Проектирование технологических процессов обработки данных в пакетном режиме Исполнитель

{spoiler=Далее}

Проектирование технологических процессов обработки данных в пакетном режиме

Особенности проектирования задач, решаемых в пакетном режиме.К задачам, решаемым в пакетном режиме (запускаемых, как правило, в виде фоновых заданий) относятся задачи, характеризующими следующими признаками: слабой разветвленностью алгоритма, отсутствием необходимости вмешательства пользователя в ход решения задачи и выбора варианта решения, большими объемами обрабатываемых данных и длительным временем решения и получением результатной информации [18]. К таким задачам относятся, например, задачи статистической обработки данных, расчета заработной платы.

Технологическая сеть проектирования процесса обработки информации в пакетном режиме.Схема выполнения работ по проектированию технологического процесса обработки информации для задачи, решаемом в пакетном режиме представлена на рис. 30, а ее компоненты представлены в табл.29 [18].

1. Содержанием технологической операции проектирования П.1 – «Анализ требований к задаче, описание задачи» является анализ «Постановки задачи», содержания «Технического задания» на проектирования АЭИС, состава предварительно выбранных на предпроектной стадии КТС и ОС, выработка требований  к задаче и разработка  «Технического задания» на программирование задачи.

 . 

Рис 30. Технологическая сеть проектирования процесса обработки информации в пакетном режиме

Таблица 29.

Компоненты технологической сети проектирование процессов обработки информации в пакетном режиме

На вход данной операции поступают: «Постановка задачи» (Д.1.1), описание выбранного комплекса технических средств и операционной системы (Д.1.2), принципы организации информационной базы (Д.1.3), универсум методов разработки программного обеспечения (U.1.1).

На выходе операции получают «Техническое задание» на  программирования задачи (Д.1.4). «Техническое задание» на программирование должно отражать функции управления и операции обработки, выполняемые при решении данной задачи; состав и содержание документов, файлов информационной базы; особенности и параметры решаемой задачи.

2. Содержание следующих операции проектирования в значительной степени зависит от выбранных методов  и инструментов проектирования. В случае использования методов IPT – технологий и в качестве инструмента – процедурно-ориентированного языка программирования, содержанием следующей технологической операцией проектирования  П.2 является «Функциональный анализ». Входными данными для выполнения данной операции служат «Постановка задачи» (Д.1.1), «Техническое задание» на разработку программы задачи (Д.1.4) описание выбранного средства разработки универсума методов разработки (U.1.1), факторов выделения функциональных блоков (U.2.1), критериев (U.2.2) и подходов к выделению функциональных блоков (U.2.3).

 Результатом выполнения этой операции является описание общей структуры программного обеспечения задачи и состава функциональных блоков, реализующих основные функции, для которой предназначается данная задача, т. е. ее функциональная блок-схема (Д.2.1).

 Целью выполнения функционального анализа является выбор подхода, с учетом которого анализируется задача и определение оптимального числа функциональных блоков. К основным факторам  (U.2.1), по которым осуществляется разбиение задачи на функциональные блоки, можно отнести следующие:

• достижение минимальных стоимостных затрат на стадиях проектирования, внедрения и сопровождения проекта;
• сокращение числа ошибок, за счет повышение степени читаемости текстов программ.

К основным критериям, применяемым при разбиении задач на функциональные блоки (U.2.3), относят следующие:

• подход от анализа результатной информации, который применяется, если задача связана  с выдачей большого числа сводок;
• подход, основанный на анализе состава входных файлов для задач, связанных с организацией загрузки и корректировки файлов информационной базы;
• подход, базирующийся на анализе сложности алгоритма решения задачи, если в нем можно выделить блоки, реализующие функции управления и обработки;
• подход от анализа структуры алгоритма, основывающегося на использовании экономико-математических методов и построении математической модели;
• смешанный вариант.

В процессе функционального анализа в качестве критериев разбиения задачи на функциональные блоки (U.2.2) выбирают: размерность задачи; территориальную рассредоточенность задачи; количество входных файлов; количество файлов-корректур; количество функциональных связей и др. При этом используют следующие методы разбиения (U.2.4):

• по функциям технологии управления, автоматизируемым с помощью решаемой задачи;
• по операциям обработки;
• смешанный вариант.

3. Технологическая операция проектирования П.3 – «Разработка укрупненного машинного алгоритма решения задачи» предназначена для реализации внутримашинного технологического процесса обработки данных.

Исходными данными для такой операции являя универсум критериев и методов разбиения функциональных блоков на программные блоки (U.3.1), «Техническое задание» на  разработку программы (Д.1.4), «Постановка задачи» (Д.1.1) и функциональная блок-схема задачи (Д.2.1). Результатом выполнения операции являются укрупненные блок-схемы алгоритмов решения задачи по каждому функциональному блоку, представляющие собой схемы взаимосвязи программных модулей и информационных файлов (Д.3.1).

