14. Системы автоматизации проектирования автоматизированных экономических информационных систем (АЭИС)

Системы автоматизации проектирования автоматизированных экономических информационных систем (АЭИС); состав инструментальных средств для различных уровней автоматизации разработки АЭИС; структурная схема комплексной системы автоматизации сложных АЭИС

Автоматизация технологии проектирования информационных систем реализуется в инструментальных системах автоматизации. Требования к которым зависят от сложности объектов разработки, имеющихся ресурсов создания систем, ряда конструктивных и организационных факторов, и состоят в следующем: снижение общей трудоемкости, длительности создания АЭИС и повышение производительности труда специалистов в коллективе разработчиков; обеспечение высокого качества и надежности функционирования создаваемых и сопровождаемых АЭИС; комплексная автоматизация коллективной разработки АЭИС большого объема и высокой сложности; обеспечение унифицированной технологии разработки и сопровождения АЭИС для реализующих ЭВМ широкого класса; обеспечение эффективного использования ресурсов памяти и производительности реализующих ЭВМ.

На основе этих требований, а также теоретических исследований и опыта разработки сложных АЭИС сформировались технологические принципы, которые состоят в следующем: Комплексная автоматизация регламентированного технологического процесса  разработки и сопровождения АЭИС, определяющая автоматизацию всех функционально связанных этапов и операций технологического процесса. Это достигается созданием общей базы данных проектирования, в которой хранятся все компоненты АЭИС во всех формах представления.

Адаптивность кросс-технологии предполагает создание универсальных кросс-систем автоматизации разработки АЭИС, которые настраиваются на характеристики реализующих ЭВМ и и обеспечивают единую унифицированную технологию.

Разделение труда и регламентация результатов этапов работ являются основой для разграничения ответственности специалистов разной квалификации за качество конечного продукта - модуля программы, системы и т.д.

Долгосрочное и оперативное планирование работ, т.е. систематическое поэтапное планирование работ коллектива на основе имеющихся ресурсов.

Рациональное диалоговое общение со средствами автоматизации предполагает комфортное общение специалистов с инструментальными средствами (безбумажная технология).

Принципы проектирования определяют построение АЭИС и методы достижения их высокого качества, которые состоят в следующем: 2Модульно-иерархическое структурное построение  0предполагает организацию связей между модулями. одновременно этот принцип определяет необходимость упорядочения внутренних структур модулей, массивов данных и системы в целом.

Переносимость компонент определяет реализацию многократного использования разработанных компонентов, в т.ч. для различных реализующих ПЭВМ.

Раздельная компиляция модулей на основе упреждающей разработки БД предполагает первоочередную разработку описаний глобальных данных, хранение этих описаний в базе данных проектирования, и организацию на этой основе независимой компиляции модулей.

Эффективное использование памяти стимулирует использование при проектировании методов, минимизирующих затраты ресурсов памяти реализующей ЭВМ.

Систематическое описание компонент приводит к созданию системы взаимосопряженных языков проектирования разного уровня и назначения, позволяющих регулярно описывать различные свойства АЭИС и ее компонент на разных этапах разработки и сопровождения.

Многоэтапная систематическая отладка компонент АЭИС призвана обеспечить корректность и надежность создаваемой системы путем последовательного применения методов тестирования и отладки.

Автоматическое документирование в соответствии с нормативными требованиями  0определяет создание средств автоматизации выпуска эксплуатационной и сопровождающей документации на АЭИС и ее компоненты, соответствующей требованиям стандартов и нормативов.

При проектировании и разработке конкретных АЭИС состав средств автоматизации может существенно изменяться. В зависимости от характеристик создаваемой АЭИС целесообразна различная номенклатура применяемых средств автоматизации, общий набор которых приводится ниже.

Системный анализ и проектирование алгоритмов: моделирование алгоритмов разных классов; моделирование внешней среды; определение эффективности разрабатываемых систем.

Структурное проектирование: обработки спецификаций на АЭИС и группы программ; описание структуры АЭИС; оценки производительности ПЭВМ для реализации АЭИС; моделирования функционирования АЭИС на параллельных вычислительных системах.

Подготовка технологических средств подготовка базы данных проекта АЭИС; адаптация системы автоматизации к конкретным условиям разработки АЭИС; контроля и управления процессом разработки; Разработка программ: управления базой данных проекта; интерактивного управления средствами автоматизации; обработки программных спецификаций; транслятор с ассемблера; макрогенератор; транслятор с языка высокого уровня.

Отладка программ в статике: статического контроля корректности текста и структуры программ; планирование тестирования; символической отладки; отладки с исполнением программ в объектном коде; комплексирования и контроля связей модуля; расчета длительностей исполнения программ; генератор стохастических тестов; конфигурационного контроля.

