Введение к работе
Актуальность темы. В практике проектирования систем управления сложными динамическими объектами широко применяются методы математического моделирования, позволяющие учитывать переменность коэффициентов и разного рода нелинейности при отработке таких систем. Основным программным инструментом математического моделирования являются пакеты прикладных программ, существенно повышающие уровень автоматизации решения прикладных задач. Создание и применение инструментальных систем (ИС), поддерживающих функционирование и определенные технологии проектирования пакетов программ, значительно сокращают сроки разработки, снижают стоимость и гарантируют высокое качество программного продукта.
Центральное место в современной методологии создания пакетов программ занимает инструментальная поддержка следующих этапов процесса их разработки и применения: 1) описание знаний о проблемной области (ПО); 2) формирование постановок исследовательских задач в контексте сформированного описания ПО и конструирование схем решения этих задач (конструирование абстрактных программ) в терминах понятий ПО (с возможностью автоматического получения разрешающих схем решения и их автоматического преобразования); 3) исполнение схемы решения задачи путем ее интерпретации или синтез для этой схемы программы на базовом языке программирования.
Традиционная ориентация инструментальных систем на использование текстовых языков, несмотря на удобство их синтаксических конструкций, в конечном счете, не адекватна графическому образному мышлению исследователя-проектировщика систем управления, особенно на стадии первичных представлений о ПО. Исследования в области перспективных технологий программирования показывают, что визуальные методы и графический стиль программирования (Л.А.Калужнин, А.П.Ершов, М.С.Бургин, И.В.Вельбицкий, В.В.Иванищев, Э.Х.Тыугу, G.A.Raeder, Chang Shi-Kuo и др.) предлагают более естественную форму для выражения алгоритмов и структур данных по сравнению с текстовыми линейными языками.
Таким образом, создание графической инструментальной среды (ГрИС) для разработчиков и пользователей пакетов программ, обеспечивающей снижение требований к уровню их подготовки, а также естественность представления широкого класса алгоритмов и структур данных, а поэтому уменьшение вероятности ошибок и ускорение процесса разработки сложных программных комплексов и решения прикладных задач, представляет одно из важнейших направлений теории и практики автоматизации программирования. Графические возможности современных ЭВМ делают возможным эффективное решение этой задачи.
Цель работы. Основной целью диссертации является разработка и реализация для персональных компьютеров специализированной инструментальной среды, обеспечивающей простоту, ясность и выразительность интерфейса с пользователем и позволяющей наглядно отображать процессы представления, накопления, модификации, отладки и использования пакетных знаний любой допустимой сложности на разных уровнях абстракции и детализации.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы системного и прикладного программирования, характерные для автоматизации разработки больших программных комплексов, методы доказательного программирования и методы систем баз данных.
Научная новизна. Новизна представленного в диссертации подхода состоит в тотальной графической визуализации и инструментальной поддержке всех этапов технологического процесса построения и применения пакетов программ, создания, в конечном счете, среды, адекватной графическому образу мышления специалиста в ПО.
Практическая значимость. Применение разработанной в диссертации инструментальной системы ВИЗИТ дает возможность специалистам в ПО самостоятельно, без участия высококвалифицированных системных программистов, накапливать в памяти компьютера большие массивы разнородных знаний и эффективно использовать эти знания для решения возникающих задач.
Исследование, разработка и применение рассматриваемых в диссертации программных средств выполнены в течении 1987-2000г.г. в рамках плановых тем ИДСТУ СО РАН, в рамках ГНТП "Информатизация России" (проект N 222.30, 1991-1995г.г.; проект 037.02.296.108/1-96, 1996-1998г.г.), а также поддержаны грантом РФФИ (проект N95-07-19045).
Получены 3 свидетельства об официальных регистрациях программ в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ).
Инструментальная система ВИЗИТ внедрена в нескольких организациях образовательного и научно-исследовательского профиля.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на конференциях молодых ученых вузов Иркутской области (Иркутск 1987, 1988), на школах по технологии разработки ППП (Иркутск, 1989, Адлер, 1991), на Всероссийской школе "Компьютерная логика, алгебра и интел-лектное управление" (Иркутск, 1994), на Международных симпозиумах "Интеллектуальные системы" (ИНТЕЛС96, Санкт-Петербург, 1996, ИНТЕЛС98, Псков, 1998), на XI Байкальской международной школе семинаре "Методы оптимизации и их приложения" (Иркутск, 1998), на конференции «Ляпуновские чтения» (Иркутск, 1999), на семинарах ИДСТУ СО РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 79 наименований, восьми при-
