15.3 Архитектура асни

Программно-аппаратный комплекс АСНИ состоит из средств методического, программного, технического, информационного и организационно-правового обеспечения. Основная функция АСНИ состоит в получении результатов научных исследований (комплексных испытаний) путем автоматизированной обработки экспериментальных данных и другой информации, получения и исследования моделей объектов, явлений и процессов на основе применения математических методов, автоматизированных процедур, планирования и управления экспериментом.

Автоматизированные процедуры в АСНИ состоят в том, что исследования (испытания) объектов, явлений и процессов, получение и исследование математических моделей осуществляется путем взаимодействия пользователя с АСНИ в режиме диалога.

В АСНИ могут осуществляться автоматические процедуры, при которых обработка данных, идентификация или построение математических моделей производятся без участия человека.

В АСНИ могут применяться также процедуры планирования и управления экспериментом, при которых использование моделирования корректирует условия эксперимента, а экспериментальная информация используется для выбора математической модели из некоторого заданного множества таких моделей.

Результатом функционирования АСНИ является подтверждение (отклонение) гипотез или совокупность законченных математических моделей, удовлетворяющая заданным требованиям, а также обработанные результаты исследований, наблюдений и измерений.

Функционирование АСНИ должно обеспечивать получение выходных документов, выполненных в заданной форме и содержащих результаты научных исследований или испытаний, а также рекомендации по использованию этих результатов для прогнозирования, управления или проектирования. Основными структурными звеньями АСНИ являются подсистемы. Подсистемой АСНИ называется выделенная по некоторым признакам часть АСНИ, обеспечивающая выполнение определенных автоматизированных процедур исследований (испытаний) и получение соответствующих выходных документов. Различаются объектно-ориентированные (объектные) и обслуживающие подсистемы АСНИ. Объектная подсистема осуществляет получение и обработку экспериментальных данных с некоторого конкретного процесса ,объекта. Обслуживающая подсистема осуществляет функции управления и обработки информации, не зависящие от особенностей исследуемого явления, объекта или процесса. Обслуживающими могут быть, например, подсистемы:

• - управления АСНИ;

• - диалоговых процедур;

• - численного анализа;

• - планирования и оптимизации эксперимента;

• - ввода, обработки и вывода графической информации;

• - информационно-поисковых процедур.

Подсистема АСНИ состоит из компонентов, объединенных общей для данной подсистемы процедурой. Компонентом называется элемент средств обеспечения, выполняющий определенную функцию в подсистеме АСНИ. Структурное единство подсистемы АСНИ обеспечивается связями между компонентами различных средств обеспечения, образующими подсистему. Структурное объединение подсистем АСНИ в систему обеспечивается связями между компонентами, входящими в подсистемы. Средства обеспечения АСНИ состоят из компонентов:

• - методического обеспечения;

• - программного обеспечения;

• - технического обеспечения;

• - информационного обеспечения;

• - организационно-правового обеспечения.

Компонентами методического обеспечения являются документы, в которых изложены полностью или со ссылкой на первоисточники: теория, методы, способы, математические модели, алгоритмы, алгоритмические специальные языки для описания объектов, терминология, нормативы, стандарты и другие данные, обеспечивающие методологию научных исследований или испытаний в подсистемах АСНИ.

Из состава методического обеспечения могут выделяться компоненты математического и лингвистического обеспечения. Компонентами программного обеспечения являются документы с текстами программ, программы на машинных носителях и эксплуатационные документы, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем АСНИ. Программное обеспечение подразделяется на общесистемное и прикладное. Компонентами общесистемного программного обеспечения являются, например, операционные системы, стандартные управляющие программы на базе операционных систем, трансляторы с алгоритмических языков и языков управления, эмуляторы. Компонентами прикладного программного обеспечения являются программы и пакеты прикладных программ, предназначенные для осуществления процедур исследований или испытаний. Компонентами технического обеспечения являются устройства вычислительной и организационной техники, средства и устройства связи с объектом, измерительные и другие устройства или их сочетания, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем АСНИ.