Комплексная динамическая отладка: контроля исполнения программ в реальном масштабе времени; моделирования внешней среды; обработки результатов отладки в реальном времени; подготовки отчетов об ошибках.

Выпуск машинных носителей и документирование: выпуска конструкторской и эксплуатационной документации; выпуска технологических документов; изготовления и контроля машинных носителей; учета и внесение измерений в документы и машинные носители; анализа характеристик программ и процесса разработки.

Испытания системы: измерения характеристик функционирования АЭИС в реальном времени; учета и анализа версий АЭИС; имитации расширенных характеристик внешней среды; производства и контроля качества тиражируемых АЭИС.

Указанные средства обеспечивают минимальные затраты на создание АЭИС, заданные сроки разработки или оптимизацию технико-экономических показателей. Их использование обусловлено возможностями и дифференцируется в зависимости от уровня автоматизации (предусмотрено 5 соответствующих уровней). Переход от одного уровня к другому, более высокому, дает возможность повысить степень автоматизации примерно в 1.5 раза.

Систему автоматизации АЭИС можно условно разделить на следующие крупные компоненты: базу данных проектирования; организующую систему; систему автоматизации системного анализа; систему автоматизации программирования; систему автоматизации отладки на технологической ЭВМ; систему автоматизированного выпуска документации; систему имитации внешней среды и статистической обработки результатов функционирования программ; систему программ отладки на реализующей ЭВМ.

Для автоматизации разработки используются три типа ЭВМ; реализующая, осуществляющая исполнение разработанных программ в реальной системе обработки экономической информации; технологическая, предназначенная для размещения основных средств системы автоматизации разработки; моделирующая, реализующая средства имитации внешней среды и обработки результатов отладки.

Выходными данными  системы автоматизации разработки (САР) являются отработанные программы на машинных носителях, результаты обработки тестовых данных комплексом программ, обобщенные результаты функционирования АЭИС и отпечатанные документы различного назначения. Отработанные на технологической ЭВМ компоненты системы подготовляются и кодируются на машинных носителях информации для ввода в реализующую ЭВМ.

База данных предназначена для упорядоченного хранения и корректировки большого количества информации, отражающей состояние и изменение разрабатываемой системы. В БД накапливается вся исходная, промежуточная и результирующая информация, характеризующая АЭИС и ее переменные, особенности системы, а также процесс ее создания. В библиотеке проекта накапливаются данные, необходимые для описания характеристик системы и для распределения памяти архивов, с учетом решаемых функциональных задач и характеристик создаваемой АЭИС. Библиотеки технологических и промежуточных данных предназначены для длительного хранения информации, подготавливаемой средствами САР. В отдельной библиотеке накапливаются и обобщаются данные о состоянии процесса разработки компонент информационной системы.

Организующая система предназначена для интерактивного управления режимами функционирования САР по директивам пользователей, для организации накопления, хранения и обработки информации в БД.

В состав этой системы включены средства, необходимые для подготовки всей системы к конкретным условиям применения, и средства контроля и обобщения данных о ходе проектирования АЭИС.

Для связи пользователей с системой автоматизации и для расшифровки их директив служит монитор. Средства управления БД обеспечивают контроль и корректировку информации на магнитных носителях, а также каталогизируют всю поступающую и изменяемую информацию. Для управления процессом разработки сложной АЭИС используют средства, осуществляющие сбор, обобщение и редактирование информации о состоянии разработки компонент АЭИС и о результатах деятельности каждого специалиста-разработчика.

Система автоматизации системного анализа 

 Состав средств этой системы и методы решения задач полностью зависят от назначения, функций и области применения разрабатываемой АЭИС.

Система автоматизации программирования  обеспечивает трансляцию программ с нескольких входных языков программирования. Трансляция и обработка спецификаций производится для проверки в процессе разработки корректности межмодульных связей и контроля соответствия текстов программ на языках программирования исходным спецификациям. В системе применяется группа взаимодействующих трансляторов с языка программирования разного уровня. Программный модуль может быть первично записан на языке высокого уровня, на языке макрокоманд или на автокоде (ассемблере).

Для оттранслированных программ формируются паспорта и листинги, тексты в объектном коде записываются в библиотеку загрузочных модулей. Окончательное редактирование связей и присвоение исполнительных адресов производится загрузчиком.

Система автоматизации отладки  на технологической ЭВМ содержит средства для символической отладки программ по исходным текстам, а также для детерминированной и статистической отладки в процессе исполнения протранслированных программ. Для структурного контроля, а также для расчета длительностей исполнения программ и автоматизированного построения блок-схем используются грифовые модели программных модулей.

Система автоматизированного выпуска документации и машинных носителей  на системы обеспечивает подготовку и изготовление документов трех типов: конструкторских, необходимых для для производства, контроля и эксплуатации АЭИС; технологических, используемых в процессе разработки, испытаний и сопровождения АЭИС; исследовательских, необходимых для анализа проектируемой системы и процесса ее разработки с целью повышения качества и снижения трудоемкости создания.

