Создание и организация диалоговых информационно-справочных систем коллективного доступа для ВЦКП тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Левченко, Франко Андреевич

Введение.

Глава I. Модель диалоговой системы для повышения эффективности функционирования вычислительных центров коллективного пользования.

1.1. Анализ диалоговых систем и основные направления их совершенствования применительно к вычислительным центрам коллективного пользования.

1.2. Исследование характеристик диалоговых информационно-справочных систем.

1.3. Исследование и выбор структуры хранения данных для диалоговых информационно-справочных систем.

1.4. Исследование модели данных диалоговых информационно-справочных систем и их программного обеспечения.

Глава П. Исследование и выбор распределительного алгоритма, требуемого объема памяти и количества терминалов в диалоговых информационно-справочных системах.

2.1. Характеристика и анализ распределительных алгоритмов.

2.2. Анализ и выбор распределительного алгоритма для диалоговых информационно-справочных систем.

2.3. Исследование управления памятью, определение ее объема и выбор оптимального количества терминалов для диалоговых информационно-справочных систем.

2.3.1. Задача выбора оптимального количества терминалов для диалоговых информационно-справочных систем.

Глава Ш. Реализация диалоговой информационно-справочной системы для вычислительных центров коллективного пользования.

3.1* Принципы построения, функциональные возможности и создание диалоговой информационно-справочной системы ОРАКУЛ.

3.2. Реализация программ и функции команд системы ОРАКУЛ.

3.2.1. Реализация системы.

3.3. Влияние системы ОРАКУЛ на эффективность функционирования вычислительных центров коллективного пользования.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Создание и организация диалоговых информационно-справочных систем коллективного доступа для ВЦКП"

Составной частью долговременной экономической политики Коммунистической партии нашей страны является комплекс мероприятий, направленных на дальнейшую интенсификацию народного хозяйства, за счет ускорения научно-технического прогресса во всех его отраслях, и повышения на этой основе эффективности общественного производ-. ства. "В одиннадцатой пятилетке Ставится задача ускорить техническое перевооружение производства, проводить линию на быстрейшее создание и повсеместное внедрение принципиально новой техники и материалов, применение в широких масштабах высокопроизводительной энерго и материалосберегающей технологий" [i] . В условиях развитого социализма эффективное хозяйствование предполагает, прежде всего, интенсификацию производства, т.е. получение наибольшего количества продукции с единицы оборудования, участка, предприятия "для обеспечения полного благосостояния и свободного всестороннего развития всех членов общества" [3J . Вот почему на июньском Пленуме ЦК КПСС в докладе Генерального секретаря ЦК КПСС Ю.В.Андропова определено: "Главный путь к качественному сдвигу в производственных силах - это, конечно, переход к интенсивному развитию, соединение на деле преимуществ нашего социалистического строя с достижениями научно-технической революции. Причем, ее самого последнего этапа, который сулит технологический переворот во многих сферах производства"/^} .

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" [I] интенсификация и концентрация производства объявлены генеральным направлением в подъеме экономики нашей страны, столбовой дорогой в развитии ее производительных сил. В концентрации производства заложены большие возможности для более глубокой специализации и более активного внедрения научно-технических новшеств. В рамках процесса общей концентрации производства происходит и концентрация средств вычислительной техники. Электронная вычислительная техника проникает во все сферы производства на разных уровнях. За истекшую пятилетку вычислительные центры (Щ) обслуживали более 2300 АСУ различного назначения.

Применение автоматизированных систем управления и ЭВМ остается актуальной проблемой сегодняшнего дня. В (Т) говорится: ".создать автоматизированные цехи и заводы, .улучшить систему научно-технической информации и патентно-лицензионную работу. Расширить автоматизацию проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ с применением электронно-вычислительной техники". Эти задачи могут быть решены только с помощью мощных вычислительных средств на машиных, системах и комплексах высокой производительности, с большим числом емких носителей информации, с развитой коммуникационной сетью, связывающей мощные центральные процессоры с периферийным оборудованием и ЭВМ меньшей производительности и большей специализации, а также терминальные средства, обеспечивающие общение с вычислительными системами коллективного пользования. Таким образом, становится типичной иерархическая структура применения вычислительных средств. В центре информационно-вычислительной системы находятся мощные ЭВМ, далее - машины среднего класса или специальные ЭВМ и процессоры и далее - терминальное оборудование.

