Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Разработка информационных систем. Учебное пособие
.pdf
2.3. Стадии создания ИС
31
Оценивая технико-экономическую целесообразность создания ИС, ис-
следуют организационно-технологический уровень предприятия и сравнивают его с требуемым нормативным уровнем. С учётом проведённого
сравнения принимают решение о целесообразности создания ИС.
В процессе разработки предварительных требований к ИС выбираются
цели и критерии создания ИС, определяются функции системы и перечень
ограничений на разработку программных, технических, информационных и
финансовых и других средств, а также рассчитываются экономические показатели и выбираются стадии и сроки создания ИС.
Результаты анализа организации отражают в научно-техническом отчё-
те.
В результате проведения работ на стадии ТЗ формируется концепция,
ориентировочный вариант системы и уточняются требования к ней. На стадии ТЗ в общем случае выполняют научно-исследовательские работы
(НИР), разрабатывают аванпроект и ТЗ в целом.
На этапе НИР определяют возможность автоматизации проектных процедур и формируют способы решения автоматизируемых задач, что отражается в отчете по НИР. В ходе проведения работ по аванпроекту формируется предварительная структура и оптимальный вариант системы.
Исходным документом в процессе работы над проектом является ТЗ,
которое формируется по результатам стадии «Исследование и обоснование
создания ИС» и НИР.
На стадии «Эскизный проект» выбирается примерный состав, структура ИС и порядок её функционирования на основе требований ТЗ. В связи с
этим выполняется:
первичная проработка автоматизируемого процесса и основных ре-
шений по структуре ИС и её связи с другими системами;
формирование требований и основных решений для математическо-
го, лингвистического, технического и информационного обеспечений ИС;
расчет технико-экономических показателей.
При формировании структуры ИС выполняют детализацию состава её
подсистем, взаимосвязей подсистем и разрабатывают функциональную
схему ИС в целом. После этого разрабатываются структурные схемы для
видов обеспечений ИС и формируются правила взаимоотношений между
подразделениями при функционировании системы, что составляет основу
2. Модели жизненного цикла ИС
32
организационного обеспечения и документооборота между структурными
подразделениями.
На этапе предварительного анализа экономического эффекта от ввода
системы анализируются затраты на разработку и функционирование системы, эффективность системы и сроки её окупаемости.
Результаты выполнения стадии «Эскизный проект» отражаются в пояс-
нительной записке.
На стадии «Технический проект» выполняются работы, которые в ос-
новном представляют собой принятие окончательных решений по разрабатываемой ИС. Эти решения касаются общесистемных решений по структуре ИС и её функционированию, по всем видам обеспечений и их взаимосвязям, а также формирование документации на покупные компоненты или
ТЗ на их разработку. Результатом выполнения стадии «Технический проект» являются пояснительная записка, задания на подготовительные работы, план мероприятий по подготовке к вводу в действие ИС и описание
проектной операции (процедуры).
Работы, выполняемые на стадии «Рабочий проект», формируют документацию на изготовление компонентов и комплексов системы и ввода системы в эксплуатацию. Эта стадия включает разработку рабочей документации на ИС, разработку или адаптацию программ и разработку проектносметной документации.
В процессе разработки или адаптации программ формируется программная документация по стандартам ЕСПД, а проектно-сметную документацию выполняют по требованиям нормативной документации по строительству.
На стадии «Ввод в действие» проводятся работы, которые обеспечивают промышленное функционирование ИС, позволяют рассчитать фактические технико-экономические показатели системы, обеспечить соответствие
ИС техническому заданию и требованиям нормативно-технической документации. На стадии «Ввод в действие» проводится опытная эксплуатация
ИС, приёмочные испытания и приёмка ИС в промышленную эксплуатацию.
Опытное функционирование выполняется по программе и методике испытаний при участии пользователей организации. В процессе опытного
функционирования проверяется работоспособность системы и её взаимо-
2.4. Эволюция моделей ЖЦ
33
действие с подразделениями организации, а также рассчитываются фактические технико-экономические показатели системы.
При расчёте фактических технико-экономических показателей ИС ана-
лизируется качество проектируемых объектов, реальное повышение производительности труда и трудоемкости проектирования. Рассчитанные показатели приобретают окончательный вид на этапе промышленного функционирования ИС.