Для регистрации на машинных носителях служат средства, обеспечивающие перенос разработанной АЭИС или ее компонент из технологической ЭВМ в реализующую. Этот перенос в ряде случаев может быть произведен путем непосредственной передачи информации по телекодовым каналам связи.

Система программной имитации внешней среды  Имитация сообщений внешних абонентов проводится в два этапа: имитация эталонных данных и имитация случайных искажений и ошибок. Эти данные затем объединяются и обеспечивают подготовку сообщений с характеристиками, максимально приближающимися к реальным. Специальные имитационно-моделирующие стенды, близкие к реальной аппаратуре имитируемых систем, позволяют дополнить автоматическую имитацию основной массы сообщений реальными данными от человека, контролирующего функционирование такой системы.

Еще один способ имитации исходных данных сводится к записи сообщений, полученных от реальных объектов в процессе натурных экспериментов.

Система обработки результатов 

Оперативная обработка результатов экспериментов производится по упрощенным алгоритмам, требующим малого времени ЭВМ и обеспечивающая сохранение реального масштаба времени. Обобщающая обработка результатов может быть произведена вне реального времени исполнения программы после завершения одного или серии экспериментов.

Методика обработки и анализа результатов экспериментов при испытаниях системы должна обеспечивать единство взглядов заказчика и разработчика системы и не допускать искажений интерпретации результатов за счет неоднозначности методики.

Система динамической отладки  на реализующей (специализированной) ЭВМ функционирования АЭИС в реальном времени управляется внешними и внутренними сообщениями. В соответствующих системах, реализуемых на на универсальных (П)ЭВМ, активно используется ряд компонент, входящих в типовые операционные системы и пакеты прикладных программ, широкого назначения (системы управления БД, трансляторы с языков программирования, текстовые редакторы, документаторы и т.д.). Эти компоненты целесообразно комплексировать в единую систему автоматизации, поддерживающую определенную технологию проектирования. Систему дополняют средствами обработки спецификаций требований, организации и проведения тестирования, комплексирования программ, контроля и управления разработкой и другими средствами автоматизации. В результате может быть сформирована система, поддерживающая весь процесс создания АЭИС.

Особенности проектируемой АЭИС необходимо учитывать в технологии и средствах автоматизации, которые предполагается применять. Затраты на подготовку системы автоматизации к условиям конкретной разработки обычно невелики и составляют 1..2 % от трудоемкости всей разработки. Совокупность работ, обеспечивающая адаптацию машинно-зависимых компонент, составляет:подготовка языков программирования:подготовка автокода включает формирование его лексики, синтаксиса и семантики; проводя последовательную стандартизацию компонент АЭИС, можно получить различную степень унификации операторов автокода и, как следствие, различный объем работы по их формированию; подготовка макроязыка  0состоит из разработки системных и локальных макрокоманд; решение первой задачи обеспечивает формирование конкретных наборов автокодных команд, которые подставляются на место системных макрокоманд в процессе макрогенерации; вторая задача связана как с формированием самих локальных макрокоманд, так и их макроопределений; алгоритмический язык  является машинно-независимым языком и обычно не нуждается в подготовке; однако в конкретных разработках используются различные диалекты алгоритмического языка, адаптированные к специфическим условиям применении подготовка базы данных проектирования  0обеспечивает выбор объемов библиотек, входящих в базу данных; состав библиотек определен в кросс-системе и закрепляется для разработки любых АЭИС.

Кроме того на этом этапе осуществляется запись в библиотеку макроопределений системных макрокоманд подготовка машинно-зависимых компонент является наиболее сложной и трудоемкой задачей, включающей: подготовка транслятора с автокода включает изменение программ, реализующих все его основные функции; макрогенератор, как правило, не является объектом подготовки, т.к. в большинстве случаев он реализует лишь операции подстановки макроопределений; подготовка загрузчика связана с изменением программ, осуществляющих следующие функции; компилятор алгоритмического языка  0выполняется по многопросмотровой схеме и включает: формирование машинных команд; масштабирование данных; распределение памяти под данные; распределение памяти под программы система автоматизации отладки  0является машинно-зависимой компонентой системы; в общем случае включает модели процессора (интерпретатор) и схемы прерывания, обмена данными с внешними абонентами, службы времени, обращения к общей памяти проверка подготовки кросс-системы состоит в установлении факта ее работоспособности. В общем случае для проверки применяется метод детерминированного тестирования, в связи с чем в задачу подготовки входит изготовление тестов и эталонов. Для этого используется специальное программное обеспечение, представляющее собой набор пакетов, контрольных заданий и контрольных задач, а также эталонных распечаток, позволяющих сравнить результат работы эталона с результатом работы его копии.