Совокупность компонентов технического обеспечения образует комплекс технических средств АСНИ.

Компонентами информационного обеспечения являются документы, содержащие описания стандартных процедур, типовые математические модели, основные законы, формулы, константы и другие данные, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем АСНИ.

Совокупность компонентов информационного обеспечения образует информационную базу (базу данных) АСНИ.

Компонентами организационно-правового обеспечения АСНИ являются методические и руководящие материалы, положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования, инструкции для пользователей и другие документы, обеспечивающие взаимодействие подразделений организации или предприятия при создании, эксплуатации и развитии АСНИ.

При создании и развитии АСНИ рекомендуется применять следующие принципы:

• - последовательное расширение сферы автоматизации научных исследований;

• - интеграция АСНИ;

• - типизация, унификация и стандартизация компонентов АСНИ;

• - тиражирование типовых подсистем и компонентов АСНИ;

• - применение единой методологии создания и развития АСНИ;

• - системный подход к проектированию;

• - адаптивность;

• - разработка критериев эффективности АСНИ.

Интеграция АСНИ включает в себя:

• - создание многомашинных иерархических измерительно-вычислительных комплексов коллективного пользования, обслуживающих несколько экспериментов;

• - развитие информационной базы (создание централизованных и распределенных банков научных данных, обмен научными данными по каналам связи между АСНИ в согласованных форматах, унификацию структур данных и типизацию систем управления базами данных);

• - развитие общесистемного программного обеспечения (унификацию операционной среды, использование стандартных и создание специализированных телекоммуникационных методов доступа, создание многоабонентских систем реального времени, работающих в режимах мультидоступа).

В качестве основы для создания АСНИ должны использоваться типовые, проблемно-ориентированные или специализированные измерительно-вычислительные комплексы (ИВК), включающие в себя серийные средства измерительной техники, а также типовое программное обеспечение.

Особое внимание должно быть уделено типовой аппаратуре сопряжения ЭВМ с объектом исследования, созданию типовых программно-управляемых модульных систем для сбора информации и управления сложными объектами. Требования к этой аппаратуре формируются на основе соответствующих государственных и международных стандартов с тем, чтобы обеспечить максимальную совместимость технических и программных средств АСНИ, производимых различными организациями и в различных странах. Необходимо использовать стандарты КАМАК, обеспечивающие аппаратурную и программную совместимость подсистем и компонентов АСНИ.

Важнейшим условием унификации и типизации компонентов и подсистем АСНИ является широкое использование в них агрегатных средств измерительной и вычислительной техники, удовлетворяющих требованиям конструктивной, информационной, эксплуатационной, энергетической и других видов совместимости.

В разработке новых компонентов АСНИ необходимо широко применять аппаратную реализацию наиболее типовых функций обработки данных, операционных систем и других функций управления операционной средой.

Компоненты технического обеспечения должны создаваться на базе:

• - серийных средств вычислительной техники общего назначения;

• - серийных агрегатных средств измерительной техники общего назначения;

• - специализированных технических средств, если их применение в АСНИ технически и экономически оправдано;

• - современных технических средств общего назначения для сопряжения ЭВМ с объектами исследования.

Компоненты информационного обеспечения должны создаваться на основе:

• - максимального использования серийных технических и программных средств;

• - гибкой организации и открытой структуры, приспособленной к пополнению и объединению открытых систем;

• - возможности логической структуризации данных по формальным признакам;

• - возможности одновременного использования данных несколькими подсистемами АСНИ;

• - обеспечения точности стандартных и нормативных данных;

• - разграничения доступа и защиты файлов и блоков данных;

• - соответствия международным стандартам открытых систем.

Компоненты организационно-правового обеспечения АСНИ должны создаваться на основе:

• - прогрессивных методов научных исследований и испытаний;

• - стандартов и нормативных документов, регламентирующих научные исследования в отрасли;

• - современных методов планирования и управления;

• - анализа экономической эффективности и применения мер материального стимулирования.

Развитие (совершенствование) компонентов АСНИ осуществляется путем создания новых модификаций (в том числе новых редакций, версий, типов) этих компонентов.