Информационные моделиГрафические информационные модели Карта, чертежи и схемы, график. Табличные модели В табличной модели перечень однотипных объектов или свойств размещены в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы. Граф Граф - это средство для наглядного представления состава и структуры системы. Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерное математическое моделирование, как разновидность информационных технологий и инструмент познания завоевывает все новые и новые позиции в различных областях деятельности человека. Оно находит широкое применение в технических, экономических, социальных, биологических и многие другие областях знаний. Моделирование и структурный системный анализ становится главенствующим направлением в проектировании и исследовании новых систем, анализе свойств существующих систем, выборе и обосновании оптимальных условий их функционирования. В первую очередь это относится к сфере создания сложных информационно-управляющих систем. Используя различные методы моделирования, можно определить эффективные стратегии принятия решений в различных сферах деятельности. Сегодня специалистам различных направлений необходимо владеть концепциями и методами моделирования, иметь представление об инструментарии, применяемом при моделировании. И этому необходимо учится.
Технологии компьютерного моделирования систем постоянно развиваются и совершенствуются. Появляются различные инструментальные средства моделирования, которые обладают новыми возможностями, начиная от анализа системы и заканчивая генерацией программного кода. Наблюдается тенденция интеграции средств моделирования и автоматизированного проектирования информационных систем в различные систем программирования. Идеи структурного системного анализа получили эффективное применение в рамках развития CASE (Computer Aided Software/System Engineering) технологий. При изучении современных информационных технологий нами уделяется большое внимание использованию данного подхода для анализа информационной системы и построения ее модели. CASE-технология - это комплекс программных средств, поддерживающих процессы создания и сопровождения программного обеспечения. Она включает анализ и формулировку требований, проектирование, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом. Наибольшее распространение технологии построения графических моделей систем получили при разработке программного обеспечения информационно-управляющих систем различного назначения. В настоящее время существуют два основных подхода к разработке информационных систем: функционально-модульный (структурный) и объектно-ориентированный. Структурный подход использует методы графического описания процессов и систем с использованием графических нотаций (ERD, IDEF, DFD и т. п.). Он основан на принципе алгоритмической декомпозиции с выделением функциональных элементов и установлением строгого порядка выполняемых действий. Процесс разбиения системы продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимосвязаны. В структурном анализе используются в основном средства, иллюстрирующие функции, выполняемые системой и отношения между данными. Это AllFusion Process Modeler 7 (ранее BPwin) - инструмент для моделирования, анализа, документирования и оптимизации бизнес-процессов, ERwin Data Modeler (pанее ERwin) используется для построения логических и физических моделей баз данных. Эти средства входят в состав пакета программных средств AllFusion Modeling Suite. Он обеспечивает все аспекты моделирования информационных систем. Объектно-ориентированный подход основан на объектной декомпозиции с описанием поведения системы в терминах взаимодействия объектов. Данный подход основан на использовании универсального графического языка моделирования UML (Unified Modeling Language). Он находит все более широкое распространение, так как позволяет осуществлять возможность сборки программной системы из готовых компонентов, повторного использования библиотеки классов, возможности организации параллельной работы аналитиков, проектировщиков и программистов. Одним из распространенных инструментов проектирования и разработки, используемых в объектно-ориентированном подходе, является Rational Software Architect. Rational Software Architect объединяет все аспекты проектирования и разработки программного обеспечения в один, мощный и простой в работе инструмент. Он поддерживает изучение, проектирование, управление и развитие корпоративных решений и служб. Опыт преподавания дисциплины «Информационные технологии» для студентов специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления», показывает, что при изучении студентами вышеуказанных информационных технологий у них происходит формирование теоретических знаний, практических навыков и умений в области системного подхода к разработке программного обеспечения, о путях применения информационных технологий в организационном управлении. Изучение информационных технологий структурного системного анализа позволяет подготовить грамотного и квалифицированного специалиста в области автоматизированных систем обработки информации.
