Автореферат по магистерской работе

• Автореферат
  • Список использованной литературы
• Библиотека

Автореферат выпускной работы магистра

С развитием компьютерных технологий, а также всеобщей информатизации, и внедрение во все технологии глобальной сети Интернет, наблюдается тенденция перевода работы многих отраслей из ручных расчетов в “цифровые”, при помощи специальных программ. Особенно остро ощущается этот переход в таких отраслях, как инженерия, экономика, делопроизводство. В связи с этим растет спрос на программы, позволяющие проводить инженерные, экономические и другие расчеты при помощи новейших разработок в области компьютерных технологий.

В нашей стране, где большая часть предприятий являются частными, а их средства не позволяют тратить большие деньги на приобретение дорогостоящих программных продуктов, предназначенных для проведения тех или иных операций, расчетов и т.п., растет количество тех, кто для проведения нужных расчетов обращает свой взгляд в Интернет. Большая часть “ищущих” находит то, что им требуется, так как на сегодняшний день существует множество Интернет-сайтов, предоставляющих услуги Online-расчетов для своих посетителей. Эти сайты созданы сравнительно недавно, и большинство из них являются бесплатными. Это связано с тем, что Интернет в последнее время активнее используется не только для получения информации, но и для вычислений, направленных как на быстрое решение нужных задач, так и на оптимизацию работы компаний.

Однако на сегодняшний день не существует универсальной системы расчетов, которая позволила бы каждому ? и школьнику, и студенту, и бухгалтеру, и инженеру провести нужные ему расчеты на одном сайте.

Целью научно-исследовательской работы студента, стала проблема в исследовании специализированных Интернет-сервисов, для выявления наиболее необходимых универсальных методов и средств создания Интернет-системы, позволяющей проводить такие расчеты студентам ДонНТУ.

Поскольку Донецкий национальный технический университет подготавливает, в основном, инженеров, то, соответственно, большая их часть является инженерными. Они призваны помочь абитуриентам и студентам в проведении необходимых исследований. На базе существующего вычислительного портала ДонНТУ будут созданы, дополнительные ответвления, призванные помочь студентам специальностей групп ВТ/СП.

На данный момент в глобальной сети существует множество страниц посвященных онлайн-расчётам, призванные помочь большинству людей различной сферы деятельности. Рассмотрим несколько примеров таких страниц.

Интернет в настоящее время используется не только как практически неограниченное информационное пространство, но и в качестве мощной вычислительной и моделирующей среды. В связи со стремительным развитием Интернет в этом направлении с помощью Интернет - технологий можно создавать не только информационные сайты и страницы, но и целые системы расчетов, которые на основе введенных данных производят вычисления и выдают результат в требуемом виде. Это направление сейчас очень актуально. На страницах Интернет уже работают OnLine-калькуляторы, производящие различные инженерные и научные расчеты для большого круга областей: машиностроение, экономика и менеджмент, математика, физика, химия, биология и др. На сайтах компаний помещены OnLine-версии выпускаемой ими продукции. Таким образом, можно выделить несколько возможных вариантов применения расчетных систем на базе инфраструктуры Интернет. Существуют специальные Интернет-ресурсы, которые могут предоставлять расчетный сервис по различным учебным направлениям и дисциплинам. В ресурсах предлагаются следующие модули:

Это одни из самых распространенных вычислений находящихся, как на русскоязычных, так и на англоязычных страницах в Интернет.

 

Работа выполнялась в соответствии с планом научных работ Донецкого национального технического университета.

Целью данной работы является разработка методов и средств выполнения инженерных расчетов на базе инфраструктуры Интернет.

Для достижения заданной цели и решения обозначенной проблемы в работе поставлены и решены следующие задачи:

 

Применен теоретический анализ и обобщение данных научно- методической литературы; компьютерный эксперимент; методы математического анализа и статистики.

Компьютерный эксперимент ? это компьютерное программирование. Этот метод основан на выполнении специально разработанных тестирующих программ для сбора и анализа данных о работе системы.

Научная новизна заключается в том, что впервые на основе применения комплексной методики анализа технологий выполнения инженерных расчетов и программных средств выявлены основные концепции функционирования расчетной системы на базе инфраструктуры Интернет, определены схемы ее работы. Предложены методы функционирования такой системы, основанные на принципах модульности и расширяемости. Выявлены факторы, влияющие на производительность разработанной системы, объективно характеризующие различия в сетях, в которых может функционировать система. Экспериментально обоснована эффективность функционирования разработанной системы в сети ДонНТУ. Разработана технология оценки производительности системы, включающая ряд программ на языке JavaScript .

Практическая ценность работы заключается в предложенных методах функционирования системы инженерных расчетов, основанных на принципах модульности и расширяемости. Такие методы позволяют разрабатывать Интернет-системы группой независимых разработчиков с последующей интеграцией отдельных расчетных модулей в единый готовый ресурс.

Во введении обосновывается актуальность работы.