Интенсификация работ обслуживающего персонала и пользователей вычислительных центров коллективного пользования (ВЦКП) возрастает с каждым годом, что определяется усложнением объектов управления, увеличением длительности их функционирования, ростом разнообразия технических средств. В этих условиях резервы повышения производительности труда пользователей и обслуживающего персонала ВЦКП следует искать в усовершенствовании и автоматизации средств управления вычислительным процессом (ВП) на ВЦКП. При этом абсолютные размеры экономии труда пользователей и обслуживающего персонала ВЦКП образуются за счет экономии овеществленного труда при выполнении следующих работ: отладка и запуск программ, ввод и редактирование текстов программ и данных, выдача инструкций и справок по управлению ВП, решение комплексов задач АСУ и АСУТП. Ф.Энгельс писал: "Повышение производительности труда заключается именно в том, что доля живого труда уменьшается именно в том, что доля прошлого труда увеличивается, но увеличивается так, что общая сумма труда, заключающаяся в товаре, уменьшается; что, следовательно, количество живого труда уменьшается больше, чем увеличивается количество прошлого труда" [4J .

•Создание удобной вычислительной обстановки на ВЦКП, оптимизирующей вычислительный процесс и сокращающей непроизводительные расходы обслуживающего персонала и программистов, - это процесс разработки и использования на ВЦКП диалоговой информационно-справочной системы (ДИСС), позволяющей пользователям отлаживать и эксплуатировать свои программы с терминалов в диалоговом режиме, осуществлять ввод и редактирование как текстов программ, так и данных. По запросу пользователей ДИСС должна выдавать на терминал или печать требуемые справки, вести в диалоговом режиме управление решением задач АСУ и АСУ ТП. Так как ДИСС подобного типа будет использоваться на ВЦКП параллельно с непрерывным вычислительным процессом по решению задач, она должна использовать минимальные ресурсы ЭВМ, иметь минимальное время реакции на запрос пользователя, обладать достаточно простыми и надежными средствами ввода-вывода, манипуляции, хранения и защиты данных.

В начале 70-х годов был разработан ряд диалоговых систем, способствующих только значительному ускорению отладки программ ^20, 28 3 • Однако, эти системы базировались на использовании мощных ЭВМ, терминалов типа пишущей машинки и не предоставляли пользователям сервисных функций и справочных данных, необходимых для эффективной организации вычислительного процесса. Созданные ранее диалоговые системы, как правило, постепенно наращивались дополнительными средствами и, в связи с этим, они все более усложнялись. Сейчас происходит обратный процесс их упрощения, создания логически более стройных и простых систем. В настоящее время общепринятым принципом является децентрализация обработки информации на ВЦКП и наиболее эффективным способом диалоговой отладки признается использование терминалов, подключенных к сравнительно небольшим моделям ЭВМ. В связи с растущей сложностью решаемых задач, общесистемного и прикладного программного обеспечения, необходимость ускорения принятия решений,при управлении вычислительным процессом, быстрой и достаточно полной отладкой программ / требует расширения функциональных возможностей и увеличения эффективности ДИСС, применяемых на ВЦКП. Таким образом, в настоящее время назрела необходимость нового, комплексного подхода к созданию ДИСС, предусматривающего: объединение отладки программ с автоматизированным обслуживанием пользователей, т.е. с режимом программного управления пользователем при вводе программ и данных; конструирование и тестирование программ; выполнение вычислительных работ, решение задач, выдачу инструкций по управлению вычислительным процессом и расшифровку диагностических сообщений при сбоях оборудования, программ и ЭВМ; эффективное сочетание совместной работы пользователей по отладке программ и решением задач технологических комплексов АСУ, АСУП, АСУ ТП в режиме разделения времени.

