Математическое обеспечение

Назначение, состав и структура математического обеспечения

МО в АС предназначено для реализации управляющих решений, рассматриваемых как совокупность действий для достижения поставленных целей в рамках ТЗ.

Состав МО:

1. Математическое описание (формализация) задач.

2. Математические модели их оптимизация.

3. Данные, подготовленные для описания исследуемых процессов.

4. Алгоритмы решения задач.

5. Анализ моделей и алгоритмов по результатам выполненных работ на ЭВМ.

Системы МО АС должна выполнять следующие функции:

1. Реализацию любых процедур обработки данных

2. Компоновку рабочих программ решения конкретных задач из стандартных программ и оригинальных блоков

3. Организацию управления процессом решения задач и их комплексов

4. Реализацию экономико-математических методов решения оптимизационных задач.

МО АС должно содержать средство автоматизации программирования задач, а также средства компоновки рабочих моделей конкретных систем из стандартных программ и их обслуживания.

В МО по последовательности проектирования АСУ рассматривают 3 уровня:

1) МО конкретной АС, которым определяется мощность АС

2) Автоматизацию проектирования АС

3) Автоматизацию программирования и организацию работ на ЭВМ.

Разработка МО предполагает выполнение следующих этапов:

1. Создание модели системы

2. Разработку укрупнённого алгоритма

3. Разработку алгоритмов отдельных элементов МО

4. Проверку достоверности алгоритмов (выбор вычислительных средств, проведение программирования, проверку достоверности программы).

Прежде всего, выполняют постановку задачи моделирования:

1. Определение требований к исходной информации, её сбор

2. Выдвижение гипотез и предположений

3. Определение параметров и переменных моделей

4. Обоснование выбора показателей и критериев эффективности системы

5. Определение содержания и описания модели (основной документ)

Т. к. АСУ является информационной системой, то её функционирование есть последовательность действий по обработке информации, предназначенной для управления. Поэтому рассмотрим структуру МО на примере АСУ. МО АСУ включает совокупность методов и средств, позволяющих строить экономико-математические модели задач управления объектом: методы + модели + алгоритмы обработки информации.

Состав математического обеспечения:

С – средства; Д – документация; М – методы;

СМ – средства моделирования

ОЗУ – описание задач управления

МОМ – методы оптимизации модели

ММС – методы математической статистики

ОЗ – описание задач

ЗА – задания на алгоритмическом языке

ЭММ – экономико-математическая модель

А – алгоритм решения задач

П – контрольный пример

МОЗ – методы определения типа задач

МОС – методы оценки вычислительной сложности алгоритмов

МОО – методы оценки отношений

Программное обеспечение Назначение и состав по

Программное обеспечение АИС – совокупность программ, обеспечивающих функционирование комплекса её технических средств, реализацию целей и задач АИС. ПО включает в себя ОС, ППП (пакеты прикладных программ), СП (системы программирования).

ПО тесно связано с МО, т. к. составляется на базе МО на основе алгоритмов. Состав ПО показан на рисунке.

УЧ – управляющая часть; ОЧ – обрабатывающая часть.

ПОН – программы общего назначения; ПФН – программы функционального назначения.

ОВП – организация выполняемого процесса; ВИБ – ведение информационной базы.

ОС – комплекс программ, управляющих всеми узлами ЭВМ и системой в целом. ОС должна обеспечивать требуемый режим обработки данных.

УЧ обеспечивает решение задачи в требуемом режиме, ОЧ – транслирует содержание задачи, записанной на некотором языке программирования, осуществляет редактирование программных модулей и генерирует необходимую конфигурацию вычислительной системы в целом.

Основной принцип построения ОС заключается в выделении типовых процедур и оформлении их в виде стандартных блоков. Такой принцип называется модульным.

Программный модуль – программный блок, реализующий определенную функциональную возможность и рассчитанный на стандартную форму связи. Наиболее крупными программными блоками ОС являются супервизор и монитор.

Супервизор – совокупность программ, которые постоянно находятся в оперативной памяти и координируют поток задач через систему. Он распределяет ресурсы системы (время центрального процессора, оперативную память, устройства ввода \вывода и т.п.), планирует все операции исправления возможных неисправностей, осуществляет обслуживание по таймеру.

Монитор – совокупность программ, которые обеспечивают управление решением задач на ЭВМ в различных режимах. Монитор получает от работающих программ (процессов) или от оператора управляющие команды-директивы и организует их выполнение.

Постоянно в оперативной памяти находится только часть монитора – резидент, остальная часть монитора хранится во внешней памяти и вызывается по мере необходимости. В некоторых ЭВМ супервизор + монитор образуют программу-диспетчер.

Система программирования (СП) предназначена для автоматизации процесса программирования задач и содержит удобную для работы программиста инструментальную оболочку, трансляторы алгоритмических языков высокого уровня и обслуживающие программы.

Язык программирования (ЯП) – система формального описания различных задач с помощью ограниченного набора терминов по определенным правилам пользования ими.