Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата
Показана возможность реализации в рамках алгебры алгоритмов с данными комплексного (от управления и данных) подхода к разработке алгоритмов информационно-управляющих систем. Такой подход может быть использован на любом этапе проектирования и для любой подсистемы, образующей систему. An ability of re...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Управляющие системы и машины |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України
2013
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83202 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата / В.Г. Акуловский, А.Е. Дорошенко // Управляющие системы и машины. — 2013. — № 5. — С. 46-52. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859988160290750464 |
|---|---|
| author | Акуловский, В.Г. Дорошенко, А.Е. |
| author_facet | Акуловский, В.Г. Дорошенко, А.Е. |
| citation_txt | Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата / В.Г. Акуловский, А.Е. Дорошенко // Управляющие системы и машины. — 2013. — № 5. — С. 46-52. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Управляющие системы и машины |
| description | Показана возможность реализации в рамках алгебры алгоритмов с данными комплексного (от управления и данных) подхода к разработке алгоритмов информационно-управляющих систем. Такой подход может быть использован на любом этапе проектирования и для любой подсистемы, образующей систему.
An ability of realization within the framework of algebra of algorithms with data to cope with complex approach (including both control and data) to develop algorithms of the information/control systems is shown. This approach can be used at any stage of system development and any subsystem which constitutes the system.
Показано можливість реалізації в рамках алгебри алгоритмів з даними комплексного (від управління й даних) підходу до розробки алгоритмів інформаційно-керуючих систем. Цей підхід може бути використаний на будь-якому етапі проектування і для будь-якої підсистеми, що утворює систему.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:30:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
46 УСиМ, 2013, № 5
УДК 519.681
В.Г. Акуловский, А.Е. Дорошенко
Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов
информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата
Показана возможность реализации в рамках алгебры алгоритмов с данными комплексного (от управления и данных) подхода
к разработке алгоритмов информационно-управляющих систем. Такой подход может быть использован на любом этапе про-
ектирования и для любой подсистемы, образующей систему.
An ability of realization within the framework of algebra of algorithms with data to cope with complex approach (including both con-
trol and data) to develop algorithms of the information/control systems is shown. This approach can be used at any stage of system de-
velopment and any subsystem which constitutes the system.
Показано можливість реалізації в рамках алгебри алгоритмів з даними комплексного (від управління й даних) підходу до роз-
робки алгоритмів інформаційно-керуючих систем. Цей підхід може бути використаний на будь-якому етапі проектування і
для будь-якої підсистеми, що утворює систему.
Введение. Исторически сложились два под-
хода к программированию от управления (функ-
ционально-ориентированный подход) и от дан-
ных, которые нашли свое воплощение в виде
структурной и объектно-ориентированной ме-
тодологии программирования (ООП) [1, 2]. При
всех положительных свойствах этих методоло-
гий они (как и соответствующие подходы к
программированию) ориентированы на разра-
ботку различных классов программных сис-
тем. В частности, общепризнано, что первый
эффективен при разработке систем автомати-
ческого управления (САУ), а второй – при раз-
работке информационных систем, в частности
автоматизированных систем управления (АСУ).
В связи с этим выбор одной из методологий
(одного из подходов) накладывает на процесс
разработки ограничения, свойственные этой ме-
тодологии. При этом обе названные методоло-
гии не формализованы в достаточной степени.
Очевидно, существуют классы систем, для
которых ни одна из названных методологий в
отдельности не есть оптимальной. Пример сис-
тем такого класса – информационно-управляю-
щие системы (ИУС), о которых, исходя из мно-
гочисленных публикаций (например, [3]) и не
взирая на различные классификации програм-
мных систем, можно сказать, что они сочетают
функции АСУ с функциями САУ.
Ключевые слова: алгоритмы, алгебра алгоритмов, Д-опе-
раторы, информационно-управляющие системы, разработ-
ка алгоритмов.
Более того, даже в рамках системы, которую
можно отнести к одному из этих классов, на
различных этапах ее разработки возникают
сложности, вызванные ограничениями выбран-
ной методологии. Подтверждением тому слу-
жат работы, направленные на разработку но-
вых методологий и использование мультипа-
радигменного программирования [4, 5].