Среди широкого круга проблем, направленных на реализацию указанного подхода к созданию и организации ДИСС для ВЦКП, в диссертационной работе выделены следующие проблемы: организация данных в базе данных (ЕД); минимизация поиска данных в ЦД системы; построение алгоритмов, минимизирующих память ЭВМ и время реакции системы на запрос пользователя, построение эффективных алгоритмов ввода-вывода данных, возможности работы пользователя с системой в реальном масштабе времени.

Реализация этих решений на единой теоретической и инструментальной основе приведет к сокращению затрат: при создании, внедрении и функционировании программного обеспечения; времени ЭВМ, перфокарт и бумаги; облегчит работу пользователей и обслуживающего персонала ВЦКП. Таким образом, если установлено, что существует возможность практического изменения с помощью ДИСС управления вычислительным процессом и решением задач на ВЦКП, то критерий Ч эффективности для такой системы - есть общая сумма затрат времени, материальных ресурсов и труда, сэкономленных в результате внедрения системы. К.Маркс дает основополагающие положения относительно применения и внедрения машин (систем) в коммунистическом обществе, а именно: "Если рассматривать машины исключительно как средство удешевления продукта, то граница их применения определяется тем, что труд, которого стоит их производство, должен быть меньше того труда, который замещается их применением" [5]. Изложенным и определяется тема диссертационной работы, посвященная исследованию и разработке теоретических основ создания и организации ДИСС для ВЦКП, а также в анализе и обобщении опыта разработки и применении этих систем.

Цель и задачи исследования. Целью исследования являлась разработка теоретических принципов создания и организации новых моделей диалоговых информационно-справочных систем коллективного доступа для ВЦКП, обладающих функциями диалоговых систем отладки программ, информационно-справочных систем, сервисных программ по обслуживанию и управлению вычислительным процессом и позволяющих:

- производить многопультовую (используя дисплеи и терминалы) отладку программ;

- обеспечивать пользователей с БД системы инструкциями, сервисными функциями для управления вычислительным процессом (ВП) и расшифровкой диагностических сообщений при сбоях аппаратуры, оборудования, ЭВМ; при ошибках в программных средствах;

- экономно использовать ресурсы вычислительной системы (ВС);

- в минимальный период времени обрабатывать запросы и выдавать ответы пользователям с БД системы;

- вводить с терминалов, перфокарт, магнитных лент (МЛ), магнитных дисков (ВД) тексты программ, данные, инструкции и требуемую документацию в БД;

- выводить на терминалы, перфокарты, МЛ, ЦЦ и в виде листингов - программы, данные, результаты решения задач и документацию;

- документировать программы, задачи и системы.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи:

- создание математической модели ДИСС с учетом минимизации времени реакции на обработку запросов и выдачу ответов пользователям;

- исследование и выбор оптимальной структуры представления и хранения данных в БД ДИСС;

- исследование и выбор программных средств, обеспечивающих эффективную связь ДИСС с терминалами, а также оптимальную работу по управлению и поддержанию БД системы;

- исследование и выбор организации обработки запросов (заданий) центральным процессором (ЦП) ЭВМ;

- оптимальное управление памятью ДИСС и выбор ее объема;

- выбор количества терминалов для ДИСС;

- организация внедрения ДИСС на ВЦКП.

Предмет и объект исследования. Предметом исследования являются диалоговые системы отладки программ и системы управления базами данных на ВЦКП с целью эффективного управления работами: по отладке программ и данных, выдаче справок и инструкций по управлению вычислительным процессом, решению задач и систем. Базовым объектом исследования выбран ВЦКП ИК им.В.М.Глушкова АН УССР. Правомерность выбора такого объекта исследования основывается на том, что интенсивность и количество выполняемых работ по разработке и эксплуатации математического обеспечения, пакетов прикладных программ и систем здесь значительная. Так, ВЦКП ИК им.В.М.Глушкова АН УССР обслуживает более 5 тыс. пользователей, работающих с ЭВМ в мультипрограммном режиме и системами коллективного доступа. Здесь сосредоточено множество типов моделей ЕС ЭВМ, обеспеченных оперативной памятью от 256 Кб до 8 Мгб, локальными и удаленными терминалами. Кроме того, для более глубокого изучения работ по вопросам организации ВП на вычислительных центрах (ВЦ) были проведены исследования на следующих объектах: ВЦ ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени института электросварки им.Е.О.Патона, ВЦ Киевского авиационно-производст-венного объединения им.50-летия Октября, ВЦ Киевского научно-производственного объединения "Квант", Главном информационно-вычислительном центре (ГИВЦ) Министерства водного хозяйства УССР, ВЦ Главного управления торговли (г.Киев), Львовском кустовом ВЦ Министерства промышленных и строительных материалов УССР (г.Львов), ВЦ Симферопольского госуниверситета (г.Симферополь).

