Системне програмування
Динамічна система - будь-який об'єкт або процес, в якому відбуваються однозначно певні цілеспрямовані процеси зміни стану, що розглядаються як зміна сукупних величин в даний момент часу, що супроводжується зміною параметрів, станів протягом певного часу, для яких заданий закон, що описує зміну початкового стану з часом [3]. До складних динамічних систем можна віднести технологічні установки, лінії, автоматизовані технічні об'єкти, електростанції, термодинамічні установки, мережі трубопроводів і т. д.
Комп'ютерне моделювання складних динамічних систем (ДС) у даний час є одним з найбільш ефективних інструментів прогнозування й аналізу в різних областях людської діяльності. Моделювання дозволяє передбачати наслідки внесення змін у систему і проводити оптимізацію її параметрів відповідно до різних критеріїв, тим самим підвищуючи ефективність прийнятих рішень і знижуючи імовірність помилок, що особливо важливо в критичних по безпеці технологіях, зокрема, у хімічній промисловості. З ростом обсягу і складності моделей систем, а також – з появою специфічних вимог до самих моделей і процесу моделювання, підвищуються вимоги до функціональних можливостей відповідних середовищ моделювання.
Становлення систем управління базами даних (СКБД) збіглося за часом зі значними успіхами у розвитку технологій розподілених обчислень і паралельної обробки. У результаті виникли підсистеми управління базами даних у складі паралельних систем. Саме ці системи стають домінуючими інструментами для створення додатків інтенсивної обробки даних.
Завдяки інтеграції робочих станцій в розподілену середу стає можливим більш ефективний розподіл функцій у неї, коли прикладні програми виконуються на робочих станціях, званих серверами додатків, а бази даних обслуговуються виділеними комп'ютерами, званими серверами баз даних. Це служить джерелом розвитку таких розподілених архітектур, де в ролі вузлів виступають не просто комп'ютери загального призначення, а спеціалізовані сервери. У відповідність з вищесказаним є актуальним завдання розробки нової архітектури системи бази даних, яка більшою мірою відповідала б вимогам продуктивності, захищеності й доступності даних у порівнянні з існуючими архітектурами.
Метою даної магістерської роботи є проектування оптимальної підсистеми баз даних у розподіленому паралельному моделюючому середовищі.
Для досягнення цієї мети необхідно виконати наступні завдання:
В результаті передбачається розробка прийнятної підсистеми баз даних за розробленими критеріями і зручного інтерфейсу з іншими підсистемами. Очікується, що дана підсистема мінімізує витрати на обробку інформації.
Наукова новизна даної роботи полягає в тому, що в результаті розробки буде отримана оптимальна структура бази даних, відповідно розробленим критеріям.
Основну концепцію РПМС для складних динамічних систем було запропоновано у 1992 році в рамках наукового співробітництва факультету ОТІ (нині КНТ) Донецького національного технічного університету (ДонНТУ) та Інституту паралельних і розподілених систем (IPVS) Штуттгартського університету (Німеччина). Ця концепція була більш деталізовано викладена в доповіді на ASIM-симпозіумі в 1994 році [2] і була далі розвинута в роботах, таких наукових діячів, як Анопрієнко А.Я., Фельдман Л.П., Святний В.А., Braunl T ., Ройтер А. М. Zeitz [1, 3] та інших.
Даною проблематикою займалися також Молдованова О.В., Солонін А.М., Надеев Д.В.. В їхніх роботах розкриваються особливості паралельниних моделюючих середовищ.
Розробками в цьому напрямку також займалися магістри ДонНТУ: Шило А.В., Навоєв А.С., Меренков А.В., Войтов А.В., Войтенко А.В., Степанов І.С., Скворцов П.В., Назаренко К.С., Зима К.М., Ронсаль Е.Е.
Меренков А.В. у своїй магістерській роботі визначає основну концепцію функціональності баз даних у складі РПМС та її інфологічну структуру.
