш.! так, чтобц yse во вреия разработ
ки постепенно оценивалось качество создаваемого продукта. Появляет
ся различные технологах.' проектирования, системы автоматизации
программирования, рекомендации по научной организации труда прог-
]>аї.еяістов. Моено сказать, что основные успехи достигнута в создании
таких систем автогатизацил програмафозания, которьтэ позволяет
организовать труд большого количества разработчиков, следить за
корректностьа и согласэванностьп процесса проектирования, выпускать
технологическую документации. Но такие системы.как правило, автома
тизирует лниь некоторые рутинш.'е операции в стандартно!! топюлопш
програ;.сд{рования. Наибольшая часть контроля оипгбок приходится на
процесс кодирования програиш, тогда как наиболее серьезные ошибки
возникает на ранних стадиях проектирования: систс'яюц анализе и
алгоритмизации. Поэтов целесообразно начинать автоматизации п
формальний анализ икенно на этапе алгоритмического проектирования и
поддергивать весь процесс создания програшного обеспечения от
составления алгоритмов до получения объектного кода, обеспечивая
при это»! заданные показатели качества. і
Большинство известных систем автоматизации ориентировано на разработку програм для однопроцессорных ксипьптороа. Однако основным направлением увеличения быстродействия ЗВИ является создание многопроцессорных систец, сетей а комплексов, тробусяих специфического програшаюго обеспечения. Хотя з этоЯ облает;! и суаесгвуот много разработок и реализация, тем кэ менее отсутствует стапдартя-эацкя как на архитектуру, так и на программное обеспечение. Появляется большое количество язшеов прогр.зіггнрозапия, ориектпровантшх на конкретнуп архитектуру. Различия негяу языками иногда настолько большие, что практически невозможна автоматическая трансляция с одного на другой. В то га время возможна разработка параллельных алгоритмов. которые ногут бить транслированы з различные параллельные языки. Поэто'ху большое значение пг:еэт автоііатизацпя проектирования параллельных алгоритмов, автоматизация их анализа и шделн-рования в зависимости от условна реализации и арзпггектурн исполия"-г;:ж средств.
Основаниец для выполнения работа послужили комплексная целевая программа развития САПР бортового оборудования в XIII пятилетке, утвержденная заместителем министра авиационной промышленности и научно-техническая программа 0.08.01. утвержденная постановлением ГКНТ СССР. Госпланом СССР. Академией наук СССР. Работы проводились в рамках НИР по темам: "Разработка и исследование инструментальных средств автоматизации проектирования программного обеспечения БІШС". "Исследование эффективности параллельных алгоритмов и их реализаций".
Цельр диссертационной работы являлось создание иерархических моделей параллельных алгоритмов. поддерЕиваюаих методи вычисления потоком управления и потоком данных, разработка методов . позволявши автоматически преобразовать эти алгоритмы в тексты программ, и создание технологии автоматизированного проектирования таких алгоритмов с гарантированными показателями качества.
Основные задачи, решаемые в работе, состоят в елвдуваем:
разработка модели иерархической системы параллельных алгоритмов,
создание технологии автоматизированного проектирования параллельных алгоритмов,
разработка средств анализа логической корректности алгоритмов,
- разработка методов оценки численных характеристик, создание
инструментальной системы автоматизации проектирования параллельных
алгоритмов.
- применение разработанных методов и инструментальных средств для
анализа и проектирования программного обеспечения распределенных
вычислительных комплексов.
Методы исслод звания. В исследованиях были использованы : теория алгоритмов, теория Формальных языков, теория сетей Петри. математическая логика.
Ндучная новизна. В диссертации : "- разработана модель иерархической системы параллельных алгоритмов, поддерхиваваих вычисления потоком данных и потоком управления, позволяющая преобразовать спецификации алгоритмического уровня в тексты программ с оценкой корректности,
разработаны методы преобразования системы алгоритмов в тексты программ,
созданы формальные модели системы алгоритмов, построенные на основе символьных расширений сетей Петри и позволявшие проводить вериФикашш и анализ свойств алгоритмов,
разработаны методы преобразования символьных сетей к другпч рас-
ширениям сетей Петри, позволяютм оценивать корректность и численные характеристики алгоритмов.
Реализация результатов. На основе разработанных моделей, методов и технологических приемов создана инструментальная система для автоматизации проектирования параллельных алгоритмов. Данная система представляет собой интегрированную среду, предоставляющую следующие возможности:
интерактивный графический ввод алгоритмов и сетей Петри,
трансляция алгоритмов в Формальные модели и тексты программ,
анализ свойств алгоритмов на базе сетей Петри и их расширений.
Данная система применена в создании технологии разработки программного обеспечения бортовых вычислительных систем, для анализа сетевого программного обеспечения персональных ЭВМ.
Практическая значимость. Разработанные модели и методы позволяет решить задачу представления параллельных алгоритмов и анализа их свойств. Инструментатьная система, созданная на основе научных рез/льтатоз работы, может быть применена для проектирозания алгоритмов с заданными показателями качества, для оценки свойств существующего программного обеспечения, для обучения программирование
Основные положения, выносимые на защиту:
модель иерархической системы параллельных алгоритмов, обеспечивающая механизмы вычисления через поток данных и поток управления. Методы, позволяйте преобразовать спецификации алгоритмов данной модели в корректные тексты программ, і
Формальные модели системы алгоритмов, построенные на основе символьных сетей, являвшихся расширением сетей Петри. Методы верификации и анализа свойств алгоритмов с помощью символьных сетей,
методы преобразования символьных сетей к временным, иерархическим сетям Петри, позволяющие оценивать корректность и численные характеристики алгоритмов,
инструментальная система для автоматизации проектирования параллельных алгоритмов, обеспечивавшая интерактивный графический звод, трансляции алгоритмов а формальные модели и тексты программ, анализ свойств алгоритмов на основе сетей Петри и их расширений.
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы использованы в следующих организациях:
Институт информатики и математического моделирования технологических процессов Кольского научного центра АН СССР,
Ленинградское научно-производственное объединение "Электро-
автоматика".
- Научно - исследовательский институт ПКИ "Терминал".
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих семинарах и конференциях: 1-ая Всесоюзная научно-техническая конференция "Практическое применение современных технологий программ, пакетов прикладных программ в вычислительных системах и сетях ЭВМ", Днепропетровск, 1983;
Всесоюзная школа-семинар по внедрению в народное хозяйство ПЭВМ. Минск, 1988;
Всесоюзное научно-практическое совещание "Электронно - вычислительная техника в общеобразовательной школе", Новосибирск, 1988; Всесоюзная научно-техническая конференция "Диалог человек-ЭВМ". Свердловск, 1989;
Всесоюзная научно-техническая конференция "Перспективы развития вычислительных систем", Рига, 1989;
Научно-практический семинар "Технология проектирования программных и аппаратных средств вычислительных систем". ЛДНТП, Ленинград. 1989. 1990;
10-й Всесоюзный симпозиум по избыточности, Ленинград, 1989; Научно-техническая конференция "Математические и программные методы проектирования управляющих и информационных систем", Пенза, 1990; Международная конференция "An Intellegent System for Disributed System Software Design". Москва, 1990.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 20 работ.
Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Основной текст содержит 118 страниц. Список литературы содержит 111 наименоланий.
Похожие диссертации на Анализ параллельных алгоритмов и синтез программ с использованием символьных сетей