Методология и методика исследования. Теоретической и методологической основой диссертационной работы послужили труды классиков марксизма-ленинизма, решения съездов и пленумов ЦК Коммунистической партии Советского Союза по вопросам интенсификации производства, рационального использования потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов, улучшения качества работы с помощью применения автоматизированных систем управления информационно-справочных систем (ИСС), диалоговых систем коллективного доступа и электронно-вычислительной техники. В ходе исследования изучались и критически анализировались работы отечественных и зарубежных специалистов по созданию и организации диалоговых систем программирования, ИСС, систем управления базами данных, по теории и практике оптимизации ресурсов, временных характеристик ДИСС, организации внедрения и использования систем на Щ и ВЦШ.

Научная новизна результатов исследования. На основании проведенных исследований автором были получены следующие научные результаты:

- разработаны принципы создания диалоговой информационно-справочной системы, которая выполняет функции диалоговой отладки программ, информационно-справочной системы, программ ввода, редактирования текстов программ и данных, обеспечивает пользователей ЕЦКП сервисными средствами;

- исследованы структуры представления данных в базах данных и предложена для ДИСС такая структура, которая обеспечивает минимальное время доступа к данным и оптимальное использование памяти на магнитных носителях;

- научно обоснованы методы расчета временных характеристик ДИСС;

- исследованы и предложены программные средства, обеспечивающие эффективную связь ДИСС с терминалами;

- исследована и разработана организация обработки запросов, поступающих в ДИСС, центральным процессором ЭВМ;

- исследована и разработана организация и управление оперативной памяти ЭВМ при обработке запросов ДИСС;

- исследованы и реализованы алгоритмы оптимального выбора количества оперативной памяти ЭВМ и терминалов для ДИСС;

- создана диалоговая информационная система ОРАКУЛ, реализующая разработанные теоретические методы.

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основе приведенного исследования диссертантом создана ДИСС ОРАКУЛ.

Система на стадии разработки, производства и эксплуатации программных средств позволяет: вести с терминалов ЕС-7920 и дисплеев ЕС-7906 отладку программ на любом из языков программирования для ЕС ЭВМ; вводить исходные тексты программ и данные с перфокарт, дисплеев, терминалов, магнитных лент и осуществлять их контроль; создавать новые разделы программ, процедур и заданий в системных и личных библиотеках с перфокарт, дисплеев, терминалов или других библиотек или используя при создании множество входов; редактировать файлы простой и сложной структуры с экранов дисплеев и терминалов; выполнять запуск программ или комплексов задач с терминалов; вести и тиражировать документацию программных средств; обеспечивать пользователей и обслуживающий персонал ВЦКП сервисом по обслуживанию и управлению вычислительным процессом; сократить ресурсы ЭВМ.

Система ОРАКУЛ может использоваться как фактографическая информационно-справочная система. В качестве данных в базе данных в системе могут храниться и обрабатываться реквизиты широкого спектра документов, а именно: аннотации о книгах в библиотечных фондах; планы организаций, министерств и ведомств; аннотации о патентах; данные о больных.

