Блочно-симметричные модели и методы проектирования систем обработки данных

КазахскийНациональный Технический Университет имени К.И.Сатпаева
УДК 658.512 519.87004.83на правах рукописи
НАБИЕВАГУЛНАЗ СОЦИАЛЕВНА
Блочно-симметричныемодели и методы проектирования систем обработки данных

РеспубликиКазахстан
Алматы, 2010

СОДЕРЖАНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВЕДЕНИЕ
1. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОДУЛЬНЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИДАННЫХ
1.1 Обзор моделей анализа и синтеза модульных системобработки данных
1.2 Модели и методы решения задач дискретногопрограммирования при проектировании систем обработки данных
Постановка задачи исследования
Выводы по разделу
2. БЛОЧНО-СИММЕТРИЧНЫЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМОБРАБОТКИ ДАННЫХ
2.1 Общая постановка блочно-симметричных задач дискретного
программирования
2.2 Декомпозиция прикладных задач и исходных документовсистем обработки данных на этапе технического проектирования
2.3 Проектирование модульных блок-схем систем обработкиданных
2.4 Частные задачи проектирования модульных блок-схем системобработки данных
Выводы по разделу 2
3. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ БЛОЧНО-СИММЕТРИЧНЫХ
ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ.МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ЗАДАЧА СИНТЕЗА МОДУЛЬНЫХ БЛОК-СХЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
3.1 Эффективный алгоритм решения блочно-симметричных задач проектированиямодульных блок схем обработки данных
3.2 Постановка и решение многокритериальных задач разработкимодульных блок-схем обработки данных
3.3 Программное обеспечение двухкритериальной задачипроектирования модульных систем обработки данных
3.3.1 Описание программного обеспечения решения задач проектированиямодульной блок-схемы обработки данных
3.3.2 Описание логической структуры разработанной программыпредназначеной для решения двухкритериальной задачи проектирования модульнойблок-схемы обработки данных
3.3.4 Вызов и загрузка программы
Выводы по разделу 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
 

ОБОЗНАЧЕНИЯИ СОКРАЩЕНИЯ
 
АИО — алгоритм итеративных отображений
БД – база данных
ВЗУ – внешняя запоминающая устройства
ВТ – вычислительная техника
ВС — вычислительная сеть
ВЦФ— векторная целевая функция
ГЛС — граф локального сценария диалога
ДС — диалоговых систем
ДП — дискретного программирования
КТС — комплекса технических средств
МА — множествами альтернатив
ЛС — локальных сценариев
ТР – таблиц решений
ПМ — паретовское множество
ПМА — полного множества альтернатив
РБД — распределенных баз данных
РБнД — распределенных банков данных
СУБД – система управления базами данных
СОД – система обработки данных
СОД РВ — системах обработки данных реального времени
ТР — -таблиц решений
ЦЛП — задач целочисленного линейного программирования
ЦП — целочисленного программирования
ЧЦП — частичного целочисленного программирования
ЭВМ – электронно-вычислительная машина
 

ВВЕДЕНИЕ
Повсеместное разработка ивнедрение новых информационных и инновационные технологий во все сферы иотрасли жизнедеятельности и рост потребностей в комплексной автоматизацииорганизаций, предприятии и фирм обуславливает резкое возрастание объемов работпо созданию и внедрению систем обработки данных (СОД) к качеству иэффективности которых предъявляются все более высокие требования. Поэтомунеобходима высокоэффективная технология проектирования, позволяющая создаватьсистемы различной сложности, уровня и назначения в сжатые сроки при минимальныхзатрат труда [1].
Традиционные технологиипроектирование систем ориентированы на последовательную разработку, т.е.вначале проводится изучение и системный анализ организации, для которойсоздается СОД, формируются требования к автоматизированной системе,осуществляется ее декомпозиция, разрабатывается технический проект системы вцелом и отдельных ее подсистем, затем выполняется рабочее проектирование, т.е.разработка программного и информационного обеспечения, проводится его отладка,опытная эксплуатация модификация созданной системы.
Следуя такой технологии,разработчики СОД в последние годы начинают сталкиваться с проблемами,возникающими из за динамизма существующего общества. Пока создается СОД,организация приспосабливается к условиям меняющегося делового мира, иразработанная для нее система оказывает устаревшей. Поэтому созданиесовременных СОД должно базироваться на новых положениях, при реализации которыхвместо одного длительного цикла разработки всей системы будет существоватьнесколько коротких циклов разработки для системы в целом и для ее подсистем.При этом должны быть получены не уникальные промышленные, а потребительскиеизделия быстро и по умеренной цене.
Теоретической базойтакого подхода является парадигма модульности, типизации и клонирования, атехнической основой – современные технологии и системы автоматизированногопроектирования СОД.
Принцип модульногопостроения систем общеизвестен и широко используется в самых различныхобластях, в том числе при разработке систем управления. Разработкаформализованных моделей и методов оптимального синтеза программного иинформационного обеспечения модульных систем обработки данных, автоматизациятехнического проектирования оптимальных по заданным критериям систем обработкиданных значительно повышает эффективность и качество создаваемых систем, сокращаетсроки разработки и внедрения систем в эксплуатацию на 30 – 50% по сравнению страдиционным индивидуальным проектированием.
Создание типовыхмодульных СОД определяет качественно новый этап в проектировании сложныхсистем. Сложность разработки типовых модульных систем обработки данныхобусловливается необходимостью выбора рационального уровня типизации,многопараметрического анализа объектов автоматизации, синтеза систем типовыхпрограммных модулей по заданным критериям эффективности, адекватно отражающиморганизационные и экономические условия разработки СОД.
При использованиисовременных технологий и методов разработки модульных СОД и автоматизации этойразработки процесс проектирования, по сути дела, заменяется процессамклонирования, т.е. созданием «генетически» подобной системы. При этом создаютсяфункционально и структурно подобные СОД некоторого класса, соответствующиезаданной предметной области и адаптированные на конкретный объект управления.
Общее время и затраты наразработку с использованием методов и средств анализа и синтеза модульных итиповых модульных СОД сокращаются в 10 – 100 раз в зависимости от особенностейсоздаваемых систем.
Проблемы анализа исинтеза модульных и типовых модульных систем весьма многообразны, в полномобъеме не решены и в настоящее время интенсивно разрабатываются многимиисследователями. Существующие методы синтеза модульных систем можно разделитьна два класса. К первому относится методы [3-12], позволяющие по некоторымэвристическим правилам проектировать рациональные модульные системы и оцениватьэффективность полученных систем по некоторым качественным показателям, ковторому – методы синтеза оптимальных модульных систем по заданнымколичественным критериям эффективности.
В рамках методов синтезавторого класса разрабатывается теоретические основы, формализованные модели иприкладные методы анализа и синтеза оптимальных и модульных СОД широкого классаи назначения, начиная с систем пакетной обработки и кончая системами реальноговремени и типовыми информационными системами общего назначения [13-33].
Актуальность работы. Повсеместная разработка и внедрениеновых информационных и инновационных технологий в различные сферы и отраслижизнедеятельности и рост потребностей в комплексной автоматизации организаций,предприятии и фирм обуславливает резкое возрастание объемов работ по созданию ивнедрению систем обработки данных (СОД), к качеству и эффективности которых предъявляютсявсе более высокие требования. Поэтому необходима высокоэффективная технологияпроектирования, позволяющая создавать системы различной сложности, уровня иназначения в сжатые сроки при минимальных затратах труда.
Традиционные технологиипроектирования систем ориентированы на последовательную разработку, т.е. вначалепроводится изучение и системный анализ организации, для которой создается СОД;формируются требования к автоматизированной системе; осуществляется ее декомпозиция,разрабатывается технический проект системы в целом и отдельных ее подсистем. Затемприступают к рабочему проектированию системы, т.е. разработка программного иинформационного обеспечений, проводится отладка программного обеспечения, атакже опытная эксплуатация и модификация созданной системы.
Следуя такой технологии,разработчики СОД в последние годы сталкиваются с проблемами, возникающими из задинамизма существующего общества. Пока создается СОД, организацияприспосабливается к условиям меняющегося делового мира, и разработанная для негосистема оказывается устаревшей. Поэтому создание современных СОД должнобазироваться на новых положениях, при реализации которых вместо одногодлительного цикла разработки всей системы будет существовать несколько короткихциклов разработки для системы в целом и для ее подсистем. При этом должны бытьполучены не уникальные промышленные, а потребительские изделия быстро и поумеренной цене.
Одним из полходовпроектирования эффективных и качественных систем обработки данных является разработкаформализованных моделей и методов оптимального синтеза программного иинформационного обеспечения модульных систем обработки данных. Автоматизация техническогопроектирования оптимальных по заданным критериям систем обработки данныхзначительно повышает эффективность и качество создаваемых систем, сокращаетсроки разработки и внедрения систем в эксплуатацию на 30 – 50% по сравнению страдиционным индивидуальным проектированием.
Поэтому задачи разработкиновых подходов, формализованных моделей и методов, алгоритмов и программныхсредств проектирования систем обработки данных являются актуальными.
Цель исследований. Целью диссертационной работыявляется разработка и исследование блочно-симметричных моделей, методов иалгоритмов проектирования эффективных систем обработки данных, обеспечивающихсоздание систем на этапе технического и рабочего проектирования.
Методы исследования. В процессе постановки и решения задачисследования использованы методы системного анализа, теории графов, теорииматриц, дискретного программирования.
Научная новизнарезультатов исследования заключается:
-  разработанкомплекс взаимосвязанных моделей и методов проектирования систем обработкиданных, сформулированных, в отличие от известных, как задачи нового класса — блочно-симметричные задачи;
- сформулированаобщая блочно-симметричная дискретная задача проектирования систем обработкиданных;
- впервыепоставлена и решена задача декомпозиции функциональных задач и информационныхресурсов, которая решается на этапе технического проектирования системобработки данных.
- построена модельсинтеза модульных блок-схем обработки данных, реализуемая на этапе рабочегопроектирования систем;
- впервыесформулирована и решена многокритериальная блочно-симметричная задачапроектирования модульных блок-схем обработки данных.
- разработанэффективный алгоритм итеративных отображений решения блочно-симметричных задач.
Достоверностьполученных результатов. Научные положения, выводы и рекомендации обоснованы строгимиматематическими методами, результатами вычислительных экспериментов и внедренына предприятиях и в организациях.
Практическая ценность.Разработанные вдиссертации комплекс моделей и методов, алгоритмов и программных средствиспользованы при проектировании систем обработки данных на Усть-Каменогорскомсвинцово-цинковом комбинате, в комитете по информатизации и связи, а такжевнедрены в учебный процесс.
Положения, выносимыена защиту.
На защиту выносятсяследующие положения:
1.  Новый подход и общая постановкаблочно-симметричной дискретной задачи проектирования систем обработки данных.
2.  Постановка задачи декомпозиции системобработки данных на кластеры функциональных задач и информационных ресурсов.
3.  Постановка задачи синтеза модульныхблок-схем обработки данных, а также постановки частных задач проектированиямодульных блок-схем.
4.  Постановка многокритериальнойблочно-симметричной задачи разработки модульной блок-схемы обработки данных.
5.  Новые эффективные алгоритмы решениядискретных блочно-симметричных задач проектирования систем обработки данных.
Внедрение результатовдиссертационного исследования. Исследования, выполненные в работе, проводились всоответствии с планом госбюджетных работ кафедры «Вычислительная техника»КазНТУ им. К.И.Сатпаева, г. Алматы, – грантом программы фундаментальныхисследований МОН РК: по теме 0100РК00633 — «Разработка и исследованиеблочно-симметричных моделей и методов проектирования модульных системобработки» и по теме 0101РК00696 — «Разработка технического заданияинформационной системы «Введение государственного регистра информационно-телекоммуникационных систем» в части определения функциональных требований, составасведений и их классификаций необходимые для ведения регистра».
Результаты работывнедрены в процессе проектирвания систем обработки данных в подразделенияхУсть-Каменогорского свинцово-цинкового комбината и в Комитете связи иинформатизации, а так же использованы при разработке лабораторных работ илекционных занятий в КазНТУ имени К.И.Сатпаева.
Акты внедрения приведеныв приложении.
Апробация работы. Основные положения и результатыдиссертационной работы были доложены и обсуждены на международных конференцияхи конференциях Республики Казахстан: научная конференция магистрантов иаспирантов «Наука и творчество молодых: опыт, проблемы, перспективы»(Усть-Каменогорск, 2001г), международная конференция «Вычислительные иинформационные технологии в науке, технике и образовании» (Алматы, 2003, частьII, IV), международная научно-практическая конференция «Состояние, проблемы изадачи информатизации в Казахстане» (Алматы, 2004), республиканская научно-практическаяконференция «Молодежь и информационные технологии» (Актау, 2009), международнаянаучно-методическая конференция «Актуальные проблемы естественно-научныхдисциплин» (Алматы, 2010), а также научных семинарах кафедр «Техническаякибернетика» и «Вычислительная техника».
Публикации. Научные результаты исследованийопубликованы в 12 печатных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных дляпубликации положений диссертации – 4 работы. В научных журналах опубликовано 4работы, в материалах научных конференций – 8 работ.
Структура и объемдиссертации.Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, спискаиспользованных источников 147 наименований, 13 рисунков, 2 таблиц и двухприложений.
 

1. МОДЕЛИ ИМЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОДУЛЬНЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
В данном разделе проведенанализ формализованных моделей и методов проектирования модульных системобработки данных (МСОД). Рассмотрены задачи предпроектного анализа предметнойобласти, формирования исходных данных для проектирования систем обработкиданных. Как правило, поставленные задачи сведены к задачам дискретногопрограммирования, которые сложны и не часто позволяют решать задачи большойразмерности. В разделе приведен краткий обзор методов решение задач дискретногопрограммирования (ДП) [146].
На основе проведенногоанализа моделей и методов проектирования СОД сформулированы задачиисследования.
1.1 Обзормоделей анализа и синтеза модульных систем обработки данных
Системы обработки данных(СОД) различного класса и назначения представляет собой совокупностьприкладного программного обеспечения, базы данных, общесистемного программногообеспечения, реализуемые на основе вычислительной системы, с целью решениянекоторого прикладного приложения по обработке данных или управлению. Основнымизадачами проектирования системы обработки данных является синтез прикладногопрограммного обеспечения и базы данных, при этом последние, до настоящеговремени, разрабатываются часто используя опыт и знания конкретныхразработчиков.
В настоящее времяразработаны формализованные методы проектирования прикладных программ и базыданных, системы автоматизации их проектирования, системы автоматизациипроцессов разработки программ.
Исследования показали,что при разработке формализованные моделей и методов проектирования системобработки данных, задачи, как правило, формулируются в виде задач дискретногопрограммирования трудоемкость и сложность решения которых общеизвестна.
В связи с этим возникаетнеобходимость разработки принципиально новых подходов, постановок и методоврешения, обеспечивающие эффективное решение задач проектированияинформационного и прикладного программного обеспечения.
Вместе с тем приразработке сложных информационных систем эти инструментарии не всегдаобеспечивают качество и сокращение длительности разработки проектов.
Поэтому возникаетнеобходимость разработки формализованных моделей и методов проектированияприкладного программного обеспечения и базы данных систем обработки данных. Однимиз направлений такого подхода является разработка моделей и методов анализа исинтеза модульных и типовых модульных систем обработки данных.
В рамках этогонаправления рассмотрим известные подходы анализа и проектирование системобработки данных.
Для разработкиформализованных методов необходимо провести анализ предметной области, длякоторой разрабатываются системы обработки данных.
В результате анализасистем обработки данных выделяются множество функциональных задач и процедуробработки данных, множество информационных элементов, необходимых и достаточныхдля решения множества задач системы, а так же взаимосвязи между информационнымиэлементами и процедурами обработки данных в процессе решения задач по обработкеданных. В ряде случаев в процессе анализа оцениваются и выделяются такиеколичественные характеристики, как размеры информационных элементов и процедур,частоты функционирования программных модулей и функциональных задач, средниевремена обращения к массивам базы данных и другие [14, 16, 18, 21, 24].
Уточним некоторыепонятия.
Под функциональнойзадачей понимаетсяпоследовательность процедур обработки данных и используемых ими входнойинформации (информации элементов) для решения приложения, необходимого дляуправления или принятие решения.
Под процедуройобработки данныхпонимается любая математическая или логическая операция, либо сложнаякомбинация указанных операций, приводящая к формированию результата на основезаданных исходных данных.
Информационнымэлементом (атрибут)называется наименование минимальной неделимой информации, значения которойиспользуется в качестве исходных данных процедурами обработки либо являютсярезультатом их обработки.
Рассмотрим методы анализасистем обработки данных реального времени (СОД РВ), которые могут бытьиспользованы при анализе систем других классов.
Процедуры обслуживаниязаявок в системах обработки данных реального времени (СОД РВ) неоднозначноопределяются требуемым множеством выходных информационных элементов идетерминированной технологией их получения, а зависят от времени поступлениизаявки на обработку, состава и взаимосвязей необходимых для ее обслуживаниязадач и от текущего состояния информационной базы, определяющего альтернативныевозможности обработки данных. Для исследование этих возможностей необходимсовместный анализ множество требований, предъявляемых поступающими на обработкузаявками, используемых для их обслуживания задач обработки данных, алгоритмових решения и используемых массивов. Для анализа структур информационных потокови технологии обработки данных в СОД РВ используется совокупностьвзаимосвязанных матричных и графовых моделей, обеспечивающих формальный анализтехнологий обработки данных как отдельной задачи СОД РВ, так и множества задачв целом [25-30, 33,38]
Обобщенной формойпредставления взаимосвязей информационных элементов, процедур и информационныхэлементов при решении задач являются технологические матрицы сложности идостижимости, которые затем преобразуются в интегрированный граф обработкиданных. Построение единого интегрированного графа осуществляется путемвыполнения операции «наложения» технологических графов и заключается всовмещении идентичных уровней каждого графа и идентичных вершин на каждомуровне. В результате формируется интегрированный граф, которому соответствуетматрица, полученная путем логического сложения технологических матриц.
Рассмотрим указанныепроцедуры анализа более подробно, так как они являются общими для модульныхсистем обработки данных любого класса.
Построение иструктуризация технологических графов решение отдельных задач обработки данныхреального времени осуществляется следующим образом.
Пусть задано множествозадач СОД РВ />. Технологии решения каждойзадачи соответствует направленный граф />,где />/>множествовершин графа, отражающих информационные элементы задачи />; /> — множество отношений междуинформационными элементами />.Каждому графу /> соответствуетквадратная бинарная матрица смежности /> размера/>. Элемент /> матрицы /> равен 1, если элементы />и /> графа /> связаны отношениями />, и равен 0 в противномслучае.
Структурированный графвзаимосвязей информационных элементов задачи, преобразованный к виду, несодержащему циклов обработки, называется скелетным графом задачи />. Он состоит из рядауровней или непересекающихся подмножеств вершин, каждая из которых являетсявыходным результатом обработки предыдущего уровня или подмножестваинформационных элементов. С использованием графа /> определяетсямножество процедур обработки данных, необходимых для решения задач />. Для каждой упорядоченнойпары элементов /> определим подмножества
/>
/>
/>.
Затем определим намножестве /> декартово произведение />. Пара элементов /> связано с процедурой />, если она принадлежитотношению />. Совокупность процедурзадачи образует множество />. Полноемножество процедур анализируемого множества /> задачопределяется путем объединения />.
Для определения в задачевходных, промежуточных и выходных данных, последовательности их получения иконтуров обратной связи, а также анализа взаимосвязей в системе введено понятиематрицы достижимости.
Под матрицей достижимости/> понимается квадратнаябинарная матрица, проиндексированная одинаковым образом по обеим осяммножеством информационных элементов />.Элемент /> достижим из элемента />, если на графе /> можно указать направленныйпуть от вершины /> к вершине /> (либо />),

