Материалы всероссийской научно-технической конференции Автоматизир
..pdfиспользовать два виртуальных ядра безопасности, что дает возмож ность запускать приложения в изолированных друг от друга средах. Аппаратное ускорение байт-кода языка Java обеспечивается техноло гией Jazell [2].
Классификация процессоров ARM архитектуры своеобразна. Различают процессоры по версии архитектуры (от ARMvl до ARMv7), по классу процессора: классические процессоры (семейства ARM7, ARM9, ARM 11) и процессоры семейства Cortex, которое,
всвою очередь, подразделяется на три профиля: Cortex-A, Cortex-M
иCortex-R [3-5].
Рассматривая процессоры архитектуры ARM в ключе использо вания для инженерных и научных исследований, следует остановить ся на процессорах семейств ARM 11 и Cortex, поскольку они отвечают поставленным требованиям.
Классические процессоры семейства ARM11 являются первыми многоядерными процессорами данной архитектуры, основанной на усовершенствованном восьмиступенчатом конвейере [3-5].
Процессоры семейства Cortex в зависимости от профиля могут использоваться в различных сферах инженерных и научных разрабо ток. Выделяют следующие профили данного семейства процессоров:
- Cortex-A (Application) - высокопроизводительные процессо ры, ориентированные на решение вычислительных задач в ресурсо емких областях применения, возможно использование в вычисли тельных системах и серверах, смартфонах и телевизорах, а также
вкачестве ядра игровых приставок;
-Cortex-R (Real-time) - данные процессоры также являются высокопроизводительными, но на первый план выступают отказо устойчивость, высокая надежность и минимальное время отклика, что очень ценно в областях управления производственными процес сами, робототехнике, системах видеонаблюдения, медицинском оборудовании;
-Cortex-M (MCU) - процессоры, ориентированные на приме нение во встраиваемых системах, поэтому они отличаются низкой стоимостью, минимальным энергопотреблением и невысокой произ водительностью. Данные процессоры предназначены для микрокон троллеров и приложений, требующих обработки сигналов, например,
всфере «умной» бытовой техники, автомобильных и промышленных системах управления.
Рассмотрим производительность микропроцессоров архитектуры ARM на примере одного наиболее яркого представителя (таблица) [5].
Производительность микропроцессоров архитектуры ARM
|
|
Кэш (инструкций /данных), устройст |
Производитель- |
|
Семейство |
Ядро |
ность/частота, |
||
во управления памятью (MMU) |
||||
|
|
MIPS/MHz |
||
|
|
|
||
ARM 11 |
ARM 1176 |
Изменяемый, MMU, TrustZone |
1.25 DMPS/990 MHz |
|
(TSMC 40G) |
||||
|
|
|
||
|
Cortex-A7 |
Кэш первого уровня 32 КБ / 32 КБ, |
1,9 DMIPS/ |
|
Cortex-M |
Кэш второго уровня 0-4 МБ, |
|||
MPCore |
1.2-1.6 GHz на ядро |
|||
|
MMU, TrustZone |
|||
|
|
|
||
|
Cortex-A 15 |
Кэш первого уровня 32 КБ / 32 КБ, |
до 4 DMIPS/ |
|
Cortex-A |
Кэш второго уровня 0-4 МБ, |
1 - 2.5 GHz на ядро |
||
MPCore |
||||
|
MMU, TrustZone |
|
||
|
|
|
Raspberry Pi. На рынке компьютерной техники существуют раз личные одноплатные микрокомпьютеры, основанные на процессорах архитектуры ARM. Одним из самых популярных микрокомпьютеров является Raspberry Pi.
Raspberry Pi - миниатюрный, размером с кредитную карту (85,6x53,98x17 мм), ультрадешевый компьютер, созданный в 2011 г. Дэвидом Брабеном. Разработчики позиционируют Paspberry Pi как компьютер, предназначенный в первую очередь для образовательных целей. За счет своей малой цены он может вписаться даже в ограни ченный бюджет образовательных учреждений (рис. 1) [6].
Штатной операционной системой Raspberry Pi является Linux, которая устанавливается на микро-БО-карту в специальном слоте на плате. Вместо традиционного для обычного компьютера жесткого диска Raspberry Pi использует microSD-флеш-карту. Она должна быть предварительно подготовлена, на нее следует установить опе рационную систему на выбор. Имея несколько флеш-карт, можно поочередно использовать их и таким образом получить несколько изолированных образов компьютеров. Поддерживаются карты разме ром от 2 ГБ, но рекомендуется объем не менее 4 ГБ, так как помимо самой операционной системы на флеш-карте будут храниться ваши документы и дополнительно установленные программы.