Шило А.В. у своїй роботі пропонує новий підхід до структуризації даних в базі і використанню сучасних нереляційних СУБД.
У роботі Ронсаль Е.Е. приведений методологічний підхід до розподілених даних.
Роботи Войтова А.В., Войтенка А.В., Степанова І.С., Скворцова П.В., Назаренка К.С., Зими К.М. присвячені подальшому розвитку концепції параллельного моделюючого середовища.
При пошуку розробок з даної теми на національному рівні були знайдені наступні автори:
Томашевський В.М., Жданова О.Г., Жолдак А.А., які в рамках свого дослідження розглядають практичні завдання комп'ютерного моделювання (в т.ч. СДС) та особливості імітаційного моделювання.
На світовому рівні знайдені наступні автори:
Фельдман Л.П., Святний В.А., Реш М. (Нім. М. Реш), Цайтц М. (Нім. M.Zeitz), К. Дж. Дейт, Rajive Bagrodia, Річард Мейер, Мінея Takai, Ю-Чена, Сян Цзен, Jay Martin. Ці автори випустили ряд публікацій, що стосуються безпосередньо аспектів розвитку паралельного моделювання і розподілених моделюючих систем. Також в їх роботах описуються нові підходи до моделювання в рамках даної проблематики.
В контексті даної роботи розподілене моделююче середовище (РМС) визначається як комплекс апаратних, програмних і інформаційних засобів, що складається, по-перше, з деякої кількості зосереджених локальних підсистем, по-друге - з деякої кількості засобів, що забезпечують з'єднання і взаємодію таких територіально розділених модулів з метою забезпечення дружньої для користувача підтримки всіх етапів розробки, настроювання і дослідження моделей динамічних систем будь-якої складності.
Концепцію розподіленого паралельного моделюючого середовища (РПМС) для складних динамічних систем з зосередженими та розподіленими параметрами запропоновано в 1992 р. в рамках наукового співробітництва факультету ОТІ ДонНТУ та інституту паралельних і розподілених систем (IPVS) Штутгартського університету (Німеччина). Ця концепція була більш деталізовано викладена в доповіді на ASIM-симпозіумі у 1994 році [2] та була розвинута у роботах [1, 3] та інших. Згідно з цими дослідженнями РПМС було названо таку системну організацію сумісного функціонування паралельних апаратних ресурсів, системного та моделюючого програмного забезпечення, яка підтримує всі етапи розробки, реалізації та застосування паралельних моделей СДС відповідно до вимог.
РПМС поділяють на 10 основних підсистем:
В даній роботі розглядається підсистема баз даних. Ця підсистема є однією з найважливіших у складі РПМС. Вона повинна містити всю можливу інформацію, яка пов’язана з РПМС.
Розробки підсистем баз даних не є новими, бо вже існують функціонуючі проекти для проблемно-орієнтованої середи моделювання [13]. У названій роботі ця підсистема розглядається, як сервісна. Вона була реалізована і протестована, але комплексне дослідження та опис не були проведені. Але цей досвід може бути корисним для подальшого дослідження цього питання.
Декомпозиція РПМС. Анімація складається з 11 кадрів із затримкою 80 мс між кадрами; кількість циклів обмежена 5ма
Запропонована концепція розподіленого паралельного моделюючого середовища як форми системної організації засобів моделювання ДСЗП і ДСРП відкриває позитивні перспективи ефективного використання наявних сучасних паралельних обчислювальних ресурсів та комплексного вирішення проблеми [4].
Важливу роль у комплексному функціонуванні РПМС грає підсистема баз даних, так як вона оперує всіма даними системи, які необхідно обробляти або аналізувати. Таким чином, дослідження і розробка цієї підсистеми — це ще один крок постійного розвитку РПМС і систем моделювання в цілому.
Робота ще знаходиться в стадії розробки, дослідження буде продовжено, з їх результатами можна буде ознайомитися у грудні 2012 року.