Введение к работе
Актуальность теми. Если уровень информатизации определяет интеллектуальную продуктивность общества, то уровень автоматизации разработки программных средств - реализуемость и интенсивность самого процесса информатизации. В "Комплексной программе научно-технического прогресса стран-членов СЭВ до 2000 года" одно из ключевых мест занимает автоматизация разработки программного обеспечения.
Особую актуальность приобрела проблема автоматизации конструирования поограммных систем, имеющих статус программных продуктов. Теоретическая составляющая проблемы заключается в разработке методологии конструирования программных систем . по описанию предметной области и условий применения,.а практическая - в реализации конкретных систем автоматизированного конструирования на основе такой методологии. Создание методологии предполагает исследование представления мира программируемых задач, в котором действует некоторая система правил, позволяющая строить конструкции и выполнять операции, обеспечивающие постепенный переход от задачного представления конструируемой системы к программному. Проблема обработки знаний' о мире программируемых задач тесно связана с моделированием задачного мышления в человеке-автоматной среде.
Порождение целевых программных систем в пространствах за-' дачных конструктивных объектов (И-порождение) - это новое направление в автоматизации разработки программного обеспечения, основанное на конструктивном представлении знаний о мире программируемых задач.
Состояние вопроса. Повышение продуктивности разработки " программных систем не менее, чем в (5-Ю) раз по сравнению с традиционными методами определяет все возрастающий интерес к генераторам програші. Именно поэтому проблема автоматизации их разработки выдвинулась на передний план и стала предметом интенсивного исследования. Ведущие фирмы (IBM, AT&T Bell ;,n bora lories) активна субсидируют исследования, целью которых толяется распространение технологии автоматизированной разработки приложений посредством'генераторов и на системное программное, обеспечение (например, семейство генераторов Stage -разработка AT&T Bell Laboratories; Cross System Product -разработка IBM).
В нашей стране успешно ведутся работы в области автомати-
- г -
ческого синтеза программ, автоматизации разработки пакетов, конструирования библиотек программ. С начала 80-х годов в развитых "компьютерных" странах мира заметно растет поток исследований, которые можно определить как конструктивизм в программировании.
Для успешного развития работ в области автоматизации конструирования программного обеспечения, к которой относится данная диссертационная работа, необходимо было решить проблему конструктивного представления и обработки знаний о мире программируемых задач (вне зависимости от их природы). Первые результаты были получены при разработке семейства ИГЕН-гене-раторов. Эти результаты были развиты и апробированы при конструировании системы ГЕНПАК, к;, горая существует как программный продукт.
Цель работы. Цель диссертационной работы - создать методологию порождения целевых программных систем на основе знаний о мире программируемых задач и реализать созданную методологию в системе порождения генераторов программ для актуальных предметных областей.
Для достижения поставленной цели"' были решены следующие задачи :
- разработка представления знаний о мире программируемых
задач и механизма вывода, рассчитанного на конструиррвание
целевых программных систем;
создание теории порождения цєлєеьіх программных систем на основе знаний о мире программируемых задач;
разработка архитектуры целевых систем и реализация процесса их порождения:
'' - разработка системы порождения генераторов приложений для актуальных предметных областей, подтверждающей научную состоятельность созданной методологии.
Методы исследования. При выполнении работы использовался аппарат теорий множеств, графов и моделей.
Научная новизна и значимость. Работа представляет собой новое направление в автоматизации разработки программного обеспечения: порождение целевых программных систем в пространствах задачкых конструктивных объектов. Созданная методология применяется для автоматизированного конструирования систем порождения генераторов программ.
При решении проблемы автоматизированного конструирования программных систем впервые прсдложсші:
представление знании о мире программируемых задач в виде U-, С- и N- задачных сетей в пространствах задачках конструктивных объектов и механизм вывода, ориентированный на построение задачных конструкций и реализуемый как поиск разрешающих структур на задачных сетях;
теория порождения целевых программных систем в пространствах задачных конструктивних объектов;
системная модель задачных конструктивных объектов в виде конвейерных машин (ннфов), обменивающихся сообщениями; инфы рассчитаны на программную, аппаратнуп и программно-аппаратную реализации;
архитектура целевых программных систем, конструируемых в пространствах задачных конструктивных объектов;
табс-ориентированное воплощение инфов в виде Т-инфов, рассчитанное на базовую структуру данных - табс (трехмерная таблица с типизированными клетками);
принципы построения табс-ориентированных языков специфицирования и программирования;
реализация в виде программного продукта системы порождения (ГЕНПАК) , ориентированной на автоматизированное конструирование генераторов приложений для актуальных предметных областей (учет и планирование).
Представленные в диссертации теоретические результаты воплощены ' в методологии И-порождения, на основе которой реализована система порождения генераторов приложений для актуальних предметних областей.
Таким образом решена проблема создания научно-обоснованной методологии автоматизированного конструирования генераторов программных средств массового применения, имеющая важное значение для информатизации общества.
Основные положения, которые выносятся на защиту:
представление знаний о мире программируемых задач в пространствах задачных конструктивных объектов и механизм вывода, ориентированный на построение задачных конструкций;
теория порождения целевых программных систем в пространствах задачных конструктивных объектов;
архитектура целевых программных систем и их представте-
-4-.