Raspberry Pi выпускается в нескольких комплектациях: model А, model В, model В+, model 2. Наиболее интересными из них являются model В+ и model 2 [6].
Заключение. Проведенный в статье анализ позволяет уверенно ориентироваться в многообразии процессоров с архитектурой ARM. Были проанализированы достоинства и недостатки различных вари антов архитектуры и выявлены показания к применению процессоров ARM для решения разных научных и прикладных задач.
Научные и инженерные исследования в настоящее время требу ют определенной технической оснащенности, в частности, наличия компьютера, либо вычислительного центра. В условиях ограниченно го финансирования необходимо искать альтернативные варианты ос нащения, не уступающие классическим вычислительным машинам в производительности и энергоэффективности.
Библиографический список
1.Хартов В.Я. Микропроцессорные системы. - М.: Академия, 2010.-352 с.
2.ARM (архитектура) // Википедия. - URL: http://ru.wikipedia.org/
?oldid=70354607 (дата обращения: 23.04.2015).
3.Тревор Мартин Микроконтроллеры ARM7. Семейство LPC2000 компании Philips. Вводный курс. - М.: Додэка-ХХ1, 2006. - 240 с.
4.Редькин П.П. 32/16-битные микроконтроллеры ARM7 семей ства AT91SAM7 фирмы Atmel. Руководство пользователя. - М.: Додэка-ХХ1, 2008. - 250 с.
5.ARM. The Architecture For The Digital World. - URL: http://www.arm.com/ (дата обращения: 27.04.2015).
6.Официальный сайт Raspberry Pi. - URL: https://www.raspberrypi.org (дата обращения: 27.04.2015).
7.Интернет магазин «Амперка» URL: http:// http://amperka.ru/
(дата обращения: 27.04.2015).
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
ИМПОРТА ДАННЫХ ДЛЯ ИАС «УНИВЕРСИТЕТ»
Студент гр. АТ5-13-1м К.В. Субботин
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Научный руководитель - руководитель Центра отраслевых технологий Р.А. Гадиатулин
Группа компаний ИВС, г. Пермь
В настоящее время компьютеризированные корпоративные сис темы управления используются почти во всех сферах человеческой жизни, и сфера образования не является исключением. В Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) существует проект по реализации информационно аналитической системы (ИАС) управления вузом. Данная система призвана решить задачу комплексной информатизации и автоматиза ции процессов вуза, повышения эффективности управления автома тизируемыми процессами. Спектр бизнес-процессов, подлежащих автоматизации, включает в себя проведение приемной кампании, хранение, сбор и обработку данных о результатах научной деятель ности, управление кадрами и многие другие [1].
Одним из важных бизнес-процессов, имеющих место в каждом вузе, является проведение оценки знаний и умений студентов. К оценке знаний и умений студентов существуют различные под ходы, но наиболее часто применяемый из них, а также хорошо поддающийся автоматизации - это тестирование. Именно поэтому в ИАС реализуется подсистема тестирования. Задачами данной подсистемы являются не только непосредственно тестирование студентов, но и хранение, сбор и обработка тестовых заданий и некоторые другие.
Одной из проблем при реализации подсистемы тестирования ста ло наполнение базы данных тестовыми вопросами. Ввод и последую щая работа с тестовыми заданиями доступны только администраторам данной подсистемы, но в процессе создания тестовых заданий для сту дентов участвует намного более широкий круг людей. Предоставить доступ к подсистеме всем заинтересованным лицам не представляется
возможным из-за требований информационной безопасности. В силу вышеуказанных причин потребовалось создать такой механизм напол нения базы тестовых вопросов, при котором составители тестовых за даний могли бы делать это без доступа к подсистеме. Для решения поставленной задачи был выработан подход, при котором составители тестовых заданий пишут их с учетом некоторой фиксированный струк туры в файлах формата docx и затем передают администраторам под системы для загрузки. Операторы подсистемы, в свою очередь, соби рают наборы тестовых заданий и загружают их в базу данных подсис темы тестирования при помощи инструмента импорта.
Структура для описания тестовых зданий. В процессе проек тирования подсистемы было установлено, что все тестовые задания делятся на модули, разделы и темы. Также каждый из вопросов имеет уровень сложности от первого до третьего и может проверять либо знания, либо умения студента. Было установлено, что требуется реа лизовать поддержку подсистемой следующих типов вопросов:
-множественный выбор с одним правильным ответом;
-множественный выбор с несколькими правильными ответами;
-установление соответствия;
-установление последовательности;
-свободный ответ.
Сучетом всех требований к вопросам была разработана унифи цированная структура файла для описания тестовых заданий. Эле менты данной структуры описаны в таблице.