/>
Матрица /> определяется на основематрицы />. При этом они связаны булевымуравнением
/> 
Анализ структур обработкиданных для каждой /> задачи СОД иопределение необходимой последовательности получение информационных элементовупрощается, если элементы построенной матрицы достижимости упорядочить поуровням (этапом) их обработки. Получение матрицы /> методомсвертки циклов позволяет уменьшить ее размерность, облегчить анализ и синтезструктуры решение как отдельных задач /> системы,так и функционирования всей СОД РВ.
Процесс построения матрицдостижимости значительно упрощается, если проектировщик представляет информациюне о парных отношениях «информационный элемент – информационный элемент», аинформацию о существовании направленного пути (путей) между парамиинформационных элементов.
Взаимосвязь междупроцедурами обработки данных при обслуживании каждой заявки СОД РВ, наборамивходных и промежуточных данных удобно представлять с помощью таблицы инциденцииобработки множеств запросов />, котораяпредставляет собой матрицу вида

/>
В матрице /> каждая строка отображаетпроцедуру обработки, а каждый столбец – использование всеми процедурами прирешении /> задачи рассматриваемогоинформационного элемента. В строке содержится информация о множестве входных ивыходных данных, связанных с анализируемой процедурой. Анализ столбцовпозволяет выявить входные и выходные информационные элементы рассматриваемойзадачи />. Элементы />являются входными прирешении /> задачи, если /> столбец матрицы /> содержит единственную,отличную от нуля запись />. Если />-й столбец содержит запись />, то соответствующий емуэлемент /> является выходным.Технологической матрицей смежности /> прирешении /> задачи назовем квадратнуюбинарную матрицу, проиндексированную по обеим осям множествами />. Матрица /> имеет четыре подматрицы: /> с размерами />/>.
Нулевые элементыподматрицы /> соответствует элементам,равным -1 в матрице />, а не нулевыеэлементы подматрицы /> соответствуетэлементам, равным +1 в транспонированной матрице />.Таким образом, элемент /> матрицы/> равен 1, если элемент /> является входным дляпроцедуры />, и элемент /> равен 1, если элемент /> является входным прирешении /> задачи. В противном случаеэлементы в позициях /> и /> равны 0. Единичный элементв позиции />, /> подматрицы /> соответствует наличиюединичных элементов в позиции /> подматрицы/> и в позиции /> подматрицы />, />, что равносильносуществованию информационного элемента />,который является входным для процедуры />,и выходным для процедуры /> прирешении /> задачи. Для удобствоформального описания будет считать, что главная диагональ подматрицы /> заполнена единичнымизаписями.
Используя матрицу />, можно определить матрицу />, которая содержитподматрицы />, проиндексированысоответственно: />/>.
Подматрица /> удовлетворяет соотношению /> />, где />-целое положительное число,не больше числа /> элементов прирешении /> задачи, т.е. />. Матрица /> содержит единичныеэлементы в позиции />, если процедуравходит в последовательность процедур, необходимую для получения элемента /> при решении /> задачи. В противном случаезапись в позицию /> подматрицы /> равна нулю. Подматрица /> определяется соотношением /> и содержит единичныйэлемент в позиции />, если элемент /> является входным дляпоследовательности процедур, в состав в которых входит процедура />. В противном случаеэлемент /> равен 0. Подматрица /> является матрицейдостижимости процедур обработки данных при решении /> задачии удовлетворяет соотношению
/>.
Единичная запись впозиции /> подматрицы /> соответствует наличиюнаправленного пути в графе технологии решения /> задачиот процедуры /> к процедуре />.
Построение единогоинтегрированного графа осуществляется путем выполнения операции «наложения»графов /> и заключается в совмещенииидентичных уровней каждого графа и идентичных вершин на каждом уровне. Врезультате формируется интегрированный граф />,которому соответствует матрица смежности />,/>, />, полученная путемлогического сложения матриц />:
/>.
Анализ структурполученного интегрированного графа позволяет на заключительном этапе анализаопределить следующие общесистемные требования к обслуживанию заявок в СОД РВ:множество требуемых задач обработки данных для обслуживания одного типа заявоки базовые задачи для каждого типа, взаимосвязи между заявками по решаемымзадачам и между задачами по используемым процедурам и данным, рациональнуюдисциплину обслуживания заявок и оценку требуемой производительностивычислительной системы для заданной дисциплины обслуживания.
В качестве моделейописания и анализа задач обработки данных при создании типовых модульных СОДтакже используется аналогичная совокупность графовых и матричных моделей.Методика анализа и структуризация исходной для синтеза системы типовых модулейСОД информации базируется на последовательном преобразовании матричных играфовых моделей алгоритмов решения задач обработки данных, содержащих всюнеобходимую информацию о взаимосвязях и отношениях между различными элементамиотдельных задач. При формировании полного структурированного графа технологиирешения задачи учитывается наличие в алгоритмах решения задач обработки данныхциклических участков и альтернативных вариантов обработки, процедур обновленияинформационных элементов и процедур принятия решений. Полный структурированныйграф и соответствующие ему матрицы смежности и достижимости позволяют описыватьалгоритмы решения задач обработки данных в целом и отдельные их части с заданнойстепенью детализации [31,32,34,39,40]
Рост числа решаемых идиалоге задач в составе модульных СОД их сложности, повышение требований ксвоевременности, достоверности и полноте представляемой информацииобусловливает необходимость дальнейшего усовершенствования методологиипроектирования СОД которая должна учитывать не только особенности“человеческого фактора”, но и требование по обеспечению максимальнойэффективности использования технического, программного и информационногообеспечения диалоговых систем (ДС) и их типизации.
На стадии предпроектногоанализа ДС необходимо выполнить комплекс работ, основной из которых такжеявляется анализ решаемых пользователями задач, технологии их решения,определения требований пользователей к эффективности и качеству решения задач [40].На этой стадии определяется необходимый набор процедур реализации комплексадиалоговых задач и требуемой для их решения информации.
Для представлениярезультатов изучения и анализа задач пользователей и технологии их решенияиспользуется модификации описанных выше формализованных методов представлениярезультатов этого изучения.
Определение процедуробработки данных, анализ и структуризацию каждой диалоговой задачицелесообразно осуществлять с использованием дополнительной совокупности матричныхи графовых моделей, обеспечивающих подготовку локальных сценариев (ЛС) диалогаи других исходных данных, необходимых для технического проектированияоптимальных ДС [41].
Локальные сценариидиалога строятся на основе описанных пользователями (средствами языка описаниязадач – ЯОЗ) схем их решения, которые дополняют формами представлениярезультатов проектирования систем. Схема решения каждой задачи представляется ввиде совокупности взаимосвязанных таблиц решений (ТР), описывающихпоследовательность и содержание шагов диалога пользователя с ДС при решениизадачи, используемую при этом информацию, а также требования пользователя кхарактеристикам процесса обработки запросов, выдаваемых на каждом шаге диалога.Совокупность таблиц решений однозначным образом отображается в граф локальногосценария диалога (ГЛС). Каждая вершина ГЛС соответствует одной ТР, анаправленные дуги – взаимосвязям между таблицами. Каждому ГЛС ставятся всоответствие матрица смежности и матрица достижимости, отражающие структуру ивзаимосвязь узлов графа.
При помощи матриц дляоблегчения последующего анализа локальных сценариев диалога производитьсяупорядочение ГЛС, в ходе которого узлы графа распределяются по уровням ихпрохождения и процессе решения задача. При наличии контуров на уровнях ГЛСосущестиляется их свертка, что приводит к сокращению размерности и упрощениюматриц смежности и достижимости графа. На основе упорядоченного таким образомГЛС с помощью языка ГЕРТ сетей могут быть определны такие характеристики ГЛСдиалога, как условная вероятность завершения решения задачи в заданном узлеграфа, обладающей свойством аддитивности на дугах графа.
С учетом результатованализа требований пользователей и локальных сценариев диалога формируетссясценарий ДС в целом путем операции «наложения» упорядоченных узлов на каждомуровне. Для формализации, упорядочения и анализа сценария диалога всей системытакже используется совокупность взаимосвязанных матричных и графовых моделей иметоды оценки ГЕРТ-сетей.
На этой стадиипроизводится проверка корректности описания схем решения задач и соответсвияхарактеристик функционирования ДС построенному сценарию системы и требованиямпользователей к эфективности и качеству задач. Выявление неточностей ипротиворечий в описании схем решения задач и в заданных требованиях кэффективности и качеству их решения на стадии предпроектного анализат ДС дореализации этапов проектирования, отладки и внедрения системы позволяет свестик миниму затраты на исправление ошибок, тестирование и, следовательно, сократитобщие затраты на реализацию ДС.
Качественные изменения вструктуре современных модульных СОД связаны с широким внедрением сетей ЭВМ,систем управления локальными и распределенными базами данных, а также новейшихсистем передачи данных.
Процедура формальногоанализа предметной области пользователей банков данных также основана наиспользовании совокупности графовых и матричных моделей, обеспечивающихструктуризацию предметной области пользователя, выявление дублирующих информационныхэлементов и избыточных взаимосвязей, формирование графов информационныхструктур, выделение ключей и атрибутов, и направлена на посторение рацональныхканон ических стуктур баз данных.
Анализ в процессепроектирования распределенных баз данных (РБД) в модульных системахвключает четыре взаимосвязанных этапа предпроектный анализ предметных областейпользователей, анализ предметных областей пользователей и построение внешнихмоделей, построение обобщенной внешней модели и построение каноническойструктуры РБД. Результатом анализа предметных областей пользователей являетсяпостроение канонической структуры РБД, которая отражает наиболее существенныехарактеристики и устойчивые свойства данных и отношений между ними и являетсяинвариантной по отношению к аппаратным и программным средствам ее реализации [35,36, 37].
В результате анализаопределяется также целосообразность применения методов типизации,обеспечивается формирование обобщенной внешней модели (ОВМ), проектированиеканонической структуры РБД и выделеные на ней множества типовых и специфическихсегментов данных. Выделенные сегменты данных и их характеристики используютсяпри синтезе логической структуры РБД, логических и физических структурлокальных БД.
Целесообразностьприменения методов типизации при проектировании РБД определяется уровнеминформационной и процедурной общности внешних моделей предметной областипользователей.
Внешняя модель предметнойобласти пользователя включает описание характеристик информационных элементов иотношений между информационными элементами и процедурами.
Для унификации групповыхинформационных элементов, входящих в структуру внешней модели предметнойобласти отдельного пользователя, выделенное множество групповых информационныхэлементов проверяется на семантическую связность и возможность удалениядублированных информационных элементов в группах.
Результатом выполненияпроцедур нормализации внешней модели предметной области пользователя являетсяканоническая структура, т.е. структура, которая представляет собой минимальнуюконцептуальную схему и отражает наиболее существенные свойства и характерныеособенности предметных областей пользователей.
В процессе анализамодульных СОД широко используется аппарат сетей Петри [42]. Задачианализа систем обработки данных, решаемых при помощи временных сетей Петри сразноцветными маркерами, включают задачи определения возможности и корректностиреализацим любой функциональной задачи пользователя или заданного множестватаких задач, возможности многократного использования процедур обработки данныхвыявления тупиковых ситуаций при совместной обработке информационных элементов.С использованием сетей Петри проводитсятакже анализ механизмов защиты всистемах обработки данных [42, 43].
Предложенные методыанализа реализуются в совокупности с методами формализованного представлениярезультатов анализа и позволяют с помощью набора стандартных форм документовпредставить полученную информацию в виде, удобном для дальнейшего использованияв процессе синтеза модульных систем обработки данных.
Рассмотрим методы синтезамодульных систем обработки данных разного назначения.
Информационно-справочныесистемы. Синтезмодульных СОД на этапе технического проектирования включает оптимальной выборсостава модулей програмного обеспечения и информационных массивов, содержаниямежмодульного интерфейса, структуры системы обработки данных в целом,формализуемой в виде фунциональной блок-схемы, с учетом заданныхтехнико-экономических характеристик фунционирования разрабатываемой системы.
Для оптимизации процессапроектирования системы мспользуетя критерий минимума сложности межмодульногоинтерфейса. Оптимизация эксплуатационных характеристик может быть осуществленав зависимости от конкретных обстоятельств по одному из следующих критеров:минумум времени обмена между оперативной и внешней памятью, снижениетехнологической сложности алгоритмов обработки данных, что является обобщениемпоказателя «транспортного фактора» при реализации алгоритмов решенияфункциональных задач, предложенного Лангефорсом. Кроме того, для информационныхсистем существенным является максимум инфармационной производительности иобеспечение достоверности обработки данных [14-21, 30, 31, 44-60].
Поставленные задачисинтеза модульных блок-схем обработки данных сформулированы как задачи нелинейногоцелочисленного програмирования. Для их решения предложены алгоритмы, основанныена схеме «ветвей и границ» и использующие основные особенности модульногпроектирования.
Автоматизированныесистема реального времени. При разработке ряда систем управления предусматривается высокаяоперативность решения задач переработки информации и управления, чтообеспечивает требуемое время реакции но отдельные состояния (в том числе ислучайные) в управляемых, позволяющие эффективно воздействовать на ход ихпротекания.
Автоматизированныесистемы, в которых обеспечивается данное требование, получили названиеавтоматированных систем обработки данных реального времени (СОД РВ).
Рассмотрим методы синтезаоптимальных модульных систем обработки данных реального времени [25-30, 38, 54-66].
Основные особенностипостановки задачи синтеза программного и информационного обеспечения СОД РВ наэтапе их технического проектирования заключаются в необходимости учитыватьхарактеристики и параметры входных потоков на выдачу сообщений, характеристикии параметры обработки и обелуживания заявок различных типов, общую загрузкуразличными заявками управляющей ЭВМ и систем передачи данных внешнимиабонентами, структуру и обьем памяти для заявок различных типов дисциплины распределениявычислительных ресурсов и использования памяти при приеме и выдаче сообщений.
Учёт особенностейпроектирования СОД РВ достигается введением в разработанные модели параметров,определяющих законы поступления заявок на обработку, дисциплины обслуживания и приоритетностьзаявок, взаимосвязи между заявками по решеаемым задачам.
Можно выделить следующиеосновные задачи модулного построения программного и информационного обеспеченияСОД РВ: синтез оптимальных модульных СОД РВ с бесприоритетным обслуживаниемзаявок в режиме разделения времени на однопроцессорных ЭВМ, синтез систем РВ сприоритетным обслуживанием заявок в ОС реального времени на однопроцессорныхЭВМ, синтез оптимальных модульных СОД РВ на многопроцессорных ЭВМ.
Специфичной при решениизадач синтеза оптимальных СОД РВ с бесприоритетным обслуживанием заявокявляется однородность входного потока заявок и слабая информационная ивременная взаимосвязь между заявками и их обслуживанием.
При синтезе СОД РВ сприоритетным обслуживанием заявок необходимо учитывать разнообразие входных заявокразличных типов, характеризующихся различной интенсивностью поступления,приоритетностью обслуживания [31, 67]. Требования пользователей на времяобслуживания заявок значительно жестче по сравнению с задачами бесприорететногообслуживания, что требует размещения в оперативной памяти ряда программныхпроцедур и данных, необходимых для обслуживания отдельных заявок. Взаимосвязимежду заявками по составу решаемых задач в таких системах, как правило, весьмасущественны. Повышение эффективности решения данных задач осуществляется восновном за счет сокращения числа и времени обмена между уровнями памятиобслуживании заявок [55, 67, 68].
Решение задач синтезаоптимальных СОД РВ с мультипроцессорным обслуживанием предполагает сокращениене только времени обмена между уровнями памяти, но и среднего процессорноговремени решения задач за счет параллельной реализации процедур, модулей илизаявок в целом [58, 59, 61, 65, 66].
Задачи синтеза модульныхСОД РВ этапе технического проектирования включают также оптимальный выборсостава модулей программного обеспечения и информационных массивов, содержаниямежмодульного интерфейса, структуры СОД РВ в целом, формализуемой в видефункционнальной блок-схемы с учётом заданных технико-экономическиххарактеристик функционирования разрабатываемой системы.
Основным требованием крезультатам синтеза системы является максимально высокий уровень обслуживаниятребований пользователей за счет оптимального использования вычислительныхресурсов.
При синтезе модульных СОДРВ исследуются различные характиристики производительности СОД РВ, коэффициентготовности обслуживания заявок пользователей, затраты пользователей приэксплутации системы и др. В зависимости от содержательной постановки задачи дляпроектируемой системы в качестве критерия оптимальности синтеризируемой системыиспользуется одна из пречисленных СОД РВ бесприоритетным обслуживанием заявок врежиме разделения времени и с приоритетным обслуживанием заявок используютсякритерии максимума производительности СОД РВ и максимум коэффициентовготовности системы, а в задачах синтеза оптимальных модульных СОД РВиспользующих мультипроцессорное обслуживание, определяющей характеристикойявляются затраты пользователей в процессе эксплуатации системы.
В качестве основныхограничений при решении задач синтеза СОД РВ используются ограничения на времяобслуживания и на устойчивость режима функционирования системы в целом. К дополнительнымограничениям относятся ограничения на состав процедур и программных модулей,объем оперативной памяти, состав и объем информационных массивов, степеньдублирования процедур и информационных элементов в СОД РВ и др.
Рассмотрим задачу синтезаоптимальной структуры программного и информационного обеспечения СОД РВ покритерию максимальной производительности системы в режиме разделения времени впроцессе обслуживания входных потоков на решение задач. Задача формулируетсяследующим образом:
/>,
при ограничениях на: времяобслуживание />-й заявки для заданногоалгоритма организации очереди

/>;
устойчивость режимафункционирования системы
/>;
общее число дублируемыхпроцедур
/>;
число процедур в составемодуля
/>;
число информационныхэлементов в составе массива базы данных
/>,
дублирование информационныхэлементов в массивах
/>;
однородность включенияпроцедур в программные модули