В первой главе диссертационной работы проведен анализ состояния проблемы разработки методов и средств выполнения инженерных расчетов. Приводится обзор и сравнительный анализ научных и математических пакетов (MATCAD, MATLAB, Mathematica и Maple), а также современных CAD, CAM и CAE-систем и существующих Интернет-ресурсов для выявления требований к системе инженерных расчетов на базе инфраструктуры Интернет. Выделены разные варианты применения таких расчетных систем. Обоснована необходимость создания расчетной системы в ДонНТУ в качестве помощника студентам и аспирантам в решении их научных и инженерных задач.

Во второй главе приводится определение основных концепций функционирования системы расчетов на базе инфраструктуры Интернет, разрабатываются схемы ее работы. Затем описывается структура разработанной системы, тематика расчетных модулей, схема работы расчетного модуля. Приводится описание разработанных методов и средств выполнения расчетов.

В третьей главе работы описываются особенности реализации системы, которые заключаются в использовании современных Интернет-технологий: JavaScript , Flash , Java . Приводится описание вышеуказанных технологий как средств выполнения инженерных расчетов. Рассматриваются основные принципы функционирования системы: модульность, расширяемость.

В четвертой главе описываются понятия “Инфраструктура Интернет”, “Клиент-серверное взаимодействие”. Перечисляются качественные характеристики для клиент-серверной системы. Затем приводится вывод формул по нахождению времени загрузки страницы, проводится анализ рабочей нагрузки на систему, определяется понятие “Производительность системы”, факторы влияющие на производительность, методы оценки производительности. Далее описана экспериментальная часть по исследованию качественных характеристик разработанной системы с выводами по эффективности ее функционирования.

Содержание главы, в которой проходит описание программных средств помогающих в разработке вычислительных страниц приведено ниже. Все ниже приведенные языки для расчетов интегрируются в язык гипертекстовой разметки HTML ? это язык компоновки документов и организации гиперссылок. HTML используется для кодирования документов в системе World Wide Web. Средствами HTML задаются синтаксис и размещение специальных встроенных указаний, соответственно которым браузер отображает содержимое документа: текст, изображения и данные других типов, поддерживаемых данным браузером. Текст самих встроенных указаний Web-броузером не отображается. В языке HTML, кроме того, реализована поддержка механизма специальных гипертекстовых ссылок, которые обеспечивают связь данного документа с другими документами (последние могут находиться в локальной системе, в системе World Wide Web или могут быть получены с помощью других ресурсов Internet - FTP, Gopher и т.д). Применение механизма гипертекстовых ссылок разрешает сделать документ интерактивным. Базовый синтаксис и семантика языка HTML определены в стандарте HTML. Стандарт HTML, как и все другие стандарты, которые имеют отношение к Web, разрабатывается под эгидой консорциума World Wide Web Consortium (W3С). Наиболее функциональные реализации HTML базируются на наборах тэгов, используемых в большинстве популярных браузеров. HTML-документ состоит из текста, который представляет собой содержимое документа, и тэгов, которые определяют структуру и внешний вид документа при его отображении браузером. Структура HTML-документа проста. Текст всего документа содержится внутри тэгов. Текст документа состоит из элементов заголовка и тела, которые выделяются соответственными тэгами. В заголовке указываются название HTML-документа и другие параметры, которые браузер будет использовать при отображении документа. Тело – это та часть, в которую помещается собственно содержимое НТМL-документа. Тело включает предназначенный для отображения текст и управляющие маркеры документа (тэги), которые используются браузером. Тэги содержат указания о способе отображения текста. С помощью тэгов, кроме того, создаются ссылки на файлы, которые содержат дополнительные данные (графику, звук), и сказываются точки привязки (гиперссылка), с помощью которых одни документы связываются с другими документами. Регистр символов в именах тэгов и атрибутов не учитывается, чего нельзя сказать о значении атрибутов. Например, в особенности важно использовать нужный регистр при введении URL других документов как значения атрибута href.

Язык JavaScript за последние годы стал стандартным языком сценариев для Web. Это произошло благодаря таким возможностям JavaScript :

Очень важным в JavaScript является объектная модель. Объекты в языке JavaScript имеют свойства и методы, могут отвечать на события. Однако, сам язык не имеет существующей в ООП наследственности. Вместо иерархии классов, привычных для языка С++, которая является основой наследования, объектная модель JavaScript – это иерархия контейнеров. Принцип отношения содержания заключается в том, что один объект содержит другие объекты. Объекты JavaScript бывают трёх типов:

Встроенные в JavaScript функциональные возможности со стороны клиента всецело зависят от действий, выполнение которых обеспечивают HTML -страницы.

Несмотря на то, что JavaScript играет ключевую роль именно со стороны клиента, зачастую этот язык используется при создании серверных приложений (с помощью Netscape Server - Side JavaScript (SSJS)). SSJS , как и его клиентский эквивалент, представляет собой набор объектов, функций и методов, расширяющих стандарт ECMAScript . Применительно к разработке Web -приложений, он используется в качестве серверного языка сценариев, заменяющего CGI и другие технологии.

