Дипломная работа: Блочно-симметричные модели и методы проектирования систем обработки данных

Определение 2.3.1. Модульной блок-схемой обработки данных будем называть совокупность процедур, объединенных в модули и множество информационных элементов, объединенных в массивы (таблица) данных с отображением ингрированных связей между модулями и массивами.

Модульная блок-схема позволяет автоматизировать процесс программирования прикладных задач и создания базы данных и сократить затраты и длительность разрабатываемых систем.

На этапе рабочего проектирования наиболее общим критерием синтеза оптимальных блок-схем модульных СОД является их сложность, которая на логическом уровне измеряется числом информационных взаимосвязей между программными модулями и массивами базы данных. При синтезе блок-схемы должны быть учтены основные характеристики и ограничения систем управления базами данных и вычислительных средств, на которых предполагается эксплуатация создаваемого программного и информационного обеспечения.

Рассмотрим задачу синтеза модульной блок-схемы системы обработки данных, минимизирующей общее число связей между модулями и массивами базы данных.

Для постановки задачи введем следующие обозначения. Пусть,  - множество процедур обработки данных для решения прикладных задач системы;  - множество информационных элементов, необходимых для реализации процедур из множеств . На множестве  введем отношение , определяемое матрицей , где

Необходимо синтезировать модульную блок-схему СОД путем распределения множества процедур по модулям обработки данных, множества информационных элементов – в логическую структуру базы данных и установить оптимальные взаимосвязи между модулями и логической структурой базы данных, минимизирующих число взаимосвязей между компонентами блок-схемы.

Введем следующие переменные:

Введем вспомогательные переменные:

Переменная отражает использование -го информационного элемента -м модулем, т.е. если хотя бы один информационный элемент обрабатывается -ой процедурой, включенный в состав -го модуля, то данный элемент также обрабатывается этим модулем.

Переменная отражает использование -го массива данных-ой процедурой, т.е. если процедура использует хотя бы один информационный элемент, включенной в состав -го массива данных, то данная процедура использует этот массив.

Переменную отражающую взаимосвязь между модулями блок-схемы и массивами базы данных можно определить следующим образом:

,

либо,

Определение указанных переменных вытекает из свойства симметричности блочно-симметричных задач.

Задача проектирования модульных блок-схем систем обработки данных (МСОД) формулируется следующим образом.

Необходимо синтезировать модульную блок схему путем распределения множества процедур по модулям обработки данных, множества информационных элементов – в логическую структуру базы данных и установить оптимальные взаимосвязи между модулями и логической структурой базы данных, минимизирующих число взаимосвязей между компонентами блок-схем.

При этом должны быть учтены такие требования, как ограниченность размеров модулей и логических массивов базы данных, отсутствие дублирования процедур в модулях и информационных элементов в логических массивах.

Математическая постановка задачи имеет вид:

(2.3.1)

при ограничениях:

-  число процедур в составе каждого модуля блок-схемы

, ,(2.3.2)

где -допустимое число процедур в -ом модуле;

-  включение отдельных процедур обработкиданных в состав одного модуля

, ,(2.3.3)

для заданных и;

-  дублирование процедур в модулях блок-схемы

, ,(2.3.4)

-  размер записи массива базы данных

; , (2.3.5)

где - допустимое число информационных элементов в записи -го массива данных;

-  дублирование информационных элементов в массивах базы данных

, ;(2.3.6)

-  число информационных элементов, обрабатываемых каждым модулем

, .(2.3.7)

Сформулированная задача относится к новому классу задач дискретного программирования - блочно-симметричным задачам с булевыми двухиндексными переменными.

Целевую функцию (2.3.1) блочно-симметричной задачи разработки модульной блок-схемы удобно представить в матричной форме.

(2.3.8)

или

.(2.3.9)

Решением задач (2.3.1)-(2.3.7) являются множества булевых матриц , в котором  - состав модулей блок-схемы,  - состав массивов базы данных блок-схемы, - взаимосвязи между модулями и массивами базы данных блок-схемы, а также оптимальные значение целевой функции . Для решения данной задачи разработан и предложен эффективный алгоритм итеративных отображений (раздел 3).

2.4 Частные задачи проектирования модульных блок-схем систем обработки данных

Многоэтапный процесс разработки базы данных, который включает последовательное создание её концептуальной, логической и физической модели с последующей эксплуатацией с использованием возможностей выбранной системы управления базой данных (СУБД). При этом наиболее трудоемким этапом является проектирование концептуальной и логической модели данных в процессе которого необходимо провести анализ предметной области, определить сущности (объекты) и их взаимосвязи, выделить ключевые элементы и т.д.

Работы по проектированию базы данных на этом этапе слабо формализованы и в большой мере основаны на опыте и интуиции разработчиков.

В процессе проектирование базы данных необходимо также обеспечить эффективность её анализа, структуризации и обработкию. Поэтому структуризация проектируемой базы данных, то есть выделение массивов и взаимосвязей между ними и обеспечение её эффективности является актуальной задачей.

В процессе проектирование систем обработки данных на различных объектах могут возникнут ситуации, связанные с условиями и особенностями данных объектов. К примеру, определен состав прикладных задач, которые имеют модульную структуру программ и для реализации указанных задач необходимо сформулировать базу данных.

Ряд обстоятельств связан с включением в систему новых прикладных задач, реорганизацией базы данных, модернизацией системы. В этих условиях разработка методов проектирования массивов базы данных для заданного множества программных модулей является актуальной задачей.

Аналогичные случаи возникает при заданном множестве запросов в СОД, которые испльзуют сформулированную базу данных, а при появлении новых запросов необходимо скорректировать базу данных.

Задача разработки логической структуры базы данных при заданном множестве программных модулей (запросов) формулируется следующим образом [124-131].

Пусть, задано множество программных модулей  для решения прикладных задач систем, обработки данных.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21