/>;
общее числоинформационных элементов, используемых модулями задач
/>.
Переменные и обозначенияв данной постановке определены следующим образом:
/>
/>
/>
где /> - булевая матрицавзаимосвязей задач и процедур обработки данных, /> и/> - матрицы взаимосвязейинформационных элементов с процедурами обработки данных соответственно присчитывании и записи:
/>
/>
Переменные /> и /> определяют взаимосвязисистемы разрабатываемых модулей задачи с отдельными информационными элементамии массивами информационной базы соответственно при считывании и записи данных впроцессе обмена с внешней памятью ЭВМ, а переменная /> -взаимосвязи задач с программными модулями.
Среднее время решения />-й задачи СОД РВопределяется следующим образом:
/>,
Где /> - среднее процессорноевремя решения задачи; /> — среднее времяпоиска и перезаписи />-го модуля извнешней памяти в оперативную память; /> -среднее время считывания />-гомассива из внешней памяти; /> -среднее время записи результатов обработки данных в />-ймассив. Среднее время решения всех задач обработки данных в СОД РВ определяетсяв соответствии с соотношением
/>.
Среднее времяобслуживания заявки для алгоритма кругового циклического обслуживания спослеприбытием имеет вид

/>,
где /> - среднее время нахождениязаявок в системе; /> – квант времениобслуживания заявки; /> - случайноеположительное число, имеющее геометрическое распределение; /> - интенсивность поступлениязаявок />-го типа; /> - интенсивность потоказаявок.
Поставлены и решеныследующие задачи разработки оптимальных модульных СОД РВ: определение системымодулей программного и информационного обеспечения, формализуемой в видеблок-схемы обработки данных функциональных задач, использующих дисциплиныдиспетчеризации заявок с относительными, абсолютными и смешанными приоритетами;определение оптимальной и допустимой последовательности приоритетов уровней ивыбор методов организации вычислительного процесса, определение структур базыданных и ее характеристик. В качестве основных критериев оптимальностирассматриваются минимум межмодульного интерфейса, минимум число обращенийсистемы программных модулей к внешней памяти, минимум суммарного времениожидания заявок на решения задач, минимум суммарного штрафа за ожидание заявокна решение задачи системы.
Задачи синтеза решены приряде технологических и эксплуатационных ограничений, основными из которых являютсяограничения на устойчивость режима функционирования системы, на среднее времяожидания заявок на решения задач, сложность интерфейса. Поставленные задачисинтеза модульных СОД РВ сведены к моделям целочисленного нелинейногопрограммирования, для решения которых предложены алгоритмы, основанные на схеме«ветвей и границ».
Диалоговые системы. Современный уровень развитиявычислительной техники и особенно персональных ЭВМ обусловил резкое расширениечисла и возможностей диалоговых систем в модульных СОД, а также круга ихпользователей.
Разработка эффективныхдиалоговых систем представляет собой комплексную проблему, включающую в себеанализ и типизацию информационных требований пользователей, синтез типовоймодели диалога для заданного множества пользователей, информационные запросыкоторых принадлежат одной предметной области, синтез информационного имодульного программного обеспечения диалоговых систем (ДС) [130].
При синтезе оптимальныхмодульных ДС используется следующие системные и технические характеристики:затраты на разработку и внедрение системы в целом и ее подсистемы, времяразработки и внедрения, эксплуатационные расходы, потери в системе отнесвоевременного представления информации пользователю, конфигурация, качествои загрузка технических средств, используемых при решении задач пользователей,достоверность обрабатываемой информации, информационная производительностьсистемы, надежность программного и технического обеспечения ДС, релевантностьвыполняемых системой запросов, время реакции ДС при выполнении запросовпользователей по заданным сценариям, время и удобство формированияпользователем запросов, степень приближения к работе в реальном масштабевремени (так режиме формирования запроса так и при реализации интерфейса ДС-БД)[131], объем оперативной памяти для размещения программных модулей иинформационных массивов системы, быстродействие, время обращения кпериферийному оборудованию, стоимость комплекса технических средств (КТС) и егокомплектация с учетом эргономических требований, степень распределенности КТС вслучае сетевой его архитектуры [56-57].
В зависимости отпостановки задач синтеза ДС, а также от степени важности той или инойхарактеристики для проектируемой системы в качестве критерия оптимальностисинтезируемой ДС принимают одну из вышеперечисленных характеристик качества, адругие являются ограничениями.
Наиболее общей задачейсинтеза ДС является определение по заданным критериям эффективности сценарии(С), программного обеспечения (Р), информационного обеспечения (I) и комплекса технических средств (Г)диалоговой системы на основе анализа характеристик пользователей (П), решаемыхими задач (Ф) и требований пользователей к основным характеристикам решаемыхзадач.
К частным задачам синтезаДС относятся определение оптимального сценария С диалоговой системы на основелокальных сценариев, выбор КТС из множества возможных, синтез Р и I на основе информации о сценарии С ихарактеристиках выбранного КТС.
Критерии эффективностипри синтезе ДС целесообразно разбить на несколько уровней: ДС в целом, процессдиалога, обеспечивающие подсистемы ДС (программное, информационное итехническое обеспечение ДС),
Наиболее характернымикритериями эффективности при синтеза ДС являются: минимум общего времениразработки и внедрения, максимум информационной производительности ДС,максимальный уровень достоверности при обработке информации, релевантностьзаданного множества запросов, максимальный уровень, защиты ДС отнесанкционированного доступа, минимум загрузки ЭВМ.
Наиболее характернымикритериями эффективности процесса диалога в ДС являются: максимум мощности диалога,информационной производительности, минимум среднего времени, прохождениязапроса, минимум числа обращения к внешней памяти при прохождении запроса,максимум одновременно работающих пользователей ДС, минимум времени,непроизводительно затрачиваемого пользователем на диалог.
При разработкепрограммного и информационного обеспечения ДС затраты и время на их разработкуи внедрение в значительной степени определяются сложностью взаимосвязей междуотдельными программными модулями ДС, а расходы на эксплуатацию ДС — временемреализации отдельных запросов, сложностью сценариев диалога и техническойсложностью алгоритмов их реализации, необходимым уровнем достоверностиобработки данных. Поэтому основными показателями качества разрабатываемогопрограммного и информационного обеспечения ДС является сложность межмодульныхинформационных связей (интерфейса), сложность сценариев диалога итехнологическая сложность алгоритмов их реализации. Эти показатели и доминируютпри разработке, отладке, внедрении и модификации ДС.
К другому множествупоказателей эффективности программного и информационного обеспечения ДСотносятся показатели, определяющие эффективность решения задач обработкизапросов в ДС. Показатели этой группы определяются производительностьюиспользуемых вычислительных средств, временно прохождения запросов в ДС,которое, в свою очередь, зависит от типа, структуры и объема используемойпамяти, структуры программных модулей и информационных массивов ДС, множества ипоследовательности реализуемых запросов в ДС.
При выборе техническогообеспечения ДС целесообразно использовать в основном экономические показатели.
В рамках синтезамодульных диалоговых систем поставлена и решена задача оптимального выделенияподсистем ДС в соответствии с определенным локальными сценариями диалогов,разбиения некоторого мультиграфа с помеченными или раскрашенными дугами наподграфы, обеспечивающего минимум суммарного веса дуг различного цвета,связывающих подграфы при ряде структурных ограничений.
Данная задача сведена кцелочисленной нелинейной задаче квадратичного программирования, котораявведением дополнительных переменных и ограничений, в свою очередь, сводится клинейному виду, что позволяет применить для ее решения стандартные пакетыприкладных программ.
Поставлены и решенызадачи синтеза программных модулей ДС при заданных сценариях диалога, известнойструктуре и характеристиках информационного обеспечения системы с учетомвременных характеристик обслуживания запросов пользователей. Диалоговые системыпри этом предложено моделировать в виде стохастической замкнутой сети системымассового обслуживания (СМО), что позволяет исследовать эффективность модульныхДС, реализуемых на базе вычислительных систем. Показатели эффективности ДС и еекомпонент определяется как показатели эффективности отдельных СМО и сети вцелом.
Решены также задачисинтеза оптимальной модульной структуры программного обеспечения ДС приусловии, что запросы пользователей обслуживаются в соответствии с различными(бесприоритетными и приоритетными) дисциплинами обслуживания.
Функционирование ДС приэтом моделируется в виде СМО с простейшими входящими потоками заявок ипроизвольными потокам обслуживания. Определены аналитически зависимостипоказателей эффективности рассматриваемой системы и зависимости от длительностиобслуживания заявок каждого типа и интенсивности их поступления, а так женеобходимые условия существования установившегося режима в ДС.
Для дисциплинобслуживания с абсолютными и относительными приоритетами проведен сравнительныаналитический анализ эффективности их использования при организациифункционирования ДС, определены условия перехода от дисциплины обслуживания сотносительными приоритетами к дисциплине обслуживания с абсолютнымиприоритетами, обеспечивающие выигрыш во времени ожидания.
Задачи синтеза струтурыпраграммного обеспечения ДС сведены к задачам нелинейного целочисленногопрограммирование, для решения каторых используются метод «ветвей и границ» идругие методи [72].
Типизация разработки. Подтепизацией при разработке СОД понимается процесс анализа требований ихаректеристик заданного множества обьектов автоматизации и выбора методовсведения многообразия индивидуальных проектных решений к огрониченномумножеству решений, достаточно эффективно выполняющих требования объектовавтоматизаций [31, 73, 74].
Возможности выборатиповых решений основаны на существовании достаточной степени общноститребований анализируемых обектов автоматизаций. Чем выше степень этой общности,тем проще и эффективнее процесс выбора, создания и реализации типовых проектныхрешений. Использование принципов модульности и типизации при разработке СОДпозволяет свести их проектирование к синтезу систем функционально независимыхтиповых модулей, совместно выполняющих заданное множество функций на множествевыбранных обектов автоматизаций с требуемой эффективностью.
Вместе с тем проблематипизаций разработки модульных СОД исключительно сложна, так как ее решениевключает выбор уровня и стратегии типизации, многопараметрический анализобьектов автоматизаций, синтез систем типовых модулей и информационногообеспечения по заданным критериям эффективности.
Можно выделить триосновные стратегии типового модульного проектирования СОД: синтез типовыхмодульных СОД для решения заданного множество задач одного класса; комплектацияи настройка программ для решения требуемой задачи из огрониченного наборатиповых программных модулей, синтез рабочих программ на основе имеющихсяпрототипов (аналогов) СОД с учетом специфики и содержательного описанияканкретной задачи.
Первая стротегиямодульного проектирования является наиболее универсальной и предполагает синтезтиповых программных и информационных средств для множеста достаточно близкихзадач одного класса. Реализация данной стратегии связана в первую очередь спроцессом анализа требований и характеристик заданного множество задач илиобъектов автоматизаций, выявлением общих специфических частей анализируемыхзадач обработки данных.
Вторая и третья стратегиятребуют наличия программных модулей либо готового прототипа, каторые могут бытьприняты в качестве базового варианта проектирования.
Целью оптимальногопроектирования типовой модульной системы обработки данных является синтезсистемы типовых модулей и технико-экономические характеристики разрабатываемойсистемы. Множество информационных массивов, обеспечивающих экстремум критерияэффективности с учетом ограничений на допустимых вариантов построения типовоймодульной СОД определяется выбранной системой ограничений, а ее параметры — оптимизацией критерия эффективности, являющегося функцией различныхтехнико-экономических показателей, к которым относятся стоимостные и временныезатраты на разработку, отладку и эксплуатацию системы, время решения задачобработки данных, число типовых и оригинальных модулей в системе, избыточностьсистемы модулей по отношению к задачам обработки данных, коэффициент готовностик обработке заявок, достоверность обработки данных, наработка на отказ.
При синтезе типовыхмодульных СОД могут быть использованы общесистемные, минимаксные и сложныекритерии проектирования теории активных систем. Первые экстремизируют суммарныепоказатели качества синтеза для множества пользователей или задач обработкиданных, вторые-показатели гарантированного качества синтеза для пользователейобработки данных.Критерии третьего типа используются для выбора типовых проектныхрешений в случаях несовпадения целевых функций или точек экстремума центра иэлементов системы. К числу общесистемных критериев относятся: минимумприведенной стоимости разработки отладки и эксплуатации проектируемой типовой модульнойСОД, минимум общего времени разработки и отладки типовой модульной системы,минимум среднего значения межмодульного интерфейса, максимум среднего помножеству показателей информационной производительности проектируемой системы,максимум среднего коэффициента загрузки технических средств. Конкретный выборстепени централизации механизма проектирования, критерия эффективности исогласованной системы ограничений, определяющих постановку задачи синтезатиповых модульных СОД, базируется на использовании результатов анализатехнологий решения множества задач обработки данных.
Задачи синтеза типовыхмодульных СОД сведены к задачам нелинейного и линейного целочисленного программированияи решаются с использованием известных стандартных пакетов и специальныхметодов, основанных на схеме «ветвей и границ».
Синтез структур базданных. Созданиемодульных СОД нового поколения тесно связано с широким внедрением сетей ЭВМ,локальных и распределенных баз данных (РБД) и систем передачи информации [75-81].
Синтез логическойструктуры РБД рассматривается как процесс поиска оптимального вариантаотображения канонической структуры РБД в логическую, которая обеспечиваетоптимальную значение заданного критерия эффективности функционирования РБД иудовлетворяет основным требованиям и ограничениям, накладываемым на логическуюструктуру на этапе разработки технического задания. Для отображенияканонической структуры в логическую используются метод объединения группканонической структуры РБД в типы логических записей с одновременнымраспределением их по узлам вычислительной сети.
Исходной информацией дляэтапа синтеза оптимальных компонент логического уровня представления информациив РБД являются характеристики канонической структуры, полученные на этапеанализа и нормализации внешних моделей предметных областей пользователей.
Основными критериямисинтеза оптимальных логических структур РБД являются минимум общего временивыполнения множества запросов и корректировок пользователей, минимум суммарнойстоимости хранения информации и реализации процедур обработки данных, минимуммаксимального времени (стоимости) реализации множество запросов и заданий на корректировку,инициируемых различными пользователями.
В качестве основныхограничений используется ограничения на временных и стоимостные характеристикипроцесса реализации запросов и корректировок, на объём доступной внешней памятии узлах вычислительной сети (ВС), пропускную способность каналов связи,надежность доступа к заданному узлу ВС и др.
Решение задач синтезаоптимальных логических структур РБД позволяет определить состав типовлогических записей, структуры и типы отношений между ними, размещение типовзаписей по узлам ВС, характеристики типов записей, использование типов записейпри реализации процедур обработки.
В процесс проектированияРБД выделяются следующие взаимосвязанные этапы: синтез оптимальных логическойструктуры РБД, проектирование структуры сетевого каталога и проектирование логическихструктур локальных баз данных (БД). Синтезируемые оптимальная по заданномукритерию эффективности логическая структура РБД, сетевой каталог и логическиеструктуры локальных БД должны обеспечивать сохранение семантических свойствинформационных элементов и связей между ними, зафиксированных в каноническойструктуре РБД с учетом ограничений, накладываемых параметрами локальных СУБД иаппаратных средств передачи данных, топологией ВС и требованиями различныхрежимов функционирования распределенных банков данных (РБнД).
Синтез оптимальнойлогической структуры РБД рассматривается как процесс поиска оптимальноговарианта отображения канонической структуры РБД в логическую, обеспечивающегооптимальное значение заданного критерия эффективности функционирования РБнД иудовлетворяющего основным системным, сетевым и структурным ограничениям. Приотображении канонической структуры в логическую группу канонической структурыРБД объединяются в типы логических записей с одновременным распределением их поузлам ВС. Сложность решения задач синтеза определяется их большойтрудоемкостью, связанной с необходимостью учета большого числа параметров ихарактеристик хранимой в РБД информации, запросов и заданий на корректировку.
Результаты полученные наэтапе синтеза оптимальной логической структуры РБД, является исходными дляпроектирования структуры сетевого каталога, логических структур локальных БД, атакже для проектирования эффективных сетевых протоколов, обеспечивающихпредотвращение взаимоблокировок и появления тупиковых ситуаций прифункционировании РБнД.
Важным компонентомструктуры логического уровня РБиД является сетевой каталог, которойобеспечивает эффективное выполнение основных функций управление РБиД и содержитинформацию о расположении типов записей в локальных БД (узлах ВС) охарактеристиках информационных элементов групп и типов записей учетные данныепо обеспечению секретности доступа пользователей к информации, статистикуработы с различными типами записей в локальных БД и др. Проектированиеструктуры сетевого каталога осуществляется на основе информации полученной наэтапах проектирования канонической структуры и синтеза оптимальной логическойструктуры РБД.
В процессе проектированияструктуры сетевого каталога решаются задачи выбора оптимального типа егоструктуры, оптимального размещения в ВС главного каталога (дляцентрализованного типа структуры), оптимальных маршрутов доступа пользователейВС к сетевым каталогам, оптимальных параметров организации сетевых каталогов, размераи состава страниц обмена между оперативной памятью и внешними запоминающимиустройствами (ВЗУ).
Результатом решения задачданного этапа логического проектирования является оптимальная структурасетевого каталога обеспечивающая оптимальное количество сетевых обращений кнему в процессе реализаций запросов пользователей и корректировок каталога сучетом географического размещения пользователей в ВС и характеристик запросов атакже оптимальное количество обменов между оперативной памятью и ВЗУ в процесселокального функционирования сетевого каталога в РБиД.
Логическая структурасетевого каталога фиксирована, так как количество уровней иерархиисоответствующее количеству уровней отображения информации в РБнД и другиепараметры логической организации являются детерминированными и не зависят отспецифики предметных областей пользователей. Поэтому основной задачейпроектирования сетевого каталога является выбор типа его структуры которыйопределяет наличие и характер взаимодействия между главными и локальнымикаталогами в процесс реализации функции управления выполнением процедуробработки информации в РБнД
Выбор типа структурысетевого каталога определяется характеристиками запросов, заданий накорректировку, топологией ВС, интенсивностью внесений изменений в логическуюструктуру РБД, стоимостными характеристиками хранения информации и т.д.
Поставлены и решенызадачи синтеза оптимальных по заданным критериям эффективности логических ифизических структур локальных баз данных. При проектировании оптимальныхлогических структур локальных баз данных возможны два подхода, каждый изкоторых детально исследован [69, 76, 79, 80].
Первый подходосновывается на синтезе логических структур локальных баз данных, эффективностькоторых определяется единым критерием оптимальности функционирования РБД. Исходнойинформацией, используемой в этом случае при проектировании логических структурлокальных БД являются характеристики логической структуры РБД и сетевогокаталога. Проектирование осуществляется путем нормализации графа логическойструктуры отдельного узла ВС, формируемого в результате синтеза оптимальнойлогической структуры РБД и определения в графе несвязных и слабо связныхподграфов, являющихся основой логических структур локальных БД, поддерживаемыхконкретными СУБД.
Результатом данного этапаявляются оптимальные логические структуры локальных БД спроектированные сучетом характеристик оптимальной логической структуры РБД, ограниченийконкретных СУБД и операционной среды.
Второй подход позволяетсинтезировать логические структуры баз данных по локальным целевым функциям,отражающим специфические требования пользователей отдельных узлов ВС, с учетомединого критерия эффективности функционирования РБД, который определяетоптимальное распределение информаций по узлом ВС.
В этом случае синтезлогической структуры локальной БД рассматривается как поиск оптимальноговарианта отображения канонической структуры отдельного узла ВС, полученной прирешений задачи распределения информаций, в такую логическую структуру базыданных, в которой сохраняются семантические свойства элементов предметнойобласти пользователей и обеспечивается эффективность функционирования РБиД длярассматриваемого множества пользователей в условиях заданных требованийобработки данных.
Разработанные модели ипостановки задач синтеза позволяют учесть особенности функционированиялокальных БД в режимах ввода информаций, оперативного обслуживания запросовпользователей, решения регламентных задач и задач обработки данных реальноговремени. Решение поставленных задач обеспечивает определение записей выбираемыхв качестве точек входа в логическую структуру локальной БД.
Основными критериямиэффективности, используемыми при синтезе логической структуры локальной БД, являютсяминимум суммарного времени ввода информации и обслуживания заданного множествазапросов, минимум суммарного числа связей между записями, минимум суммарнойдлины путей доступа к искомым информационным элементом, а также критерии,коррелируемые с достоверностью информации в локальной БД.
В качестве ограниченийиспользуются ограничения на число и состав логических записей, на структурусвязей между ними, на число точек входа в логическую структуру хранения,которая обеспечивает экстремум заданного критерия эффективностифункционирования РБиД на физическом уровне.
Критериями эффективности,используемыми при решении комплекса задач синтеза физической структурылокальной БД, являются минимум суммарного среднего времени доступа кинформационным массивам БД, минимум суммарного числа обрабатываемых страницпамяти при обслуживании заданного множества запросов в локальной БД, максимумдостоверности информации в БД при реализации процедур обработки данных. Вкачестве ограничений используется ограничения на объем доступной памяти, насреднее время доступа к отдельным массивам БД, на объем на количество страницпамяти, на допустимый нижний уровень достоверности информации и др.
Синтез логическойструктуры локальной БД обеспечивает оптимальное распределение массивов по типампамяти и экземпляров логических записей по страницам памяти, выбор оптимальныхметодов организации записей и связей по страницам памяти, выбор оптимальныхметодов организации записей и связей пределах каждого массива или станицыпамяти.
Разработанные методы,модели, алгоритмы и комплексы программ нашли широкое практическое использованиепри проектировании модульных СОД различного класса и назначения.
С использованиемполученных результатов сформулированы принципы построения и рассмотреныосновные элементы, структура и алгоритмическое обеспечение автоматизированнойсистемы проектирования оптимальных модульных СОД, а также имитационные моделидля анализа технологии обработки информации на системном уровне. На этой основеразработаны системы автоматизированного проектирования СОД семейства “Модуль”.
Модели проектированиямодульных СОД сводятся к задачам дискретного программирования, теории графов иих модификациями. Известно, что такие задачи весьма сложны и часто не решаютпрактические задачи большой размерности. Ниже рассмотрим краткий обзор моделей,методов и алгоритмов решения дискретных задач.
 