Использование методологии проектирова-
ния алгоритмов, неадекватной конкретной ре-
шаемой задаче или ее подзадаче, – один из
факторов, порождающих кризисные явления в
программировании.
В связи с этим назрела необходимость в раз-
работке формального аппарата, средствами ко-
торого был бы реализован комплексный под-
ход к программированию, при котором, в про-
цессе разработки программной системы, упо-
мянутые подходы могли быть использованы не
только по отдельности или совместно, но, в
первую очередь, применяться для решения за-
дач (подзадач, подсистем), входящих в разра-
батываемую систему, специфике которых они
адекватны.
Для построения такого формального аппа-
рата была модернизирована [6] известная мо-
дель ЭВМ Глушкова.
Модификация заключается в дополнении
модели внешней средой (ВС), состоящей из
программной и аппаратной (АС) составляю-
щих.
Первая обеспечивает взаимодействие между
моделями, функционирующими в различных
УСиМ, 2013, № 5 47
ВС (многомашинная организация) и между за-
дачами в рамках одной ВС (квазипараллель-
ная, многозадачная организация). Вторая пред-
ставляет собой память и внешние устройства
(ВУ), включающие как устройства ввода–
вывода (УВВ), так и устройства связи с объек-
том управления (УСО), и интерпретируется
как данные, формализованные следующим об-
разом [6].
Определение 1. Данными называется пара
,ЗD N , где N – носитель данных, З – кор-
теж значений, носитель которых – N. На каж-
дом шаге вычислительного процесса носитель
содержит (хранит) некоторый (текущий) кор-
теж значений данных, в частности, эти значе-
ния могут быть неопределенными.
С учетом определения 1, АС рассматривается
как множество данных AС П ВУ{{ },{ }}D D D ,
где носителем ПD есть память, а носителем
ВУD – ВУ. Эти данные характеризуются в ка-
ждый момент времени некоторым множеством
значений, изменяющихся в ходе вычислитель-
ного процесса.
Такая модификация модели ЭВМ позволила
ввести Д-операторы вида ( ) ( )D O D со специ-
фицированными данными D и D , которые
они обрабатывают, т.е. анализируют и преоб-
разуют, изменяя их значения.
Заметим, что значения специфицируемых
данных в общем случае изменяются в ходе вы-
числительного процесса, а на некоторых его
этапах могут быть не определены. Отсюда сле-
дует, что специфицируются, фактически, но-
сители данных. Поэтому под теоретико-мно-
жественными операциями, определенными на
множествах данных, понимаются операции над
их носителями.
Специфицируемые данные, с учетом сделан-
ного замечания, такие, что AСD D и AСD D .
Отметим, что под данными, специфицируе-
мыми на входе и выходе Д-оператора, пони-
маются множества данных и семейства таких
множеств. Причем при спецификации несколь-
ких множеств (семейств множеств) они запи-
сываются в виде 1 1( ,..., ) ( ,..., )p sD D O D D .
На основе модифицированной модели ЭВМ
в работах [6–8] была предложена система ал-
горитмических алгебр (САА/Д), представляю-
щая собой трехосновную алгебраическую сис-
тему <U, L, D, >, основами которой являются
множество Д-операторов U, множество логи-
ческих условий L и множество данных D, а
1 2 3 – ее сигнатура, состоящая из
1 – операций, принимающих значения на
множестве U, 2 – логических операций, при-
нимающих значения на множестве L, 3 – опе-
раций, принимающих значения на множестве
данных D.
Из всего многообразия операций САА/Д, оп-
ределенных на множестве Д-операторов, в дан-
ной статье воспользуемся следующими:
композиция Д-операторов ( ) *i i iD O (D )
1 1 1*( ) ( )i i iD O D (операция обозначается «*»)
означает последовательное выполнение снача-
ла Д-оператора ( )i i iD O (D ) и затем Д-опера-
тора 1 1 1( )i i iD O (D ) ;
р-итерация ( ) ( ) {( ) }D P D O(D ) (1)
состоит в вычислении предиката ( ) ( )D P ,
где D – вектор заданного отношения, и провер-
ке логического условия α {1,0} , продуцируе-
мого предикатом. Если истинно, выполня-
ется Д-оператор ( )D O(D ) и вновь вычисляет-
ся предикат и проверяется условие . Цикли-
ческий процесс, состоящий в проверке условия
и выполнении Д-оператора, осуществляется
пока условие 1 , в противном случае опера-
ция р-итерации завершается.
