Введение к работе
Актуальность проблемы.
Автоматизация разработки программ является важным направлением работы в плане повышения производительности труда программистов. Степень актуальности решения проблемы автоматизации программирования с течением времени гее возрастает, поскольку в ряде областей знания процесс их компьютеризации сдерживается недостаточным уровнем производительности при программировании.
Важным направлением в области автоматизации программирования помимо языков программирования, библиотек и пакетов прикладных программ является создание инструментальных средств разработки программного обеспечения.
Работы по созданию инструментальных средств, существенно повышающих продуктивность разработки прикладного программного обеспечения, ведутся в ряде ведущих научных центров в нашей стране и за рубежом.
Ориентация на определенный класс решаемых задач, учет особенностей предметной области, базового программного обеспечения и используемых средств вычислительной техники может существенно облегчить задачу создания конкретных средств автоматизации разработки программ и различного рода инструментально-технологических систем.
Представляется целесообразным с точки зрения проблемной ориентации систем автоматизации программирования выделить в самостоятельный класс большие задачи вычислительной математики, требующие тщательного программирования с учетом особенностей аппаратных средств вычислительных машин.
Стоимость постановки таких задач на ЭВМ весьма высока, так как в силу комплексности исследуемых проблем необходимо привлечение квалифицированных специалистов из различных отраслей знания. Кроме того, требование эффективного использования возможностей и ресурсов конкретной ЭВМ обуславливает высокий уровень трудозатрат на программіфование в силу уникальности разработки для каждого типа ЭВМ.
Задачи описанного выше класса будем в дальнейшем называть ресурсоелки.іш задачам, вычислительной математики.
Целью работы является исследование проблем автоматизации
разработки программного обеспечения для решения ресурсоемких задач вычислительной математики, разработка инструментальных средств, облегчающих создание мобильных программ, эффективно использующих аппаратные возможности ЭВМ, а также практическое применение разработанных инструментальных средств для решения задачи моделирования плотных пучков заряженных частиц.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:
проанализированы особенности, выработан состав и сформулированы основные принципы построения инструментальных средств автоматизации разработки программного обеспечения для решения ресурсоемких задач вычислительной математики;
определен и обоснован необходимый состав системных средств, образующих машинонезависимое операционное окружение проблемно-ориентированных модулей программного обеспечения;
разработан набор системных программных средств, обеспечивающих операционное окружение для широкого класса программ на языке ФОРТРАН;
создан комплекс программ ПИОН 2.1 для расчета систем формирования плотных пучков заряженных частиц в двумерной постановке для областей произвольной формы с учетом неизвестной заранее конфигурации поверхности плазменного эмиттера.
Практическая ценность, сформулированный в диссертации подход к разработке программного обеспечения для решения ресурсоемких задач вычислительной математики практически применен при создании комплекса программ ПИОН 2.1 в версиях для ЭВМ БЭСМ-6, ВК "Эльбрус 1-КБ" и персональных ЭВМ типа івм рс, предназначенного для расчета систем формирования плотных пучков заряженных частиц. С помощью комплекса программ ПИОН 2.1 были проведены расчеты ряда ионных источников для опытно-конструкторских установок в рамках выполнения хоздоговорной темы. Кроме того, он используется в учебно-методическом плане для обучения студентов физического факультета МГУ приемам и методам решения задач моделирования элект-ро-физических устройств. Комплекс ПИОН внедрен на Центральном вычислительном комплексе Московского университета и на кафедре математики физического факультета МГУ.
Разработанные системные программные средства, реализующие функции операционного окружения, включены в библиотеку численного
анализа НИВЦ МГУ и в ее составе внедрены в 47 организациях.
Изложенные в диссертации результаты могут быть использованы как для проведения практических расчетов, так и для разработок программного обеспечения для решения ресурсоемких задач на предприятиях и в организациях инженерно-физического профиля.
Аппробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на ш-м Всесоюзном семинаре по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях (г. Тбилиси, 1984г.), на научных конференциях МГУ "Ломоносовские чтения" (1985-1989 г.г.), на Всесоюзном совещании по вычислительной физике плазмы (г. Сухуми, 1988 г.).
Публикации. Основные результаты, полученные в диссертации, опубликованы в 5 работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и спискам литературы из иг наименований. Объем работы без библиографии составляет ізз страницы.
Похожие диссертации на Автоматизация разработки программного обеспечения для решения ресурсоемких задач вычислительной математики
