Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 32
|
Содержание Основная часть Введение 1. Анализ концепции построения комплекса средств автоматизации 1.1 Общая характеристика систем управления 1.2 Структурная схема комплекса средств автоматизации 1.3 Описание функционирования АСУ комплекса средств автоматизации 1.4 Функциональное назначение АРМ РД 1.5 Требования, предъявляемые к АРМ РД 2. Обоснование выбора технических средств АРМ РД 2.1 Возможность функционировать в рамках автоматизированной системы 2.2 Требования по обеспечению надежности 2.3 Требование круглосуточной работы 2.4 Работа в реальном масштабе времени 2.6 Хранение и обработка данных 2.7 Возможность выдачи информации на принтер и экран монитора АРМ РД 3. Структура базы данных 3.1 Алгоритм обработки информации 3.1.1 Организация информационного обмена в системе 3.2 Обоснование необходимости организации базы данных 3.2.1 Понятие базы данных 3.2.2 Достоинства интеграции данных 3.2.3 Проблемы интеграции данных 3.2.4 Необходимость организации БД на АРМ РД 3.4 Выбор СУБД 3.4.1 Выделение СУБД - претендентов 4. Структура комплекса программ АРМ РД 4.1 Обоснование структуры комплекса программ 4.1.1 ПО общесистемного назначения 4.1.2 ПО специального назначения 4.1.3 Требования, предъявляемые к специальному ПО АРМ РД 4.2 Программная реализация 4.3 Состав программ 4.4 Описание программ 4.5 Оценка результатов работы программ Организационно-экономическая часть Введение 1. Планирование разработки с использованием сетевого графика 2. Расчет стоимости разработки 2.1 Расчёт статьи “материалы, покупные изделия, полуфабрикаты" 2.2 Расчёт основной заработной платы по теме 2.3 Расчет дополнительной заработной платы 2.4 Расчёт отчислений на социальные нужды 2.5 Расчёт накладных расходов 2.6 Расчёт договорной цены 3. Экономическая эффективность разработки 4. Основные разделы хозяйственного договора Заключение Охрана труда и техника безопасности Введение 1. Характеристика помещения и факторы, действующие на оператора в процессе его труда 2. Расчёт освещения рабочего места оператора 3. Расчёт информационной нагрузки Выводы Гражданская оборона Введение 1. Теоретическая часть 1.1 Оценка воздействия ударной волны на объект 1.1.1 Характеристики ударной волны 1.1.2 Поражающие факторы ударной волны 1.2 Оценка пожарной обстановки 1.2.1 Влияние степени огнестойкости зданий и сооружений на развитие пожарной обстановки 1.2.2 Влияние категорий пожароопасности производства на развитие пожарной обстановки 1.2.3 Влияние расстояний между зданиями на распространение пожаров 1.2.4 Влияние погодных условий на распространение пожаров 1.2.5 Оценка воздействия теплового импульса огненного шара на пожарную обстановку 1.2.6 Оценка воздействия вторичных поражающих факторов на пожарную обстановку 1.2.7 Воздействие пожара на людей и элементы объекта 1.3 Оценка устойчивости элементов объекта 2. Расчетная часть 2.1 Исходные данные 2.2 Расчет 2.2.1 Оценка воздействия воздушной ударной волны на элементы объекта 2.2.2 Оценка пожарной обстановки 3. Предложения по защите 3.1 Отнесение хранилища на безопасное расстояние от здания 3.2 Уменьшение массы хранимого пропана 3.3 Меры по предупреждению аварийной ситуации на хранилище пропана 3.4 Меры по защите административного здания 3.5 Меры по индивидуальной защите оператора Эргономика Введение 1. Теоретическая часть 1.1 Базовый подход к конструированию рабочего места оператора 1.2 Понятие рабочего места и рабочей зоны оператора 1.3 Формирование типового состава рабочей зоны 1.3.1 Организация пространства рабочего места оператора 1.3.2 Условия, которым должна удовлетворять рабочая зона 2. Реализация эргономической оценки рабочего места оператора 2.1 Основные эргономические требования, предъявляемые к дисплею 2.2 Основные эргономические требования, предъявляемые к клавиатуре 2.3 Размещение кресла оператора в рабочей зоне 2.4 Размещение устройств документирования 2.5 Расположение рабочего места оператора в помещении Заключение Заключение Организационно-экономическая часть Бизнес-план разработки Приложение 1 Список литературы Данная расчетно-пояснительная записка состоит из 5-ти основных разделов, которые в общей сложности занимают 163 печатных листа. В состав пяти основных разделов входят: специальная часть дипломного проекта, организационно-экономическая часть, разделы по охране труда и технике безопасности, гражданской обороне и эргономике. Текст расчетно-пояснительной записки сопровождается рисунками и таблицами. Расчетно-пояснительная записка содержит 30 рисунков, из них 7 рисунков формата А1 и 8 таблиц. В дипломном проекте на тему: “Автоматизированное рабочее место регистрации и документирования комплекса средств автоматизации" разработаны программы обработки запросов для 3-х форм представления байтов состояния устройств, входящих в комплекс средств автоматизации. Программы осуществляют формирование и обработку запросов для каждой из 3-х форм представления байтов состояния и выдачу результатов запроса в файл. Программы работают совместно с ПО, осуществляющим выдачу результатов запроса на экран монитора и принтер. Описание алгоритмов программ и самих программ, а также оценка результатов работы программ приведены в расчетно-пояснительной записке. Программа написана на языке Borland C++, компиляция и отладка проведены в системе программирования С++. Данная программа входит в состав программного комплекса, разрабатываемого научно-техническим отделом, в котором создавался дипломный проект. Задача накопления, обработки и распространения (обмена) информации стояла перед человечеством на всех этапах его развития. В течение долгого времени основными инструментами для ее решения были мозг, язык и слух человека. Первое кардинальное изменение произошло с приходом письменности, а затем изобретением книгопечатания. Поскольку в эпоху книгопечатания основным носителем информации стала бумага, то технологию накопления и распространения информации естественно называть “бумажной информатикой". Положение в корне изменилось с появлением электронных вычислительных машин (ЭВМ). Первые ЭВМ использовались как большие автоматические арифмометры. Принципиально новый шаг был совершен, когда от применения ЭВМ для решения отдельных задач перешли к их использованию для комплексной автоматизации тех или иных законченных участков деятельности человека по переработке информации. Одним из первых примеров подобного системного применения ЭВМ в мировой практике были так называемые административные системы обработки данных: автоматизация банковских операций, бухгалтерского учета, резервирования и оформления билетов и т.п. Решающее значение для эффективности систем подобного рода имеет то обстоятельство, что они опираются на автоматизированные информационные базы. Это означает, что в памяти ЭВМ постоянно сохраняется информация, нужная для решения тех задач, на которые рассчитана система. Она и составляет содержимое информационной базы соответствующей системы. При решении очередной задачи система нуждается во вводе только небольшой порции дополнительной информации, - остальное берется из информационной базы. Каждая порция вновь вводимой информации изменяет информационную базу системы. Эта база (информационная, или база данных) находится, таким образом, в состоянии непрерывного обновления, отражая все изменения, происходящие в реальном объекте, с которым имеет дело система. Хранение информации в памяти ЭВМ придает этой информации принципиально новое качество динамичности, т.е. способности к быстрой перестройке и непосредственному ее использованию в решаемых на ЭВМ задачах. Устройства автоматической печати, которыми снабжены современные ЭВМ, позволяют в случае необходимости быстро представить любую выборку из этой информации в форме представления на бумаге. По мере своего дальнейшего развития административные системы обработки данных перерастают в автоматизированные системы управления (АСУ) соответствующими объектами, в которых, как правило, не ограничиваются одной ЭВМ, а в составе двух и более ЭВМ объединяют в вычислительный комплекс (ВК). Автоматизированная система управления (АСУ) - это человекомашинная система, в которой с помощью технических средств обеспечивается сбор, накопление, обработка информации, формулирование оптимальной стратегии управления определенными компонентами и выдача результатов человеку или группе людей, принимающих решение по управлению. Под оптимальной стратегией понимается стратегия, минимизирующая или максимизирующая некоторые характеристики объекта. С целью обеспечения возможности взаимодействия человека с ЭВМ в интерактивном режиме появляется необходимость реализовать в рамках АСУ так называемое АРМ - автоматизированное рабочее место. АРМ представляет собой совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие человека с ЭВМ, т.е. такие функции как: возможность ввода информации в ЭВМ; возможность вывода информации из ЭВМ на экран монитора, принтер или другие устройства вывода (в настоящее время этот перечень достаточно широк - графопостроители, и т.п.). Так называемые интеллектуальные АРМ в свою очередь также содержат в своем составе ЭВМ, тем или иным способом подсоединенную к центральной ЭВМ (ВК) АСУ. Устройства ввода также должны обеспечивать широкий спектр вводимой информации: текстовой, координатной, факсимильной и т.д. Поэтому АРМ оснащаются при необходимости универсальной или специальной клавиатурой, устройствами ввода координатной информации (типа мыши), различного рода сканерами и т.