В частном случае эта операция, записанная
в виде
1 {( ) }D O(D ) , (2)
где 1 – тождественно истинное условие, реали-
зует «бесконечный» цикл.
В работе [8] введен базовый набор данных –
простые данные pD , в частности указатели
D
a ,
и составные данные: регулярно организован-
ные данные – массивы одномерные (векторы)
mD и многомерные (k-мерные) km
D , записи
48 УСиМ, 2013, № 5
зD , образованные с помощью простых данных,
массивов и записей, массивы записей одно-
мерные мзD и многомерные (k-мерные)
мзkD .
Элементы этого базового набора трактуются
как множества данных.
Из множества операций, определенных в
алгебре на множествах данных, в статье вос-
пользуемся следующими.
Операция укрупнения данных (обозначает-
ся – * ), определенная на произвольной совокуп-
ности произвольных множеств (семейств мно-
жеств) данных 1{ },...,{ }kD D (включая простые),
образует новые данные 1{ }*...*{ }kD D D , пред-
ставляющие собой семейство множеств D =
1{{ },...,{ }}kD D .
Операция детализации данных ( * ), опре-
деленная на произвольных семействах мно-
жеств (множествах) данных, за исключением
простых, позволяет представить эти данные в
виде совокупности множеств 1* { },...,{ }kD D D .
Отметим, что предложенные операции по-
зволяют укрупнять (объединять) и детализо-
вать (разбивать) данные, специфицированные
на входе и выходе Д-операторов.
Представление любого исходного Д-опера-
тора из U через образующие элементы систе-
мы <U,L,D,> называется регулярной схемой
этого Д-оператора (РСД). В частном случае,
когда используется единственная операция –
композиция, такое представление Д-оператора
называется его композиционной схемой (КС).
Представление любых данных из D через
образующие элементы системы <U,L,D,> на-
зывается схемой данных (СД).
Реализации в рамках предложенного алгеб-
раического аппарата комплексного подхода к
разработке алгоритмов ИУС и посвящена дан-
ная статья.
Описание алгоритмов информационно-
управляющих систем
Для самого общего случая определим алго-
ритм следующим образом.
Определение 2. Алгоритмом называется Д-
оператор ( ) ( )D A D , на входе которого специ-
фицированы все необходимые для решения
некоторой задачи глобальные данные, а на вы-
ходе – все результирующие глобальные данные.
При нисходящей стратегии проектирования
[9] данные D и D детализуются и записыва-
ются в виде СД, а алгоритм декомпозируется и, с
учетом определения 2, записывается в виде РСД
или КС. В последнем случае это выглядит как
1 1 1 2 2 2
( ) ( )
( ) ( )*( ) ( )*...*( ) ( ),k k k
D A D
D O D D O D D O D
где 1 ... kD D D , 1 ... kD D D , 1 1 1( ) ( ),D O D
..., ( ) ( )k k kD O D – производные Д-операторы,
полученные в результате декомпозиции. На
следующем шаге декомпозируются производ-
ные Д-операторы и детализуются специфици-
рованные у них данные. Процесс продолжает-
ся до достижения требуемого уровня подроб-
ности описания алгоритма.
Традиционный (в первую очередь вычисли-
тельный) алгоритм представим в виде трех по-
следовательно выполняемых подсистем (под-
задач):
( ) ( )=( ) ( )*( ) ( )*( ) ( ),п п п т т т з з зD A D D O D D O D D O D
где пO – выполняет подготовительные (стар-
товые) операции, зO – завершающие (заключи-
тельные) операции, тO – тело алгоритма. Такие
алгоритмы назовем дискретными.
Алгоритм, характерный, в частности, для
информационных систем, назовем непрерыв-
но-дискретным и, используя (1), запишем в
виде:
( ) ( ) = ( ) ( )* ( ) ( )
( ) ( )*( ) ( ).
п п п
т т т з з з
D A D D O D D P
D O D D O D
Циклическое выполнение тела алгоритма в
данном случае прекращается, когда логиче-
ское условие , продуцируемое предикатом
( ) ( )D P , принимает ложное значение.