Разработанные автором в диссертации теоретические методы создания и организации ДИСС ОРАКУЛ, ее программное обеспечение внедрены в Киевском научно-производственном объединении "Квант" (Акт о внедрении ДИСС ОРАКУЛ-П от 25.II.I98I г.); ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институте электросварки имени Е.О.Патона (Акт о внедрении ДИСС ОРАКУЛ-П от 24.12.81 г.); ВЦ Симферопольского государственного университета (Акт приема-передачи научно-технической разработки от 10.10.82 г.), ВЦКП ИК АН УССР (Акт о внедрении системы ОРАКУЛ-П от 27.10.1981 г.), ВЦ Главного управления торговли (Акт о внедрении научно-исследовательской работы от 17.06.82г.), Киевском авиационно-производственном объединении им.50-летия Октября (Акт о внедрении научно-исследовательской работы от 28.10.82г.), ГИБЦ Министерства водного хозяйства УССР (Акт о внедрении научно-исследовательской работы от 20.12.82 г.), Львовском кустовом ВЦ Министерства промышленных и строительных материалов УССР (Акт о внедрении научно-исследовательской работы от 20.12.82 г.). Общий экономический эффект от внедрения разработок составляет 496 тыс. руб. в год. Информационное, алгоритмическое и программное обеспечение по выполненным диссертантом разработкам сдано в Республиканский и Государственный фонд алгоритмов и программ.

Научные публикации по результатам исследования. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ общим объемом i9,S печатных листов, в которых отражены основные положения диссертации. Результаты исследований, изложенные в диссертационной работе, были доложены на 3-х Всесоюзных конференциях (г.Ленинград, 1982 г.; г.Киев, 1981 г.; г.Киев,1981 г.), УШ симпозиуме по проблеме избыточности в информационных системах (г.Ленинград, 1983 г.) и 7-ми республиканских конференциях и семинарах (г.Киев, 1975 г.; г.Киев, 1982 г.; г.Киев, 1982 г.; г.Севастополь, 1982 г.; г.Киев, 1981 г.; г.Черновцы, 1980 г.; г.Киев, 1983 г.) по вопросам диалоговых систем программирования, банков данных, ИСС, программному обеспечению, эффективной организации работ и процессов на ВЦ и ВЦКП.

Структура и краткое содержание работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и заключения.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Левченко, Франко Андреевич

Основные результаты работы изложены в [48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 87^| и доложены на следующих конференциях и семинарах:

1. Всесоюзная конференция "Программное обеспечение вычислительных сетей и систем реального времени", г.Киев, 1981.

2. Всесоюзная конференция "Цути совершенствования комплексного централизованного обслуживания программных и технических средств ЕС ЭВМ", г.Киев, 1981.

3. Вторая Всесоюзная конференция "Диалог "Человек-ЭВМ" (Диалог-82)", г.Ленинград, 1982.

4. Всесоюзная конференция "Цуги совершенствования комплексного централизованного обслуживания программных и технических средств ЕС ЭВМ и комплексов АРМ", г.Киев, 1983.

5. Семинар "Теория и практика эффективной организации вычислительных процессов в АСУ", г.Черновцы, 1980.

6. Школа-семинар "Программно-техническое обеспечение вычислительных центров коллективного пользования АН УССР, г.Киев, 1981.

7. Республиканский семинар "Банки данных и ИСС", г.Киев.

8. Республиканская научная конференция "Цути повышения качества и эффективности использования научно-технической информации", г.Киев, 1975.

9. Республиканский семинар "Вопросы разработки программного обеспечения для управления вычислительным процессом", г.Киев, 1982.

10. Республиканский семинар "Создание и практическое использование автоматизированных информационных систем", г.Севастополь, 1982.

11. Республиканский семинар "Распознающие и информационно-распознающие системы", г.Киев, 1983.

12. Восьмой симпозиум по проблеме избыточности в информационных системах, г.Ленинград, 1983.

Диалоговая информационно-справочная система ОРАКУЛ внедрена в Киевском научно-производственном объединении "Квант", Институте электросварки им.Е.О.Патона, Симферопольском государственном университете, ВЦ Главного управления торговли, ВЦКП ИК им.В.М.Глушкова АН УССР, в Киевском авиационном производственном объединении им.50-летия Октября, ГИВЦ Министерства водного хозяйства УССР. Общий экономический эффект от внедрения работы составляет 496 тыс. руб. в год.

166

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований спроектирована и построена модель функционирования диалоговой системы коллективного доступа для повышения эффективности функционирования ВЦКП.