2.4. Эволюция моделей ЖЦ
Рассмотрим эволюцию моделей ЖЦ с позиции реализации её этапов.
Последовательность появления моделей ЖЦ составляют каскадные, итерационные и спиральные модели.
Каскадные модели были разработаны в 60-х г.г. ХХ века. В 70–80-х гг.
появились итерационные модели, а после 80-х г.г. появились, широко распространённые в настоящее время, спиральные модели. Однако и сегодня в
проектах встречаются каскадные и итерационные модели.
В каскадной модели (waterfall model – «модель водопада») выполнение
стадий ЖЦ происходит последовательно, без возврата к выполнению
предыдущих стадий (рис. 2.2). При этом переход к следующей стадии выполняется при полном окончании предыдущей стадии. Например, стадия
«Проектирование» начинается по требованиям заказчика при отсутствии
вопросов по предметной области и вопросов, которые решаются на стадии
«Анализ».
Рис. 2.2. Каскадная модель ЖЦ
В связи с этим становится понятно, что каскадная модель, как правило,
применяется в длительных проектах, когда вероятность изменения требований к системе мала или вообще отсутствует. Когда допускается изменение требований к системе или возможность исправления ошибок, допущенных на предыдущих стадиях, то применяется итерационная модель
(рис. 2.3).
Анализ
Проектирование
Внедрение
Реализация
Эксплуатация
2. Модели жизненного цикла ИС
34
Рис. 2.3. Итерационная модель ЖЦ
Итерационная модель применяется с целью минимизации ошибок, до-
пускаемых на предыдущих стадиях разработки, и, вследствие этого, упростить работу с заказчиком ИС за счет широкого доступа к предварительным версиям (прототипам). Поэтому при использовании этой модели каждая стадия ЖЦ становится доступной в процессе создания и внедрения ИС.
Дальнейшее развитие итерационной модели связано с созданием спиральной модели, с помощью которой формируется последовательность
прототипов системы, уточняющих требования заказчика. При этом каждый
виток спиральной модели формирует более совершенную версию ИС
(рис. 2.4).
Рис. 2.4. Спиральная модель ЖЦ
Применение рассматриваемой модели даёт возможность разработчикам
продемонстрировать заказчику работоспособную систему и конкретизировать требования к ней. Применяя спиральную модель, надо не пропустить
переход на следующий виток спирали, т. е. создание следующей версии системы, что обычно выполняют либо по плану, либо основываясь на личном
опыте разработчиков.
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте определение понятию «жизненный цикл ИС».
2. Приведите обобщённый график ЖЦ ИС.
Анализ
Проектирование
Внедрение
Реализация
Эксплуатация
Анализ
Проектирование
Реализация
Внедрение
Эксплуатация
Вопросы для самоконтроля
35
3. Ч то означает время жизни системы?
4. Почему время жизни ИС при её разработке своими силами больше
чем при эксплуатации типовой системы?
5. Что такое инвариантные компоненты?
6. Раскройте понятие программно-методического комплекса.
7. Раскройте понятие программно-технического комплекса.
8. Какие компоненты входят в состав общесистемного ядра ИС?
9. Раскройте понятие общесистемного ядра ИС.
10. Приведите требования к программно-методическому комплексу.
11. Поясните основное назначение базовых ПМК.
12. Раскройте понятие спиральной модели ЖЦ.
13. Раскройте понятие итерационной модели ЖЦ.
14. Раскройте понятие каскадной модели ЖЦ.
15. Поясните процесс эволюции моделей ЖЦ.
16. Перечислите стадии создания ИС.
17. Приведите основные виды работ на стадии эскизного проекта.
18. Приведите основные виды работ на стадии технического проекта.
19. Приведите основные виды работ на стадии рабочего проекта.
20. Сравните достоинства и недостатки использования в процессе раз-
работки ИС спиральной, итерационной или каскадной модели ЖЦ.
36
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИС
3.1. Введение
При подготовке материала разд. 3 использована литература [14–19].
Оценка производительности ИС на ранней стадии её создания является
необходимым условием эффективной и качественной разработки системы,
создания оптимальных вариантов её построения, а также решения вопросов, связанных с модернизацией и управлением функционированием.
Производительность ИС – понятие многопараметрическое. Наиболее
общим параметром производительности ИС является количество унифицированных проектов, выполняемых в плановую единицу времени. Используются и другие параметры, например, производительность узкого места
обработки информации, время работы периферийных устройств, загрузка
системы.