д. С целью повысить спектр форм представления информации, выводимой из ЭВМ, АРМ оснащается цветными мониторами, средствами создания и управления звуковыми сигналами вплоть до возможности создания и воспроизведения речевых сигналов. Система управления - это совокупность управляемого объекта или процесса и устройства управления, к которому относится комплекс средств приема, сбора и передачи информации и формирования управляющих сигналов и команд. При этом действие системы управления направлено на улучшение и поддержание работы процесса или объекта. В некоторых случаях без АСУ вообще невозможно решение задачи в силу сложности процесса управления. Управляемый объект - это элемент системы, который для нормального функционирования нуждается в систематическом контроле и регулировании. Управляющий объект - элемент системы, который обеспечивает слежение за деятельностью управляемого объекта, выявляет возможные отклонения от заданной программы и обеспечивает своевременное приведение его к нормальному функционированию. Все системы управления, с точки зрения логики их функционирования, решают три задачи: Сбор информации об управляемом объекте; Обработка информации; Выдача управляющих воздействий в той или иной форме. В зависимости от вида системы, управление представляет собой воздействия на физическом или информационном уровне, направленные на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой или целью управления. Различают два основных типа систем управления: Системы управления технологическими процессами в широком смысле этого слова, предназначенные для непосредственного управления производственными процессами на физическом уровне процесса; Системы информационного управления, имеющие дело с объектами организационной природы, предназначенные для решения задач управления таких объектов управления, как крупные технические подразделения, военные, строительные и иные объекты разных рангов. Главное отличие между ними заключается в характере объекта управления. В первом случае это всевозможные установки, приборы, станки и прочее, во втором - прежде всего люди. Другое отличие между указанными системами заключается в форме передачи информации. Если в системах управления технологическими процессами основной формой передачи информации являются различного рода сигналы, то в системах организационного управления это документы. Четкую границу между двумя рассматриваемыми типами систем провести невозможно, чаще всего передача информации осуществляется как с помощью документов, так и с помощью сигналов. Автоматизация систем управления осуществляется с помощью вычислительной техники. В зависимости от степени участия человека в управлении, системы управления можно классифицировать следующим образом: Автоматические; Полуавтоматические; Автоматизированные. Автоматизированная система не исключает, а наоборот, предполагает участие человека в управлении системой и принятие человеком ключевых решений, в то время как автоматические системы управления исключают участие человека в управлении объектом. Полуавтоматическая система может рассматриваться как вариант автоматической системы, в которой уровень развития техники еще не позволяет исключить человека из контуров системы управления. Центральным ядром системы управления, с помощью которого осуществляется ее автоматизация, является вычислительная машина. Возможны два способа взаимодействия между ЭВМ, объектом управления и органом управления. В первом случае ЭВМ используется, как правило, для решения отдельных периодически повторяющихся трудоемких задач. Сбор информации ведется вручную, так же осуществляется и подготовка документов с управляющими воздействиями. Подобная система может быть названа системой обработки данных. Обращение пользователей к системам обработки данных чаще всего приводит к обновлению информации; вывод информации может вовсе отсутствовать или представлять собой результат программной обработки хранимых сведений, а не сами сведения. Примером системы обработки данных может быть система сберегательного банка города. Она содержит сведения о вкладах жителей города, большинство обработок банковской информации предполагает обновление сумм вкладов, расчет процентов, подведение итогов за некоторый период работы и т.п. Во втором случае основная информация о состоянии управляемого объекта собирается автоматически машиной (в общем случае - вычислительным центром). ЭВМ перерабатывает поступающую информацию и в том или ином виде готовит выходную документацию, после чего выносится решение о воздействии на объект. Автоматизированные системы управления классифицируют также в зависимости от вида выдаваемой ими выходной документации. Последняя может быть представлена в виде: Переработанной, упорядоченной совокупности сведений об управляемом объекте. На основании их человек (или группа людей) принимает решение о характере воздействия на объект. Это свойственно системе обработки данных, но не собственно автоматизированной системе. Совокупности рекомендаций (вариантов решения) относительно характера воздействия на управляемый объект. Окончательное решение в данном случае принимает человек. Такая реализация наиболее типична для автоматизированных систем управления. АСУ представляет собой комплекс средств автоматизации (КСА), выполняющий ряд функций по обработке информации. Структурная схема КСА представлена на рис.1. На структурной схеме обозначены следующие устройства (компоненты КСА): ВК - вычислительный комплекс; каналы связи, по которым поступает информация от внешних источников (в дальнейшем обозначаются - КС1, КС2, КС3); АРМ1,…, АРМ6 - специализированные автоматизированные рабочие места с функциями, характерными для каждого из них, подсоединены к ВК по стыку С1; Ш1,…, Ш3 - специальные устройства; ПУ-1,…, ПУ-3 - пульты управления; И-ПП, И-ВП - шкафы первичного и вторичного электропитания. Автоматизированное рабочее место регистрации и документирования (АРМ РД) реализовано на базе двух персональных компьютеров (ПК1, ПК2) и подключены к ВК по стыку С2. Представленный в дипломном проекте КСА представляет собой автоматизированную систему управления информационными процессами, предназначенную реализовать следующие функции: прием и обработку информации, круглосуточно поступающей по КС в КСА от внешних источников; формирование и передачу необходимой информации для выдачи по КС на внешние устройства; обработку информации, круглосуточно поступающей от устройств системы, таких как АРМ1 … АРМ6, Ш1... Ш3, ПУ-1 … ПУ-3, И-ПП, И-ВП; формирование и передачу необходимой информации устройствам системы. Сбор и обработка информации - это целая серия заранее запланированных действий и операций для получения информации или желаемых результатов. Это комплекс взаимосвязанных процессов и методов, направленных на выполнение основной цели. Основной задачей автоматизированной системы является вовсе не уменьшение количества управленческого персонала (это задача вспомогательная и решается она не всегда). Основным достоинством подобной системы является то, что благодаря ей повышается качество функционирования управляемого объекта (примерно на 15-25%). Независимо от вида информации, которая должна быть обработана, и типа оборудования, АСУ информационными процессами выполняет следующие основные операции: прием исходной информации; обработку информации; получение и анализ результатов; выдачу управляющих воздействий. Сбор информации в АСУ производится автоматически - в ВК передается информация от устройств системы и информация от внешних источников, поступающая по каналам связи КС1, КС2, КС3. ВК также передает информацию, предназначенную для устройств системы и внешних источников. Процесс обработки поступающей информации выполняется в ВК автоматически по заранее установленным, последовательно и логически разработанным алгоритмам. В ВК также поступает управляющая информация со специальных автоматизированных рабочих мест АРМ1…АРМ6. После обработки в ВК специальными алгоритмами, она выдается внешним устройствам, или устройствам КСА системы. Так как АСУ информационными процессами - это человекомашинная система, то для организации взаимодействия человек - КСА необходимо обеспечить возможность общения человека с системой. Для этого в составе КСА предусмотрены автоматизированные рабочие места АРМ1-АРМ6, а также АРМ РД. Как было отмечено выше, с целью обеспечения возможности взаимодействия человека с системой, с целью доступа к результатам регистрации информации, появляется необходимость реализовать в рамках АСУ АРМ РД, представляющее собой совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие человека с ЭВМ в интерактивном режиме. Вся информация, циркулирующая в системе, в процессе управления функционированием технических средств системы и получения результатов регистрации информации после обработки в ВК специально разработанными алгоритмами в формализованном виде поступает в АРМ РД. АРМ РД, в свою очередь, реализует следующие функции: прием данных, круглосуточно поступающих от ВК; выдачу информации в ВК; регистрацию поступившей информации в памяти ЭВМ; документирование данных, размещенных в информационных массивах. Регистрация - это сохранение в памяти ЭВМ информации, поступающей в систему или циркулирующей в системе в некоторых информационных массивах, организованных как базы данных. Также необходимо обеспечить сохранение всей информации о техническом состоянии устройств, поступающей в систему или циркулирующей в системе. Документирование - это по сути представление на экране