1.2 Моделии методы решения задач дискретного программирования при проектировании системобработки данных
 
В настоящее время системыобработки данных различного класса и назначения используются во всех сферахчеловеческой деятельности. В процессе создания таких систем используетсясовременные инструментальные средства программирования, системы управлениябазами данных, системы автоматизации проектирования и управления разработками,элементы искусственного интеллекта, современная техническая база в видеразличного уровня вычислительных сетей.
Вместе с тембыстроизменяющиеся условия и требования к разработке и эксплуатацииинформационных систем, необходимость адаптации к потребностям предприятий иорганизаций, быстрое перепрофилирование их деятельности в условиях рынкаобуславливают необходимость постоянного решения актуальных задач создания СОД.Поэтому задачи анализа, проектирования, эксплуатации, модернизации, надежностисистем обработки данных являются весьма актуальными.
Большое числовышеуказанных прикладных задач, как правило, сводится к задачам дискретногопрограммирования, постановка и решение которых в свою очередь взываютзначительных сложности. Прежде всего имеется в виду вычислительная сложность(NP-полные задачи), размерность решаемых прикладных задач, точность иэффективность разработанных алгоритмов для практических приложений.
Как показал анализпроектирования модульных системы обработки данных в подавляющем большинствезадач анализа и синтеза СОД сводится к задачам дискретного программирования.
Приведем краткий обзормоделей и методов задач дискретного программирования (ДП), используемых впроцессе проектирования систем обработки данных.
Определим задачудискретного программирования следующим образом. [83]
Задачей дискретногопрограммирование (ДП) будем называть задачу отыскания экстремума (max, min)скалярной функции, заданной на дискретном (несвязном) множестве, т.е. такуюзадачу математического программирования (МП), у которой на все или на частьпеременных, определяющих область допустимых решений, наложено требованиедискретности. Запишем задачу МП в виде:
/>,    (1.2.1)
где /> - />-мерный вектор; /> - скалярный функция; /> -некоторое множество в />, />.
Если /> - конечное (или счетное)множество или декартово произведение конечного (счетного) множества намножество мощности континиума, то будет иметь место задача ДП. В этом случаеусловие принадлежности /> некоторомумножеству может быть записано в виде:
/>, />;
/>, />;/>; />.  (1.2.2)
При /> - задача частичнодискретного программирования.
Если /> — множество всех целочисленныхвекторов, то при /> - имеем задачуцелочисленного программирования (ЦП). А при /> -задачу частичного целочисленного программирования (ЧЦП).
В наибольшей степениизучены методы решения задач целочисленного линейного программирования (ЦЛП):
/>;(1.2.3)
Здесь /> - множество всехнеотрицательных целых чисел, частный случай задач ЦЛП /> задачи с булевымипеременными, где в (1.2.3):
/>, />;
В ряде задач ЦПтребование целочисленности накладывается и на целевую функцию.
При постановке и решениизадач дискретного программирования традиционно можно выделить следующие классы:задачи с неделимостями, экстремальные комбинаторные задачи, задачи снеординарной разрывной целевой функцией, задачи на неклассических областях,многоэкстремальные задачи, дискретные задачи, связанные с нахождениемэкстремумов на конечных множествах.
Прикладные задачи этихклассов в свою очередь могут иметь различные математические постановки и методыих реализации. Поэтому развитие дискретного программирования осуществляется последующей схеме: постановка прикладной задачи, разработка математической моделидискретного программирования, разработка метода (алгоритма) решения задачи.
Обычно эффективноерешение задачи тесно связанно с математической моделью задачи, со структуроймодели и ее особенностями.
Рассмотрим некоторыематематические модели дискретного программирования и методы их решения.
Модели задач ДП. Классическим примером моделей этогокласса являются модели целочисленного линейного программирования, в которыхпеременными являются неделимые величины. Модели этого класса в свою очередьгенерировали различные варианты постановки прикладных задач и определены какмодели с неделимостями.
В процессе развитиятеории дискретного программирования выделился класс комбинаторных моделей. [83]
В этих моделях необходимоопределить экстремум целочисленной функции, заданной на конечном множествеэлементов, либо элементы этого конечного множества, доставляющих экстремумцелевой функции.
Одним из типичныхпримеров комбинаторной модели является задача о коммивояжере. [84]
В данной задаче имеетсякратчайший замкнутый путь, проходящий по одному разу через все города, приусловии, что имеется n городов и задана матрица расстояний между ними.
В комбинаторнойпостановке необходимо определить такую перестановку, которая минимизируетвеличину целевой функции.
Постановка различныхкомбинаторных задач может часто формулироваться в виде модели с булевымипеременными, которые принимают только два значения 0 или 1.
К булевым моделямсводятся большое число прикладных задач, что свидетельствует о перспективностимоделей этого класса. [85]
 В постановках рядаприкладных задач имеются некоторые особенности, касающихся целевой функции либообласти ограничений. К примеру, необходимо определить, экстремум неординарнойразрывной функции на выпуклом многограннике вида
/> где
/>
Эти модели образуют классмоделей с неоднородной разрывной целевой функцией.
Модели нахождения экстремумана области, задаваемой не только линейными неравенствам (ограничениями) но илогическими условиями. Такие области оказываются невыпуклыми либо несвязными.Эти задачи образуют модели на не классических областях. [84]
Особый интересисследователей вызывают многоэкстремальные модели, в которых необходимоопределить оптимальные значения более одной целевой функции при наличии (либоотсутствии) систем ограничений. Как правило, модели этого класса сложны ввычислительном отношении. Вместе с тем, постановки целого ряда прикладных задачсводятся к моделям данного класса. Решение указанных задач является актуальным.[103, 105, 107]
Одной из первоначальныхмоделей, безусловно, является модель транспортной задачи с которой связанымногие исследования в области дискретного программирования. Эти исследованияпривели к моделям потоков в сетях и другим модификациям указанных задач.
Следует отметить, чторазработка моделей тесно связана с методом ее реализации, и наоборот разработкановых методов, в свою очередь, приводит к появлению новых моделей дляпостановки прикладных задач.
Методы решения задачдискретного программирования (ДП). В задачах ДП методы их решения зачастую связаны с ихматематической постановкой и особенностями. Имеется большое число методов длярешения этих задач. В этой связи целесообразно выделить следующие методырешения задач ДП: точные и приближенные. Среди точных методов наиболеераспространены комбинаторные методы и методы отсечения.
Типичным примеромкомбинаторных методов является метод ветвей и границ [115]. Суть данного методазаключается в направленном переборе допустимых решений на основе вычисленияоценок. Основное этапы подхода заключается в следующем:
1. Исходноемножество решений /> разбиваются не подмножества /> (процессветвления);
2. Для каждого изподмножеств /> вычисляетсязначения оценок (нижние или верхние границы);
3. На основевыбранного значения оценок вычисляются допустимые решения;
4. Итерационныйпроцесс ветвления по заданному правилу и вычисление оценок продолжается до техпор, пока не будет получено оптимальное решение.
Идея метода отсеченийзаключается в следующем. Решается исходная задача. Если полученное решениеудовлетворяет условию целочисленности, то задача решена. В противном случае кограничениям исходной задачи добавляется новое линейное ограничение. Далеерешается задача с дополнительно введенным ограничением. Итеративный процессповторяется, до тех пор, пока не будет получено целочисленное решение.
Примерами успешной реализацииметодов отсечения являются алгоритмы Гомори [83] .
Вместе с тем, следуетотметить ограниченное использование точных методов для решения прикладных задачбольшой размерности. Несмотря на использование мощных вычислительных систем сбольшой памятью, совершенствование и развитие математического аппарата«проклятье дискретности» остается и на сегодняшний день.
Поэтому для эффективногорешения прикладных задач и преодоления вычислительной сложности точных методоввозникла необходимость разработки приближенных и эвристических методов, которыетесно связаны со структурой и особенностями постановки этих задач.
В отличие от точныхметодов, приближенные позволили решать задачи большой размерности и полученныерешения удовлетворяют потребностям практики. При этом в ряде случаев появиласьвозможность оценить отклонение от оптимального решения либо определитьближайшие окрестности от оптимального решения.
Все это позволилоиспользовать приближенные методы в качестве эффективного инструментария длярешения практических задач.
В ряде случаев припроектировании систем обработки данных необходимо учитывать вектор критериев,которые могут противоречить друг другу. Такие постановки задач сводятся кмногокритериальным задачам дискретного программирования.
Математическая постановка/>– критериальной задачипредпологает, что задано множество допустимых решений />, на котором определенавекторная целевая функция (ВЦФ) [98,99].
/>,(1.2.4)
Причем критерии ВЦФсчитаем минимизируемыми:
 

Fv(x)→min, v=1,2,…,N.(1.2.5)
Элемент />/> называетсяПарето-оптимальным, если не существует такого допустимого решения />, что выполняются неравенства/>, />v=1, 2,…, N,среди которых хотя бы одно является строгим.
Через /> обозначаем паретовскоемножество (ПМ), состоящее из всех Парето-оптимальных элементов рассматриваемойзадачи с ВЦФ (1) на множестве />. Этазадача называется дискретной, если мощность /> множестваее допустимых решений конечна.
Первоначальнаяформулировка проблемы многокритериальной (векторной) оптимизации восходит к [98,99] и состоит в нахождении одного или всех элементов ПМ />. Заметим, что воднокритериальном случае (/>) ПМ /> представляет собоймножество всех оптимумов данной оптимизационной задачи. Для последней, однако,более естественной является проблема нахождения какого-либо («первогопопавшегося») оптимума. Как обобщение этой проблемы для многокритериальногослучая в настоящей работе в качестве основной рассматриваем проблему нахожденияполного множества альтернатив (ПМА). Подмножество /> назовемПМА, если оно удовлетворяет двум условиям: его мощность /> минимально и выполняется />, где />, где
/>.
Множество /> и /> будем называть множествамиальтернатив (МА). В литературе наряду с МА изучается и другие подмножествопаретовского множества.
В системноммоделировании, в частности, в теорий выбора и принятия решений наиболеераспространенными способами нахождения МА являются следующие.
1. Построение(определение) детерминированного формального механизма, позволяющегогенерировать альтернативы с помощью параметров алгоритма или с помощью параметровформулы. [100-103]
2. Представление МАв неявном виде с помощью системы соотношений (ограничений ). [104-105]
3. Перечисление всехэлементов МА, т.е. представление каждого элемента МА в явном виде. [108, 109]
В работе [121], именно вконтексте алгоритмической проблемы, относящейся к последнему из указанных вышетрех способов, осуществляется обоснование оценок мощности МА для такихмногокритериальных дискретных задач, как задачи о совершенных паросочетаниях, окоммивояжере, о цепях между парой вершин и другие при этом нахождение МАпонимается как перечисления с предъявлением всех его элементов [110, 100]. Приопределенных условиях нижние оценки мощности ПМ и ПМА перечисленных задачоказывается экспоненциальным. Последнее означает, что для рассматриваемых задачпроблема нахождения МА является труднорешаемой [110,111]. Или (в терминологии [112,113])она имеет экспоненциальную вычислительную сложность.
Следуя, [112],рассматриваемую /> — критериальнуюзадачу назовем индивидуальной, если все ее параметры имеют фиксированныезначения. Говорим о массовой /> -критериальной задаче или, коротко, о задаче, если для некоторых параметровзаданы не фиксированные значения, а диапазоны их изменения.
Анализируя приложения тойили другой задачи, нетрудно убедиться, что состав критериев ВЦФ обычноменяется. Например, в системах автоматизированного проектирования электроннойтехники [114-118] возникает многокритериальные задачи на графах, в которыхостовное дерево (связывающая сеть) может оценивается такими критериями, каквес, «узкое место» (минимаксный критерий), степень, диаметр и т.д. [119,120].При этом по мере необходимости эти критерии входят в состав ВЦФ в разнообразныхкомбинациях, порождая различные варианты задач об остовных деревьях. Общим уэтих задач является лишь множество допустимых решений />, каждый элемент /> которого является связнымостовным подграфом данного графа.
Используя понятие«задача» как переменное, употребляем для ее обозначения символ /> [120]. Конкретизируярассматриваемую задачу, т.е. определяя для нее множество допустимых решений />, присваиваем ейобщепринятое наименование и собственное, отличающее её от других задач,обозначение />.
Перечислимрассматриваемые здесь дискретные многокритериальные задачи:
1.  /> - задача о совершенныхпаросочетаниях, в которой /> -совершенное паросочетание графа /> счетным числом вершин />;
2.  /> - задача об остовных деревьях, /> - остовное дерево связного/>-вершинного графа;
3.  /> - задача о цепях, /> - простая цепь междувыделенной парой вершин /> графа />;
4.  /> - задача о коммивояжере, /> - гамильтонов цикл в />-вершинном графе;
5.  /> - задача о покрытии />-вершинного графа цепями, /> - остовной подграф,компонентами связности которого являются простые цепи, причем покрытие /> может представлять собойлибо совершенное паросочетание, либо трисочетание, либо состоять из 2- и3-вершинных цепей.
6.  /> - задача о назначениях, т.е. задачао совершенных паросочетаниях на двудольном графе />,/>, /> - совершенноепаросочетание на />.
Таким образом, решениемногокритериальных задач ДП весьма сложно в вычислительном отношении, о чемсвидетельствует результаты исследований.
По мере развития моделейи методов дискретного программирования, постановки новых задач и другихприложений появляется необходимость разработки новых подходов моделей и методоврешения задач.
1.3Постановка задачи исследования
Проектирование системобработки данных многоэтапный и длительный процесс в зависимости от сложностипроектируемой информационной системы.
В настоящее время в процессепроектирования СОД широко используются системы управления базами данных (СУБД),система автоматизации процесса проектирования программного и информационного обеспеченияи множество других вспомогательных инструментальных средств. Вместе с тем процесс проектирования систем обработкиданных остается творческим процессом, зависящим от опыта знаний и способностейразработчиков. При этом наиболее сложным и длительным является разработкаприкладного программного и информационного обеспечения систем обработки данных.
Как показал анализ известныхисследований наиболее эффективным подходом является разработка формализованныхмоделей и методов проектирования модульных систем, обеспечивающее качественнуюи ускоренную разработку таких систем. Принцип модульности предполагаетдекомпозицию сложныхсистем на отдельные части (модули) на основе заданных критериев эффективности.
В данной работенеобходимо разработать формализованные модели, методы, алгоритмы и программные средствапроектирования модульных систем обработки данных на основе новых подходов.
Одним из этапов проектированиясистем обработки данных является определение переченя и последовательностирешения функциональных (прикладных) задачобработки данных и состава исходных документов, в которых содержится необходимая входная информация(информационные элементы) и установленные взаимосвязи между ними.
При большом числе прикладных задач и требуемых для их решения исходных документов,появляется необходимость декомпозиции этой структуры с целью разделения ее наслабосвязанные фрагменты для облегчения процесса проектирования.
В последующем каждый фрагментпредставляется в виде множества процедур обработки данных и взаимосвязанным сними информационных элементов. На этом этапе необходимо сформулироватьструктуру модульной системы обработки данных, представляющую собой совокупностьпроцедур обработки данных, объединенных в модули и совокупности информационныхэлементов, объединены в массивы (таблицы) базы данных и установить между нимиоптимальные взаимосвязи.
Необходимо обосновать ивыбрать критерии оптимизации в процессе формализованного проектирования системобработки данных.
Большие размерности задач,решаемые на каждом этапе проектирования обусловливают необходимостьисследования и разработки новых подходов, моделей, методов и алгоритмовпроектирования систем обработки данных.
Одним из новых направлениипостановки и решения задач эффективного проектирования СОД являютсяблочно-симметричные модели и методы, которые позволяют решать задачи большойразмерности. Разработка и развитие этих методов является весьма актуальной проблемой.
В процессе проектирования СОД возникаетнеобходимость учета вектора критериев оптимизации, которые часто бываютпротиворечивым.
В этом случае решаетсямногокритериальная задача дискретного программирования, алгоритмы решениякоторых являются сложными и требуют новых подходов.
Анализ существующих методовпроектирования модульных систем обработки данных (МСОД), алгоритмов реализацииэтих моделей и проведенные исследования показали необходимость разработки новыхподходов и классов моделей и методов проектирования систем обработки данных.
На основе проведенного анализамоделей и методов проектирования СОД сформулированы задачи исследования.
Необходимо разработатьвзаимосвязанный комплекс моделей и методов, алгоритмов и программформализованного проектирования систем обработки данных, включающий следующиезадачи:
-разработать общуюблочно-симметричную модель проектирования систем обработки данных;
— сформулировать и решитьзадачу декомпозиции систем обработки данных на кластеры функциональных задач иисходных документов;
— разработать методы синтезамодульных блок-схем обработки данных;
— разработатьмногокритериальные блочно-симметричные модели и методы проектирования модульныхблок-схем обработки данных;
— разработать подход,эффективные методы и алгоритмы решения блочно-симметричных задач и программноеобеспечение.
 