Параметры производительности в основном зависят от состава и организации ТО и общесистемного ПО, т. е. программно-технического комплекса (ПТК). Поэтому требуются методы и средства, позволяющие устанавливать соответствие ПТК предъявляемым к ним требованиям. Такие методы должны отвечать на вопрос «что, на что и как влияет?», иметь достаточную оперативность и вычислительную эффективность. Кроме того, эффективность ИС ощутимо зависит от оперативности взаимодействия пользователя с ПТК.
В связи с этим при разработке ПТК необходимо наряду с привлечением
математических моделей оценивать такие важнейшие параметры, как производительность, оперативность и надежность.
Рассмотрим такую составляющую производительности и оперативности, как время реакции системы на запрос.
Время реакции системы на запрос соответствует среднему времени от
конца ввода на клавиатуре до появления на экране монитора символа ответа. На это время оказывают влияние величины, связанные с обработкой запроса разнообразными ресурсами ВС. При этом одна группа таких величин
зависит от технических характеристик устройств, а другая группа величин
зависит от задержек в ожидании освобождения ресурсов системы, обрабатывающих запросы других пользователей. Значение таких задержек определяется числом пользователей в системе, дисциплиной очередей и другими факторами при взаимодействии запросов с ресурсами.
3.2. Базисные и интерфейсные модели
37
При оценке времени реакции системы на запрос пользователя необхо-
димо решить следующие задачи:
правильно и без малозначащих деталей отразить маршрут прохож-
дения запроса в системе;
выполнить оценку задержек, которые связаны с конкуренцией за-
просов за ресурсы.
Эти задачи решаются построением и исследованием математической
модели, в которой свойства системы количественно выражаются через параметры. Среди таких параметров выделяют выходные, внутренние и
внешние, от которых зависят выходные параметры. При этом параметры
подразделяют на контролируемые и неуправляемые. Контролируемые параметры можно выбирать или изменять в ходе исследования, а неуправляемые параметры недоступны выбору или изменению.
3.2. Базисные и интерфейсные модели
На время реакции системы на запрос влияют такие факторы, как:
возникновение очередей и появление задержек на обслуживание;
случайный характер формирования маршрутов запросов к ресурсам
системы и случайные времена обработки запросов.
Математический аппарат теории массового обслуживания позволяет со-
здавать и исследовать модели случайных процессов образования очередей,
а сами модели называются системами массового обслуживания (СМО).
С помощью математического аппарата теории массового обслуживания
устанавливаются соотношения между выходными параметрами системы
(время реакции или пропускной способности) и параметрами, которые
обобщённо описывают элементы СМО или её структуру. Такими параметрами, например, являются:
моменты функций распределения времени обслуживания;
интенсивности потоков заявок;
вероятности переходов между узлами сети и другие.
Такие параметры называются обобщёнными параметрами моделей, а
получаемые с их помощью соотношения называются базисными моделями.
Необходимо также иметь соотношения, которые связывают обобщенные параметры с реальными техническими параметрами. Такие соотношения называются интерфейсными моделями.
3. Моделирование ИС
38
В результате разделения математических моделей на базисные и интерфейсные появилась возможность применять одни и те же базисные модели для решения разнообразных задач, а настройку на конкретную задачу
выполнять изменением интерфейсных моделей.
3.3. Компоненты систем массового обслуживания
Модели СМО предназначены для изучения систем со случайным характером поступления заявок в систему и случайным характером обслуживания заявок, что может приводить к образованию очередей за услугами.
Поэтому при изучении СМО определяют вероятностные параметры, связанные с моментами прихода заявок на обслуживание, распределением
длин очередей на обслуживание и распределением времён ожидания обслуживания. Такие параметры важны для определения перегрузок системы
и возможности компенсации потерь от перегрузок улучшением обслуживания.
Разнообразие видов обслуживания приводят к разным видам СМО. Поэтому рассмотрим некоторые общие характеристики СМО, связанные с
классификацией их моделей.
Описать СМО можно, задав поток заявок, дисциплину обслуживания
очереди и аппарат обслуживания.
Входной поток. Поток заявок задаётся вероятностным законом, который управляет временем прихода заявок на обслуживание. При этом заявка
может быть единичной, например, клиент пришёл к стоматологу, или групповой, например, группа друзей зашла в кафе. Поэтому различают СМО с
единичным обслуживанием и СМО с групповым обслуживанием.