монитора или принтере выборки из этих информационных массивов (баз данных) в заданной, удобной для дальнейшего анализа, форме. Хранение информации в памяти ЭВМ в виде информационных массивов и возможность представления выборок из этих информационных массивов на экран монитора и принтер для обеспечения успешного взаимодействия человек-система - задачи регистрации и документирования информации, которые были поставлены перед создателями АРМ РД. При выборе технических средств для реализации АРМ РД и разработке ПО, необходимо учесть требования, предъявляемые к АРМ РД: возможность функционировать в рамках автоматизированной системы; круглосуточная работа; работа в реальном масштабе времени; обеспечение требований ко времени реакции системы; регистрация всей информации, циркулирующей в системе; хранение данных о состоянии устройств системы; возможность выдачи информации на принтер и экран монитора АРМ РД в форме, обеспечивающей эффективную работу оператора АРМ РД; обеспечение высокой надежности как технических средств, так и ПО АРМ РД; обеспечение взаимодействия разрабатываемого ПО с компонентами автоматизированной системы. Представленные выше требования к АРМ РД могут быть реализованы при помощи выбора технических средств и при помощи создания программного обеспечения, отвечающего требованиям АРМ РД. Следовательно, для АСУ информационными процессами, с целью автоматизации сбора и обработки данных, необходимо спроектировать программное обеспечение (ПО) АРМ РД, удовлетворяющее функциональному назначению АРМ РД и выбрать технические средства, удовлетворяющие функциональным требованиям АРМ РД. Для реализации АРМ РД выбрана персональная ЭВМ IBM PC / AT, оборудованная двумя последовательными портами RS 232 (стык С2). При реализации АРМ РД возможно было имеющимися у ПК средствами (два порта RS 232) подключиться по стыку С2 к специализированному ВК, без доработок ПК. Для подключения ВК был разработан специальный адаптер. (см. рис.2). Для повышения надежности АРМ РД реализовано на базе 2-х ПК в режиме параллельной работы. Надежность обеспечивается схемой подключения 2-х ПК к ВК, а также режимом параллельной работы, при котором на каждой из ПЭВМ работает одна и та же программа, и поступает одна и та же информация из ВК. Требование круглосуточной работы обеспечивается качеством выполнения аппаратуры, - ЭВМ IBM PC / AT может круглосуточно работать с небольшими доработками конструктива. Прежде всего это касается соблюдения норм теплового режима работы. Также предусмотрен дополнительный источник электропитания, автоматически включающийся в случае выхода из строя основной системы питания. Системы реального времени - это системы, в которых время обработки запроса меньше допустимого промежутка времени, а превышение этого допустимого промежутка приводит к сбою в работе системы. Работа в системе реального времени обеспечивается: быстродействием ПК (выбран процессор Intel 80386 с необходимой тактовой частотой, равной 33 МГц), пропускной способностью тракта передачи между ПК и ВК (скорость 1200 бод), наличием буфера для сообщений на входе и выходе ПК, выдачей документов на печать в “фоновом” режиме, не снижая возможностей по приему и обработке информации во избежание ее потери. 2.5 Обеспечение требований ко времени реакции системы
Эту характеристику можно улучшить использованием контроллера дисковой подсиситемы IDE, установкой прграммного КЭШа, или использованием контроллера диска с аппаратным КЭШем объемом 1Мб и выше. Для хранения данных, поступающих на АРМ РД, ПО общесистемного назначения и ПО специального назначения необходим минимальный размер дисковой памяти 80 МБ, а также съёмные магнитные носители информации (дискеты) для организации архива данных. Для обеспечения возможности отображения информации оба ПК должны быть укомплектованы цветными мониторами VGA и принтерами EPSON LX-100. После того как требования к системе определены и в основном предопределен процесс, начинается определение требований к входным данным, источникам данных и их формам. Не менее важным по своему значению является определение формы для выходной информации, которая в той или иной степени предопределяет процесс, метод и требования к входным данным. В АРМ РД для обмена информацией с ВК используется стандартный интерфейс RS232 (по стыку С2), согласно которому информация передается в виде сообщений переменной длины (слов). Сообщение состоит из 2-х частей - служебной и информационной. ПО АРМ РД использует только информационную часть, т.к ВК адресует сообщения только для АРМ РД. В дальнейшем будет применяться и другое, принятое для этой системы название сообщения, - кодограмма обмена, или просто кодограмма. Кодограммы, циркулирующие в системе, могут содержать в себе информацию разного рода - это может быть распоряжение администратора, директора, т.е. управляющие воздействия, которые имеют место в АСУ. Кроме того, в систему приходят кодограммы из КС. Все кодограммы, циркулирующие в системе, имеют формат в рамках заранее оговоренного Протокола информационного обмена, который является одной из составляющих исходных данных на разработку системы. С точки зрения дипломного проекта интерес представляют кодограммы, отражающие состояние устройств системы, или информацию функционального контроля. Функциональный контроль (ФК) - это контроль работоспособности устройств системы и обнаружение неисправностей, возникающих в процессе работы. Можно сказать, что устройства, входящие в КСА, охвачены алгоритмом функционального контроля. Это означает, что в кодограммах обмена отдельные поля, биты или группы полей отражают текущее состояние устройства с различной степенью детализации. Кодограмма формируется и передается на АРМ РД при изменении состояния устройства в ту или иную сторону - было исправно, стало неисправно, было неисправно - стало исправно, т.е. при любом изменении статуса устройства. Это изменение обнаруживается встроенными в устройство программно-техническими средствами, которые и формируют кодограмму, поступающую от устройства. Кодограммы обмена содержат в себе информацию о состоянии системы, например: несанкционированный доступ (НСД) к устройствам системы; несанкционированный доступ к оперативной памяти (НСД ОП); навязывание ложной информации (НЛИ); а также о состояниях технических устройств, таких как: обмен информацией между устройствами системы; сбой в работе устройств, КС, нарушение связи с устройством, и т.п.; информации функционального контроля (ФК); информации байтов состояния (БС) устройств. По виду кодограммы обмена ПО АРМ РД определяет, откуда пришла кодограмма. Вид кодограмм обмена между ВК и АРМ РД представлен ниже. Кодограммы обмена между ВК и АРМ РД. Общий вид кодограммы регистрации №1 представлен на рис.3. Кодограмма регистрации состоит из 6-ти слов, каждое слово имеет размер в два байта. № слова 0 слово Счетчик сбоев (двоичный код) Признак Печати Часы (двоичный код) 1 слово 2 слово 3 слово 4 слово 5 слово Рис.3. Кодограмма регистрации №1. Значение поля “Счетчик сбоев" (11-15 разряды нулевого слова) содержит следующую информацию: от неисправного устройства поступают кодограммы в ВК по стыку С1. Пока устройство неисправно, кодограммы, содержащие одну и ту же информацию, будут поступать в ВК. Поскольку информация в кодограмме не изменялась, то программы обработки информации (каждая для своего устройства) обнаружив, что точно такая же кодограмма уже есть в очереди на обслуживание, делают всего навсего увеличение счетчика этих поступивших одинаковых кодограмм. Эти счетчики расположены в поле кодограммы с именем “счетчик сбоев". Поэтому, когда кодограмма будет взята на обслуживание из входной очереди, она может содержать в себе значение “счетчика сбоев" отличное от 1. Значение этого счетчика, кроме того, дает возможность анализировать степень загрузки ВК и качество обслуживания в “пиковых” ситуациях, при максимальной загрузке ВК. Со 2-го по 5-е слово кодограммы регистрации №1 располагается следующая информация: информация обмена по КС1, КС2, КС3; информация обмена между Ш1, Ш2, Ш3 и ВК; сбойная информация обмена по КС1, КС2, КС3; сбойная информация между Ш1, Ш2, Ш3 и ВК; информация о НЛИ. Поле “Признак печати” (5-9 разряды 1-го слова кодограммы регистрации №1) определяет, от какого устройства пришла информация. №№ Разрядов Значение поля “Признак печати” Рис.4. Значение поля “Признак печати” Общий вид кодограммы регистрации №2 представлен на рис.5. 0 слово Часы (двоичный код) 1 слово 2 слово Позиционный № внешнего устройства 3 слово 4 слово 5 слово Рис.5. Кодограмма регистрации №2. С помощью этой кодограммы осуществляется регистрация: информации ФК (функционального контроля); информации НСД; информации НСД ОП; информации БС (байтов состояния) устройств. Значение поля “Признак печати” (5-9 разряды 1-го слова) 10011 - регистрация НСД,10101 - регистрация НСД ОП, 10100 - регистрация ФК,10110 - регистрация БС Регистрация НСД (признак печати = 10011). В младшем байте 4-го слова кодограммы при регистрации НСД записывается код типа печати, принимающий следующие значения (Рис.6): Текст НСД Рис.6. Значение поля “Код типа печати по НСД” Во 2-ом слове и [0-7] разрядах 3-го слова передается позиционный код устройств, по которым поступило сообщение указанное “Кодом типа печати". Наличие “1” (“0”) в соответствующем разряде указывает, что по данному устройству поступило (не поступило) сообщение. Соответствие разрядов устройствам показано ниже (рис.7, рис.8). Рис.7. 2-е слово 0-Ш15-АРМ110-15- 1-Ш26-11- 2-7-АРМ212-АРМ5 3-8-АРМ313-АРМ6 4-Ш39-АРМ414- Рис.8. 