Выводы к разделу 1
 
- Приведен анализсуществующих моделей и методов проектирования модульных систем обработкиданных.
- Приведен краткийобзор методов и алгоритмов дискретного программирование для решения задачпроектирование систем обработки данных.
- Сформулированызадачи диссертационного исследования.

2.БЛОЧНО-СИММЕТРИЧНЫЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
В данном разделерассматриваются общая постановка блочно-симметричной задачи дискретногопрограммирования, её особенности и свойства. Разработан общий подход решениязадач данного класса.
Сформулирована постановказадачи декомпозиции функциональных задач обработки данных и исходных документовв виде блочно-симметричной задачи дискретного программирования.
Указанная задача решаетсяна этапе технического проектирования систем обработки данных. С использованиемрезультату этой задачи поставлена задача проектирования модульных блок-схемобработки данных, обеспечиваем разработку прикладного программного обеспеченияи базы данных.
Сформулирован такжечастные задачи проектирования модульных блок-схем обработки данных [142]
2.1 Общаяпостановка блочно-симметричных задач дискретного программирования
Ряд прикладных задач:проектирования модульного программного обеспечения и массивов базы данныхинформационных систем, распределение программных модулей и массивов базы данныхпо узлам вычислительных сетей, выбор проектов в условиях ограниченных ресурсовможно сформулировать в виде нового класса задач – блочно-симметричных моделейдискретного программирования. В отличие от традиционных моделей модели этогокласса позволяют формулировать задачи с несколькими типами переменных различнойприроды, проводить декомпозицию сложных задач на блоки с единой целевойфункцией и разрабатывать эффективные алгоритмы, имеющие полиномиальнуювычислительную сложность.
Рассмотрим общуюпостановку блочно-симметричных задач дискретного программирования [126, 127].
Постановка задачи. Пусть задано множество объектов /> и множество объектов /> с элементами различныхтипов, а также взаимосвязи между элементам этих множеств, которые определяютсяматрицей
/>, />,/>,
Элементы которой целочисленныеи булевы. Необходимо объединить элементы множество /> внепересекающиеся подмножества />, аэлементы множества />-непересекающейся подмножества />, такимобразом, чтобы доставить экстремум целевой функции />.
Для формализованнойпостановки задачи введем следующие переменные. Пусть /> - булева матрица, где />, если />-й элемент распределяется в/>-ю группу, /> в противном случае.Аналогично />, где />, если />-й элемент распределяется в/>-ю группу и />в противном случае. В общемслучае матрицы переменных /> и /> могут быть целочисленными[136].
Определим на множестве /> функцию />, зависящую от распределенияэлементов множеств /> и /> по подмножествам /> и />. Соответственно намножестве /> - функции />, а на множестве /> - функции />, определяющие ограниченияна множествах /> и />.
Блочно-симметричнаязадача дискретного программирования формулируется следующим образом:

/>,(2.1.1)
при ограничениях
/>(2.1.2)
/>(2.1.3)
В множестве ограничений(2.1.2) и (2.1.3) в зависимости от постановок задач знаки неравенств могутменяться на противоположеные.
В общем случаедвухиндексные матрицы – переменных /> и /> и заданная матрица /> могут быть целочисленными.
Рассмотрим задачу приусловии, когда переменные />, /> и /> - булевы матрицы. Вкачестве функции /> часто используютфункцию вида />, где
/>(2.1.4)
Рассмотрим выражение(2.1.4), которое представляет собой произведение матриц переменных /> и /> и заданной матрицы />, на которой определенацелевая функция. В отличие от традиционных постановок задач дискретногопрограммирования в данной постановке имеются два типа переменных /> и />, переменные /> и /> симметричны относительнозаданной матрицы />.
В задаче (2.1.1) -(2.1.3)можно выделить множество ограничений вида (2.1.2), которые зависят отпеременной />, и множество ограниченийвида (2.1.3), которые зависят от переменной />.
Функционал вида /> можно представитьследующим образом:

/>(2.1.5)
/>(2.1.6)
/>(2.1.7)
/>(2.1.8)
/>(2.1.9)
В постановке задачи(2.1.5) — (2.1.9) выделим блок функции (2.1.6), (2.1.7), зависящий только от переменной/>, и блок функций (2.1.8),(2.1.9), зависящий только от переменной />,объединенных единым функционалом вида (2.1.5). Заметим, что в ряде постановокзадач может быть блок ограничений вида
/>(2.1.10)
зависящий от переменных /> и />.
В этом случае можновыделить блок функционала цели вида (2.1.5), (2.1.10).
Отсюда следует.
Определение 2.1. Блочно-симметричной задачейдискретного программирования назовем задачу вида (2.1.5) — (2.1.9), гдепеременные /> и /> и значения функций />, />, /> - целые, либо булевые
Рассмотрим выражение(2.1.4). из него следует что переменные /> и/> симметричны относительнозаданной матрицы />и функция (2.1.4)может быть определена как слева направо, так и наоборот, т.е.
/>(2.1.11)

На основе общейпостановки определим основные свойства сформулированного класса задач,отличающие его от традиционных постановок задач дискретного программирования.
Свойство 1. В блочно-симметричной задаче имеетсядва типа переменных /> и /> различного содержания,определенных как целочисленные (булевы) матрицы на заданной матрице />.
В общем случае переменныхможет быть и больше в зависимости от постановок задач.
Свойство 2. Блочность задачи заключается ввыделении в постановке отдельных блоков функций вида (2.1.5), (2.1.10);(2.1.6), (2.1.7) и (2.1.8), (2.1.9), которые соответственно зависят отпеременных /> и />.
Как видно из указанныхсоотношении каждый из блоков имеет свою целевую функцию и координируется общимфункционалом вида (2.1.5).
Свойство 3. Блочно-симметричную задачу вбольшинстве случаев можно представить в матричной форме вида (2.1.11).
Матричная формапостановки блочно-симметричных задач позволяет использовать аппарат теорииматриц и разрабатывать эффективные алгоритмы решения задач этого класса.
Свойство 4. Симметричность задачи заключается ввозможности вычисления (2.1.11) как слева направо, так и обратном направлении.
Указанные свойства и особенностиблочно-симметричных задач ДП позволяют синтезировать алгоритмы, обеспечивающихрешение практических задач большой размерности.
В ряде постановок задачфункционал (2.1.1) можно представить в виде вектора функций />. В этом случаеформулируется многокритериальная блочно-симметричная задача дискретногопрограммирования.
Анализ постановки,свойств и особенности блочно-симметричных задач позволил разработать ипредложить подход и схему метода решения общей задачи на основе следующегоутверждения.
Утверждение. Распределение элементов множества /> по непересекающим подмножествам/> соответствует логическомусложению строк матриц />, а распределениеэлементов множества /> понепересекающимся подмножествам /> -логическому сложению столбцов матрицы />.[132, 133] Результаты данного утверждения позволяют просто вычислить оценки инаправления поиска решения для разработки эффективных алгоритмов.
Введем понятие базисарешения задач. Под базисом понимается заранее заданный состав элементовподмножеств /> и />.
В матрице /> базис находится какнекоторая матрица /> элементы которых определены. Данную матрицу путемперестановки номеров строки столбцов матрицы /> иих перенумировки всегда можно определить в левом верхнем углу. Такоепредставление упрощает процедуру оценок и определения направления поискарешения.
Для решенияблочно-симметричной задачи дискретного программирования при условии, когда />, /> и /> - булевы матрицы,разработана и предложена эффективная схема решения задачи. Схема поиска решениясостоит из следующих основных этапов:
1. В булевой матрице/>выделим подматрицу />, />, /> и определим её как базисрешения задачи.
2. Определим матрицу/>, />, />направления поиска решения /> путем логического сложениянебазисных строк матрицы /> состроками базиса и вычислим значения оценок только по позициям базиса.
3. В соответствии сполученными оценками осуществим распределение элементов множества /> по множествам />. В результате зафиксируемрешение /> и промежуточную. Матрицу />, />, />.
4. Определим матрицу/>, />, />. /> направленияпоиска решения /> путемлогического сложения небазисных столбцов промежуточной матрицы /> со столбцами базиса ивычислим значения оценок только по позициям базиса матрицы />.
5. В соответствии сполученными оценками матрицы /> распределимэлементы множества /> по множествам/>.В результате фиксируем решение /> ицелевую матрицу />, на которой определено значение целевой функции />.
6. Следует отметить,что поиск решения задачи может осуществляться как в прямом направлении по схеме/>, так и в обратномнаправлении по схеме />.
При заданном базисерешение данного класса задач имеет полиноминальную вычислительную сложность.
2.2Декомпозиция прикладных задач и исходных документов систем обработки данных на этапе техническогопроектирования
 
При проектировании системобработки данных на этапе предпроектного анализа объектов определяется переченьприкладных задач обработки данных, подлежащих автоматизации, последовательностьих решения, исходные документы, используемые для решения прикладных задач,характеристики прикладных задач и документов. Создание масштабных и сложныхсистем связано с большим числом прикладных задач и документов, которыенеобходимо анализировать, систематизировать и обрабатывать с целью сокращениязатрат и времени на проектирование систем обработки данных. При этом взависимости от сложности систем, необходимо разделить её на слабосвязанныекомпоненты (кластеры прикладных задач и документов), чтобы в дальнейшемпередать полученные компоненты различным группам разработчиков проекта. Впроцессе декомпозиции (разделения) множество задач на отдельные компонентымогут быть учтены квалификация и опыт специалистов, а так же затраты и времяпроектирования. Поэтому декомпозиция прикладных задач и множества исходныхдокументов является актуальной задачей, позволяющей разрабатывать эффективныесистемы обработки данных. Компоненты системы позволяют разработчикам тщательнопровести анализ и изучение системы, определить взаимосвязи (интерфейс) сдругими прикладными (функциональными) задачами, особенности и характеристикирешаемых функциональных задач и документооборота.
Результатом данного этапапроектирования являются компоненты разрабатываемой СОД, в каждой из которых впоследующем выделяются процедуры обработки данных и информационные элементы,устанавливаются взаимосвязи между ними, с целью разработки модульных блок-схемприкладного программного обеспечения и базы данных.
Рассмотрим постановкузадачи декомпозиции сложных систем обработки данных на этапе техническогопроектирования.
Этап техническогопроектирования является наиболее сложным и длительным. На данном этапеформируется общая функциональная структура, состав и последовательность решенияприкладных задач, структура прикладного программного обеспечения, структурабазы данных, определяется общесистемное программное обеспечение проектируемойсистемы обработки данных.
При большом числеприкладных задач и сложном документообороте возникает необходимостьдекомпозиции системы на кластеры.
Под кластеромприкладных задач понимается объединение задач в подмножества, а кластерамидокументов объединение документов в подмножества и установление взаимосвязеймежду соответствующими подмножествами. Таким образом, разрабатываемая системаможет быть представлена в виде двудольного графа, вершинами верхнего уровнякоторого являются функциональные задачи, а вершинами нижнего уровня – документыиспользуемые при реализации задач. Дуги двудольного графа отражают взаимосвязимежду задачами и документами в процессе решения задач. Результатом декомпозициисистемы является также двудольный граф, вершинами верхнего уровня которого являютсякластеры функциональных задач, вершинами нижнего уровня кластеры исходныхдокументов. Взаимосвязи между ними отражают интегрированные связимеждукластерами (рис 2.2.1). Опыт проектирования систем обработки данных ипроведенные исследования показали, необходимость декомпозиции исходной системы,которая позволяет на этапе технического проектирования глубже проанализироватькластеры задач и документов, распараллелить объемы работ между проектировщиками,выделить процедуры обработки данных и информационные элементы для разработкиприкладного программного обеспечения и базы данных СОД.
Поэтому в качествекритерия эффективности процесса декомпозиции исходной системы используемминимум информационных взаимосвязей между кластерами задач и документов.  Дляматематической постановки задачи декомпозиции системы введём следующиепеременные и обозначения.  Пусть, />, />, /> - переменная отражающаяраспределенные /> — ой прикладной задачи в />-ойкластер (группу) задач. В данном случае
/>
Аналогично введёмпеременную
/>, />,/>, где
/>

В ряде случаев на данномэтапе определяются характеристики задач и документов.
Введем /> - время разработки />-ой задачи, /> - объем />-ого документа, /> - общая стоимость разработки/>-ой задачи и />-го документа, /> - время разработки иподготовки />-го документа, /> -стоимость разработки />-ой задачи, /> - стоимость подготовки />-го документа.
Пусть, /> - множество прикладныхзадач обработки данных, подлежащие автоматизации; /> -множество исходных документов, используемое для решения прикладных задач.Задана, матрица />, />, />, где />, если />-й исходный документиспользуется для решения />-ой прикладнойзадачи системы и />, в противномслучае.
Необходимо разбитьсистему на подмножества прикладных задач и используемых ими документов такимобразом, чтобы минимизировать взаимосвязи между кластерами прикладных задач идокументов в процессе проектирования СОД (рис 2.2.1).
Определим дополнительныепеременные следующим образом:
/>
Данная переменнаяотражает использование />-го документа длярешения задач />-го кластера.
/>

Переменная /> отражает использование впроцессе решения />-ой задачи />-го кластера документов.
Взаимосвязи междукластерами прикладных задач и документов определяется из выражения:
/>
Задачу декомпозиции СОДсформулируем следующим образом.
Необходимо минимизироватьфункцию вида
/>.(2.2.1)
При ограничениях на:
- включение каждой прикладнойзадачи только в один кластер
/>, />;(2.2.2)
-  включениедокумента только в один кластер документов
/>, />;(2.2.3)
- время разработкикаждого кластера задач
/>, />;(2.2.4)

- стоимостьпроектирования каждого кластера задач
/>, />;(2.2.5)
- число прикладныхзадач в кластере
/>, />;(2.2.6)
- число исходныхдокументов в кластере
/>, />.(2.2.7)
Поставленная задачаотносится к блочно-симметричным задачам дискретного программирования. Для еёрешения разработан и предложен эффективный алгоритм позволяющий решать задачибольшой размерности.
2.3 Проектирование модульныхблок-схем систем обработки данных
В результатахдекомпозиции сложных систем обработки данных на кластеры на этапе техническогопроектирования необходимо для каждого кластера разработать модульную блок-схемуприкладного программного обеспечения и базы данных. Каждый кластер СОД ивходящие в его состав прикладные задачи могут быть представлены в виденаправлении графа процедур обработки данных, а кластер исходных документов – ввиде совокупности информационных элементов. Эти данные являются исходными дляпроектирования прикладных программ и базы данных. Известно, что любойразветвленный граф отображения прикладной задачи можно представить в видепоследовательного графа – цели отражающий последовательность реализациипроцедур [126]. Поэтому каждый кластер и задачу можно отобразить в виделинейной последовательности процедур.
Определение 2.3.1. Модульной блок-схемой обработки данныхбудем называть совокупность процедур, объединенных в модули и множествоинформационных элементов, объединенных в массивы (таблица) данных сотображением ингрированных связей между модулями и массивами.
Модульная блок-схемапозволяет автоматизировать процесс программирования прикладных задач и созданиябазы данных и сократить затраты и длительность разрабатываемых систем.
На этапе рабочегопроектирования наиболее общим критерием синтеза оптимальных блок-схем модульныхСОД является их сложность, которая на логическом уровне измеряется числоминформационных взаимосвязей между программными модулями и массивами базыданных. При синтезе блок-схемы должны быть учтены основные характеристики иограничения систем управления базами данных и вычислительных средств, накоторых предполагается эксплуатация создаваемого программного и информационногообеспечения.
Рассмотрим задачу синтезамодульной блок-схемы системы обработки данных, минимизирующей общее числосвязей между модулями и массивами базы данных.
Для постановки задачивведем следующие обозначения. Пусть, /> -множество процедур обработки данных для решения прикладных задач системы; /> - множество информационныхэлементов, необходимых для реализации процедур из множеств />. На множестве /> введем отношение />, определяемое матрицей />, где

/>
Необходимо синтезировать модульнуюблок-схему СОД путем распределения множества процедур по модулям обработкиданных, множества информационных элементов – в логическую структуру базы данныхи установить оптимальные взаимосвязи между модулями и логической структуройбазы данных, минимизирующих число взаимосвязей между компонентами блок-схемы.
Введем следующиепеременные:
/>
/>
Введем вспомогательныепеременные:
/>
Переменная отражаетиспользование />-го информационногоэлемента />-м модулем, т.е. если хотябы один информационный элемент обрабатывается />-ойпроцедурой, включенный в состав />-гомодуля, то данный элемент также обрабатывается этим модулем.

/>
Переменная отражаетиспользование />-го массиваданных/>-ой процедурой, т.е. если процедураиспользует хотя бы один информационный элемент, включенной в состав />-го массива данных, тоданная процедура использует этот массив.
Переменную отражающуювзаимосвязь между модулями блок-схемы и массивами базы данных можно определитьследующим образом:
/>,
либо,
 
/>
Определение указанныхпеременных вытекает из свойства симметричности блочно-симметричных задач.
Задача проектирования модульныхблок-схем систем обработки данных (МСОД) формулируется следующим образом.
Необходимо синтезировать модульнуюблок схему путем распределения множества процедур по модулям обработки данных,множества информационных элементов – в логическую структуру базы данных иустановить оптимальные взаимосвязи между модулями и логической структурой базыданных, минимизирующих число взаимосвязей между компонентами блок-схем.
При этом должны бытьучтены такие требования, как ограниченность размеров модулей и логических массивовбазы данных, отсутствие дублирования процедур в модулях и информационныхэлементов в логических массивах.
Математическая постановказадачи имеет вид:
/>(2.3.1)
при ограничениях:
- число процедур всоставе каждого модуля блок-схемы
/>, />,(2.3.2)
где />-допустимое число процедурв />-ом модуле;
- включениеотдельных процедур обработкиданных в состав одного модуля
/>, />,(2.3.3)
для заданных />и/>;
- дублированиепроцедур в модулях блок-схемы
/>, />,(2.3.4)

- размер записимассива базы данных
/>; />,(2.3.5)
где /> — допустимое число информационных элементов в записи />-го массива данных;
- дублированиеинформационных элементов в массивах базы данных
/>, />;(2.3.6)
- числоинформационных элементов, обрабатываемых каждым модулем
/>, />.(2.3.7)
Сформулированная задачаотносится к новому классу задач дискретного программирования — блочно-симметричнымзадачам с булевыми двухиндексными переменными.
Целевую функцию (2.3.1)блочно-симметричной задачи разработки модульной блок-схемы удобно представить вматричной форме.
/>(2.3.8)
или
/>.(2.3.9)

Решением задач(2.3.1)-(2.3.7) являются множества булевых матриц />, в котором /> - состав модулейблок-схемы, /> - состав массивов базыданных блок-схемы, /> — взаимосвязимежду модулями и массивами базы данных блок-схемы, а также оптимальные значениецелевой функции />. Для решенияданной задачи разработан и предложен эффективный алгоритм итеративныхотображений (раздел 3).
 