Таким образом, JavaScript многоаспектный язык, который может применяться в различных контекстах для решения проблем. связанных с Web . Этот язык был применен для выполнения вычислений на стороне клиента при создании расчетных модулей системы.

Java предоставляет разработчику огромный спектр возможностей для создания многофункциональных Интернет-приложений.

Язык Java был разработан фирмой Sun , как платформенно-независимый, переносимый, объектно-ориентированный язык для Интернет и Интранет.

Технология Java обеспечивает разработчиков основой для создания решений, при разработке которых не нужно задумываться об операционной системе и аппаратной платформе, на которых эти решения будут функционировать. Независимость от платформы достигается за счет того, что уникальные характеристики каждой из поддерживаемых Java 2 платформ, реализованы в виде оболочки, называемой Java Runtime Environment (JRE). Во время создания приложения разработчик пишет код на языке Java так, как если бы в мире была бы всего одна программно - аппаратная платформа. Компилятор языка Java преобразует код в последовательность байт-кодов, которая будет выполняться на одной из платформ в рамках JRE.

Java Runtime Environment содержит специальные средства проверки кода, обеспечивающие надежность и защищенность программ, загрузчик классов, который динамически загружает классы в процессе выполнения и виртуальную машину Java (Java VM), которая выполняет последовательность байт-кодов, взаимодействую с конкретной операционной системой. Такой подход освобождает разработчика от необходимости обращать внимание на специфику какой-то конкретной операционной системы и позволяет внедрять Java-приложения на более чем одной платформе.

Платформа Java 2 (Java Development Kit 1.2) представляет собой физическую реализацию технологии Java . Она состоит из следующих основных компонентов:

Изначально, Sun выпустила Java 2 Runtime Environment для следующих платформ: Solaris, Windows NT Server 4.0 и Windows 95/98. Сейчас Java 2 реализована на платформах: AIX, Digital UNIX, HP - UX, Mac OS, Linux, IRIX, NetWare, OpenServer, OpenVMS, RISC - OS, OS /2, OS /390, Solaris, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows NT - Alpha (DEC), UnixWare.

В состав средств разработки на Java (JDK 1.2) входит большое число утилит, которые можно подразделить на несколько категорий:

 

В последнее время все популярнее становятся системы online-расчетов, которые позволяют произвести нужные вычисления без установки дополнительного программного обеспечения, что, несомненно, экономит как дисковое пространство, так и материальные ресурсы на приобретение зачастую дорогостоящих программных продуктов. С постепенной компьютеризацией и объединением компьютеров в сети, становится понятно, что будущее ? за сетевыми технологиями.

В данной магистерской диссертации основной целью была поставлена разработка методов и средств, позволяющих проводить инженерные расчеты на базе сетевых технологий. В процессе написания диссертации была проделана работа по сбору, анализу и систематизации информации по разработке методов и средств создания и выполнения инженерных расчетов на базе инфраструктуры Интернет.

Научная новизна проделанной работы заключается в том, что впервые, на основе применения комплексной методики анализа технологий выполнения инженерных расчетов и программных средств, выявлены основные концепции функционирования расчетной системы, определены схемы ее работы. Предложены и реализованы методы функционирования такой системы, основанные на принципах модульности и расширяемости. Выявлены факторы, влияющие на производительность разработанной системы, объективно характеризующие различия в сетях, в которых может функционировать система. Разработана технология оценки производительности системы, включающая ряд программ на языке JavaScript .

Также экспериментально обоснована эффективность функционирования разработанной системы в сети ДонНТУ, что является немаловажным фактором в использовании данной системы в его сети для проведения инженерных и других расчетов.

В перспективе предусмотрено дальнейшее расширение системы за счет дополнения новыми расчетными модулями (что подразумевает принцип расширяемости, на основе которого разработана система). Следует отметить и тот факт, что при создании и реализации системы учитывались насущные проблемы, стоящие на сегодняшний день перед студентами разных специальностей.

Список использованной литературы

• Матросов А. В., Сергеев А. О., Чаунин М. П. HTML 4.0. – СПб.: БХВ-Петербург, 2001 224с.: ил.
• Кингсли-Хью Э., Кингсли-Хью К. JavaScript 1.5: учебный курс. - СПб.: Питер, 2001. - 272 с.: ил.
• Баррет Д., Браун М., Ливингстон Д. JavaScript. Web-профессионалам. - BHV: Санкт-Петербург, 2001. - 240 c.: ил.
• Сандерс Б. Эффективная работа: Flash 5. – СПб .: Питер, 2001 - 315 c.: ил.
• Брюс Эккель. Философия Java. Библиотека программиста. – СПб .: Питер, 2001 880с.: ил.
• Дэниел Менаске, Виргилио Алмейда. Производительность Web -служб. Анализ оценка и планирование. Перевод с анг./ Дэниел А. Менаске, Виргилио А. Ф. Алмейда. – СПб: ООО “ДиаСофтЮП”, 2003 - 467 c.: ил.