3-е слово 15 0-АРМ РД 12-И-ПП 1-АРМ РД 23-И-ВП Регистрация результатов ФК (признак печати = 10100). В 4-ом слове кодограммы при регистрации ФК записывается код типа печати, принимающий следующие значения (рис.9). Текст ФК Рис. 9. Значение поля “Код типа печати по ФК” Сообщения с кодом типа печати, помеченные в этой таблице значком “**", сопровождаются позиционным номером устройств во втором и третьем слове кодограммы. Сообщения с кодом типа печати, помеченного в этой таблице значком “--" не сопровождаются позиционным номером устройств во втором и третьем слове кодограммы. Второе и третье слова кодограммы №2 при поступлении информации ФК предназначены для позиционного кода устройств. Допускается любое сочетание значений указанных разрядов в этих словах. Устройства, по которым поступают перечисленные в коде типа печати сообщения, указываются “1” соответствующем разряде первого или второго слова. Соответствие разряда устройству показано ниже (рис.10,11). Разряды 15-8 второго слова всегда содержат “0". Единица в соответствующем разряде свидетельствует о наличии, а нуль - об отсутствии сообщений ФК по заданному устройству. Рис.10. 1-е слово 0-Ш15-АРМ110-ПУ315-КС3 1-Ш26-КС111- 2-ПУ17-АРМ212-АРМ5 3-ПУ28-АРМ313-АРМ6 4-Ш39-АРМ414-КС2 Рис.11. 2-е слово 0-АРМ-РД12-ИП-П 1-АРМ-РД23-ИВ-П Значение поля “Код причины отсутствия связи” Причина отсутствия связи с абонентом Обозна чение Отсутствие связи в тракте ИСТ - > КС1, КС2, КС3 (где ИСТ - ПУ1…ПУ3, АБН) Отсутствие связи в тракте КС1, КС2, КС3 - > ИСТ (где ИСТ - ПУ1…ПУ3, АБН) Рис.12. Значение поля “Код причины отсутствия связи” Где К2 - признак контроля, ВР - время ожидания, ПД - тракт передачи, ПМ - тракт приема, НП - не получено сообщение. Информация НСД ОП (признак печати = 10101). № устройства (в двоичном коде) Признак Печати Часы (двоичный код) Рис.13. Кодограмма регистрации НСД ОП. Поля кодограммы регистрации НСД ОП: Часы, Минуты, Секунды - время обращения к памяти, Адрес памяти - адрес слова ОЗУ. В слове 5 находится непосредственно содержимое памяти. Регистрация БС устройств (признак печати = 10110). БС передаются в последних 4-х словах кодограммы. Соответствующие устройства занимают под БС от 1-го до 4-х слов кодограммы. Общий вид кодограммы регистрации БС устройств представлен на рис.14. № устройства (в двоичном коде) Признак печати Часы (двоичный код) Рис.14. Кодограмма регистрации БС. Номера устройств при передаче БС кодируются следующим образом (рис.15): Количество слов в кодограмме Рис.15. Количество слов, отведенное под БС, указано в 3-й колонке таблицы. В зависимости от типа устройства, слова, занятые в кодограмме под БС, кодируются различным образом. В качестве примера рассмотрим кодограммы регистрации БС для устройств, охваченных ФК. Так, кодограммы регистрации БС для ПУ1, ПУ2 и ПУ3 выглядят следующим образом (рис.16): № устройства (в двоичном коде) Часы (двоичный код) Рис.16. Кодограмма регистрации БС для ПУ1, ПУ2, ПУ3. № устройства = 000001 для ПУ1,№ устройства = 001000 для ПУ2,№ устройства = 001111 для ПУ3. Наличие “0” или “1” в разрядах [0-5] 2-го слова кодограммы свидетельствует о наличии соответствующих признаков, смысловое содержание которых следующее: для ПУ1 [0,1] разряды 2-го слова [0] р. “1” - ПУ1 заблокировано по ФК оператором; [0] р. “0” - ПУ1 разблокировано по ФК оператором; [1] р. “1” - ПУ1 неисправно; [1] р. “0” - ПУ1 исправно. для ПУ2 [2,3] разряды 2-го слова [2] р. “1” - ПУ2 заблокировано по ФК оператором; [2] р. “0” - ПУ2 разблокировано по ФК оператором; [3] р. “1” - ПУ2 неисправно; [3] р. “0” - ПУ2 исправно. для ПУ3 [4,5] разряды 2-го слова [4] р. “1” - ПУ3 заблокировано по ФК оператором; [4] р. “0” - ПУ3 разблокировано по ФК оператором; [5] р. “1” - ПУ3 неисправно; [5] р. “0” - ПУ3 исправно. Кодограмма регистрации БС для Ш1, Ш2, Ш3 выглядит следующим образом: № устройства (в двоичном коде) Часы (двоичный код) Рис.17. Кодограмма регистрации БС для Ш1, Ш2, Ш3. № устройства = 000000 для Ш1,№ устройства = 000111 для Ш2,№ устройства = 001011 для Ш3. Наличие “0” или “1” в разрядах [0-2] 2-го слова кодограммы свидетельствует о наличии соответствующих признаков, смысловое содержание которых следующее: для Ш1 [0] разряд 2-го слова “1” - Ш1 неисправен; “0” - Ш1 исправен. для Ш2 [1] разряд 2-го слова “1” - Ш2 неисправен; “0” - Ш2 исправен. для Ш3 [2] разряд 2-го слова “1” - Ш3 неисправен; “0” - Ш3 исправен. Сложившийся в прошлом подход к проектированию систем сбора и накопления информации и ее эффективного использования для всевозможных целей состоял в автоматизации отдельных процессов в рамках фрагментов предметной области, или как говорят, в создании множества локальных приложений. В силу значительной независимости приложений одни и те же данные многократно представлялись в памяти ЭВМ, а их соответствие действительным значениям обеспечивалось периодическим применением процедур обновления. При изменении каких-либо сведений приходилось корректировать от нескольких до сотен и даже тысяч записей. При переходе от автоматизации отдельных процессов предметной области к созданию автоматизированных информационных систем требуется не только взаимоувязка приложений, но и качественно новый подход к организации данных. Этот подход состоит в использовании единого хранилища - базы данных. Отдельные пользователи перестают быть владельцами тех или иных данных. Все данные накапливаются и хранятся централизованно. В памяти ЭВМ создается динамически обновляемая модель предметной области. Слова “динамически обновляемая" означают, что соответствие БД текущему состоянию предметной области обеспечивается не периодически (раз в месяц, неделю, день), а в режиме реального времени. При выборках для разных приложений эти записи могут быть упорядочены по-разному, т.е. пользователи информационной системы имеют возможность обращаться к интересующим их данным, а одни и те же данные могут быть по-разному представлены в соответствии с потребностями пользователей. При этом всякое обращение к данным осуществляется через некий программный фильтр, обеспечивающий, если это необходимо, предварительные преобразования запрошенных пользователем данных. Отличительной чертой баз данных следует считать совместное хранение данных с их описаниями. Традиционно описания данных содержались в прикладных программах. При этом если обрабатывалось лишь два поля записи, программа включала описание всей записи. В результате любое изменение в организации приводило к необходимости внесения изменений в созданные программы. Современный подход требует, чтобы в программе были лишь перечислены необходимые для обработки данные и заданы требуемые форматы их представления. При этом описание баз данных становится независимым от программ пользователей и составляет самостоятельный объект хранения. Эти описания обычно называют метаданными [5]. Важнейшим компонентом автоматизированной системы сбора, накопления и эффективного использования информации является система управления базами данных (СУБД). Программы составляющие СУБД включают ядро и сервисные средства. Ядро - это набор программных модулей, необходимый и достаточный для создания и поддержания БД. Сервисные программы предоставляют пользователям ряд дополнительных возможностей и услуг по обслуживанию систем баз данных. Языковые средства служат для описания БД и используются для обработки данных пользователями. Отметим некоторые достоинства интеграции данных. Во-первых, интеграция обеспечивает синхронное поддержание данных для всех приложений (файловые системы не обеспечивают такой поддержки). Во-вторых, за счет специальной организации устраняется возможная в файловых системах избыточность данных (сведения об объекте БД не дублируются). Как минимум это приводит к сокращению объемов памяти, необходимой для хранения данных. В-третьих, благодаря сокращению или устранению дублирования данных повышается уровень их достоверности; существенно проще и эффективнее становятся процедуры обновления. В-четвертых, развитие концепции БД представляет собой важный шаг в направлении унификации средств организации данных, что позволяет разработчикам приложений не задумываться над вопросами представления данных в среде хранения. Соответствующие интерфейсы поддерживаются автоматически СУБД. Пользователь не знает, где и как хранятся данные, он лишь сообщает системе, с какими данными желает работать и в каком виде желает их получить. В-пятых, при переходе к использованию БД появляется возможность обеспечить достаточно высокий уровень независимости приложений от организации данных. В современных СУБД описания данных отделены от программ и содержатся в словаре-справочнике данных. В программах задаются лишь имена необходимых для обработки данных и форматы представления значений. Подставляя данные в программу, СУБД предварительно их обрабатывает, в связи с чем изменения организации данных не отражаются на прикладных программах. В этом случае меняются лишь процедуры СУБД, выполняющие предварительную обработку данных. Обычно выделяются два аспекта независимости приложений от организации данных: логическая и физическая независимость. Первая предполагает возможность “безболезненного” изменения параметров логической организации БД, а вторая - изменения хранения данных в памяти ЭВМ. С переходом к концепции БД, данные становятся неким общим ресурсом, целостность которого необходимо защитить от разрушений при сбоях оборудования, при некорректных обновлениях, от НСД и т.