Существует несколько видов моделирования:
Процессное моделирование - описание деятельности предприятия в виде бизнес-процессов, непрерывных взаимосвязанных функций (например, построение модели в виде организационно-функциональной схемы или по методологии IDEF0). Организационно-функциональное моделирование - графическое описание бизнес-процесса в виде последовательности работ, реализуемой отдельными элементами организационной структуры, с информационными, вещественными и/или финансовыми потоками между ними. Информационное моделирование - описание информационной структуры объектов (сущностей, атрибутов, ключей) с идентификацией отношений между ними (например, построение модели по методологии IDEF1). Имитационное моделирование - моделирование поведения системы в различных аспектах и в разных внешних и внутренних условиях с анализом динамических характеристик бизнес-процессов и с анализом распределении ресурсов (например, с использованием деловых игр).
CASE-средства
Моделирование работы информационной системы особенно важно на первых этапах её создания. Так как исправление допущенных на этом этапе ошибок обходится наиболее дорого, то и польза на этапе анализа задачи и разработки логической модели её решения значительна. За последнее десятилетие сформировалось новое направление в программотехнике - CASE (Computer-Aided Software/System Engineering). В настоящее время не существует общепринятого определения CASE. Содержание этого понятия обычно определяется перечнем задач, решаемых с помощью CASE, а также совокупностью применяемых методов и средств. Очень грубо, CASE - технология представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем программного обеспечения (ПО), поддержанную комплексом взаимоувязанных средств автоматизации. CASE - это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и программистов, заменяющий им бумагу и карандаш на компьютер для автоматизации процесса проектирования и разработки ПО. CASE-средства позволяют получить описание работы создаваемой системы раньше, чем её построили. Потом с их помощью можно анализировать работу системы и оптимизировать подготавливаемые решения. Для этого специально предусмотрен инструментарий проектирования. Если сравнить усилия на непосредственное кодирование с затратами труда на остальные составляющие разработки системы реального времени, то непосредственно кодирование занимает очень малое время по сравнению со всем остальным: анализом, моделированием, обработкой ошибок, тестированием, отладкой, документированием, совещаниями, проектным менеджментом и т.п. Поэтому важнейшее значение имеет хорошее взаимодействие с заказчиком, причем взаимодействовать необходимо на методологической основе. Для формализации отдельных этапов этой методологии необходимо наличие CASE-инструментария. Аналитические схемы не только показывают понимание требований заказчика, но и заставляют понять всю глубину разрабатываемой системы и даже обнаружить пропущенные детали.
Поэтому, при оптимизации сетей во многих случаях предпочтительным оказывается использование математического моделирования. Математическая модель представляет собой совокупность соотношений (формул, уравнений, неравенств, логических условий), определяющих процесс изменения состояния системы в зависимости от ее параметров, входных сигналов, начальных условий и времени. Особым классом математических моделей являются имитационные модели. Такие модели представляют собой компьютерную программу, которая шаг за шагом воспроизводит события, происходящие в реальной системе. Применительно к вычислительным сетям их имитационные модели воспроизводят процессы генерации сообщений приложениями, разбиение сообщений на пакеты и кадры определенных протоколов, задержки, связанные с обработкой сообщений, пакетов и кадров внутри операционной системы, процесс получения доступа компьютером к разделяемой сетевой среде, процесс обработки поступающих пакетов маршрутизатором и т.д. При имитационном моделировании сети не требуется приобретать дорогостоящее оборудование - его работы имитируется программами, достаточно точно воспроизводящими все основные особенности и параметры такого оборудования. Преимуществом имитационных моделей является возможность подмены процесса смены событий в исследуемой системе в реальном масштабе времени на ускоренный процесс смены событий в темпе работы программы. В результате за несколько минут можно воспроизвести работу сети в течение нескольких дней, что дает возможность оценить работу сети в широком диапазоне варьируемых параметров. Результатом работы имитационной модели являются собранные в ходе наблюдения за протекающими событиями статистические данные о наиболее важных характеристиках сети: временах реакции, коэффициентах использования каналов и узлов, вероятности потерь пакетов и т.п. Существуют специальные языки имитационного моделирования, которые облегчают процесс создания программной модели по сравнению с использованием универсальных языков программирования. Примерами языков имитационного моделирования могут служить такие языки, как SIMULA, GPSS, SIMDIS. Существуют также системы имитационного моделирования, которые ориентируются на узкий класс изучаемых систем и позволяют строить модели без программирования. Подобные системы для вычислительных сетей рассматриваются ниже.
|
