Назначение, принципы создания, структура и классификация САПР

♦ требования к программной документации - дается состав программной документации и требования к ней;

♦ технико-экономические показатели;

♦ стадии и этапы разработки - устанавливаются необходимые стадии, этапы и содержание работ, а также сроки разработки;

♦ порядок контроля и приемки - указываются виды испытаний и общие требования к приемке работы.

 

18. Содержание основных документов

Пояснительная записка включает следующие разделы:

♦ введение;

♦ назначение и область применения;

♦ технические характеристики - содержит подразделы: «

постановка  задачи, описание применяемых математических методов, допущений и ограничений  выбранных математических методов;

описание  алгоритма и 'функционирования программ с обоснованием выбора схемы алгоритма;

описание  и обоснование выбора метода организации  входных и выходных данных, состава  технических и программных средств;

♦ ожидаемые технико-экономические показатели.

Программа и методика испытаний включает следующие разделы:

♦ объект испытаний - дается наименование и обозначение испытуемой программы;

♦ цель испытаний - указывается цель проведения испытаний;

♦ состав предъявляемой документации - приводится перечень документации, предъявляемой при проведении испытаний;

♦ технические требования - включают подразделы - требования к программной документации; техническим характеристикам; информационной и программной совместимости;

♦ порядок проведения испытаний - указываются последовательность испытаний, состав и структура технических и программных средств, на которых будут проводиться испытания;

♦ методы испытаний - приводится описание используемых методов, а также результаты проведения испытаний (перечень тестовых примеров, контрольные распечатки тестовых примеров и т.п.).

 

19. Содержание основных документов

Описание программы включает следующие разделы:

♦ общие сведения - указываются наименование и обозначение программы, Программное обеспечение, необходимое для ее функционирования, языки программирования, на которых написана программа;

♦ функциональное назначение - даются классы решаемых задач и сведения о функциональных ограничениях на их применение;

♦ входные данные - описываются характер, организация и предварительная подготовка входных данных, формат и способ их кодирования;

♦ выходные данные - приводятся те же сведения, что и в разделе "Входные ( данные";

♦ описание логической структуры - содержит подразделы:

используемые  методы;

структуру программы  с описанием функций составных  частей и связи между ними;

структуру и  организацию данных, используемых в  программе;

алгоритм  программы; 4

связь программы  с другими программами;

♦ вызов и загрузка — указываются способ вызова программы с соответствующего носителя данных, входные точки в программу, сведения об использовании оперативной памяти и объем программы; используемые технические средства - даются типы ЭВМ и устройств, которые применяются при работе программы.

Текст программы содержит символическую запись программы на языке программирования с комментариями, отражающими структуру и назначение частей программы.

Описание применения - эксплуатационный документ, включающий разделы:

♦ назначение программы - указываются назначение, возможности программы, ее основные характеристики, ограничения, накладываемые на область применения программы;

♦ условия применения- - формулируются условия, необходимые для- выполнения программы (требования к техническим средствам, другим программам, общие характеристики входной и выходной информации);

♦ описание задачи - определяется задача и методы ее решения;

♦ входные и выходные данные - указываются сведения о входных и выходных данных.

Руководство программиста - эксплуатационный документ, включающий разделы:

♦ назначение и условия применения программы - указываются назначением функции, выполняемые программой, условия, необходимые для ее выполнения (объем оперативной памяти, требования к составу периферийных устройств, требование к программному обеспечению и т.п.);

♦ характеристики программы - описываются основные характеристики и особенности программы (режим работы, средства контроля правильности выполнения и т.п.);

♦ обращение к программе - описываются процедуры вызова программы, способы передачи управления и параметров;

♦ входные и выходные данные - описываются организация входной и выходной информации, способы ее кодирования;

♦ сообщения - указываются тексты сообщений, выдаваемых программисту в ходе выполнения программы, описание их содержания и действий, которые необходимо предпринять по этим сообщениям.

Руководство оператора (пользователя) - эксплуатационный документ, включающий разделы:

♦ назначение программы - приводятся сведения, необходимые для понимания функций программы и условий ее эксплуатации;

♦ условия выполнения программы - указываются ^условия, состав аппаратных и программных средств, необходимых для выполнения программы;

♦ выполнение программы - описываются последовательность действий оператора, обеспечивающих загрузку, запуск, выполнение и завершение программы, дается описание функций команд, с помощью которых оператор управляет выполнением программы;

♦ сообщения оператору - приводятся тексты сообщений, выдаваемых в ходе выполнения программы, описание их содержания и описание действий, выполняемых оператором.

 

20. Нисходящее и  восходящее проектирование

Если решение  задач высоких иерархических  уровней предшествует решению задач  более низких иерархических уровней, то проектирование называют нисходящим (пошаговая детализация). Если раньте выполняются этапы, связанные с низшими иерархическими уровнями, проектирование называют восходящим.

У каждого  из этих двух видов проектирования имеются преимущества и недостатки. При нисходящем проектировании система  разрабатывается в условиях, когда  ее элементы еще не определены и, следовательно, сведения о их возможностях и свойствах носят предположительный характер. При восходящем проектировании, наоборот, элементы -проектируются раньше системы, и, следовательно, предположительный характер имеют требований к элементам. В обоих случаях из-за отсутствия исчерпывающей исходной информации имеют место отклонения от потенциально возможных оптимальных технических результатов. Однако нужно помнить, что подобные отклонения неизбежны при блочно-иерархическом подходе к проектированию и что какой-либо приемлемой альтернативы блочно-иерархическому подходу при проектировании сложных объектов не существует. Поэтому оптимальность результатов блочно-иерархического проектирования следует рассматривать с позиций технико-экономических показателей, включающих в себя, в частности материальные и временные затраты на проектирование.