Известно, что управляющие системы (в ча-
стности, система логического управления [10]),
в силу своей специфики, функционируют не-
ограниченное время, т.е. их работа прекращает-
ся только в случае отключения питания. Алго-
УСиМ, 2013, № 5 49
ритмы такого рода назовем непрерывными и,
используя (2), представим в виде:
( ) ( ) = ( ) ( )* 1 ( ) ( )п п п т т тD A D D O D D O D , (3)
где 1 – тождественно истинное логическое ус-
ловие.
Исходя из рассмотренных типов алгоритмов,
алгоритм ИУС определим следующим образом.
Определение 3. Алгоритм ИУС состоит из
двух (или более) информационно связанных
подсистем, которые реализуются в виде непре-
рывного алгоритма и выполняются параллель-
но (квазипараллельно) и асинхронно. Под ин-
формационной связью понимается двусторон-
няя связь, т.е. некоторое подмножество дан-
ных, продуцируемых одной подсистемой, ис-
пользуется второй и наоборот. По крайней ме-
ре, одна из подсистем взаимодействует с УВВ,
а одна с УСО.
Основываясь на определении 3, вариант ИУС
для случая, когда она состоит из двух подсис-
тем, каждая из которых функционирует в соб-
ственной программно-аппаратной среде (двух-
машинный случай) и реализуется непрерыв-
ным алгоритмом (3), архитектуру ИУС опи-
шем в виде следующей РСД:
_АСУ АСУ _АСУ
АСУ АСУ _САУ
САУ _САУ САУ САУ
( )ИУС( ) (( )П ( )*
* 1 ( )АСУ( )) (( )
П ( )* 1 ( )САУ( )),
п п
п
п
D D D D
D D D
D D D
где _АСУ АСУ _САУ САУ = п пD D D D D ,
_АСУ АСУ _САУ САУ= п пD D D D D .
Реализацию подхода к проектированию ал-
горитма от данных рассмотрим на примере
подсистемы АСУ , т.е. Д-оператора
АСУ АСУ( )АСУ( )D D ,
который преобразует входные данные DАСУ в
выходные АСУD . Для этого детализуем специ-
фицированные на входе и выходе исходного
Д-оператора данные, в соответствии с их
структурой, записав их в виде СД:
АСУ АСУ1* { },...D D АСУ...,{ }nD и
АСУ*D АСУ1 АСУ{ },...,{ }nD D .
Далее, потребовав, чтобы их функциональ-
ность обеспечивала преобразование входных дан-
ных АСУ p
D в выходные АСУs
D , введем произ-
водные Д-операторы вида АСУ АСУ( )АСУ ( ).
p siD D
Для достижения требуемой функционально-
сти, как правило, требуются вспомогательные
(локальные) данные. Для того, чтобы учесть
этот аспект, введем следующее определение.
Определение 4. Глобальными в КС
1 1 1( ) ( ) ( ) ( )*...*( ) ( )k k kD O D D O D D O D являют-
ся данные GD D D , специфицированные
на входе и выходе исходного Д-оператора. На
входе и выходе любого производного Д-опе-
ратора ( ) ( )i i iD O D , в общем случае специфици-
руются как локальные, так и глобальные данные,
т.е. {{ },{ }}G L
i i iD D D , {{ },{ }}G L
i i iD D D , где
,G G G
i iD D D . При этом локальные данные
инкапсулированы в Д-операторе, т.е. невиди-
мы и недоступны в других Д-операторах. Гло-
бальные данные такие, что 1( ... )G G
kD D D,
1( ... )G G
kD D D , а локальные такие, что
1( ... )L L L
kD D D , 1( ... )L L L
kD D D и LD
GD , L GD D .
Исходя из определения 4, дополним специ-
фицированные данные локальными ( АСУ
L
iD ,
АСУ
L
iD ) в тех случаях, когда такие данные необ-
ходимы для выполнения требуемых преобра-
зований.
