Приложение а

(Обязательное)

Теоретический материал, который можно использовать при обосновании выбора архитектуры системы

С позиций системного подхода рассматриваемая программная система (программный комплекс, информационно-аналитическая система, пакет прикладных программ и т.п.) является комплексом задач или подсистемой, она изначально должна создаваться как согласованная часть информационной системы предприятия или организации.

В представленных условиях необходимо обосновать выбор одного из программно-технических решений из области допустимых решений. При этом каждый вариант решения оценивается совокупностью кри­териев , которые могут быть взвешены коэффициентами относительной важности . Здесь критерии , называются локальными, каждый из них характеризует некото­рую локальную цель решения; они образуют интегральный кри­терий , коэффициенты , образуют вектор важнос­ти . Оптимальное в этих условиях решение должно удов­летворять соотношению

, (2.1)

где – оптимальное значение интегрального критерия; – оператор оптимизации, он определяет выбранный принцип оптимизации.

Область допустимых решений разбивается на две непересека­ющиеся части:

1. – область согласия, в ней качество решения может быть улучшено по всем локальным критериям;

2. – область компромиссов, здесь улучшение решения по одним локальным критериям приводит к ухудшению решения по другим.

Известно, что оптимальное решение может принадлежать только области компромиссов. Для выбора оптимального вари­анта следует задать смысл оператора оптимизации или выбрать схему компромисса.

В качестве одной из возможных рассматриваем схему компро­мисса, перейдя от пространства выбираемых решений к пространству допустимых локальных критериев , деля ее на область согласия и компромисса. Тогда модель оп­тимизации варианта системы в этой ее части – см. (2.1) можно переписать в следующем виде:

(2.2)

Основными схемами, или принципами компромисса, явля­ются следующие. Принцип равномерности предполагает выбор такого варианта решения, при котором достигается равномер­ность изменений по всем локальным критериям; он реализуется в форме принципов равенства, квазиравенства и максимина. В принципе равенства оптимальным считается вариант, принадле­жащий области компромиссов, при котором все значения ло­кальных критериев равны между собой; в принципе квазиравен­ства в отличие от принципа равенства допускается некоторая разница между значениями локальных критериев в наилучшем случае, что представляет интерес при решении задач дискретного характера. В случае применения принципа максимина из области компромиссов выбираются варианты с минимальными значениями локальных критериев, и среди них отыскивается вариант, имеющий максимальное значение. Критерии этого класса харак­теризуются повышенной чувствительностью к значениям исход­ных данных, что усложняет их использование.

Принцип справедливой уступки основан на сопоставлении и оценке приращений локальных критериев, он реализуется в фор­ме принципов абсолютной или относительной уступки. В пер­вом случае приращения локальных критериев сравниваются по абсолютной величине, во втором – по их относительному изменению. Недостатком принципа абсолютной уступки являет­ся то, что при его использовании большое значение глобального критерия может быть получено за счет больших значений одних локальных критериев при малых значениях других. При исполь­зовании принципа относительной уступки этот недостаток в зна­чительной мере сглаживается.

Принцип выделения одного оптимизируемого критерия осно­ван на максимизации одного локального критерия, на другие критерии при этом налагаются некоторые ограничения.

Принцип последовательной уступки реализуется следующей процедурой. Сначала находится решение, обращающее в макси­мум главный критерий. Затем принимают некоторую «уступку» по этому критерию с тем, чтобы обратить в максимум другой кри­терий; далее принимается «уступка» по второму критерию для достижения максимума по третьему и т.д. Принцип последова­тельной уступки хорош тем, что в его процедуре отчетливо видно, ценой какой «уступки» в одном критерии приобретается выиг­рыш в другом. Свобода выбора решения, приобретаемая ценой даже незначительных «уступок», может оказаться существенной, так как в районе максимума эффективность решения меняется обычно очень слабо.

Далее в качестве схемы компромисса используется принцип последовательной уступки, позволяющий найти оптимальное значение ин­тегрального критерия, когда некоторые из критериев необходимо максимизировать, а остальные минимизировать. Тогда выраже­ние для интегрального критерия примет вид

(2.3)

или соответственно вид

, (2.4)

где , – локальные критерии, которые необходимо максимизировать;

, – критерии, которые необходимо минимизировать.

Для решения поставленной задачи необходимо провести нор­мализацию критериев: вместо действительных значений крите­риев рассматриваются безразмерные величины

, (2.5)

где в знаменателе расположены компоненты «идеального вектора» – векто­ра с идеальными значениями критериев .

В качестве идеального принимается вектор, параметрами ко­торого являются максимально возможные значения каждого из локальных критериев . Ряд прио­ритетов локальных критериев является упорядо­ченным множеством индексов: критерии, индексы которых сле­ва, доминируют над критериями, индексы которых справа. При­оритеты критериев могут быть заданы еще и вектором приорите­та , компоненты которого суть отношения, оп­ределяющие степень превосходства по важности двух соседних критериев: определяет, на сколько критерий важнее кри­терия . Для удобства вычислений обычно полагают . Вектор определяется попарным сравнением локальных крите­риев, предварительно упорядоченных в соответствии с рядом приоритета . Весовой вектор представляет со­бой - мерный вектор, компоненты которого связаны соотношениями , ;

Компонента вектора – весовой коэффициент, определя­ющий относительное превосходство критерия над всеми ос­тальными. Компоненты векторов и связаны соотношением

(2.6)

при (2.7)

При выборе оптимального варианта используется принцип «гибкого приоритета»: оценка вариантов производится по взве­шенному векторному критерию, где в качестве компонентов век­тора критериев используются компоненты вектора .

Для обоснования выбранного варианта необходимо решить задачу дискретной параметрической оптимизации, которая является частным случа­ем многокритериальной задачи принятия решений. Для этого не­обходимо:

1. определить множество параметров системы ;

2. выбрать из множества параметров область компромисса ;

3. определить совокупность частных критериев, оцениваю­щих выбранные параметры ;

4. перейти от пространства к ;

5. определить ряд приоритета и вектор приоритета;

6. найти значения локальных критериев , при которых интег­ральный критерий достигает максимального значения.

В качестве множества параметров системы могут быть выбраны следующие:

1. производительность клиентской части системы ;

2. производительность сервера ;

3. пропускная способность сети .

В качестве критериев можно взять следующие характеристики системы, расположенные в порядке убывания приоритетов:

1) стоимость внедрения ;

2) безопасность ;

3) надежность .

Основные понятия и принципы структурной организации жизненного цикла программных систем приведены в стандарте 180 12207 (российский аналог - ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207).

Набор действий, выполняемых при проектировании архитектуры и составлении проектной документации, регламентируется стандартом IEEE 1016.

На сегодняшний день в программной инженерии выделяют два подхода к проектированию архитектуры ПО, принципиальное различие между которыми обусловлено разными способами модульной декомпозиции систем. Первый подход называется структурным или функционально-модульным и заключается в декомпозиции системы на функциональные взаимоувязанные подсистемы с сохранением целостного представления всей системы. Наиболее современным и эффективным подходом проектирования является объектно-ориентированная технология, позволяющая представить сложное ПС в виде совокупности взаимодействующих объектов. В настоящее время объектно-ориентированный подход является стандартом де-факто, поддерживается UML нотацией, современными САSЕ-средствами, парадигмами программирования и операционными системами (ОС).