п. Защита данных от разрушения при сбое оборудования. Этот вид защиты часто называют обеспечением физической целостности данных. Физическая целостность обеспечивается средствами ведения системного журнального файла и возможностью восстановления текущего состояния БД на основании копии и журнального файла. В журнальном файле регистрируются все изменения в БД с некоторого периода времени. Копия БД должна быть выполнена на момент начала ведения журнального файла. Защита от некорректных обновлений. Она предупреждает неверное использование данных (в первую очередь - обновления другими пользователями). Такая защита данных называется логической целостностью. Она обеспечивается путем разработки механизмов управления доступом пользователей к данным. Это программные “фильтры", когда пользователь имеет возможность обрабатывать лишь некоторое подмножество данных. Во-вторых, система выдает пользователю для обработки не всю запись целиком, а лишь часть ее данных. При этом в прикладной программе описываются только эти данные. В-третьих, при описании данных некоторые СУБД позволяют задавать области допустимых значений. Тогда система автоматически проверяет новое значение на допустимость и отвергает некорректные. Защита данных от НСД. Она предполагает введение средств, препятствующих извлечению и обновлению данных некоторыми пользователями. Основное средство обеспечения этой разновидности защиты данных состоит в том, что пользователю предоставляется доступ не ко всей БД, а лишь к некоторой, определенной администратором БД, части данных. При этом обращение к любым другим данным для означенного пользователя становится невозможным. Непосредственное функциональное назначение АРМ РД - регистрация и документирование информации, поступающей из ВК. АРМ РД в режиме реального времени выполняет следующие функции: прием данных, круглосуточно поступающих от ВК; выдачу информации в ВК; регистрацию поступивших данных в памяти ЭВМ; документирование данных, размещенных в информационных массивах. Согласно с функциональным назначением, проектирование БД на АРМ РД должно решить следующие задачи: создать “динамическую" модель предметной области системы (в которой соответствие БД текущему состоянию предметной области обеспечивается не периодически, а в режиме реального времени); обеспечить эффективность функционирования, т.е. обеспечить требования ко времени реакции системы на запросы и обновления БД; обеспечить централизованное хранение данных в памяти ЭВМ; обеспечить выборку из информационных массивов данных согласно заданным критериям; обеспечить удобство эксплуатации информационной системы; обеспечить защиту данных от некорректных обновлений, от разрушений при сбоях оборудования и от несанкционированного доступа. Эти задачи можно осуществить при помощи создания единого хранилища - базы данных и использования средств СУБД. 3.3 Логическая организация базы данных
Для реализации логической организации БД необходимо определить, что является объектом предметной области информационной системы. Как уже было отмечено выше (п.3.1 1), любое сообщение в системе, или кодограмма, имеет формат в рамках заранее оговоренного Протокола информационного обмена. Разряды кодограмм регистрации содержат ряд характеристик, определяемых типом поступающей по устройству информации: информации обмена по КС; информации обмена между Ш1, Ш2, Ш3, и ВК; сбойной информации обмена по КС; сбойной информации между Ш1, Ш2, Ш3 и ВК; информации о НЛИ; информации ФК; информации НСД; информации НСД ОП; информации о БС устройств. В зависимости от типа передаваемого по устройству сообщения, содержимое разрядов кодограмм различно, а, следовательно, различны и атрибуты объектов информационной системы. Если рассматривать информационную систему в части отображения информационного и технического состояния устройств (ФК), то объектом предметной области является информация о состоянии устройств. В общем случае объектом предметной области является, например, распоряжение администратора, директора, т.е. те управляющие воздействия, которые циркулируют в АСУ в процессе ее функционирования. Прежде чем говорить о формировании отношений, необходимо привести перечень атрибутов, выявляющих сущность объектов, которые затем формируются в отношения: Дата отправки кодограммы; Время отправки кодограммы; Направление (от ПУ1, информация в КС3 и т.п.); Режим работы; Источник (откуда пришла кодограмма); Вид сообщения (БС, НСД, и т.п.); Количество сбойных кодограмм; Содержание сбойных кодограмм; Тип устройства, от которого пришла кодограмма; Признак (сообщения от нескольких устройств приходят в одной кодограмме); Значение контрольной суммы при пуске ВК; Значение периодически вычисляемой контрольной суммы; Текст сообщения, содержащегося в кодограмме. После составления перечня атрибутов, очередная задача состоит в определении набора отношений и составлении логической структуры БД. Логическая структура базы данных представлена на рис.18 и состоит из набора отношений, представленных в третьей нормальной форме. Отношение 1: “Вся информация”. Ключевыми доменами являются первые два поля: “Дата", “Время". Отношение 2: “Оперативная информация". Ключевыми доменами в данном отношении являются “Дата", “Время", “Направление", “Режим работы", “Источник", “Вид сообщения". Отношение 3: “Информация Ш" Ключевыми доменами являются “Дата", “Время", “Направление", “Режим работы". Отношение 4: “Сбойные кодограммы". Ключевыми доменами являются: “Дата", “Время", “Направление", “Количество”, “Вид сообщения", “Слово1", “Слово2", “Слово3", “Слово4”. Отношение 5: “Функциональный контроль". Ключевыми доменами являются: “Дата", “Время", “Тип", “Признак”, “Вид сообщения”. Отношение 6: “Связь с ВК". Ключевыми доменами являются “Дата", “Время". Отношение 7: “Текущая контрольная сумма". Ключевыми доменами являются: “Дата", “Время". Отношение 8: “Контрольная сумма при пуске ВК". Ключевыми доменами являются: “Дата", “Время". При формировании отношений были поставлены следующие цели: осуществить группировку записей в такие структуры, которые достаточно малы по размеру и поэтому управляемы. При этом данные могут дублироваться, например, отношение ФК может включать в себя информацию о связи с ВК. Однако созданием отношения “Связь с ВК” мы выделяем его в логически самостоятельное отношение и тем самым уменьшаем время поиска важной для нас информации. Это означает, что информация, требующая к себе первостепенного внимания, выделяется в отдельные отношения с целью уменьшения времени поиска по БД, давая возможность персоналу, обслуживающему КСА своевременно реагировать на изменения, возникающие в системе. С такой же целью выделяется в отдельные отношения информация контрольного суммирования, информация контрольного суммирования при пуске ВК, информация Ш. Отношения “Вся информация”, “Оперативная информация” и “Функциональный контроль” также выделяются в отдельные отношения из логических соображений и для минимизации времени поиска. Еще одна причина, по которой отношения организуются подобным образом - это разграничение доступа пользователей. Информация фиксируется в восьми не связанных друг с другом таблицах, и один пользователь, например, может иметь доступ только к БД “Информация контрольного суммирования”, другой - к БД “Информация Ш". В дипломном проекте рассматривается только та информация, которая содержится в БД ФК. Отношение ФК содержит информацию о результатах ФК, среди которой имеется информация о БС устройств. Кроме БС, отношение ФК содержит и другую информацию, например, о несанкционированном доступе (НСД), о навязывании ложной информации (НЛИ), информацию о ФК, об обращении к памяти (НОП), и т.д. Информация ФК имеет внутренний формат представления для хранения в памяти ЭВМ и формат для предъявления оператору на экране дисплея или на принтере в виде таблиц и справок. Вид полей БД ФК представлен на рис. 19. Структура БД ФК включает в себя следующие элементы: “Дата", “Время", “Тип устройства", “Признак” (признак группирования информации), “Вид сообщения" (БС, НСД, ФК, НЛИ, и т.д.), “Текст сообщения”. В поле “Текст сообщения" находится сообщение типа: “НСД снято", или “Нет связи по линии 1", или “разблокировано по ФК", и т.п., т.