Структура описания тестовых заданий
Строка входного файла |
Назначение |
?module: 1 |
Номер модуля |
?section: 1 |
Номер раздела |
?theme: 1 |
Номер темы |
?know (abil): |
Тестирование знаний (умений) |
?diff: 1 |
Уровень сложности от 1 до 3 |
?t: |
Вопрос |
Для каждого типа вопросов был разработан свой способ описания:
•множественный выбор с одним правильным ответом:
t:Содержание вопроса
(): ответ
(): ответ (*): правильный ответ (): ответ
•множественный выбор с несколькими правильными ответами: t: Содержание вопроса
[]: ответ [*]: правильный ответ []: ответ
[*]: правильный ответ []: ответ
•установление последовательности:
t: Содержание вопроса {А}: действие (событие) {Б}: действие (событие) {В}: действие (событие) {Г}: действие (событие)
• свободный ответ:
t: Содержание вопроса
/: вариант 1/: вариант 2/: вариант 3/: вариант 4/: вариант 5/: вари ант 6/: вариант 7/: вариант 8
Разработка структуры для хранения тестовых заданий. На личие различных видов тестовых заданий зачастую предполагает сложную структуру, состоящую из нескольких таблиц для их хране ния в базе данных. Наличие сложной структуры усложняет единооб разную обработку данных и увеличивает количество программного кода, необходимого для интерпретации хранимых данных. Процесс написания и последующей поддержки большого объема программно го кода трудозатратен и чреват наличием ошибок. Для решения дан ной проблемы автором была предложена и внедрена структура дан ных, позволяющая единообразно хранить вопросы всех ранее указан ных типов. Упрощенная версия разработанной структуры изображена на рисунке.
Разработанная структура предполагает наличие двух таблиц для хранения тестовых заданий. В таблице «Вопрос» хранится текст во проса. В таблице «ОтветНаВопрос» хранятся правильные ответы на вопрос. При этом таблица «ОтветНаВопрос» содержит два основных поля - закрытая часть ответа и открытая часть ответа. Открытая часть ответа вопроса содержит ту информацию, которая будет предостав-
лена студенту в неизменном виде. Закрытая же часть содержит ин формацию, которую студент должен будет ввести в процессе тести рования. Например, для вопросов множественным выбором правиль ных ответов в закрытой части будет содержаться знак «*» для верных ответов и пустая строка для всех остальных. Для вопросов на уста новление последовательности в закрытой части будет содержаться правильный порядковый номер варианта ответа.
Вопрос
+TeKCTBonpoca:string
♦
1
*
Ответ -laBonpoc
+0ткрытаяЧастъ:з1ппд +ЗакрытаяЧасть string
Рис. Структура для хранения вопросов
Разработка инструмента импорта. Центральной частью любо го инструмента для импорта данных является синтаксический анали затор (парсер), который позволяет разбирать файлы, предоставлен ные создателями тестов. Существует несколько подходов к написа нию синтаксических анализаторов [2]:
-синтаксические анализаторы, написанные вручную;
-синтаксические анализаторы на основе регулярных выражений;
-генераторы синтаксических анализаторов;
-комбинаторные синтаксические анализаторы [3];
-синтаксические анализаторы на базе онтологий [4].
При реализации инструмента импорта данных для подсистемы тестирования был проведен анализ указанных подходов и осуществ лен выбор на основе вариантного сектора [5]. В результате был вы бран подход на основе регулярных выражений. Данный выбор
обусловлен простотой реализации данного подхода, низким уровнем вхождения для применения регулярных выражений и простотой по следующей поддержки. Одним из недостатков применения регуляр ных выражений называется сложность отладки разрабатываемых программ, но при использовании современных программ (RegexBuddy) и сервисов (regexl01.com) для работы с регулярными выражениями этот недостаток не является актуальным.
Библиографический список
1.ИАС «Университет» [Электронный ресурс]. - URL: http://ivscorp.ru/solutions/419 (дата обращения: 25.04.2015).
2.Building an External DSL in C# [Электронный ресурс]. - URL: http://nblumhardt.com/2010/01/building-an-extemal-dsl-in-c/ (дата обра щения: 20.11.2014).
3.Parser combinators [Электронный ресурс]. - URL: http://msdn.microsoft.com/en-gb/magazine/hh580742.aspx (дата обраще ния: 20.11.14).
4.Ontology-Based Extraction-Transformation-Loading (ETL) Pro cesses Model [Электронный ресурс]. - URL: http://www.academia.edu/ 4092386/Ontology-Based_Extraction-Transformation-Loading_ETL_ Processes_Model_in_Data__ Environments (дата обращения: 20.11.14).
5.Фуксман А.Л. Технологические аспекты создания программ ных систем. - М.: Статистика, 1979. - 11 с.