Следует отметить, что причины и критерии, по которым производится разбиение функциональных блоков на программные модули, остаются те же, что и при выделении функциональных блоков. Блок-схемы алгоритмов функциональных блоков строятся с использованием двух подходов (U.3.1):

• классического метода, который характеризуется установлением последовательной связи между программными блоками, реализующими типовые операции обработки экономической информации, что позволяет строить линейную структуру алгоритма, где связь между отдельными программными блоками осуществляется через данные;
• подхода, ориентированного на выделение оригинальных и стандартных программных модулей, к которым можно неоднократно обращаться как внутри функционального модуля, так и из других функциональных модулей.

При использовании первого подхода основной задачей проектирования является определение состава обрабатываемых файлов с переменной и постоянной информацией, файлов с результатной информацией, состава и последовательности типовых операций обработки данных, к которым относят следующие:

• чтение записей файлов с переменной информацией;
• сортировку введенных файлов по ключевым признакам;
• чтение записей файлов с постоянной информацией, необходимых для выполнения операций обработки;
• выполнение операций обработки над записями с постоянной и переменной информацией, получение файлов с результатной информацией;
• чтение записей файлов со справочной информацией для формирования файлов результатной информации для выдачи ее на печать;
• печать файла результатной информации и получение отчетов или сводных ведомостей.

Особенность второго подхода заключается в необходимости построения иерархической структуры взаимосвязи функциональных и входящих в них программных блоков, в которых выделяют управляющие и исполнительные модули. Управляющие и исполнительные модули, в свою очередь, могут быть подразделены на специальные модули, предназначенные для использования в определенных функциональных блоках, и стандартные модули, которые могут быть использованы при исполнении других функциональных блоков, реализуемых данной задачей. Передача управления между модулями в этом случае моет осуществляться через данные и через совокупность параметров.

4. Технологическая операция проектирования П.4 – «Разработка детальных блок-схем программных модулей и их кодирование» осуществляется на основе блок-схемы укрупненных алгоритмов функциональных блоков (Д.3.1), разработанных на предыдущей операции и универсума алгоритмических языков (U.4.1), Результатом технологической операции проектирования является Д.4.1 - Детальные блок-схемы программных модулей. Процесс кодирования (составление программы) заключается в переводе описаний алгоритма в один (понятных) для ЭВМ языков программирования.

Обычно решение об используемом языке программирования принимается на этапе разработки алгоритма, так как уровень детализации алгоритма разрабатываемой задачи определяется из условий обеспечения свободной записи предписаний алгоритма на том языке программирования, который предполагается использовать.

Решаемые задачи (пользователем) чаще всего относится к одному классу и могут быть программированы на одном и том же языке. Это гарантирует более быстрое написание программы с меньшим числом ошибок.

Если программу, в силу ее специфики, нельзя написать на языке, привычном пользователю, то необходимо использовать другой яхык программирования. Для написания программы могут использоваться несколько языков.

К основным критериям выбора алгоритмических языков относятся следующие:

• мощность алгоритмического языка, т. е. наличие достаточного количества языковых конструкций, покривающих все потребности алгоритма решаемой задачи;
• синтаксическую и семантическую ясность языка, что способствует его быстрому освоению;
• объем алгоритма, размерность программы;
• время написания программы;
• время отладки, трансляции, решения задачи;
• объем памяти, занимаемой разработанной программой;
• диагностические возможности языка;
• совместимость с другими языками;
• возможность удаленной обработки информации;
• возможность управления файлами;
• степень готовности языка;
• надежность языка.

Значительного сокращения сроков и трудоемкости программирования задач можно достичь за счет использования готовых программ (ППП, СУБД, библиотеки стандартных программ – БСП).

5. Технологическая операция проектирования П.5 – «Синтаксическая и семантическая отладка программных модулей» осуществляется на основе описания текста (Д.4.3) и распечатки  программы (Д.4.2), а также блок-схемы программных модулей (Д.4.1); результатом выполнения этой операции является отлаженный текст программы (Д.5.1).

Отладка начинается с выявления синтаксических и семантических ошибок. В процессе синтаксического контроля устраняются формальные ошибки, допущенные при записи текста программы на алгоритмическом языке, а также ошибки, внесенные на этапе кодирования и ввода программы в ЭВМ. Большинство синтаксических ошибок обнаруживается машинной автоматически на этапе трансляции. Современные трансляторы с языков программирования выдают информацию об ошибках вместе с текстом программы, указывают места их ошибок и их характер. После исправления синтаксических ошибок программа транслируется и выполняется.

Полученные в результате отладочного выполнения программы данные анализируются, выявляются ошибки, в программу вносятся необходимые изменения.