Полученные в результате Д-операторы, в
общем случае имеют вид:
АСУ АСУ АСУ АСУ( , )АСУ ( , )
p i s
L L
i iD D D D , (4)
а в частных –
АСУ АСУ АСУ( )АСУ ( , )
p s i
L
iD D D ,
АСУ АСУ АСУ( , )АСУ ( )
p s
L
i iD D D ,
АСУ АСУ( )АСУ ( )
p siD D . (5)
Последовательность обработки данных в под-
системе задается следующей КС:
1
АСУ АСУ АСУ АСУ
АСУ АСУ1 1 АСУ АСУ
АСУ АСУ АСУ АСУ
( , )АСУ( , )
( , )АСУ ( , )*...*
*( , )АСУ ( , ),
s p
m r
L L
L L
L L
n n n
D D D D
D D D D
D D D D
50 УСиМ, 2013, № 5
где АСУ1 АСУ АСУ{ }*...*{ }L L L
nD D D ,
1АСУ АСУ АСУ{ }*...*{ }
n
L L LD D D .
На следующем шаге разработки специфици-
рованные на входе и выходе у всех производ-
ных Д-операторов (4) локальные данные счи-
таем как глобальные и Д-оператор, в связи с
этим запишем в виде 1 1 1
АСУ АСУ( ) АСУ ( ).
i iiD D
Последовательность действий повторяется ана-
логично описанному случаю, т.е. продолжается
детализация данных. Например, в случаях 1
АСУi
D
и 1
АСУi
D получаем СД
1
1 2
АСУ АСУ* { },...
i
D D
2
АСУ...,{ }
p
D и
1
1 2 2
АСУ АСУ АСУ* { },...,{ }
i p
D D D , а
для всех производных данных 1
АСУ{ },...
s
D
1
АСУ...,{ }
m
D и 1
АСУ{ },
p
D 1
АСУ...,{ }
r
D получаем
семейство СД из 2n членов.
Специфицировав полученные глобальные дан-
ные на входах и выходах производных Д-опе-
раторов с соответствующей функционально-
стью и дополнив их локальными, получаем
семейство КС из n элементов:
1 1
1 1
11 1
1 1 1
АСУ 1 АСУ
2 2 2 2 2
АСУ АСУ 1 АСУ АСУ
2 2 2 2 2
АСУ АСУ АСУ АСУ
( ) АСУ ( )
( , ) АСУ ( , ) *...
...* ( , ) АСУ ( , )
.......................................................................................
i j
s p r p
L L
L L
p
D D
D D D D
D D D D
1 1 1
1 1 1
АСУ АСУ
2 2 2 2 2
1АСУ АСУ 1 АСУ 1
2 2 2 2 2
АСУ АСУ АСУ АСУ
...
( ) АСУ ( )
( , ) АСУ ( , ) *...
...* ( , ) АСУ ( , ),
n n
n n n
n n m n
n
L L
p p АСУg pb
L L
p p pc
D D
D D D D
D D D D
где верхний левый индекс – номер шага (уров-
ня) разработки алгоритма, а для производных
Д-операторов выполнена сквозная нумерация
(нижний правый индекс).
Такой процесс продолжается до достижения
требуемого, например, s-го уровня детализа-
ции данных, после достижения которого полу-
чаем семейство КС, где i-я КС выглядит сле-
дующим образом:
11
АСУ АСУ
1 1 1
АСУ АСУ 11
( ) АСУ ( )
( , ) АСУ
i i
p ii
s s s
i
s s L s
mm
D D
D D
1
1 1
АСУ АСУ 1
, *....
c i
s s L
m
( D D )
1 1 1
АСУ АСУ
1 1
АСУ АСУ
...*( , )
АСУ ( , ).
i
i s i
s s L s
r m
s s L
m m
D D
D D
В результате получаем описание алгоритма
подсистемы в виде семейства КС, на всех эта-
пах проектирования которого реализуется под-
ход к разработке алгоритма от данных.
Функционально ориентированный подход
(от управления) продемонстрируем на примере
подсистемы САУ. Для этого разобьем задачу,
решаемую подсистемой, на подзадачи, задав-
шись, таким образом, функциональностью про-
изводных Д-операторов, и определим последо-
вательность их выполнения, записав КС, не
специфицируя данные, в виде:
CАУ CАУ 1( )САУ( ) ()САУ ()*...*()САУ ()rD D .