Входной поток заявок характеризует мощность источника заявок, который может быть с неограниченной мощностью (например, крупный международный аэропорт) и с ограниченной мощностью (например, группа
станков, обслуживаемых бригадой).
Иногда состояние обслуживающей системы влияет на характеристики
входного потока. Например, заявке отказано в постановке в очередь на обслуживание, в связи с отсутствием свободных мест в узле ожидания или
потому, что слишком длинная очередь на обслуживание и заявка может отказаться от ожидания.
3.4. Основы моделирования СМО
39
Дисциплина очереди. Для описания порядка обслуживания заявок
необходимо задать дисциплину очереди. В наиболее простых дисциплинах
очереди заявки в ожидании обслуживания выстраиваются в ряд, например,
«первый пришёл – первый обслужись» или наоборот.
Порядок обслуживания заявок может быть случайным (например,
опрос прохожих на улице) или состоящим из случайного и детерминированного фактора (обслуживание очереди с элементом «по знакомству»).
Часто порядок обслуживания заявок формируется с использованием
системы приоритетов, например, эвакуация людей с терпящего бедствие
корабля. Заявка может покинуть очередь до её обслуживания. В этом случае дисциплина очереди называется с ограниченным временем ожидания
поступающих заявок.
Аппарат обслуживания (АО). АО характеризует длительность обслуживания и число заявок, обслуженных за это время. При этом время обслуживания зависит от запросов клиентов и от состояния самой обслуживающей системы. В определённых ситуациях учитывается вероятность отказа АО в некотором интервале времени.
Для описания механизма обслуживания задают также количество и
взаимное расположение АО. При этом АО в зависимости от их взаимного
расположения могут функционировать параллельно или последовательно.
Например, СМО магазина в часы пиковой нагрузки с образованием очередей ко всем кассирам, когда клиенты выбирают одну из очередей (параллельность) или, например, процесс, где изделия проходят последовательную обработку в ряде цехов (последовательность).
3.4. Основы моделирования СМО
При анализе СМО применяется следующий подход.
На первом этапе применяют простые, математические модели, позволяющие приближенно описать реальную систему. Затем разрабатывают
имитационную модель для ЭВМ, позволяющую более глубоко учесть существенные аспекты задачи.
Разработчика всегда интересует следующие характеристики СМО:
распределение вероятности для количества пришедших заявок и для
длительности их ожидания;
вероятность занятости или незанятости АО и распределение вероят-
ностей длительности свободных или занятых периодов времени;
3. Моделирование ИС
40
вероятность превышения заданной длины очереди и распределение
вероятностей интервалов между завершением процедур обслуживания.
Вычисление указанных характеристик в случае простых СМО выпол-
няется аналитическими моделями, в более сложных случаях используют
имитационные или другие модели.
Определим некоторые свойства потока событий, которые широко ис-
пользуются в моделировании СМО.
Ординарность – означает пренебрежимо малую вероятность попада-
ния двух событий в один малый отрезок времени t.
Отсутствие последствий – означает, что события, попадающие на
непересекающиеся участки времени, являются независимыми. Это свойство называют отсутствием последствий в потоке, т. е. будущее процесса
не зависит от его прошлого.
Стационарность – означает постоянную плотность событий в потоке,
т. е. поток является однородным по времени.
Если входной поток ординарен, стационарен и без последствия, то он
называется простейшим или стационарным пуассоновским потоком.
Такие потоки, с одной стороны, широко распространены, а с другой –
формируются потоки, близкие к простейшему в результате суммирования
потоков со свойствами стационарности и ординарности и любым последствием. Таким образом, простейший поток является дискретным распределением Пуассона с плотностью распределения числа заявок за время t
,
!
)(
)(
t
n
n
e
n
t
tP
где Pn(t) – вероятность поступления n заявок за время t;
– интенсивность (плотность) потока.
Число заявок в заданном интервале. Для распределения Пуассона
математическое ожидание M(n) = t. Используя распределение Пуассона,
определяется вероятность прихода за время t не более n заявок. Для этого
используется функция распределения
.
!
)(
)(),(
00
n
k
k
t
n
k
k
k
t
etPtnF
Вероятность поступления более n требований за время t равна 1–F(n, t).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]