6. Технологическая операция проектирования П.6 – «Комплексная отладка программных модулей» выполняется на контрольном примере. На входе операции используют отлаженные тексты программных модулей (Д.5.1) и исходные данные контрольного примера (Д.6.1), а на выходе получают полностью отлаженное программное обеспечение задачи (Д.6.2) и описание контрольного примера.

В процессе отладки используется несколько методов контроля правильности работы программы, такие как: метод усеченного алгоритма; выход на контрольные результаты; контроль времени решения задачи и др.

Программа считается отлаженной, если она безошибочно выполняет на достаточно представительном наборе текстовых (контрольных) данных, обеспечивающих проверку всех ее ветвей. Ошибки могут возникать по следующим причинам:

• неадекватность программ исходному алгоритму;
• несоответствие реальных условий функционирования алгоритмов моделям, в соответствии с которым был построен алгоритм; некорректность постановки задачи.

Процесс отладки программ носит итерационный характер и заключается в многократных попытках выполнения программы на ЭВМ и анализа полученных результатов. Полученные данные анализируются, выявляются ошибки, в программу вносятся необходимые изменения; изменения вносятся по необходимости и в исходные данные (контрольный пример). При комплексной отладке проверяются и корректируются не только алгоритмы и программы, но и вся рабочая документация.

7. Технологическая операция проектирования П.7 – «Подготовка программной документации и сдача ее в эксплуатацию». В состав программной документации входят: общее описание задачи, описание структуры программного обеспечения и назначение каждой из ее составных частей, тексты программ, перечни используемых файлов информации; руководства пользователям, программистам и описание контрольного примера (Д.7.1), а также технологическая документация (Д.7.2).

Основное назначение программной документации – обеспечить пользователя необходимыми материалами (проектными решениями) по работе с программными средствами. Как правило, эти документы, регламентирующие работу пользователя при эксплуатации программных средств, а также содержащие информацию о программе необходимую для изменений и дополнения в ней, которые могут потребоваться с целью ее модернизации. Документация также призвана облегчить процесс выявления причин возникновения тех или иных ошибок в работе программ, которые могут быть обнаружены уже в ходе эксплуатации переданных пользователю программ.

В процессе внедрения и эксплуатации программных средств могут выявляться различного рода ошибки, необнаруженные при тестировании и отладки программ. Поэтому при реализации программных средств осуществляется опытная эксплуатация, смысл которой заключается во внедрении разработанных программных средств на объекте заказчика с целью проверки их работоспособности при решении реальных задач в течении достаточно длительного периода времени. Только по завершению периода опытной эксплуатации и устранение выявленных при этом ошибок программные средства передаются в промышленную эксплуатацию.

Использование средств частичной автоматизации проектирования. Если  в качестве инструментария программирования выбирается одно из средств частичной автоматизации проектирования типовых операций обработки, то состав работ по проектированию процессов обработки данных будет зависеть от его типа [18].

Выделяют следующие виды средств частичной автоматизации проектирования типовых операций обработки данных:

• библиотеки макрогенераторов;
• библиотеки стандартных подпрограмм;
• генераторы программ;
• интерпретаторы, ориентированные на предметную область.

Суть метода использования библиотеки макрогенератора заключается в том, что проектировщики, исходя из опыта проектирования, выделяют в теле задач часто повторяющиеся последовательности операторов, реализующие небольшие функции обработки. На эти последовательности разрабатываются макрорасширения, имена которых обрабатывается макрогенератором, поэтому в тело программы включаются макрокоманды с параметрами, что значительно сокращает объем работ по программированию. В случае использования данного средства, проектировщик должен выполнить следующие работы:

• анализ алгоритма задачи;
• анализ содержания библиотеки макроопределений (библиотека макрогенератора);
• написание на базовом языке исходной программы;
• включение в тело программы макрокоманд с параметрами (макроопределения);
• подготовка программы к вводу;
• ввод программы и ее обработка макрогенератором, который включает макрорасширения из библиотеки;
• трансляция и редактирование программы;
• испытание на контрольном примере, подготовка документации.

Если используется библиотека стандартных подпрограмм, то в состав операций по проектированию должны входить следующие операции:

• декомпозиция задачи  на функциональные блоки;
• выбор типовых процедур и состава стандартных подпрограмм;
• разработка принципов связи программных модулей, списков передаваемых параметров;
• разработка алгоритмов оригинальных программных модулей;
• выбор языка программирования, написание и отладка кодов программ;
• соединение типовых процедур и оригинальных программных модулей;
• разработка управляющих модулей;
• комплексная отладка на контрольном примере с разработкой программной документации.

Дальнейшее развитие методики проектирования внутримашинной технологии обработки данных получила при использовании генераторов программ и программ интерпретирующего типа.

{/spoilers}