МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ»
Базовая кафедра №530
«Автоматики и управления»
при ФГУП «НПЦАП им. академика Н.А. Пилюгина»
Распределённая обработка информации Методические указания
по выполнению курсовой работы
Для обучающихся в магистратуре по направлению подготовки
27.04.04 «Управление в технических системах»
института кибернетики
МОСКВА 2015
Составитель: Е.Н. Тарасов
Редактор: Н.С. Виносьянц
Методические указания по выполнению курсовой работы по курсу «Распределённая обработка информации» для обучающихся в магистратуре по направлению подготовки 27.04.04 «Управление в технических системах» специализации базовой кафедры № 530 «Автоматики и управления» при ФГУП «НПЦАП им. академика Н.А. Пилюгина».
Содержат описание, требования по содержанию и оформлению курсовой работы.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Московского государственного технического университета Московского института радиотехники, электроники и автоматики.
Рецензент: д.т.н., профессор В.А. Немкевич
© МГТУ МИРЭА, 2015 г.
Введение
Целью выполнения курсовой работы по дисциплине «Распределённая обработка информации» является получение практических знаний и навыков использования методов распределённой обработки информации применительно к созданию систем управления (СУ) летательными аппаратами (ЛА) в той предметной области, в которой специализируется студент.
Создание СУ ЛА является сложным и многогранным процессом, в котором объединяются усилия специалистов различных направлений науки и техники. При этом используются самые передовые технологии исследований, разработки, испытаний и анализа результатов испытаний и эксплуатации этих систем. Компьютерные технологии, включая распределённую обработку информации, занимают здесь одно из ведущих мест. Возможности современной компьютерной техники и программного обеспечения позволяют создавать высокопроизводительные комплексы сбора, накопления, обработки и передачи информации, позволяющие объединить усилия и повысить производительность труда специалистов разных направлений за счёт применения методов распределённой обработки данных.
Задачей курсовой работы является разработка проектных решений по созданию различных систем распределённой обработки информации, циркулирующей у разработчиков СУ ЛА на разных этапах жизненного цикла и в разных направлениях ведения проектных работ.
Построение и содержание курсовой работы
Описание предметной области, в которой выполняется курсовая работа.
Необходимо дать краткое описание предметной области, применительно к которой будет использоваться распределённая обработка информации. Поскольку при создании СУ ЛА практически каждый этап работ по всем составным частям СУ основывается на получении, накоплении и использовании большого количества самой разнообразной информации, то распределённая обработка этой информации является весьма актуальной задачей. В качестве примеров областей использования методов распределённой обработки можно назвать следующие:
информационная поддержка процесса разработки программного обеспечения (ПО) СУ;
обработка результатов стендовых испытаний аппаратуры СУ;
обработка результатов натурных испытаний СУ;
комплексы контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) испытаний элементов СУ;
информационная поддержка процесса исследования неисправностей и ремонта аппаратуры;
информационное обеспечение менеджмента качества продукции;
информационное обеспечение разработчиков аппаратуры актуальной информацией по отечественной элементной базе и так далее.
При выборе темы курсовой работы необходимо стремиться к её максимальному приближению к тематике производственной работы магистранта, что позволит сблизить учебный процесс с той предметной областью, в которой он ведёт свою практическую деятельность.
Постановка задачи.
В этом разделе должна быть сформулирована задача, которая ставится в курсовой работе. Эта постановка должна выделять многопользовательское получение, хранение и использование информации в рассматриваемой предметной области, и формулировку задачи создания системы распределённой обработки этой информации в целях достижения эффективного её применения. Должны быть сформулированы основные требования к системе и очерчены те вопросы, на которые будет сделан акцент в курсовой работе. Среди множества вопросов, на которые должен дать ответ проектировщик распределённой системы можно назвать следующие:
анализ информационных потоков между объектами информатизации, на которых строится распределённая система обработки информации;
выбор архитектуры системы распределённой обработки информации;
выбор технических средств для реализации системы;
построение баз данных (БД) распределённой системы;
состав программного обеспечения и его размещение для распределённой обработки.
При выполнении курсовой работы студент должен выбрать и раскрыть 2-3 вопроса из перечня предложенных, или поставленных самостоятельно.
Анализ информационной составляющей поставленной задачи.
Одной из важных проблем проектирования распределённых систем является идентификация источников информации, определение мест и характера изменения этой информации в результате обработки и преобразований, перемещения информации между разными потребителями, места её конечного накопления и хранения. Решается эта проблема путём анализа информационных потоков между различными объектами информатизации и определения характера обработки информации при её коллективном использовании в распределённой системе.