е. раскрывается конкретное значение поступившего по устройству сообщения. Остальные элементы, перечисленные ранее, являются ключевыми, и служат для поиска последнего элемента “Текст сообщения". Проектировщику в настоящее время предоставляется достаточно большой выбор СУБД, разработанных для разных конфигураций и типов ЭВМ. Анализ основных параметров этих систем позволяет сразу же отвергнуть ряд СУБД, заведомо непригодных к использованию в разрабатываемой информационной системе, оставив для последующего рассмотрения не более 2-х - 3-х систем - претендентов. На выбор СУБД - претендентов наибольшее влияние оказывает согласование ряда параметров среды реализации и СУБД. Наиболее значимые параметры перечислены ниже (в скобках указаны характеристики АРМ РД): тип ЭВМ (IBM PC AT на базе процессора Intel 80386); операционная система (MS DOS); объем оперативной памяти (2Мб); объем дисковой памяти (160 МБ); выбранная для реализации модель данных (реляционная). Перечислим СУБД подобного класса: D-Base, Clipper, Paradox. Перед тем как приступить к сравнительному анализу моделей баз данных, и, следовательно, к окончательному выбору СУБД, необходимо выделить набор факторов, которые влияют на окончательный выбор варианта. Наиболее часто используемые факторы оценки моделей баз данных: трудоемкость реализации приложений; стоимость эксплуатации информационной системы; возможность совмещения разработки БД с ранее выполненными программными реализациями; прогнозируемые сроки реализации информационной системы; затраты на обучение персонала. На этом этапе необходимо несколько детализировать требования к реализуемому ПО АРМ РД. Как было отмечено в п.3.3.1., обмен информацией в системе происходит при помощи кодограмм, которые содержат информацию о состоянии устройств в двоичном коде, поэтому требования к СУБД, и соответственно к программам-приложениям достаточно жестки - необходимо обеспечить выборку сведений об устройствах, причем с возможностью их представления не в двоичном виде, а в удобной для анализа форме - в виде таблиц и справок. Следовательно, большие требования предъявляются даже не к СУБД, а к языку программирования, на котором будут создаваться программы-приложения. Реализация программных средств окружения СУБД и приложений достаточно трудоемкий процесс. При выборе СУБД необходимо учесть и такой фактор, как наличие опыта у разработчиков в создании прикладных программ для данной СУБД, часто он является определяющим. В качестве программного продукта для создания ПО АРМ РД была выбрана разработка фирмы Borland - язык программирования Турбо Си++ версии 3.0 и библиотека стандартных программ на языке Турбо Си++ Paradox Engine для реализации обслуживания реляционных баз данных. Paradox Engine является уникальным программным средством, позволяющим программистам языка Си в полном объеме использовать архитектуру системы Paradox. Engine - библиотека стандартных программ на языке Си, которые можно объединить с любой прикладной программой на языке Си. В большинстве современных систем общий доступ к данным можно осуществить лишь при выполнении дополнительных операций - обычно файлы одной операционной среды переводятся в форматы другой, и наоборот. Если при анализе задачи выясняется, что исходные данные хранятся в разных системах, то проблемы обобщения становятся важной областью решения задачи. Engine устраняет эту проблему, открывая структуру данных Paradox для программ на языке Си. Таким образом, прикладные программы на языке Си получают возможность обрабатывать данные системы Paradox. Paradox Engine - это удобное средство для разработчиков программ обслуживания реляционных баз данных на традиционном языке программирования. Разработчики Engine могут использовать данные системы Paradox или разрабатывать приложения, которые в дальнейшем можно развивать на основе Paradox. Разработчики Paradox могут расширить функции системных программ Paradox, дополнив их вспомогательными программами на языке Си. Основные характеристики системы Paradox. Таблицы Paradox - это стандартные файлы DOS с расширением ". DB”. Имена таблиц отвечают стандартным соглашениям об идентификации файлов, принятым в ОС MS DOS. Каждая таблица может содержать до двух биллионов записей, а при ее записи на диск размер таблицы ограничен только размером диска или объемом свободной памяти на диске. Каждая запись может включать до 255 полей, а каждое поле до 255 символов. В Paradox используется пять типов полей: алфавитно-цифрового типа, которые позволяют использовать полный набор символов кода ASCII, числовые поля данных, позволяющие использовать до 15-ти значащих цифр, включая место для десятичной точки в интервал значений, а также текущие поля данных, короткие числовые поля и поля даты. Для упорядочения и поиска ключевых полей таблицы в Paradox Engine предусмотрены специальные функции, использующие индексный метод доступа. Индекс таблицы позволяет ускорить процесс поиска нужной записи. Первичный индекс упорядочивает записи в порядке возрастания ключевых полей. Paradox хранит записи отсортированными по ключу и не позволяет дублировать ключи. Вторичные индексы, как правило, организуются для очередей таблиц и служат для улучшения представления данных. Для создания оконного интерфейса пользователя используется библиотека СXL - библиотека функций на языке С, что дает возможность ускорить написание программы, так как позволяет уделить больше времени решению основной задачи. Конечно, нельзя однозначно сказать, что выбранная СУБД идеально соответствует поставленной перед разработчиками задаче. Для иллюстрации сравним Paradox Engine и СУБД Paradox с внутренним языком программирования PAL. PAL - это внутренний язык программирования системы Paradox. Сравнивая PAL и Си, можно отметить, что и тот и другой обладают рядом преимуществ и недостатков. Например, PAL обладает обширным встроенным аппаратом для обслуживания баз данных, однако не обладает гибкостью и управляющими возможностями языка Си. С другой стороны, Си, обеспечивая максимально возможный уровень управления программой, и, следовательно, ее гибкость, не обладает возможностью обслуживания баз данных. PAL считается языком высокого уровня, предельно подогнанным к среде Paradox. Он обеспечивает возможность создания документов, зашитую в интерфейс вместе с процедурными возможностями, а также является идеальным средством для быстрого макетирования или разработки многопользовательских программ обслуживания баз данных. В свою очередь, т.к Си является традиционным языком программирования, то его нецелесообразно применять для программ обслуживания баз данных - они сложнее аналогичных программ на языке PAL. С другой стороны, программы обслуживания баз данных на языке PAL больше по размеру и хуже по быстродействию, чем те же программы на языке Си, использующие функции Engine. Преимущества языка PAL заключаются в том, что он обладает обширным встроенным аппаратом и обеспечивает немедленный доступ ко всем областям системы Paradox. PAL позволяет разрабатывать программы с использованием опций меню Paradox. Преимущества Engine заключаются в следующем: обеспечение высокого уровня управления программами; расширение функциональности системы Paradox (работая в Engine, вы ограничены только возможностями собственной программы и доступностью вспомогательных библиотек); обеспечение максимальной эффективности программ при их минимальном размере. Из представленных выше рассуждений следует, что при помощи любого программного продукта приблизительно одного класса можно решить поставленную задачу, выбрав различные подходы к проблеме, минимизируя или максисмизируя те или иные характеристики. Можно сделать вывод, что на выбор СУБД повлияли следующие факторы: Наличие опыта программирования на языке Турбо Си++, у разработчиков, что позволяет снизить временные и материальные затраты на их переобучение. Трудоемкость реализации приложений, позволяющая в то же время обеспечить более высокое быстродействие выполнения программ (например, позволяющая минимизировать такую характеристику как время поиска по БД, и, следовательно, уменьшить время реакции на запрос). Обеспечение гибкости ПО и высокого уровня управления программами. Си открывает программисту доступ к “внутренностям” компьютера - битам, байтам и регистрам, управляющим работой центрального процессора и внешних устройств. Но Си все-таки представляет собой нечто большее, чем язык ассемблера высокого уровня. Блочная структура программы на Си обеспечивает как защиту данных, так и высокий уровень контроля за областями действия и видимости переменных. Возможность при реализации ПО АРМ РД для создания оконного интерфейса использовать библиотеку СXL - библиотеку функций на языке Си, что дает возможность уделить больше времени решению основной задачи. Структура комплекса программ АРМ РД представлена на рис.20 и является логическим продолжением реализации функционального назначения АРМ РД. ПО общесистемного назначения представляет собой программные средства, используемые на этапе проектирования АРМ РД. Исходными данными предусмотрено, что в качестве среды функционирования выбирается операционная система MS DOS с файловой оболочкой Norton Commander. Для работы с файлами в составе ПО АРМ РД предусмотрены общесистемные утилиты (архиваторы, антивирусы, и т.п.). Для оформления документации, записок, отчетов предусмотрен текстовый редактор LEXICON. Для создания специального ПО для АРМ РД используются следующие программные продукты: Язык программирования Турбо Cи++ версии 3.0; PX Engine - библиотеки функций на языке Borland Cи++, для создания БД в формате Paradox; CXL - библиотеки функций на языке Borland C++ для создания оконного интерфейса пользователя. ПО специального назначения представляет собой программные средства, используемые на этапе эксплуатации АРМ РД (см. рис. 20). Его условно можно разделить на три группы: Операционная система MS DOS Библиотеки используемых функций (LIB) включают библиотеки используемых функций языка Borland С++, PX Engine - библиотеки функций языка С++ для создания БД в формате Paradox, CXL - библиотеки функций языка С++ для создания оконного интерфейса. Исполяемые модули программ, обеспечивающие следующие функции: управляющая программа (MAIN); функции создания прототипов БД и первичных ключей к ним (INITENG); функции записи информации и внесения изменений в БД (ZAPBD); функции формирования и исполнения запросов (INQUIRY), включает программы обработки запросов для 3-х форм представления БС (BS-INQ); функции службы администрирования БД (CR_ARMBD - создание базы данных администратора, CREAT_FA - создание файла администратора, BDADM - работа с БД администратора - создание списка пользователей, регистрация и удаление пользователей); функции архивирования и работы с архивом (ARCH). 