После этого специфицируем для каждого
производного Д-оператора в соответствии с
его функциональностью, глобальные данные и,
дополнив их в случае необходимости локаль-
ными, запишем КС в виде:
11 1 1
CАУ CАУ
CАУ CАУ 1 CАУ CАУ
CАУ CАУ CАУ CАУ
( )САУ( )
( , )САУ ( , )*...
...*( , )САУ ( , ).
rr r r
L L
L L
r
D D
D D D D
D D D D
(6)
Заметим при этом, что в частных случаях Д-
операторы, образующие КС, могут выглядеть
следующим образом:
САУ САУ САУ( )САУ ( , )
i i i
L
iD D D ,
САУ САУ САУ( , )САУ ( )
i i i
L
iD D D ,
САУ САУ САУ( )САУ ( , )
i i i
L L
iD D D ,
САУ САУ САУ( , )САУ ( )
i i i
L L
iD D D , (7)
САУ САУ( )САУ ( )
i iiD D , САУ САУ( )САУ ( )
i i
L L
iD D .
Потребуем, чтобы специфицированные гло-
бальные данные
1CАУ CАУ{ },...,{ }
r
D D и
1CАУ{ },D
CАУ...,{ }
r
D , в результате их укрупнения, обра-
зовывали исходные глобальные данные {DСАУ}
и CАУ{ }D .
Записав на первом шаге укрупнения эти
данные в виде семейств СД:
1
1
CАУ CАУ CАУ{ }*...*{ }
i j
D D D
УСиМ, 2013, № 5 51
1
CАУ CАУ CАУ{ }*...*{ }
c m k
D D D
и
1
1
CАУ CАУ CАУ
1
CАУ CАУ CАУ
{ }*...*{ }
...............................................
{ }*...*{ } .
p s
u g k
D D D
D D D
На втором – в виде семейства:
1
2 2 2
CАУ CАУ CАУ
1 1 2
CАУ CАУ CАУ
{ }*...*{ }
.................................................
{ }*...*{ } ,
p c
g m p
D D D
D D D
и
1
1 1 2
CАУ CАУ CАУ
1 1 2
CАУ CАУ CАУ
{ }*...*{ }
.................................................
{ }*...*{ } ,
u s
k m p
D D D
D D D
где, очевидно, p < k.
Будем продолжать этот процесс до дости-
жения некоторого s-го шага, на котором полу-
чим соотношения:
1CАУ CАУ CАУ{ }*...*{ }
k
s sD D D
и
1CАУ CАУ CАУ{ }*...*{ }
r
s sD D D .
Что касается локальных данных, то для них
выполняются соотношения:
CАУ1 CАУ САУ{ }*...*{ }L L L
kD D D ,
1CАУ CАУ САУ{ }*...*{ }
k
LD D D .
КС (6), удовлетворяющая выдвинутому тре-
бованию, представляет собой первый шаг раз-
работки алгоритма САУ, выполненный в рам-
ках функционально ориентированного подхода.
Процесс разработки (декомпозиции) алго-
ритма повторяется на каждом шаге разработки
аналогично рассмотренному случаю и продол-
жается до достижения требуемого, например,
р-го уровня детализации, на котором будет по-
лучено семейство КС, где i-я КС выглядит
следующим образом:
11 11
11
CАУ CАУ
1 1 1
CАУ CАУ
1 1 1 1
CАУ CАУ CАУ CАУ
1 1
CАУ CАУ
( ) CАУ ( )
( , ) CАУ
( , )*...*( , )
CАУ ( , ).
i i
s n ii
c n m ni i
i k ni
p p p
i
p p L p
n
p p L p p L p
p p L
n
D D
D D
D D D D
D D
Полученное семейство КС представляет со-
бой описание алгоритма подсистемы САУ, на
всех этапах проектирования которого реализо-
ван функционально ориентированный подход.
Совместное использование двух подходов к
разработке алгоритмов продемонстрируем на
примере подсистемы САУП , т.е. Д-оператор
_САУ САУ _САУ( )П ( )п пD D .
Для этого детализируем специфицирован-
ные данные в соответствии с их структурой,
записав их в виде СД:
_АСУ _АСУ1 _АСУ* { },...,{ }п п п pD D D и
1_АСУ _АСУ _АСУ* { },...,{ }
rп п пD D D .