Поскольку принимаемые  предположения могут не оправдаться, часто требуется повторное выполнение проектных процедур предыдущих этапов после выполнения проектных процедур последующих этапов. Такие повторения обеспечивают последовательное приближение  к оптимальным результатам и  обусловливают итерационный характер проектирования. Следовательно, итерационность нужно относить к важным принципам проектирования сложных объектов.

На практике обычно сочетают восходящее и нисходящее проектирование. Например, восходящее проектирование имеет место на всех тех иерархических уровнях, на которых используются унифицированные элементы. Очевидно, что унифицированные элементы, ориентированные на применение в ряде различных систем определенного класса, разрабатываются раньше, чем та или иная конкретная система этого класса.

Достоинство нисходящего проектирования состоит  в том, что оно позволяет разработчикам  сосредоточиться на основных для  данного проблемах и отложить принятие всех тех решений, которые  не должны приниматься на данном этапе  проектирования. Нисходящее проектирование требует с самого начала ставить и решать наиболее фундаментальные задачи, откладывая частные вопросы для последующего рассмотрения.

Нисходящее программирование.

Нисходящее  программирование является достаточно распространенным методом разработки модульных программ. Преимущества нисходящего программирования следующие:

- на ранних стадиях проектирования могут быть получены исходные тексты модулей верхних уровней, что во многих случаях является важным, так как точность и полнота представления программы на реальном языке программирования значительно выше, чем при использовании псевдокода или схем алгоритмов;

- в процессе программирования вскрываются противоречия и трудности, которые могут оказаться незамеченными долгое время;

- нисходящее проектирование может быть совмещено с выполнением, отладки программы нисходящим методом.

 

21. Разработка имитационных моделей сложных систем

Имитационная  модель – это метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы, так как они проходили ьы в действительности… при этом результаты будут определяться случайным характером процессов. По полученным данным можно получить достаточно устойчивую статистику.

Имитационное моделирование – метод исследования, при котором изучаемая система заменятся моделью с достаточной точностью, описывающей реальную систему, и уже с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с моделью называется имитацией (имитация – постижение сути явления не прибегая к экспериментам на реальном объекте. Имитационной моделирование является частным случаем математического моделирования, существует класс объектов, для которых по различным причинам не разработаны аналитические модели, либо не разработаны методы решения полученной модели. В этом случае математическая модель заменятся имитатором или имитационной моделью.

Имитационная модель – это логико-математическое описание объекта, которое может быть использовано для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа, и оценки функционирования объекта.

Применение имитационного  моделирования

К имитационному моделированию  прибегают, когда:

1. Дорого или невозможно экспериментировать на реальном объекте;
2. Когда невозможно построить аналитическую модель (В системе есть время, причинные связи, последствия, нелинейности, стохастические переменные);
3. Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами или другими словами разработке симулятора исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов;
4. Имитационное моделирование позволяет имитировать поведение системы во времени, причем плюсом является то, что временем в модели можно управлять: замедлять в случае с быстропротекающими процессами и ускорять для моделирования систем с медленной изменчивостью. Можно имитировать поведение тех объектов, реальные эксперименты с которыми дороги, невозможны или опасны.

Можно выделить две разновидности  имитации:

1. Метод Монте-Карло, метод статистических испытаний
2. Метод имитационного моделирования ( статистическое моделирование)

 

22. Виды имитационного  моделирования

1. Агентное моделирования.

Относительно  новое, конец ХХ века, направление, которое  используется для исследования децентрализованных систем, динамика, функционирования которых  определяется не глобальными правилами  и законами, как в других парадигмах моделирования, а наоборот, когда  эти правила и законы являются результатом индивидуальной активности челнов группы. Цель агентных моделей – получить представление об этих глобальных правилах, общем поведении системы исходя из предположений об индивидуальном, частном поведении ее отдельных активных объектов и взаимодействии этих объектов в системе.

Агент – некая сущность, обладающая активностью, автономным поведением, может принимать решения в соответствии с некоторым набором правил, взаимодействовать с окружением, а также самостоятельно изменяться.

2. Дискретно – событийное моделирование

Это подход к  моделированию, предлагающий абстрагироваться от непрерывной природы событий  и рассматривать только основные события моделируемой системы, такие  как «ожидание», «обработка заказа», «движение с грузом», «разгрузка»  и др.

Дискретно-событийное моделирование наиболее развито  и имеет огромную сферу приложений, от логистики и систем массового  обслуживания, до транспортных и производственных систем.

Этот вид  моделирования наиболее подходит для  моделирования производственных процессов. Он основан Джеффри Гордоном, в 60-х  годах.

3. Системная динамика

Парадигма моделирования, где для исследуемой системы  строятся графические диаграммы  причинных связей и глобальных влияний  одних параметров на другие во времени, а за тем созданное, на основе этих диаграмм модель имитируется на компьютере. Такой вид моделирования более всех других помогает понять суть происходящего выявление причинно-следственных связей между объектами и явлениями. С помощью системной динамики строят модели бизнес процессов, развитие города, модели производства, экологии и других. Метод основан Форестером в 50-х годах ХХ века.

Области применения имитационного  моделирования:

• Бизнес процессы
• Динамика населения
• Математическое моделирование исторических процессов
• Логистика
• Производство
• Ранок и конкуренция
• Сервисные центры
• Управление проектами