В этом разделе следует определить источники информации, её состав для каждого источника, потребителей информации, состав их выходной информации в результате преобразования входной, хранилища информации и направления её перемещения в процессе работы распределённой системы, т.е. информационные потоки.
Выбор архитектуры системы распределённой обработки.
В этом разделе необходимо выбрать и обосновать архитектуру построения рассматриваемой распределённой системы. При этом должны быть обоснованы:
применение архитектуры вычислительной сети, на которой строится распределённая система;
применение файл-серверных или клиент-серверных технологий;
распределение функционального ПО между клиентами и серверами;
наличие централизованных или распределённых баз данных;
размещение баз данных на распределённых ресурсах системы.
Выбор технических средств *
Раздел предусматривает разработку спецификации технических средств, на которых реализуется рассматриваемая распределённая система. Спецификация должна содержать описание основных технических характеристик оборудования, проектируемого к применению в системе:
стендов для проведения испытаний;
программно-аппаратных комплексов обработки информации;
автоматизированных рабочих мест;
серверов;
коммуникационного оборудования;
средств защиты информации и т.д.
Необходимо описать и обосновать среду передачи информации (витая пара, волоконно-оптическая сеть связи, радиоэфир и пр.).
Построение баз данных распределённой системы*
В лекционном курсе данной дисциплины показывается, что построение БД распределённой системы зависит от выбранной архитектуры и методов обработки информации. В такой системе БД могут иметь следующие структуры:
- централизованная БД с размещением на сервере данных;
- централизованная БД с размещением репликаций на дополнительных серверах или рабочих местах пользователей;
- распределённая БД с размещением на нескольких серверах данных;
- распределённая БД с размещением на рабочих местах пользователей;
- распределённая БД с использованием репликаций локальных БД на рабочих местах пользователей.
В курсовой работе для рассматриваемой распределённой системы следует выбрать одну из приведённых структур БД, обосновав этот выбор.
Для выбранной БД следует представить состав реляционных таблиц с указанием связей между ними. Рекомендуется представить графическую схему таблиц БД с реляционными связями между ними. При этом должны быть выделены таблицы, содержащие условно-постоянную информацию (справочники и классификаторы) и таблицы, которые будут заполняться в процессе работы системы.
Рекомендуется для ряда таблиц дать описание полей с указанием типов переменных, их форматов и образцов представления данных.
Состав программного обеспечения и его размещение для распределённой обработки*
Определение состава программного обеспечения (операционной системы (ОС), программных приложений, специального программного обеспечения и др.) является одной из важных задач при проектировании распределённых систем. Для покупных программных средств, носящих общесистемный характер, (ОС, система управления базами данных (СУБД), антивирусные программы, программные средства защиты, средства разработки приложений) должны быть определены критерии, по которым осуществляется выбор. Здесь важными характеристиками являются: наличие сертификатов, открытость исходного кода, стоимость программных продуктов, обеспечение его поддержки со стороны разработчика, качество эксплуатационной документации и пр.
Программные приложения, к которым относятся офисные программы, специализированные пакеты программ различного назначения, являются, как правило, покупными. Они также выбираются, исходя из ряда критериев, во многом совпадающих с предыдущими.
Специальное программное обеспечение (СПО), характерное для конкретного проекта, является либо заказным и разрабатывается специализированной организацией по техническому заданию (ТЗ), либо создаётся своими силами при наличии необходимого ресурса. В этом случае также разрабатывается ТЗ, которое передаётся разработчикам СПО. ТЗ должно содержать исчерпывающие требования к разрабатываемому программному изделию и условия его применения (ОС, язык программирования, сетевое или мономашинное использование, требования защиты и т.д.).
Распределение ПО в распределённой системе обработки информации зависит:
от выбранной архитектуры распределённой системы (серверы, рабочие места и программно-аппаратные комплексы, топологии вычислительной сети и т.д.);
от принятой технологии работы системы;
от принятого в системе размещения баз данных и др.
В этом разделе следует привести спецификацию ПО всех видов, дать его краткое описание и определить размещение на средствах вычислительной техники (СВТ).
Примечание к разделу 2 методических указаний: * отмечены разделы, состав и содержание которых, могут варьироваться в зависимости от конкретной темы работы и предметной области, в которой она разрабатывается.