Для некоторых подмножеств полученных
данных _АСУ _АСУ,...,п c п sD D , для которых оче-
видно, что в результате их преобразования будут
продуцироваться данные _АСУ _АСУ,...,
p rп пD D ,
введем Д-операторы, аналогичные (4) и (5),
функциональность которых такова, что они, с
помощью введенных локальных данных, осу-
ществляют такое преобразование, т.е. реализу-
ем подход от данных.
Для остальных данных возможны, по край-
ней мере, два варианта развития событий.
Либо мы для каждой пары множеств данных
_АСУп xD и _АСУ yпD вводим некоторый проме-
жуточный Д-оператор _САУ САУ _САУ( ) ( )
x yп пD П D ,
либо укрупняем данные _АСУ _АСУ{ }*...*{ }п g п dD D
_АСУпD , _АСУ _АСУ _АСУh fп п пD D D до получе-
ния двух множеств и вводим промежуточный
Д-оператор _САУ _САУ( )П ( )п САУ пD D . К получен-
ным таким образом Д-операторам применяем
функционально ориентированный подход, ана-
логично рассмотренному случаю (6) – (7).
После этого задаем последовательность вы-
полнения всех полученных Д-операторов, за-
писав их в виде КС. Этот процесс, как и в опи-
санных случаях, продолжается до достижения
требуемого уровня детализации алгоритма.
В результате описание алгоритма подсисте-
мы получаем как результат применения рас-
сматриваемых подходов в сочетании.
52 УСиМ, 2013, № 5
Таким образом, показана возможность при-
менения к разработке подсистем такого подхо-
да, который наиболее полно отвечает ее спе-
цифике и соответствует традиционным взгля-
дам на применение этих подходов.
Однако как было отмечено, затруднения час-
то возникают и в этом случае. Вместе с тем из
приведенных рассуждений видно, что для лю-
бой подсистемы на любом из этапов разработ-
ки и для любой КС, полученной на этом этапе,
можно делать выбор в пользу того подхода,
который наиболее соответствует специфике каж-
дой подзадачи, алгоритм которой описывается
на данном этапе с помощью конкретной КС.
Это, собственно, и обеспечивает комплексность
подхода к разработке алгоритмов и есть ос-
новной результат данной статьи.
Заключение. Таким образом, определен
класс алгоритмов ИУС и показана возможность
реализации подхода от данных, функциональ-
но ориентированного подхода и их сочетания к
разработке алгоритмов различных ее подсис-
тем. Методы реализации этих подходов при-
менимы на любом из этапов разработки, в лю-
бой последовательности и сочетании, при лю-
бом уровне детализации описания алгоритма.
Такое их применение реализует комплексный
подход к проектированию алгоритмов ИУС.
Внедрение комплексного подхода к разра-
ботке алгоритмов в практику может, по край-
ней мере, в некоторой степени положительно
повлиять на положение дел в такой важной об-
ласти человеческой деятельности как про-
граммирование.
Рассмотрение различных вариантов архитек-
туры конкретных ИУС, апробация комплекс-
ного подхода к их проектированию, шаги, на-
правленные на внедрение предложенного под-
хода в практику, – направления дальнейших
исследований.
1. Дал У., Дейкстра Э., Хоор К. Структурное програм-
мирование. – М.: Мир, 1975. – 247 с.
2. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проек-
тирование с примерами приложений на C++. – М.:
Бином – СПб.: Невский диалект, 1998. – 560 с.
3. Пьявченко Т.А., Финаев В.И. Автоматизированные
информационно-управляющие системы. – Таганpог:
Изд-во ТРТУ, 2007. – 271 c.
4. Легалов А.И. Процедурно-параметрическая пара-
дигма программирования. Возможна ли альтерна-
тива объектно-ориентированному стилю? – Красно-
ярск, 2000. – 43 с. Деп. в ВИНИТИ 13.03.2000,
№ 622–В00.
5. Коплиен Дж. Мультипарадигменное проектирова-
ние для C++. Библиотека программиста. – СПб.:
Питер, 2005. – 235 с.