2.4 Частные задачипроектирования модульных блок-схем систем обработки данных
 
Многоэтапный процессразработки базы данных, который включает последовательное создание еёконцептуальной, логической и физической модели с последующей эксплуатацией сиспользованием возможностей выбранной системы управления базой данных (СУБД).При этом наиболее трудоемким этапом является проектирование концептуальной илогической модели данных в процессе которого необходимо провести анализпредметной области, определить сущности (объекты) и их взаимосвязи, выделитьключевые элементы и т.д.
Работы по проектированию базыданных на этом этапе слабо формализованы и в большой мере основаны на опыте иинтуиции разработчиков.
В процессе проектирование базыданных необходимо также обеспечить эффективность её анализа, структуризации иобработкию. Поэтому структуризация проектируемой базы данных, тоесть выделение массивов и взаимосвязей между ними и обеспечение еёэффективности является актуальной задачей.
В процессе проектированиесистем обработки данных на различных объектах могут возникнут ситуации,связанные с условиями и особенностями данных объектов. К примеру, определенсостав прикладных задач, которые имеют модульную структуру программ и дляреализации указанных задач необходимо сформулировать базу данных.
Ряд обстоятельств связан свключением в систему новых прикладных задач, реорганизацией базы данных, модернизациейсистемы. В этих условиях разработка методов проектирования массивов базы данныхдля заданного множества программных модулей является актуальной задачей.
Аналогичные случаи возникаетпри заданном множестве запросов в СОД, которые испльзуют сформулированную базуданных, а при появлении новых запросов необходимо скорректировать базу данных.
Задача разработки логическойструктуры базы данных при заданном множестве программных модулей (запросов)формулируется следующим образом [124-131].
Пусть, задано множествопрограммных модулей /> для решенияприкладных задач систем, обработки данных.
Для реализации программныхмодулей используются исходные информационные элементы, которые представлены ввиде множества />. Взаимосвязимежду множествам программных модулей и информационными элементами отображаютсяв виде матрицы />, />, />, где />, если />-й информационный элементиспользуется />-ым модулем, />, в противном случае.
Необходимо объединитьинформационные элементы в массивы базы данных, чтобы минимизировать числовзаимосвязей между программными модулями и массивами базы данных системы (числообращений к базе данных).
Для постановки задачи введемследующие переменные и обозначение:
/>
/>
Тогда, задача примет вид:
/>.(2.4.1)
При ограничениях на:
— число информационныхэлементов в записи массива
/>, />,(2.4.1)
где />-допустимое числоинформационных элементов в записи массива;
— дублирование информационныхэлементов в массивах базы данных
/>, />.(2.4.2)
Данная задача относится кклассу блочно-симметричных задач, что следует из матричного представления
/>.(2.4.3)
При проектировании модульныхсистем обработки данных возможен случай, когда база данных уже разработана исформулирована для решения приложений [132,133].
При возникновении новыхприложений, которые используют заданную базу данных, модернизации и изменениясостава и содержания прикладных задач, программных модулей, путем добавления иисключения процедур обработки данных, формирования новых запросов и другихмодификации необходимо синтезировать программные модули, удовлетворяющимпредъявленным требованиям.
В этом случае, задачапроектирования программных модулей (приложений) при заданной базе данныхформулируется следующим образом.
Пусть, задана база данных ввиде множества массивов />, атакже множество процедур обработки данных />,реализация которых приводит к решению прикладных задач. Процедуры обработкиданных используют элементы базы данных, что отражается взаимосвязи междупроцедурами и таблицами базы данных />, />, />. Необходимо объеденитьпроцедуры в программные модули приложений таким образом, чтобы минимизироватьчисло взаимосвязей программных модулей с базой данных. Для математическойпостановки задачи введем следующие переменные />,/>, />, где />, если />-ая процедура включена всостав />-го программного модуля и />, в противном случае. Вкачестве критерия используется минимум взаимосвязей проектируемых программныхмодулей к массивам базы данных.
Задача формулируется следующимобразом.
/>.(2.4.5)
при ограничениях на:
— число процедур в составемодуля

/>, />;(2.4.6)
— дублирования процедур вмодуле
/>, />.(2.4.7)
Сформулированная задача такжесводится к блочно-симметричной задаче. Матричное представление целевой функцииимеет вид:
/>.(2.4.8)
Таким образом,сформулированные выше задачи (2.4.1)-(2.4.3) и (2.4.5)-(2.4.7) являютсячастными блочно-симметричными задачами ДП. Для их решения разработан ипредложен эффективный алгоритм, приведенный в разделе 3.
 

Выводы к разделу 2
 
- Разработана ипредложена общая модель проектирования систем обработки данных. Задачасформулирована как блочно-симметричная задача дискретного программирования. Определенысвойства и особенности данного класса задач. Предложена схема решения задачи.
- Сформулированазадача декомпозиции сложной системы обработки данных на кластерах прикладныхзадач и исходных документов, позволяющая минимизировать взаимосвязи между ними.Задача решается на этапе технического проектирования систем обработки данных.
- Сформулированаблочно-симметричная задача синтеза модульной блок схемы систем обработкиданных. В качестве критерия в постановке задачи используется минимум информационныхвзаимосвязей между программными модулями и массивами базы данных при рядетехнологические ограничений при проектировании систем обработки данных на этаперабочего проектирования.
- Поставленныечастные задачи проектирование массивов базы данных при заданном множествеприкладных программных модулей, а также разработаны системы программных модулейпри заданных массивах базы данных. Задачи сведены к блочно-симметричным задачамдискретного программирования.
 

3. МЕТОДЫ ИАЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ БЛОЧНО-СИММЕТРИЧНЫХ ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИДАННЫХ. МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ЗАДАЧА СИНТЕЗА МОДУЛЬНЫХ БЛОК-СХЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
 
В данном разделерассматриваются алгоритмы решения блочно-симметирчных задач. Разработан ипредложен эффективный алгоритм решения синтеза модульных блок-схем системобработки данных. Произведена оценка вычислительной сложности алгоритма. Сформулированадвухкритериальная задача разработки модульных блок-схем систем обработкиданных. Обоснованы и предложены критерии эффективности проектирования модульныхблок-схем. Разработан алгоритм решения двухкритериальной задачи. Приведенычисленные примеры реализации алгоритмов.
 
3.1Эффективный алгоритм решения блочно-симметричных задач проектирования модульныхблок-схем обработки данных
 
Анализ методов иалгоритмов решения задач дискретного программирования показал, что они, восновном, являются NP-полными и имеютэкспоненциальную вычислительную сложность. Следовательно, не могут быть решенызадачи большой размерности в различных приложениях [134-137].
В отличие от известныхметодов и алгоритмов путем анализа и исследования постановки, свойств иособенностей блочно-симметричных задач разработан и предложен эффективныйалгоритм решения задач этого класса.
Рассмотрим алгоритмрешения блочно-симметричных задач вида (2.2.1)-(2.2.5), (3.2.1)-(3.2.7), атакже частных задач [138].
Для описания алгоритмавведем следующие понятия.
В случае, если в процессепроектирования модульных блок-схем не заданы число разрабатываемых модулей /> и массивов базы данных />, они могуть бытьопределены и следующих соотношений />, />, где /> и /> соответственномаксимальное число процедур в модуле и максимальное число информационныхэлементов в массивах базы данных. Определим понятие базиса решения задачи.
Определение 3.1.1. Подматрицу />, где />; />; />; />, определенную на исходнойматрице />, назовем исходным базисомрешения задачи.
В качестве базисаиспользуются ключевые информационные элементы и используемые ими процедурыобработки данных. Если ключевые информационные элементы не определены, тоэлементы (строки и столбцы матрицы />) задаютсяисходя из технологических требований проекта.
Определение 3.1.2. Величины
 
/>(3.1.1)
и
/>(3.1.2)
назовём расстоянием междустроками (столбцами) не вошедшими в базис и строками (столбцами), которые вошлив базис.
Вычисленные значениявеличин /> и /> составляют матрицу /> и />. Минимальные значенияэлементов /> и /> определяютоптимальноеоднозначное отображение процедур в модули и информационных элементов в массивыбазы данных.
В процессе отображения сматрицами /> и /> тесно связаны матрицысостояний соответственно /> и />, указывающие текущеесостояние исходной матрицы после операции отображения, которые заключаются влогическом сложении небазисных строк (столбцов) с базисными.
Алгоритм состоит из рядаитераций. Поэтому определим его как алгоритм итеративных отображений(АИО). Алгоритм состоит из следующих операций:
1. Ввод матрицы />. Выделение базиса вматрице />. Переход к 2.
2. Вычислитьвеличины /> и составить матрицу />. Зафиксировать состояниематрицы />. Переход к 3.
3. />-я итерация.
3.1.  В матрице найти /> — й минимальный элемент />.При наличии нескольких минимальных элементов, среди них выберем такой элемент,для которого значение суммы элементов по строке максимально. Таким образом,выбирая минимальный элемент, избавляемся от большого число связей. Если элементовтакого свойства несколько, то среди этих минимальных элементов выберем элементрасположенный первым от начало отсчета строк. Переход к 3.2.
3.2.  Определить элементы /> матрицы />. Проверить ограничения начисло процедур в составе каждого модуля. Если оно неудовлетворительно, топерейти к 3.3, иначе к 3.1.
3.3.  Исключить из рассмотрения элемент />. Установить />. Переход к 3.1.
3.4.  Вычислить состояние матрицы />. Переход к 3.5.
3.5.  Исключить из рассмотрения строку сномером />. Пересчитать величины /> относительно /> столбца с учетом новогосостояния />. Переход к 3.6.
3.6.  Проверить условие: все ли процедурыраспределены? Если нет, то перейти к следующей итерации, приняв />. Иначе переход к 4
4.  Запомнитьсодержание матриц />и />. Переход к 5.
5. Вычислить />относительно /> и составитьматрицу />.Переход к 6.
6. />-я итерация.
6.1.  В матрице /> найти/>-й минимальный элемент. Приналичии нескольких минимальных элементов, среди них выберем такой элемент, длякоторого значение суммы по строкам минимально. Если элементов такого свойстванесколько, то среди этих минимальных элементов выберем элемент расположенныйпервым от начало отсчета строк. Переход к 6.2.
6.2.  Определить элементы /> матрицы />. Проверить ограничения начисло информационных элементов в логическом массиве. Если ононеудовлетворительно, то перейти к 6.3.
6.3.  Исключить из рассмотрения элемент />. Установить />. Переход к 6.1.
6.4.  Вычислить состояние матрицы />. Переход к 6.5.
6.5.  Исключить из рассмотрения строку сномером />. Пересчитать величины /> относительно /> столбца с учетом новогосостояния />. Переход к 6.6.
6.6.  Проверить условие: все лиинформационные элементы распределены? Если нет, то перейти к следующейитерации, приняв />. Иначе переход к7.
7. Вывод решениязадачи: матриц />, />, /> и значение целевой функции />.
Сравним сложность дляполучения решения с использованием данного алгоритма, оцениваемую общимколичеством шагов, с широко известным методом «ветвей и границ» для решениядискретных задач комбинаторного типа.
Необходимые количествошагов в процессе решения задачи с использованием алгоритма итеративныхотображений равно
/>,(3.1.3)
где />, /> - количество итераций впроцессе формирования соответствующих решений /> и/>. Число шагов сиспользованием метода «ветвей и границ» для решения указанных задачопределяется по следующей формуле
/>.(3.1.4)
Сравнение соотношений(3.1.1), (3.1.2) показывает эффективность и полиномиальную сложностьразработанных алгоритмов для решения поставленных задач большой размерности, вотличие от метода «ветвей и границ».
Блок-схема алгоритма итеративныхотображений приведена на рис. 3.1.1.
Рассмотрим численныйпример решения задачи. Необходимо синтезировать блок-схему модульной СОД,минимизирующую общее число обращений к логическим массивом базы данных.
Задача решается приследующих условиях: допустимое число процедур в составе модуля 3, допустимое числоинформационных элементов в составе логических массивов 4. Число модулей илогических массивов определяется по формулам: /> и/>, с округлением в большуюстроку.
В таблице 3.1.1 представленаисходная матрица />с выделеннымбазисом />в верхнем левом углуисходной матрицы. В базис вошли 1, 2, 3, 4, 5 и строки 1, 2, 3 матрицы />. На рисунке 3.1.2 показанпроцесс формирования решения /> сиспользованием разработанного алгоритма. Матрица /> определенас использованием соотношения (3.1.1).
Процесс отображений представлентаблицей, в которой приведены номер итерации />,минимальный элемент из />, в соответствиис которым отображается номер процедуры /> вномер модуля />. На рисунке представленыматрицы /> и />, содержание которыхопределено базисом поиска решения />, а вправой матрице /> и />,полученные с использованием алгоритмаитеративных отображений.
На рисунке 3.1.2 показанпроцесс формирования решения />.Матрица /> определена сиспользованием соотношения (3.1.2) и матрицы />.Процесс отображения представлен таблицей, в которой приведены номер итерации />, минимальный элемент /> из /> в соответствии с которымномер информационного элемента /> отображаетсяв номер файла />. На рисунке3.1.2 представлена матрица />,которая сформирована до поиска оптимального решения и определена базисом, атакже матрица, полученная в результате формирования решения />. А также представленыматрица решения задачи />, полученная сиспользоваием алгоритма итеративных отображений, и матрица />, полученная в результатеотображения. Матрица /> соответствуетматрице целевой функции />,отражающей взаимосвязи программных модулей и логических масивов базы данныхмодульной блок-схемы. Оптимальное значение целевой функции, полученное при этомбазисе и ограничеиях, равно />=/>=6.
С использованиемалгоритма итеративных отображений решаются и частные задачи вида(2.4.1)-(2.4.4) и (2.4.5)-(2.4.8) как части блочно-симметричных задач.

3.2Постановка и решение многокритериальных задач разработки модульных блок-схемобработки данных
 
Как показал опытпроектирования систем обработки данных в ряде случаев к ним предъявляютсяразличные технологические требования, часто противоречивые, которые необходимоучитывать. При этом одни требования имеют важное значение в качестве критериевэффективности, а другие – определяют технологические ограничения в процессепроектирования систем обработки данных.
В процессе анализа исинтеза систем обработки данных возникает необходимость одновременного учетанескольких показателей эффективности, которые определяют качестворазрабатываемой ситемы в области заданных ограничений. Тогда задача сводится ктому, что необходимо использовать несколько критериев, чтобы наиболее адекватноотобразить их требуемую постановку. В этом случае необходимо формулировать ирешать многокритериальные блочно-симметричные задачи.
Общая постановкамногокритериальной задачи формулируется следующим образом [121-123,135,142,143].
Необходимо найтиэкстремум вектора функций, отражающего показатели эффективности разрабатываемыхсистем обработки данных в области заданных технологических ограничений.
Приведем математическуюпостановку общей многокритериальной задачи.
Пусть, /> - двухиндекснаяпеременная, отражающая распределение элементов одного типа по группам, а /> - переменная, отражающаяраспределение элементов другого типа по соответствущим группам. Задана матрица /> взаимосвязи элементовразличных типов между собой.
Определены критерии />, /> эффективности, зависящиеот переменных /> и />, доставляющие экстремумфункции вида />, />.
Многокритериальная блочно-симметричнаязадача дискретного программирования формулируется следующим образом:
/>,(3.2.1)
при ограничениях вида
/>, />,(3.2.2)
/>, />.(3.2.3)
Для решенияоднокритериальной блочно-симметричной задачи (/>)разработан и предложен эффективный алгоритм, позволяющий определить оптимальныерешения при определенных условиях. Используя разработанный алгоритм можнопредложить следующую схему решения многокритериальной задачи.
1.  Решается однокритериальная задача /> при ограничениях вида(3.2.2) — (3.2.3) с использованием заданного алгоритма. Определяются переменные/> и />.
2.  Определяются значение функций />, />.
3.  Решается однокритериальная задача /> при ограничениях вида(3.2.2) — (3.2.3) с использованием заданного алгоритма. Определяются переменные/> и />.
4.  Определяются значение функций />, />.
5.  Решается однокритериальная задача /> при ограничениях вида(3.2.2) — (3.2.3) с использованием заданного алгоритма. Определяются переменные/> и />.
6.  Экстремальные значения функций /> определяют область нахождениярешения.
Таким образом, врезультате решения многокритериальной задачи определяется область решения, вкоторой находится решение, удовлетворяющее всем критериям и соответствующимусловиям [135].
Рассмотрим постановку ирешение двухкритериальной задачи разработки модульной блок-схемы системыобработки данных.
В данной постановкенеобходимо множество процедур обработки данных /> распределитьпо программным модулям, а множество информационных элементов />, необходимых дляреализации заданных процедур, распределить по массивам базы данных такимобразом, чтобы минимизировать связи между программными модулями.
В качестве критерияэффективности используем минимум взаимосвязей между модулями блок-схем имассивами базы данных. Данный критерий позволяет представить структурублок-схемы в виде слабосвязанных компонент модулей и связанных с ними массивовбазы данных, уменьшить число обращений модулей к массивам в процессе ихобработки. При заданных числовых характеристиках: времени обработки процедурыинформационных элементов, времени обращения модулей к массивам базы данных, объемовпроцедур и информационных элементов, формируется критерии минимума времениобработки блок-схем, минимума памяти при обработке блок-схем и т.д.
В матрчной форме данныйкритерий запишется в виде
/>.(3.2.4)
В процессе проектированиямодульных блок-схем часто необходимо, определить межмодульный интерфейс, которыйпредставляет собой состав и число информационных элементов между модулямисистем обработки данных. Данный критерий позволяет определить содержание межмодульногоинтерфейса и оптимальную структуру всей модульной блок-схемы.
Критерий минимумаинформационных элементов, используемых программными модулями (межмодульнойинтерфейс) блок-схемы обработки данных в матричной форме записывается следующимобразом:
/>.(3.2.5)
В общем случае данныекритерии противоречивы, для которых трудно определить точное решение.
В матричной формедвухкритериальная блочно-симметричная задача запишется в следующем виде:
/>(3.2.6)
/>(3.2.7)
при ограничениях вида(3.2.2) – (3.2.3).
/> — сумма единичных элементоврезультирующих булевых матриц (3.2.6) и (3.2.3);
/>, />,/> — переменная распределенияпроцедур обработки данных по модулям блок-схемы;
/>, />,/> — переменная распределенияинформационных элементов по массивам базы данных;
/> - взаимосвязи между информационнымиэлементами и процедурами обработки данных;
/> - транспонированная матрица.
Для решения поставленнойзадачи разработан и предложен алгортм, основанный на вышеуказанной схемерешения общей многокритериальной задачи.
Рассмотрим численныйпример решения двухкритериальной задачи. На таблице 3.2.1 приведена исходнаяматрица. Используя предложенный алгоритм решения однокритериальных задачнаходим решение двухкритериальной задачи. На рис. 3.2.3 и 3.2.4 приведёнчисленный пример решения двухкритериальной задачи. Значение целевой функцииприведены на рис. 3.2.5. Полученное решение определяет область, ограниченнуютреугольником АВС (рис. 3.2.6).
Разработано программноеобеспечение решения двухкритериальной задачи вида (3.2.6) – (3.2.7) и (3.2.2) –(3.2.3) при любом размере исходной матрицы /> (размерисходной матрицы генерируется случайным образом) в среде Delphi 7.0. Программное опеспечение описанов разделе 3.3.
 