1.1. Разработан входной командный язык системы.

1.2. Предложен простой метод создания средств расширения диалоговых систем.

1.3. Научно обоснованы средства минимизации времени реакции системы на запросы пользователей, которые состоят в следующем:

- оптимизация буферной памяти ЭВМ;

- управление оперативной памятью ЭВМ разделами;

- выбор телекоммуникационного метода доступа, занимаемого малый объем оперативной памяти (БТАМ);

- реализация базы данных иерархической структуры с инвертированными списками;

- включение управляющей программы ДИСС в ядро ОС;

- выбор оптимального кванта времени обслуживания заданий (запросов) центральным процессором с помощью предложенной в работе модификации распределительного алгоритма с передним и задним планами; это уменьшает непроизводительные потери времени системы и устраняет дискриминацию обслуживания заданий (запросов);

- выбор требуемого ввода-вывода информации в систему (из системы);

- выбор оптимального количества терминалов.

2. Основываясь на проведенных теоретических исследованиях, разработана ДИСС "ОРАКУЛ", повышающая эффективность функционирования ВЦКП.

2.1. На стадии производства программных средств повышение эффективности от использования системы ОРАКУЛ на ВЦКП реализуется за счет обеспечения пользователей за терминалами: сервисными программами, информационными и справочными данными по управлению вычислительным процессом; возможностью редактирования и отладки программ на языках Ассемблера, ПН/1, Фортран и Кобол.

2.2. На стадии эксплуатации программных средств повышение эффективности от использования системы ОРАКУЛ на ВЦКП осуществляется за счет снижения трудоемкости процессов оформления, ведения и тиражирования документации; экономии перфокарт и бумаги; повышения технического уровня и качества вычислительных работ; замены функций нескольких программных средств функциями ДИСС ОРАКУЛ; сокращения ресурсов ЭВМ и сроков освоения системы.

3. Впервые спроектирована и разработана база данных для ДИСС, содержащая диагностику ошибок ОС, трансляторов, компиляторов, утилит, описания процедур, кодов сбоев аппаратуры и ЭВМ, инструкций по управлению вычислительным процессом, использование которой увеличивает производительность труда пользователей и обслуживающего персонала ВЦКП в процессе производства программ, эксплуатации систем (задач), поиска неисправностей технических средств.

4. Производительность выполняемых работ на ВЦКП при использовании ДИСС "ОРАКУЛ" увеличивается в 1,54-2 раза за счет многопультовой отладки программ с одновременной пакетной обработкой и использованием базы данных диагностических сообщений, выдачи пользователям и обслуживающему персоналу справок по управлению вычислительным процессом и представление сервисных функций по манипуляции с наборами данных.

Система ОРАКУЛ реализована на языке Ассемблера. Отдельные модули, предназначенные для расчета оптимального количества терминалов, при проектировании ДИСС и редактирования файлов простой и сложной структуры с данными, представленными в разных форматах, выполнены на языке ПЛ/1.

Комплекс программ, составляющих систем, работает под управлением ОС версии 4.1, 6.1 и 6.1 исполнения 01. Третья редакция системы ОРАКУЛ требует при своей работе следующие ресурсы: оперативной памяти внешней памяти

- 90 Кб;

- 1*99 МД (7, 25, 29 или 100 Мгб)

1+9 МД терминалов: ЕС-7906

- 1*16 - 1*16

- 1*99

- 1*99

- 1*99

ЕС-7920 устройств ввода с п/к устройств вывода на п/к

АЦПУ

Время реакции системы на запрос пользователя при совместной работе с пакетной обработкой заданий 1*1,6 сек.

Теоретические и экспериментальные исследования по проектированию и разработке диалоговых информационно-справочных систем для ВЦКП, построению базы данных, обладающей минимальным временем доступа к данным, оптимизацией буферной памяти, минимизацией времени реакции и ресурсов ДИСС выполнялись в рамках следующих научно-исследовательских тем: "Диалоговая информационно-справочная система 0РАКУЛ"и "Разработать и опробовать автоматизированную систему информационного моделирования и оценки эффективности лучевой терапии злокачественных новообразований в онкодиспансерах".