1. Требования по обеспечению надежности. Требования по обеспечению надежности ПО складываются из двух аспектов требований, предъявляемых к языку программирования. Первый - легкость расширения языка и программы, независимость от машины, эффективность компиляции программ, способность четко и просто представлять логику и функции программы. Вторым аспектом обеспечения надежности ПО является модульная структура программы. 2. Требования по обеспечению удобства эксплуатации. Программное обеспечение АРМ РД должно функционировать в диалоговом режиме с выдачей иерархических меню основных функций подсистем, например, текст запроса по мере его формирования отображается на экране. Система меню является подсказкой, исключающей ошибку оператора. 3. Требования к операционной и программной совместимости. Программное обеспечение средств регистрации и документирования АРМ должно обеспечивать: информационную совместимость в части возможности замены ЭВМ РС/АТ на модель более высшего порядка, замену принтера на более производительный, и т.п. Постановка задачи. Задачей данного дипломного проекта является разработка программ формирования и обработки запросов для трех форм представления БС и выдача их на экран монитора и принтер. Программы должны быть разработаны для технических средств АРМ РД и обеспечивать информационную и программную совместимость в части возможности замены ЭВМ на модель более высокого порядка, замену принтера на более производительный и т.п. Программы обработки запросов должны функционировать в составе остального ПО АРМ РД и минимизировать время обработки запроса. Это означает, что необходимо организовать поиск по БД таким образом, чтобы минимизировать время поиска по БД, и, следовательно, уменьшить время ответа на запрос оператора (характеристика, рассмотренная в п.2.5 может быть минимизирована не только техническими, но и программными средствами). Программы обработки запросов должны обеспечить запись преобразованных форм БС в файл, и работать совместно с программами, обеспечивающими выдачу преобразованных форм БС на экран монитора и принтер. Вид представления информации после преобразования БС на экран монитора и принтер. Исходя из соображений практического смысла были выбраны 3 формы представления БС: компактная-символическая, табличная, справочная (первая, вторая и третья формы представления БС соответственно). Первая форма представления БС. Первая форма представления БС приведена на рис.21 и позволяет выдавать на экран информацию о БС по всем разнотипным устройствам (по любому сочетанию устройств, по всем устройствам сразу, и т.д.) 1-5 поля - ключевые. Поле 6 - БС технических устройств в позиционном коде. Для каждого устройства определено фиксированное количество этих байтов (максимальное значение 4 группы или 4слова). Вторая форма представления БС. Пример представления формы 2 приведен на рис.23. Как видно из рис.23, форма 2 является отражением формы 1 для одного устройства и требует меньших усилий при расшифровке данных, т.к здесь “шапки” колонок таблицы содержат более или менее понятные сокращения и обозначения для специалистов, обслуживающих аппаратуру, т.е. обозначения даются терминах, понятных для сферы деятельности оператора. Третья форма представления БС. Существует третья форма представления, которая является трансформированной формой 2, выбранной на один момент времени, т.е. она отражает техническое состояние i-го устройства в заданный момент времени. Пример формы 3 приведен на рис.24. Как видно из рис.24, форма 3 представляет собой развернутую справку с перечнем неисправностей и рекомендаций по устранению этих неисправностей. Длина справки практически ограничивается при этом только соображениями достаточности информации, представленной в справке. Неисправно направление связи С1 по передаче от ВК к Ш по причине неполучения от Ш-1 кодограмм по времени. ОТСУТСТВУЕТ СИГНАЛ СЕТЬ1 Заменить блок А4 в стойке П1 Ш-1 заблокирован функциональной задачей Рис. 24 Определение реализуемых функций программ обработки запросов для 3-х форм представления БС. Программы обработки запросов для трех форм представления БС должны выполнять следующие функции: Для первой формы представления БС: Нахождение заданных оператором записей БС в БД по любому сочетанию устройств, используя различные варианты поиска по БД, а именно: по всей БД (дата и время не используются); в едином интервале по дате и времени; в указанном интервале времени по каждому дню интервала дат; за один день в указанном интервале времени. Расшифровка БС заданных оператором устройств, учитывая интервал поиска. Выдача расшифрованных БС на монитор или принтер в первой форме представления. Как видно из описанного выше, первая форма представления БС выдается, на экран монитора в виде, представленном на рис.21. Для второй формы представления БС: Нахождение необходимой записи БС в БД по конкретному устройству, заданному оператором, используя различные варианты поиска: по всей БД; в едином интервале по дате и времени; в интервале времени по каждому дню интервала дат; за один день в указанном интервале времени. Можно отметить, что варианты поиска по БД для первой и второй форм представления БС совпадают. Расшифровка БС заданного оператором устройства, учитывая интервал поиска. Выдача расшифрованных БС на экран монитора или принтер в форме представленной на рис.23, причем вид экрана будет различным в зависимости от устройства, задаваемого оператором, т.к устройства системы не идентичны и обладают конкретными свойственными лишь им характеристиками. Для третьей формы представления БС: 1. Нахождение последней по времени или одной записи по конкретному устройству, заданному оператором, 2. Расшифровка БС заданного оператором устройства, 3. Выдача расшифрованных БС на экран монитора или принтер в справочной форме, причем текст сообщения будет зависеть от характеристик каждого конкретного устройства. Структура программ представлена на рис.25. BS1_inq. exe - программа обработки запросов для первой формы представления БС; Initsearch - модуль, определяющий выбор функции поиска; Interval - определение граничных номеров записей в заданном интервале поиска; Search1 - инициализация функции поиска (все записи в заданном интервале); Search2 - инициализация функции поиска (не более 1-го искомого значения по каждому полю); Search3 - инициализация функции поиска (более 1-го искомого значения хотя бы по 1-му полю); Recprint. c - форматирование и запись найденной строки в файл. Bs2_inq. c - программа обработки запросов для второй формы представления БС; Interval. c - определение граничных номеров интервала поиска; Search. c - поиск; Recprint. c - форматирование и запись найденной строки в файл. Form2. c - программа представления БС в текстовом виде; Bs3_inq. c - программа обработки запросов для третьей формы представления БС; Form3. c - представление БС в виде справки; Функциональное назначение программ обработки запросов, требования, предъявляемые к ним, а также вид представления информации на экране монитора и принтере были рассмотрены выше. Программа обработки запроса для первой формы представления БС вызывается из программы формирования запроса со следующими аргументами: 1) “BS1_inq. exe”; 2) имя базы данных; 3) вариант выборки по дате и времени: “0” - дата и время не используются, “1” - единый интервал по дате и времени, “2” - много интервалов - поиск производится в указанном интервале времени для каждого значения даты из числа входящих в интервал даты, “3” - единый интервал в течение одного дня (используется только первое значение даты); 4) интервал поиска по дате, например, “01/01/98-20/01/98”; 5) интервал поиска по времени, например, “06: 00: 00-09: 00: 00” и далее значения остальных полей БД. Результат обработки запроса записывается в файл “inquiry. res" После окончания обработки должна быть вызвана программа “inq_out. exe" для отображения результатов на экран и принтер. Параметры из командной строки передаются в программу обработки запроса и производится определение формата записи для базы данных, к которой произведен запрос. Затем открывается файл результатов запроса и в него записываются строки запроса и шапка таблицы. После этого производится инициализация работы с БД. В зависимости от варианта поиска, выбранного оператором, программа подключает модули, обеспечивающие определение граничных номеров интервала поиска и инициирующие функцию поиска. Функции поиска search1 (все записи в указанном интервале) и search2 (не более одного искомого значения по каждому полю) Поиск производится по максимальному номеру записи. Например, сначала просматривается поле, содержащее тип устройства и выбираются записи с номерами 5, 10, 36, 48. Затем производится поиск по виду сообщения. Если искомый вид сообщения находится лишь в 15-м поле, то все поля с 1-го по 36-е пропускаются и поиск начинается с 36-го поля. С помощью такого алгоритма производится минимизация времени поиска по БД. Как только искомые поля совпадают, то номер найденной записи фиксируется и управление передается программе recprint, которая форматирует найденную строку и записывает ее в файл. Функция поиска search3 (более одного искомого значения хотя бы по одному полю) открывает массив буферов для поиска, его размерность равна количеству полей в таблице. Размерность каждого из массивов rec [i] равна количеству искомых значений по i-му полю таблицы. В каждый буфер заносится одно искомое значение по какому-либо полю таблицы. Каждому буферу rec [i] [j] соответствует элемент массива массивов z [i] [j], в котром хранится текущий номер найденной записи по данному буферу (т.