3.3 Программноеобеспечение решения двухкритериальной блочно-симметричной задачи проектированиямодульных систем обработки данных
 
3.3.1Описание программного обеспечения решения задач проектирования модульнойблок-схемы обработки данных
Разработанная программапредназначена для решения двухкритериальной задачи проектирования модульнойблок-схемы обработки данных [139-141,143,146].
Программа позволяетразработчикам СОД быстро и эффективно находить решение задачи проектированиямодульной блок-схемы, удовлетворяющих заданным критериям.
Основными критериямивыбора программной среды для создания данной программы являются:
1.  Обеспечение максимальной простотыроботы в системе, для этого разработан удобный для пользователя интерфейс.
2.  Обеспечение максимальной скоростиработы программы.
3.  Доступность всех шрифтов программы
Наоснове последовательных критериев и анализа современных программных сред былавыбрана визуальная программная среда Borland Delphi 7.0.Программа разработано в среде Borland Delphi 9 [145].
Общая блок-схемапрограммы приведена на рис.3.3.1.
Процедура Create_Mat cоздаем матрицу W случайным образом по заданным числамстрок и столбцов матрицы и записывает егона файл. Процедура Rotate транспонирует заданную матрицу, используется длявычисления матрицы Y. Процедура Mat_Dсоздает матрицу D (базис). который на каждой итераций определяет значениеэлементов. Процедура New_matrisa. Промежуточная матрица создается по значениямэлементов матрицы D и формирует решения /> иY с использованием алгоритмаоднокритериальной блочно-симметричной задачи. В программе используются функции SUM и SUM_UM,которые вычисляют элементы промежуточной матрицы по критериям (логическоесложение и умножение). Значение целевых функции по двум критериям соответственнозаписываются на два файла и строится их область решения.
 
3.3.2 Описание логической структуры разработанной программыпредназначеной для решения двухкритериальной задачи проектирования модульнойблок-схемы обработки данных
Логическая структурамодуля Unit1 с привязкой к строкам текста имеетследующий вид:
1 – Присвоение имени Unit1 к Unit-у
2 – Открытый интерфейсмодуля
3 – 5 – Списокподключаемых модулей
6 – 7 – Объявление классаформы
8 – 13 – Объявление типовкомпонентов
14 – 15 – Объявлениепроцедур
16 – 17 — Закрытая частькласса
18 – 19 – Открытая частькласса
20 – Конец объявленияописании модуля
21 – 22 – Объявлениетипов переменных
23 – 25 – Подключениемодулей
26 – 47 – Объявление типовпеременных
48 – 54 – Функция сложения
55 – 61 – Функция произведения
62 – 120 – Функция созданияматрицы
121 – 144 – Функция транспонированияматрицы
145 – 228 – Процедура решенияMat_D
229 – 824 – Процедура созданияновой матрицы
825 – 828 – Закрытие формыForm1
829 – Конец модуля
Логическая структура модуляUnit2 с привязкой к строкам текста имеетследующий вид:
830 – Присвоение имени Unit2 к Unit-у
831 – Открытый интерфейсмодуля
832 — 834 – Списокподключаемых модулей
835 – 836 – Объявлениекласса формы
837 – 847 – Объявлениетипов компонентов
849 – 851 – Объявлениепроцедур
852 – 853 — Закрытаячасть класса
854 – 855 – Открытаячасть класса
856 – Конец объявленияописании модуля
857 – 858 – Объявлениетипов переменных
859 – 861 – Подключение модулей
862 – 867 – Процедура решениязадачи по критерию сложения
868 – 873 — Процедура решениязадачи по критерию умножения
874 – 877 – Закрытие формыForm2
878 – Конец модуля
Логическая структурамодуля Unit3 с привязкой к строкам текста имеетследующий вид:
879 – Присвоение имени Unit3 к Unit-у
880 – Открытый интерфейсмодуля
881 — 883 – Списокподключаемых модулей
884 – 885 – Объявлениекласса формы
886 – 889 – Объявлениетипов компонентов
890 – Объявление процедур
891 – 892 — Закрытаячасть класса
893 – 894 – Открытаячасть класса
895 – Конец объявленияописании модуля
896 – Объявление типовпеременных
897 – 899 – Подключение модулей
900 – 903– Закрытие формыForm3
904 – Конец модуля
Логическая структурамодуля Unit4 с привязкой к строкам текста имеетследующий вид:
905 – Присвоение имени Unit4 к Unit-у
906 – Открытый интерфейсмодуля
907 — 909– Списокподключаемых модулей
910 – 911 – Объявлениекласса формы
912 – 915 – Объявлениетипов компонентов
916 – Объявление процедур
917 – 918 — Закрытаячасть класса
919 – 920 – Открытаячасть класса
921 – Конец объявления описаниимодуля
922 – 923 — Объявлениетипов переменных
924 – 925 – Подключение модулей
926 – 929– Закрытие формыForm3
930 – Конец модуля
3.3.3Вызов и загрузка программы
Длявызова программы необходимо запустить Пуск → Программы → Borland Delphi7 →Delphi7 и из каталога найти соответствующий. ехе файл.
Длякомпиляции программы нажать F9 илина вкладке Run→ Run соответственно.
Входныеданные. Входныеданные представлены на рисунке 3.3.2.
Выходныеданные. При помощиразличных процедур и функции получаем следующие данные, представленные нарисунках 3.3.3, 3.3.4, 3.3.5.
 

Выводы поразделу 3
 
- Разработан ипредложен эффективный алгоритм решения блочно-симметричных задач проектированиямодульных блок-схем обработки данных полиноминальной вычислительной сложности.
- Поставлена ирешена многокритериальная задача синтеза модульных блок-схем обработки данных сиспользованием показателей эффективности: минимум взаимосвязей между модулями имассивами базы данных; минимум межмодульного интерфейса в проектируемыхсистемах.
- Разработанопрограммное обеспечение проектирования систем обработки данных.
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 
Вдиссертационной работе получены следующие результаты:
1.  Разработан подход, взаимосвязанныйкомплекс моделей, методов, алгоритмов и программных средств формализованногопроектирования систем обработки данных на основе нового класса задач –блочно-симметричных задач дискретного программирования.
2.  Предложена общая постановкаблочно-симметричных задач проектирования систем обработки данных. Разработана общаямодель и схема её реализации, определены свойства и особенности задач данногокласса.
3.  Сформулирована и решена задачадекомпозиции систем обработки данных на кластеры прикладных задач и исходныхдокументов, решаемая на этапе технического проектирования систем.
4.  Поставлена и решена задача синтезаоптимальных модульных блок-схем обработки данных, обеспечивающая минимум общихинформационных взаимосвязей между модулями и массивами базы данных системы.Задача решается на этапе рабочего проектирования систем обработки данных ипозволяет сократить затраты и время разработки прикладного программногообеспечения и базы данных.
5.  Разработан новый эффективный алгоритмитеративных отображений решения блочно-симметричных задач проектирования системобработки данных полиномиальной вычислительной сложности.
6.  Сформулирована и решенамногокритериальная задача проектирования модульных блок-схем обработки данных.Разработан алгоритм решения многокритериальной задачи при заданном векторецелевых функции.
7.  Разработано программное обеспечениерешения блочно-симметичных задач проектирования систем обработки данных.
Разработанныеблочно-симметричные модели, методы, алгоритмы и программное обеспечениевнедрены в Усть-Каменогорском свинцово-цинковомкомбинате, Комитете информатизации и связи, а также в учебный процесс КазНТУимени К.И.Сатпаева.
Результатынаучных исследований позволили сократить длительность проектированияприкладного программного и информационного обеспечения систем обработки данныхв 5-10 раз по сравнению с традиционными технологиями проектирования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
 