ниє в операционной среде в виде иифов;
табс-реализация инфов как воплощение позиционного принципа работы со структурами данных и процедурами;
принципы построения табс-ориентированных языков специфицирования и программирования;
методология порождения целевых систем как основа для создания средств автоматизированного конструирования генераторов программ массового применения.
Реа.шзаиия и внедрение результатов работы. В процессе формирования (1972-ВОг.) предложенного подхода к конструированию программных систем были разработаны и переданы в промышленную эксплуатацию в объединенном диспетчерском управлении южными энергосистемами (ОДУ ЮГА, г.Киев): математическое и программное обеспечение для решения комплекса задач оперативного управления режимами энергосистем и их объединения (УО-75) и долгосрочного планирования межсистемных потоков электроэнергии (МО ПЇЇІ-Юг).
Искомый подход был в первом приближении сформирован (1982-ВЗг.) при разработке диалоговой программной системы для обработки результатов эксперимента (ДИЭКС), которая вошла в состав базового программного обеспечения информационно-вычислительного комплекса ИВК-20 и управляющего вычислительного ' комплекса СМИ-1300.1701Р
Основным результатом выполнения НИР по теме ИГЕН (19В4-В7Г.) в соответствии с "Комплексной программой научно-технического прогресса стран-членов СЭВ до 2000 г." (п.l.i.9 и 1.1.4.) стало завершение формирования искомого подхода к конструированию программных систем: были созданы методология порождения целевых программных систем и образец системы порождения из семейства ИГЕН-генераторов, воплощающий осноьлые теоретические посылки. Образцы компонент ИГЕН-гене-раторов и версия системы ДИЭКС-2.0 были переданы ряду организаций и предприятий для опытной эксплуатации и анализа продуктивности: производственному объединению "Сода" Минхимпрома СССР, ЛИМТУ, Московскому областному филиалу НИИ АСУ при Госплане РСФСР, Московскому институту повышения квалификации руководящих работников и спепиалистов Минхимпрома СССР, Институту геологии и разработки горючих ископаемых (Волгоградское
отделение). Анализ результатов подтвердил перспективность выбранного подхода.
В 1980г. ОКР по теме ГЕНПАК ("Программные средства генерации пакетов программ с заданными функциональными характеристиками"), выполненная в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 23.01.06., была завершена созданием системы ГЕНПАК, воплощающей методологию И-порождения. Система ГЕНПАК сдана в фонд алгоритмов и программ и передана МПТЦ СНПО Алгоритм.
Практическая ценность работы состоит в том, что на основании полученных теоретических результатов созданы:
- научно-обоснованная методология автоматизированного кон
струирования программных средств массового применения, обес
печивающая значительное повышение продуктивности разработки;
- табс-ориентированные языки спецификации и программирования;
система управления табс-базами данных, построитель гибкого интерфейса пользователя, формирователь произвольных таб-. яичных отчетов, диалоговый монитор и функциональные компонен--гы' для решения массовых задач учета и планирования;
ряд программных комплексов и систем для решения задач из различных предметных областей; управление режимами энергосистем (УО-75 и МО ППі-Юг). автоматизация научных исследований-(ДИЭКС), учет и планирование (ГЕНПЛК).
Предложенный подход к решению проблемы автоматизированного с'онструирования программных систем развивается и конкретизируется в кандидатских диссертациях, подготавливаемых под научным руководством автора в аспирантуре ИПИАН и МИРЭА.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной ра-5оты докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных,- межреспубликанских и региональных конференциях, совеща-іиях и семинарах: Международное совещание экспертов Комплекс-іого научного проекта N0 "Технология программного обеспечения ЭВМ новых поколений" (п.1.1.9. Комплексной программы науч-ю-технического прогресса стран CGB до 2000г.). 1906, 1987, ЭВОг.г.; Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы разработки и внедрения математического, программного и инфор-кшионнОго обеспечения АСУ технологическими процессами", Мос-;ва, 1902г.; Всесоюзный научно-технический семинар "Программ-
ные сродства СМ ЭВМ семейства СМ-4 и микро-ЭВМ СМ-1800", Москва, 1983г.; Шестая межреспубликанская школа-семинар "Интерактивные системы", Батуми, 1984г.; IV Всесоюзная конференция "Диалог ТЕЛОВЕК-ЭВМ".%иев, 1905г.: II Всесоюзная конференция по актуальным проблемам информатики и вычислительной техники, Ереван, 1987г.; научный семинар ИК АН ЭССР под руководством академика АН ЭССР Э.Х.Тыугу >0Таллин. 19ВІІГ.; Всесоюзная конференція "Актуальные проблемы развития и внедрения новой информационной технологии", Таллин, 1989г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 печатных работ. 20 основных работ включены в список, приведенный в kohiu автореферата. Результаты диссертации отражены в монографии., о
Структура и объем диссертации. Диссертация представлена з вице монографии: В.Д. Ильин "Система порождения программ". М.: Наука, 1909, 204с. Монография состоит из предисловия, раздела "Форма записи определений и обозначения", введения^ девяти глав, объединенных в три части, ю списка литературы из 45 нЄименований. Объем монотрафии 264 страницы (16,5 п.л.), рисунки и таблицы - 47 страниц, список литературы - 3 страницы.