е. записи, в соответствующем поле которой находится значение, равное значению, занесенному в буфер). Еще в одном массиве хранятся текущие номера найденных строк по каждому полю, где max - текущий номер записи при поиске, т.е. записи с номерами, меньше max уже просмотрены. Для каждого буфера находится запись со значением, равным занесенному в этот буфер и с номером, большим либо равным max. Найденные номера заносятся в соответствующие z [i] [j]. Затем для каждого поля определяется значение текущего номера найденных строк по каждому полю. Если хотя бы по одному полю произошел выход за пределы интервала поиска, значит, поиск закончен. Если же значения текущих номеров найденных строк совпадают по всем полям, значит, искомая запись найдена. Найденная строка форматируется и записывается в файл. Алгоритм программы обработки запроса для второй формы представления БС логически выстроен по такому же принципу, однако он проще, т.к поиск производится для одного устройства. Перед записью найденной строки в файл производится представление БС в текстовом виде. Программы обработки запросов для третьей формы представления БС находят последнюю по времени запись в БД и выдают преобразованные БС в файл. Алгоритмы программ приведены в Приложении 1. Тексты программ приведены в Приложении 2. Результатом данного дипломного проекта является разработка программ формирования и обработки запросов для 3-х форм представления БС. Программы разработаны для технических средств АРМ РД и функционируют в составе специального ПО АРМ РД. Программная и информационная совместимость обеспечивается выбором средств программирования (Си - относительно мобильный язык. Программы написанные на языке Си для данной операционной системы и для конкретного компьютера зачастую можно перенести в другую операционную систему или на другой компьютер с минимальными изменениями либо вовсе без них). Требование по обеспечению надежности для программной обработки запросов обеспечивается также выбором средств программирования, - блочная структура программы на Си обеспечивает как защиту данных, так и высокий уровень контроля за областями действия и видимости переменных. Требование удобства эксплуатации также является требованием, предъявляемым к специальному ПО АРМ РД вцелом и обеспечивается общей логикой организации пользовательского интерфейса. Еще одно требование, которое было оговорено в п.4.2.1 - это минимизация времени поиска по БД. Здесь нужно конкретизировать, что минимизация времени ответа на запрос осуществляется на нескольких уровнях: “технологическом” - средства архивирования БД; “логическом" - информация хранится в нескольких базах данных (см. п.3.3 - одна из причин формирования подобных отношений - это минимизация времени поиска); “программном” - выделение границ и интервалов поиска. Кроме того, выбор формы представления, для которой формируется запрос и заданный интервал, будут влиять на время поиска записей. Если, например, оператор выбрал 1-ю форму представления и сформировал запрос по нескольким устройствам, причем задал вариант поиска по всей БД, то время ответа будет больше, чем если бы оператор сформировал запрос для 3-й формы представления БС, которая обеспечивает поиск лишь одной записи в БД. Если для 3-й формы представления БС время ответа будет составлять 2-3 сек. то для сложных запросов может приближаться к десяткам секунд. Поэтому нельзя привести одно конкретное значение времени ответа на запрос оператора. Приведем следующие рекомендации оператору АРМ РД: чем сложнее запрос и чем больше количество устройств, по которым сформирован запрос -тем дольше поиск. Если необходимо быстро получить информацию, то рекомендуется выбрать 3-ю или 2-ю форму представления, которые предназначены для получения информации по одному устройству. Если же количество записей в БД увеличилось настолько, что поиск занимает ощутимое время, то рекомендуется пользоваться средствами архивации. Программы обработки запросов обеспечивают запись преобразованных форм БС в файл, и работают совместно с программами, обеспечивающими выдачу преобразованных форм БС на экран монитора и принтер. Темой организационно-экономической части дипломного проекта является технико-экономическое обоснование (ТЭО) по теме: “Бизнес-план разработки". В дипломном проекте производится разработка программ обработки запросов к базе данных автоматизированного рабочего места регистрации и документирования (АРМ РД). В ТЭО необходимо рассмотреть следующие вопросы: Планирование разработки с построением сетевого графика; Расчет стоимости разработки; Экономическую эффективность разработки; Состав и назначение основных разделов хозяйственного договора. В первой части ТЭО необходимо рассчитать срок разработки и построить сетевой график работ по созданию программного обеспечения АРМ РД. В данном случае под разработкой подразумеваются не только программы обработки запросов к базе данных, а программное обеспечение АРМ РД в целом. Во второй части ТЭО необходимо рассчитать стоимость разработки программного обеспечения АРМ РД с момента получения первого варианта технического задания и заканчивая оформлением документации и сдачей разработки. При этом учитывается, что разработка производится на средства, выделяемые из Госбюджета (финансирование по целевым программам). В третьей части ТЭО необходимо обосновать экономическую эффективность разработки. В заключительной части ТЭО необходимо сформулировать основные пункты хозяйственного договора, заключаемого между двумя сторонами - заказчиком и исполнителем, а также сформулировать назначение пунктов хозяйственного договора и порядок их согласования и утверждения. Большая сложность и комплексность научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, одновременное участие многих исполнителей, необходимость параллельного выполнения работ, зависимость начала многих работ от результатов других, значительно осложняет планирование разработки. Наиболее удобными в этих условиях являются системы сетевого планирования и управления, основанные на применении сетевых моделей планируемых процессов, допускающих использование современной вычислительной техники, позволяющих быстро определить последствия различных вариантов управляющих воздействий и находить наилучшие из них. Они дают возможность руководителям своевременно получать достоверную информацию о состоянии дел, о возникших задержках и возможностях ускорения хода работ, концентрируют внимание руководителей на “критических” работах, определяющих продолжительность проведения разработки в целом, заставляют совершенствовать технологию и организацию работ, непосредственно влияющих на сроки проведения разработки, помогают составлять рациональные планы работ, обеспечивают согласованность действий исполнителей. Планирование научно-исследовательских работ с применением сетевого метода ведётся в следующем порядке: составляется перечень событий и работ; устанавливается топология сети; строится сетевой график по теме; определяется продолжительность работ (tож
); рассчитываются параметры сетевого графика; определяется продолжительность критического пути; проводится анализ и оптимизация сетевого графика, если это необходимо. В перечне событий и работ указывают кодовые номера событий и их наименование, в последовательности от исходного события к завершающему, при расположении кодовых номеров и наименований работ перечисляются все работы, имеющие общее начальное событие. Исходные данные для расчета получают методом экспертных оценок. Для работ, время выполнения которых неизвестно, исполнитель или другие специалисты, привлекаемые в качестве экспертов, дают в соответствие с принятой системой три или две вероятностные оценки продолжительности: tmin
- минимальную; tmax
- максимальную; tнв
- наиболее вероятную или только первые две. Эти величины являются исходными для расчёта ожидаемого времени tож
по формулам (1) и (2). После построения графика и выбора необходимых исходных данных рассчитывают параметры сети: сроки совершения событий, резервы времени, продолжительность критического пути. Расчёт параметров сети наиболее удобно выполнять табличным методом, если число событий не превышает 100 - 150. Этому условию соответствует проводимая разработка. Для описания сети в “терминах событий" используются следующие понятия. Ранний срок наступления события (Tpi
) - минимальный срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию, равен продолжительности наибольшего из путей, ведущих от исходного события 1 к данному (формула (3)). Критический путь сети (Ткр
) - максимальный путь от исходного события 1 до завершающего события С. Поздний срок наступления события (Tni
) - максимально допустимый срок наступления данного события, при котором сохраняется возможность соблюдения ранних сроков наступления последующих событий, равен разности между продолжительностью критического пути и наибольшего из путей, ведущих от завершающего события данному (формула (4)). Все события в сети, за исключением событий, принадлежащих критическому пути, имеют резерв времени (Ri
), приведённый в выражении (5). Резерв времени события показывает, на какой предельный срок можно задержать наступление этого события, не увеличивая общего срока окончания работ (т.е. продолжительности критического пути). При описании сети “в терминах работ" определяют ранние и поздние сроки начала и окончания работ (формулы (6) - (9)). ранний срок начала: поздний срок начала:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||