1.Трапезников В.А. Управление и научно-технический процесс. М:Наука, 1983. C.83-92.
2.Boehm B. Software engineering // IEEETrans. Computers. Dec. 1976. V.25 №12 P.1226-1241.
3.Parnas D.L. On the criteria to beused in decomposing systems into moduls // CACM. Dec. 1978.P.1053-1058.
4.Boehm B. Software and its impact: Aguantitative assessment // Datamation. May 1973. P. 48-59.
5.Phodes J. Mansgement by m=Moduls. pt.// Data systems. 1971V.12. № 8. Pt 2; № 9.
6.Parnas D.L. The influence of softwarestructure on reliability // Proc. Int. conf. Reliable Software. Apr. 1975. P. 358-362.
7.Липаев В.В., Филиппович В.В., Принципы и правила модульногопостроения сложных комплексов программ АСУ // Управляющие системы и машины.1975. №1. C.43-52.
8.Куликов М.Я., Погребной В.К. О модульных принципах построенияАСУ в условиях автоматизированного проектирования // Приборы и системыуправления. 1978. №11 С. 10-14.
9.Boehm B. Structured programming: Aguantitative assessment // Computer. June 1975.P. 38-54.
10.Parisi-Presicce F. A based approachto modular system design // 12th Int. Conf. Software Eng., Nice. Los Alamitos (Calif), 1990. P.202-211.
11.George K.M. A multilevelprogramming paradigm // 9th Annu. Int. Phoenix conf. Comput. And Commun.,Seottsdale Ariz, Los Alamitos (Calif), 1990, P.340-346.
12.Мамиконов А.Г., Косяченко С.А., Кульба В.В. Вопросымодульного построения сложных программ // Формализованные методы синтезасложных систем. М.: Ин-т проблем управления. 1976.Выпю 13. С.-16-24.
13.Казиев Г.З., Косяченко С.А., Кульба В.В. Некоторыевопросы модульного проектирования АСУ. Научно-техническая пропаганда.М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1977.
14.Кульба В.В., Мамиконов А.Г. Методы анализа и синтезаоптимальных модульных систем обработки данных (обзор) // Аит. 1980. №11 С.152-179.
15. Кульба В.В., Мамиконов А.Г. Синтез оптимальных модульныхСОД.М.: Наука, 1986
16.Мамиконов А.Г., Ашимов А.А., Кульба В.В. Оптимальныемодульные системы обработки данных. Алма-ата: Наука, 1981.
17.Кульба В.В., Мамиконов А.Г. Задачи модульногопостроения ИСС // Тез. Докл.и Сообщений на Всесоюзной конференции поизмерительным информационным системам (ИСС-77). Баку: АзиНЕФТЕХИМ,1977. С.10-11.
18.Кульба В.В., Мамиконов А.Г., Косяченко С.А., КуКазиевГ.З. Задачи формализации и автоматизации модульного роектирования системобработки данных. М.: Ин-т проблем управления, 1978. Вып. 16. С. 5-18.
19.Мамиконов А.Г., Амишов А.А., Кульба В.В. и др. Синтезинформационного обеспечения модульных систем обработки // Тр. 5-го Всесоюз.Совещания-семинара по управлению большими системами. Алма-ата: КазПТИ, 1978. С.8-13.
20.Мамиконов А.Г., Амишов А.А., Кульба В.В. и др. Синтезинформационного обеспечения модульных систем обработки // Тр. 5-го Всесоюз.Совещания-семинара по управлению большими системами. Алма-ата: КазПТИ, 1978.С.17-20.
21.Мамиконов А.Г., Амишов А.А., Кульба В.В. и др. Синтезоптимльных функциональных модулей обработки данных в АСУ. Препринт. М.: Ин-тпроблем управления, 1979.
22.Алексеев О.Г., Бабаев А.А., Володость И.Ф. Комбинированныйметод выбора модулей при разработке программ по критерию быстродействия //Программирование. 1978. № 3. С. 18-28.
23.Мамиконо А.Г., Ашимов А.А, Кульба В.В. и др.Автоматизация проектирования оптимальных модульных систем обработка данных //Методы анализа и синтеза автоматизированных систем управления. М.: Ин-т проблемуправления, 1981. Вып. 25. С. 5-15.
24.Мамиконо А.Г., Ашимов А.А, Кульба В.В. и др. Модели иметоды автоматизации проектирования модульных систем обработка данных //Автоматизация проектирования систем управления. М.: Финансы и статистика, 1981.С. 23-31.
25.Кротюк Ю.М., Федюшенко И.В. Вероятностные моделисинтеза программного обеспечения модульных систем обработка данных РВ //Система программного обеспечения АСУ. Минск: ЦНИИТУ, 1976. Вып 4(38). С.124-133.
26.Кротюк Ю.М. Формализованные модели и методы синтезаинформационного и программного обеспечения модульных СОД РВ // Тез. Докл.Научно-технической конференции « Комплексная автоматизация и механизация-основаповышения эффективности производства и качества работы предприятийрадиоэлектроники, связи и телевидения». Минск: БелНИИТИ, 1980. С. 19-20
27.28. Кротюк Ю.М. Формализация модели оптимальнойдекомпозиции и информационного обеспечения модульных СОД РВ // Автоматизацияпроцессов проектирования. Минск: Ин-т технической кибернетики АН БССР, 1980.Вып. 3. С. 89-92.
28.Кошелев В.А. Некоторые задачи синтеза оптимальныхмодульных СОД РВ // Теоретические и прикладные задачи оптимизации. М.: Наука,1985. С. 125-131.
29.Кротюк Ю.М., Кошелев В.А. Синтез оптимальных модульныхСОД РВ с относительными приоритетами // Вопросы кибернетика. Автоматизацияпроектирования систем обработки данных. М.: Научный совет комплексной проблеме«Кибернетика», 1985. С. 45-55.
30.Кульба В.В., Кротюк Ю.М., Косяченко С.А. Задачисинтеза оптимальных модульных СОД РВ // Совершенствование технологии созданияматематического и программного обеспечения АСУ. Минск: ЦНИиПТИ организации итехники управления, 1982. С. 110-121.
31.Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А. и др.Типизация разработки модульных систем обработки данных. М.: Наука, 1989.
32.Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А. и др.Предпроектный анализ структуры информационных потоков и технологии обработкиданных при разработке модульных СОД. Препринт. М.: Ин-т проблем управления,1980.
33.Ефремова В.С., Кошелева В.А. Основные этапы анализасистем обработки данных реального масштаба времени // Всесоюзный семинар пометодам синтеза типовых модульных СОД (Звенигород, 1985). Тез. Докл.исообщений. М.: Ин-т проблем управления, 1985. С. 50.
34.Косяченко С.А., Сидоров Е.Н. Выделение типовых задачобработки данных на этапе предпроектного анализа // Всесоюзная конференция поавтоматизации проектирования систем управления. Тез. Докл. М.: ВИНИТИ, 1984. С.37.
35.Мамиконова А.Г., Кульба В.В., Ашимов А.А. и др. Анализинформационных потоков и построене канонической структуры базы данных(методические материалы и методика). Алма-Ата: КАЗНИИНТИ, 1984.
36.Мамиконова А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А., УжастовИ.А. Анализ предметных облстей пользователей и построение каноническойструктуры распределенных баз данных. Препринт. М.: Ин-т проблем управления,1985.
37.Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Лутровский Ю.П. Анализпредметной области банков данных и построение оптимальных структур баз данных сучетом требований к дотоверности информации. Препринт.М.: Ин-т проблемуправления, 1988.
38.Белов Ю.В., Проценко В.С., Федоров В.В., Хижняк А.А.Индустриальные средства проектирования и оценки эффективности программных систем,работающих в реальном времени // Вычисл. системы и вопр. Принятия решений.М.,1991. С. 79-100.
39.Кесс Ю.Ю., Ревеко В.М. Типовые модули АСУП. М.:Энергия, 1977.
40.Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А. и др.Анализ диалоговых систем (модели и методы). Препринт. М.: Ин-т проблемуправления.1986.
41.Калугин С.Э., Сомов С.К. Упорядочивание сценариевдиалога пользователей с диалоговой системой // Разработка оптимальных модульныхсистем обработки данных. М.: Ин-т проблем управления, 1987.С. 24-28.
42.Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Китапбаев Ш.Б., ШвецовА.Р. Использование сетей Петри с разноцветными маркерами для анализаэффективности механизмов защиты данных в базах данных. Препринт. М.: Ин-тпроблем управления, 1987.
43.Кульба В.В., Миронов Д.А., Соколова Е.Б. Отладкасистем защиты с использованием сетей Петри. Препринт. М.: Ин-т проблемуправления, 1990.
44.Мамиконов А.Г., Ккульба В.В., Ашимов А.А. Смнтезоптимальных модульных систем обработки данных // Вопросы кибернетики.Автоматизация проектирования систем обработки данных. М.: Научный совет покомплексной проблеме «Кибернетика». 1985. С.4-17.
45.Clemens M., Kaiser K.M., Mathony H.J.Integration der Module fur den Logiken twurf // Fortschr. Ber. VDJ. R.J. 1987.№ 65.S. 99-105.
46.Shafer Hartmut, Meller Klans.Inkrementelle Erweiterung von objektenein Ansatr rur Softwareintegration //Wiss. Z. Techn. Univ.Karl-Marx-Stadt. Chemitz. 1991. V. 33. № 5. S. 675-685.
47.Floyd Muchael. The evolution ofcomponent-based programming // Dr. Dobb’s J. 1991.V. 16. № 1. P. 96S, 96V.
48.Горбунов М.М. Изменяемые программы и однородныемодули. Препринт № 202. М.: Ин-т прикладной математики. 1986.
49.Vulinovich Denis. The statetransition table // Autom. And Contr. 1986. V. 17. № 5 P. 16-19.
50.Кулагин В.П. Анализ и синтез сложных структур какпреобразование элементов линейного пространства // Вычислительная техника иавтоматизированных системах контроля и управления. Пенза: Политехнический ин-т,1991. С. 58-65.
51.Smith Brian T. Structured Softwaredesign // 77th Annu. Meet. Techn. Sec. Can. Puep. And Pap. Acsoc. Montreal, 1991. P.115-120.
52.Лаврищева Е.М., Грищенко В.М. Сборочноепрограммирование. Киев: Наук. думка, 1991.
53.Туяхов Л.С., Коваленко В.М. Организация интерфейса междумодулями в составе ПО АСУ // Управляющие системы и машины. 1984. № 2.С. 72-74.
54.Кротюк Ю.М.Постановка и методы решения задачопределения допустимой и оптимальной последовательности приоритетов при решениизадач синтеза оптимальных модульных СОД в системах управлениякомплексно-автоматизированными участками и производствами. ЦНИИТУ, 1982. С.87-101.
55.Кротюк Ю.М., Кошелев В.А.Определение оптимальнойвеличины блоков обмена между различными уровнями памяти в модульных системахобработки данных реального времени//Анализ и синтез оптимальных модульных системобработки данных: М.: Ин-т проблем управления ,1984.C.77-82.
56.Кошелев В.А.Об одной задаче автоматизации синтеза СОДРВ//Всесоюз. Коференция по автоматизации проектирования систем управления(Евреван,1984)Тез.докл.М.: .: Ин-т проблем управления, 1984.C.84-86.
57.Кошелев В.А., Мелодиев И.Е.Синтез оптимальной модульнойСОДРВ для ИАСу строительством тоннелей БАМ//Роль молодых ученых и специалистов вразвитии научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. Тез.докл. отраслевой научно-технической конференции.М.: Московчский ин-тжелезнодорожного транспорта,1984.С.73.
58.Доенкин О.Е., Кошелев В.А.Синтез оптимальных модульныхСОД РВ с параллельным обслуживанием заявок//Всесоюз. конференция поавтоматизации проектирования систем планирования и управления (Звенигород,1987)Тез.докл.М.: .: Ин-т проблем управления ,1987.C.46-47.
59.Доенкин О.Е., Кошелев В.А.Задачи синтеза оптимальноймодульной СОД РВ, использующий мультипроцессорное обслуживание//Разработка оптимальныхмодульных систем обработки данных.М.: .: Ин-т проблем управления ,1987.C.37-41.
60.Кошелев В.А., Шарикова М.П.Синтез оптимальных модульныхСОД РВ по критерию максимума коэффициента готовности системы //Разработка оптимальныхмодульных систем обработки данных.М.: .: Ин-т проблем управления ,1987.C.41-46.
61.Косяченко С.А., Кошелев В.А., Доенкин О.Е.Синтез оптимальныхмодульных систем обработки данных, реализуемых на базе однородныхвычислительных систем обработки данных. М.: .: Ин-т проблем управления,1989.C22-28.
62.Hoistis Catherine E.Moduleallocation of real–time applications to distributed systems // IEEETrans.Software Eng.1990.V.16.№7.P.699-709.
63.Гузик В.Ф., Золотовский В.Е., Туманский С.М., ПуховскийВ.Н.Анализ производительности функционально распределенной вычислительнойсистеме. // Многопроцессорные вычислительные структуры.Таганрог,1990. №12.С.11-15.
64.Кальентов А.А, Сыгуров Ю.М.Распределение задач воднородной многомашинной вычислительной системе при наличие затрат намежмашинной обмен //Мат. Методы и модели В САПР.Самара: Авиац. Ин-т,1991.С.11-15.
65.Мамедли Э.М., Слепченко А.Н., Хусидман В.б.Моделиорганизации диспетчеризации в мнногопроцессорных вычислительных системах реальноговремени //АиТ.1991.№ 117-129
66.Денисов С.Г. Турута Е.Н. Восстановление вычислительныхпроцессов в многопроцессорной системе на основе их реактивизации // Упр.ресурсами и интегр сетях. М.: Ин-т проблем передачи информации, 1991. С.117-129.
67.Казиев Г.З. Садвакосов Е.С. Структуры информационногообмена в модульных системах обработки данных // Тез.докл. Всесоюз.семинара пометодом синтеза типовых модульных систем обработки данных. М.: Ин-т проблемуправления, 1981. с. 49.
68. Казиев Г.З. Садвакосов Е.С. Оптимальное размещениефайлов на внешней памяти в модульной СОД // Вопросы создания АСУТП и АСУП(Междувузовский сборник научных трудов). Алма-Ата: КазПТИ, 1983. с. 16-25.
69.Юрченко В.В. Процедурный и функциональный подход кописанию диалоговых систем // Сб.тр. ВНИИСИ. М., 1989. №13. с. 70-80.
70.Алеев В.Р. Формальная модель диалога программы спользователем // Сб.тр. ВНИИСИ. М., 1989.№ 13. С.65-69.
71.Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Сомов С.К., Калугин С.Э.Модель синтеза оптимальных модульных диалоговых систем // Автоматизацияпроектирования модульных систем обработки данных. М.: Ин-т проблем управления,1989.С.5-12.
72.Емельянов С.В., Ларичев О.И. Многокритериальные методыприниятие решений. М.: Знание,1985.
73.Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А., СидоровЕ.Н. Некоторые задачи синтеза типовых модульных СОД с учетом активногоповедения элементов системы проектирования. // Автоматизация проектированиясистем обработки данных. М.: Ин-т проблем управления, 1989.С.13-22.
74.Преображенский А.А., Хохлов а.И., Курос Л.В. Задачаанализа и синтеза типовых модулей системы обработки данных //Тез.докл.Всесоюз.конференции по автомтизации проектирования систем планированияи управления. М.: Ин-т проблем управления, 1987.С.48.
75.Косяченко С.А., Кульба В.В., Мамиконов А.Г., УжастовИ.А. Модели и методы проектирования распределенных баз данных (обзор) //АиТ.1989.№7.С.3-58.
76.Косяченко С.А., Кульба В.В., Мамиконов А.Г., УжастовИ.А. Оптимизация структур распределенных баз данных в АСУ. М.: Наука,1990.
77.Голинков Ю.П., Дарко Т.Г., Яструб В.И. Применениесетей на базе персональных компьютеров низовом звене АСУП// Анализ ипроектирование прогр.обеспеч. и аппарат.средств вычисл.систем и сетей ЭВМ дляГАП, САПР и АСУ. М.: Моск.ин-т электрон.машиностр.,1991.С.11-14.
78.Прангишвили И.В. Микропроцессоры и локальные сетимикро-ЭВМ в распределенных системах управления. М.: Энергоатомиздат,1985.
79.Глушков В.М. и др. Сети ЭВМ.М.: Наука, 1977.
80.Петухова Е.О., Томашевская Т.В. Математическая модельсинтеза распределенной базы данных АСУ //изв.Ленингр.электротехн.ин-та.1991.№438.С.22-25.
81.Гудзенко Н.А., Дрянченко Н.И., Перова В.Б. Системаавтоматизированного проектирования распределенной базы данных // Использованиемат.методов и ЭВМ в системах управления и проектирования. Киев: Ин-ткибернетики, 1991. С.134-144.
82.Казиев Г.З. Блочно-симметричные модели и методыпостановки и решения задач дискретного программирования. // Вестник инженернойакадемии Республики Казахстан. №2(10). 2003. с. 55-59.
83.Корбут А.А, Филькейнштейн Ю.Ю. Дискретноепрограммирование. — М.: Наука, 1969.
84.Сигал И.Х., Иванова А.П. Введение в прикладноедискретное программирование. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.
85.Малюгин В.Д. Реализация булевых функцийарифметическими полиномами //Автоматика и телемеханика. — 1982. — №4.- с.73
86.Дроздов Н.А. Алгоритмы дискретного программирования. –Тверь.: Наука, 2002.
87.Казиев Г.З. Синтез модульных блок-схем в автоматизированныхсистемах управления// Автоматика и телемеханика. 1992. №11. с. 160-171.
88.Посыпкин М.А., Сигал И.Х., Галимьянова Н.Н. Алгоритмыпараллельных вычислений для решения некоторых классов задач дискретнойоптимизации. М.: ВЦ РАН, 2005.
89.Посыпкин М.А., Сигал И.Х., Галимьянова Н.Н. Алгоритмыпараллельных вычислений для решения некоторых классов задач дискретнойоптимизации. Сообщения по прикладной математике. М.: ВЦ РАН, 2005.
90.Сигал И.Х. Параметризация приближенных алгоритмоврешения некоторых классов задач дискретной оптимизации большой размерности. //Известия РАН. Теория и системы управления. 2002. №6, С. 63-72.
91.Сигал И.Х. Параметризация и исследование некоторыхзадач дискретного программирования большой размерности. // Известия РАН. Теорияи системы управления. 2001. №2, С. 60-69.
92.Сигал И.Х. Приближенные методы и алгоритмы вдискретной оптимизации. МГУПС (МИИТ), учебное пособие, 2000, Москва. 102 с.
93.Сигал И.Х. Алгоритмы решения задач коммивояжерабольшой размерности. В кн. “Комбинаторные методы и алгоритмы решения задачдискретной оптимизации большой размерности”, гл.13. Москва, Наука, 2000, с.295-317.
94.Сигал И. Х., Иванова А. П. Введение в прикладноедискретное программирование: модели и вычислительные алгоритмы: 2-е изд., испр.и доп. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. — 304 с.
95.Сигал И.Х., (в соавторстве). Комбинаторные методы иалгоритмы решения задач дискретной оптимизации большой размерности: М.: НАУКА,2000.
96.Меламед И.И., Сигал И.Х. Вычислительное исследованиетрехкритериальных задач о деревьях и назначениях. // ЖВМ и МФ, 1998, т.38, №10,С. 1780-1787.
97.Меламед И.И., Сигал И.Х. Задачи комбинаторнойоптимизации с двумя и тремя критериями. //ДАН, 1999, т.366, №2, С.170-173.
98.Kuhn H.W., T u c h e rA.W. Nonlinear Programming // Proc. Second Berkley Symp. on Math., Stat andProbab. / J. Neyman, Ed. — Berkley: Univ of California Press., 1951. — P.272-301.
99.Гермейер Ю.Б. Игровые принципы в исследовании систем// Методы управления большими системами. — Иркутск: Сиб. энергетич. ин-т СО АНСССР, 1970. — Т, 1. — С. 4-24.
100.Михалевич B.C., Волкович В.Л. Вычислительные методыисследования и проектирования сложных систем. — М.: Наука, 1982. — 287 с.
101.Поспелов Г.С, Ириков В.А., Курилов А.Е. Процедуры иалгоритмы формирования комплексных программ. — М.: Наука, 1985. — 424 с.
102.Краснощенко А.С., Федоров В.В., Морозов В.В. Декомпозиция в задачах проектирования // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. — 1979. — № 2. — С. 86-97.
103.Емельянов С.В., Ларичев О.И. Многокритериальные методыпринятия решений. -М.: Знание, 1985. — 32 с.
104.Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа.- М.: Наука, 1981. — 488 с.
105.Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимцев В.Н.Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. — М.: Наука,1986. — 296 с.
106.Молодцов О.А., Федоров В.В. Устойчивость принциповоптимизации // Современное состояние теории исследования операций. — М.: Наука,1979. — С. 236-263.
107.Подиновский В.В. Парето-оптимальные решениямногокритериальных задач. — М.: Наука, 1982. — 256 с.
108.Сергненко И.В. Математические модели и методы решениязадач дискретной оптимизации. — Киев: Наукова думка, 1988. — 472 с.
109.Емеличев В.А., Перепелица В.А. К вычислительнойсложности многокритериальных задач // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. — 1988,№ 1. — С. 78-85.
110.Гэри М,, Ддонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемыезадачи. — М.: Мир, 1982.-416 с.
111.Ахо А., Xопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализвычислительных алгоритмов. — М.: Мир, 1979. — 536 с.
112.Пападимитриу X., Стайгиц К. Комбинаторная оптимизация.Алгоритмы и сложность. — М.: Мир, 1985. — 512 с.
113.Слисенко А.О. Сложностные задачи теории вычислений //Успехи мат. наук. — 1981. — Т. 36, вып. 6 (222). — С. 21-103.
114.Карапетиян A.M. Автоматизация оптимальногоконструирования ЭВМ. — М.: Сов. радио, 1973.-152 с.
115.Логическое проектирование БИС / Мищенко В.А., АспидовА.И., Витер В.В и др. — М.: Радио и связь, 1984. — 322 с.
116.Мелихов А.Н., Берштейн Л.С, Курейчик В.М. Применениеграфов для проектирования дискретных устройств. — М.: Наука, 1974. – 307 с.
117.В.А. Емеличев, В. А. Перепелица 20. П е т р е н к оА.И, Основы автоматизированного проектирования. — Киев: Техника, 1982. — 295 с.
118.Се л ю г и н В. А. Машинное конструированиеэлектронных устройств. — М.: Сов. радио, 1977. — 384 с.
119.Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход.- М.: Мир, 1978. — 432 с.
120.Журавлев Ю.И, Дискретное программирование //Матем.энциклопедия. — М.: Сов.энциклопедия, 1979. — Т. 2. — С. 205-206.
121.Сергиенко И.В., Перепелица В.А. К проблеме нахождениямножеств альтернатив в дискретных многокритериальных задачах // Кибернетика. — 1987. — № 5. — С. 85-93.
122.Емеличев В.А., Перепелица В.А. Полные задачимногокритериальной дискретной оптимизации // Сообщения АН ГССР. — 1988. — Т.131, № 3. — С. 501-504.
123.Перепелица В.А. Многокритериальные задачи теорииграфов. Алгоритмический подход: Учебное пособие. — Киев: УМК ВО, 1989. — 67 с.
124.Мамиконов А.Г., Ашимов А.А., Кульба В.В. Синтезоптимальных функциональных модулей обработки данных в АСУ (препринт). Препринт.- Москва: ИПУ, 1979, с.1-74.
125.Казиев Г.З., Сиротюк В.О. Формализованные методыанализа модульных систем обработки данных. // Сб. «Вопросы создания АСУтехнологическим процессами и предприятиями», Алма-Ата, КазПТИ, 1980.
126.Казиев Г.З., Мамиконов А.Г., Ашимов А.А., КосяченкоС.А. Модели и методы автоматизации проектирования модульных систем обработкиданных (статья). В кн.: Автоматизация проектирования систем управления, вып. 3, М.: Финансы и статистика, 1981, с. 63-79
127.Казиев Г.З., Мамиконов А.Г., Ашимов А.А., КосяченкоС.А. Оптимальные модульные системы обработки данных (монография). Алма-Ата,Наука, КазССР, 1981, с.1-187
128.Казиев Г.З., Мамиконов А.Г., Ашимов А.А., Кульба В.В.,Косяченко С.А. Автоматизация проектирования оптимальных систем обработки данных(статья) // Сб. трудов института проблем управления, вып.25, М.: Институтпроблем управления, 1981, с.5-15
129.Казиев Г.З., Сиротюк В.О., Китапбаев Ж.Б. Модели иметоды анализа и синтеза оптимальных структур баз данных в системах параллельнойобработки запросов (тезисы). // Тезисы докладов Всесоюзной школы-семинара«Распараллеливание обработки информации», Львов, 1985, с. 114-115.
130.Казиев Г.З., Горбенко А.С., Касенкова О.А. Диалоговаясистема взаимодействия пользователей с базой данных (тезисы). // Тезисыдокладов X Всесоюзного совещания по проблемам управления. Книга I. ИПУ, М.,1986, с. 444-445.
131.Казиев Г.З., Поликарпов О.Ю. Об одном подходе канализу и структуризации проблемной области при разработке диалоговых базданных (тезисы). // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции «Системы базданных и знаний». Калинин, 1989, с.59-60.
132.Казиев Г.З. Метод автоматизированного проектированиялогических структур баз данных (статья). // Сб. трудов «Динамика неоднородныхсистем». Вып. 13, ВНИИСИ. — М., 1990, с.45-52
133.Казиев Г.З., Кузнецов Н.А., Кульба В.В., Шелков А.Б.Модели, методы и средства анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем (статья). Журнал «Автоматика и телемеханика», N5,М.,1993, с.3-59.
134.Казиев Г.З., Айтчанова Ш.К., Мусина Р.Ж.Блочно-симметричные задачи дискретного программирования (тезисы). Тезисыдокладов — 1 Съезда математиков Казахстан, Шымкент, Гылым, 1996, с. 288-289
135.Казиев Г.З., Набиева Г.С., Оспанова С.Б.Многокритериальные блочно – симметричные задачи дискретного программирования.// Труды международной научно-практической конференции «Состояние, проблемы изадачи информатизации в Казахстане», посвященной к 70-летию КазНТУим.К.И.Сатпаева и 10-летию Международной Академии Информатизации (МАИН). –Алматы: РИО, 2004, С. 258-263.
136.Казиев Г.З., Набиева Г.С. Методы проектированиямодульного прикладного программного обеспечения и массивов базы данных винформационных системах. // Совместный выпуск научных журналов «Вычислительныетехнологии» РАН и «Региональный вестник Востока» ВКГУ по итогам международнойконференции «Вычислительные и информационные технологии в науке, технике иобразовании», часть VI. — Новосибирск, Алматы, Усть – Каменогорск, 2003 г. С. 272-274.
137.Казиев Г.З. Блочно-симметричные модели и методыпостановки и решения задач дискретного программирования. Вестник Инженернойакадемии РК N2 (10), Алматы, 2003, с. 55-59
138.Казиев Г.З., Сагимбекова А.О., Набиева Г.С., ОспановаС.Б. Эффективный алгоритм решения блочно-симметричных задач // Вестник КАЗ НТУимени К.И. Сатпаева. — Алматы, 3/4 (37/38), 2003. С. 310-315.
139.Казиев Г.З., Набиева Г.С., Шукатаев А. Программнаяреализация многокритериальных блочно-симметричных задач дискретного программирования.// Научный журнал Министерства образования и науки «Поиск», №4. – Алматы, 2006.с. 191-196.
140.Туенбаева А.Н., Набиева Г.С. Автоматизация приложений// Тезисы докладов научной конференции магистрантов и аспирантов «Наука итворчество молодых: опыт, проблемы, перспективы»: — Усть-Каменогорск: ВКГУ;2001. С. 248-249.
141.Туенбаева А.Н., Набиева Г.С. Численное исследованиематематической модели сетей связи // Региональный Вестник ВКГТУ. — Усть-Каменогорск, 2001г. С. 119-123.
142.Набиева Г.С. Методы проектирования баз данных призаданном множестве программных модулей // Совместный выпуск научных журналов«Вычислительные технологии» РАН и «Региональный вестник Востока» ВКГУ по итогаммеждународной конференции «Вычислительные и информационные технологии в науке,технике и образовании», часть II. — Новосибирск, Алматы, Усть – Каменогорск, 2003 г. С. 270-271.
143.Набиева Г.С. Берілген деректер базасы кезінде қосымшалардыжобалау әдісі. // Материалы Республиканской научно-практическойконференции «Молодежь и информационные технологии». — Актау: КГУТиИим.Ш.Есенова, 2009. С. 80-81.
144.Набиева Г.С., Ескендирова Д.М., Сыдыбаева М.А.Информационная безопосность в современных системах управление базами данных. //Материалы Республиканской научно-практической конференции «Молодежь иинформационные технологии». — Актау: КГУТиИ им.Ш.Есенова, 2009. С. 242-249.
145.Ескендирова Д.М., Набиева Г.С., Тулегенова Б.А.Использование новых технологий в учебном процессе вузов. // Сборник материаловмеждународной научно-методической конференции «Актуальные проблемыестественно-научных дисциплин». — Алматы: КазГАСА, 2010, С.140-142.
146.Г.С.Набиева. Дискретті программалаудыңмодельдері мен әдістерін зерттеу бойынша программалық қамтаманыөңдеу // Научный журнал Министерства Образовании и Науки «Поиск»,№3(1), 2010г. С. 232-238.
147.Казиев Г.З., Набиева Г.С., Сатмагамбетова Ж.З.,Абылхасенова Д.К. Модели и методы дискретного программирования.Блочно-симметричные модели — эффективный класс задач дискретногопрограммирования. // «Вестник КБТУ», №3, 2010. С.