6. Акуловский В.Г. Основы алгебры алгоритмов, бази-
рующейся на данных // Проблеми програмування.
2010. № 23. С. 89 96.
7. Акуловский В.Г. Алгебра алгоритмов, базирующая-
ся на данных // Кибернетика и системный анализ. –
2012. – № 2. – С. 151–166.
8. Акуловский В.Г. Алгебра для описания данных в ком-
позиционных схемах алгоритмов // Поблеми про-
грамування. 2012. № 23. С. 234 240.
9. Дорошенко А.Е., Акуловский В.Г. Нисходящее про-
ектирование алгоритмов в рамках алгероалгорит-
мического подхода // Математические машины и
системы. – 2012. – № 3. – С. 97–102.
10. Закревский А.Д. Параллельные алгоритмы логическо-
го управления. – М. : Эдиториал УРСС, 2012. – 200 с.
Поступила 29.04.2013
Тел. для справок: +38 044 526-3559,
+38 050 941-0566 (Киев)
E-mail: valeryakulovskiy@rambler.ru
© В.Г. Акуловский, А.Е. Дорошенко, 2013
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-83202 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0130-5395 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:30:21Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Акуловский, В.Г. Дорошенко, А.Е. 2015-06-16T17:17:30Z 2015-06-16T17:17:30Z 2013 Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата / В.Г. Акуловский, А.Е. Дорошенко // Управляющие системы и машины. — 2013. — № 5. — С. 46-52. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0130-5395 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83202 519.681 Показана возможность реализации в рамках алгебры алгоритмов с данными комплексного (от управления и данных) подхода к разработке алгоритмов информационно-управляющих систем. Такой подход может быть использован на любом этапе проектирования и для любой подсистемы, образующей систему. An ability of realization within the framework of algebra of algorithms with data to cope with complex approach (including both control and data) to develop algorithms of the information/control systems is shown. This approach can be used at any stage of system development and any subsystem which constitutes the system. Показано можливість реалізації в рамках алгебри алгоритмів з даними комплексного (від управління й даних) підходу до розробки алгоритмів інформаційно-керуючих систем. Цей підхід може бути використаний на будь-якому етапі проектування і для будь-якої підсистеми, що утворює систему. ru Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України Управляющие системы и машины Технические средства информатики Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата Realization of Complex Approach to Describing Algorithms of the Information/control Systems Within the Framework of Algebraic Facilities Реалізація комплексного підходу до опису алгоритмів інформаційно-керуючих систем в рамках алгебраїчного апарата Article published earlier |
| spellingShingle | Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата Акуловский, В.Г. Дорошенко, А.Е. Технические средства информатики |
| title | Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата |
| title_alt | Realization of Complex Approach to Describing Algorithms of the Information/control Systems Within the Framework of Algebraic Facilities Реалізація комплексного підходу до опису алгоритмів інформаційно-керуючих систем в рамках алгебраїчного апарата |
| title_full | Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата |
| title_fullStr | Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата |
| title_full_unstemmed | Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата |
| title_short | Реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата |
| title_sort | реализация комплексного подхода к описанию алгоритмов информационно-управляющих систем в рамках алгебраического аппарата |
| topic | Технические средства информатики |
| topic_facet | Технические средства информатики |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83202 |
| work_keys_str_mv | AT akulovskiivg realizaciâkompleksnogopodhodakopisaniûalgoritmovinformacionnoupravlâûŝihsistemvramkahalgebraičeskogoapparata AT dorošenkoae realizaciâkompleksnogopodhodakopisaniûalgoritmovinformacionnoupravlâûŝihsistemvramkahalgebraičeskogoapparata AT akulovskiivg realizationofcomplexapproachtodescribingalgorithmsoftheinformationcontrolsystemswithintheframeworkofalgebraicfacilities AT dorošenkoae realizationofcomplexapproachtodescribingalgorithmsoftheinformationcontrolsystemswithintheframeworkofalgebraicfacilities AT akulovskiivg realízacíâkompleksnogopídhodudoopisualgoritmívínformacíinokeruûčihsistemvramkahalgebraíčnogoaparata AT dorošenkoae realízacíâkompleksnogopídhodudoopisualgoritmívínformacíinokeruûčihsistemvramkahalgebraíčnogoaparata |