Математическое и программное обеспечение АСУЖТ

3.1 Состав и назначение математического и программного обеспечения АСУЖТ

Математическое обеспечение АСУ – это совокупность экономико-математических моделей, математических методов и алгоритмов для решения задач и обработки информации с помощью вычислительной техники.

К математическому обеспечению АСУ предъявляют следующие основные требования:

• соответствие используемых математических моделей технико-экономическому содержанию задач учета, планирования и управления;
• совместимость математического обеспечения подсистем АСУ разных уровней и различного функционального назначения;
• модульность построения алгоритмов решения задач, типовой модуль должны характеризовать повторяемость применения и стандартность;
• однотипность моделей, методов, алгоритмов решения однородных комплексов задач на различных уровнях управления;
• гибкость алгоритмов решения однородных задач на всех уровнях управления и во всех подсистемах.

В состав собственно математического обеспечения входят:

• экономико-математические модели и алгоритмы решения задач всех функциональных подсистем АСУ;
• стандартные методы и алгоритмы решения информационно-логических, экономико-статистических, оптимизационных задач, задач исследования операций, статистического анализа, операций с матрицами, век-торами и т.п.;
• типовые модели и методы обслуживания АБД, алгоритмы анализа и синтеза данных;
• типовые модели и алгоритмы запросно-ориентированной системы для обслуживания автоматизированных банов данных;
• методы и алгоритмы защиты массивов информации от искажений и несанкционированного доступа к данным;
• методы кодирования технико-экономической информации.

Программное обеспечение АСУ – это совокупность машинных программ для реализации целей и задач АСУ и нормального функционирования ее КТС. Оно должно обеспечивать:

• решение в автоматизированном режиме всех задач функциональных подсистем АСУ;
• совместимость функционирования одноименных подсистем разных ступеней АСУ и сопрягаемых подсистем одного уровня;
• повышение эффективности использования ЭВМ и других технических средств АСУ вследствие автоматизации процесса управления прохождением задач и работой различных технических устройств;
• сокращение сроков и трудоемкости разработки и отладки машинных программ;
• автоматизацию процедур пользования АБД в запросно-ответном режиме.

Поскольку ЭВМ может воспринимать любые математические методы и алгоритмы лишь после того, как они будут превращены в конкретные машинные программы, более точным и правильным был бы термин «программное обеспечение АСУ», который и применяют чаще.

Значение программного обеспечения определяется тем, что в конечном итоге вся информация в информационных системах обрабатывается по разработанным программам. Следовательно, уровень развития и возможности зависят от программного аппарата системы. При высоком уровне разработки программного обеспечения достигаются минимальные затраты времени на решение задач, наиболее полная загрузка всех устройств ЭВМ, сокращается время и трудоемкость составления и отладки машинных программ.

Доля трудовых затрат на разработку программного обеспечения в общем объеме работ по созданию информационных систем составляет 60–70 %. В развитых системах стоимость его разработки в 2–3 раза превышает затраты на приобретение технических средств. Высокая стоимость разработки программного обеспечения АСУ связана прежде всего со спецификой программирования решения задач и с техническими возможностями применяемых ЭВМ.

Как известно, вычислительные машины обрабатывают информацию только в том случае, если она представлена специальными обозначениями, которые отличаются от общепринятых наименований и чисел. Действия, выполняемые ЭВМ при обработке информации, элементарны; как правило, за один такт работы процессора выполняется одна команда – простейшее арифметическое или логическое действие над двумя числами. В связи с этим машинная программа решения любой технико-экономической задачи управления состоит из большого числа (от сотен до нескольких тысяч) команд, представленных специальными символами и размещенных в строгой последовательности. Подготовка и написание алгоритма решения задачи в командах машины, необходимость правильного и последовательного написания операций в машинных программах обусловливают высокую трудоемкость программирования.

Подготовка задачи для решения на ЭВМ является весьма сложной и включает ряд этапов:

• строгую математическую постановку задачи;
• определение объемов и формы представления исходных, промежуточных и результативных данных;
• разработку (или применение готовых) программ для ввода информации, выполнения рачета и печати результатов.

Многие операции при решении задачи на ЭВМ (ввод исходных данных, различные виды обработки массивов информации, печать результативной информации и т.п.) единообразны для большого числа задач учета, планирования и управления. Поэтому целесообразно составлять такие программы один раз в общем виде, а потом многократно использовать их при решении различных задач.

Выделение в задачах крупных повторяющихся процедур обработки ин-формации и возможность подготовки типовых программ для их выполнения создали предпосылки к разработке общесистемного математического обеспечения.

При большом числе задач в АСУ, необходимости увязки графика решения их с ритмом производственно-хозяйственной деятельности предприятий, более равномерной загрузки всех технических устройств АСУ возникла надобность создания комплекса программ диспетчеризации прохождением задач и загрузки устройств ЭВМ.

За сравнительно короткий период развития программное обеспечение АСУ из набора изолированных программ решения отдельных задач, ряда применяемых стандартных программ превратилось в развитую систему, обеспечивающую автоматизацию разработки машинных программ на базе алгоритмических языков, отладки этих программ, автоматизации управления работой ЭВМ и сопрягаемых технических средств, автоматизации

управления прохождением задач.

В составе программного обеспечения АСУ выделяют 3 составные части (рисунок 5.1):

1 Внутреннее программное обеспечение (операционная система) предназначено для автоматизации, управления работой ЭВМ и сопрягаемых технических средств (управляющие программы), что повышает производительность ЭВМ и других устройств АСУ, позволяет автоматизировать разработку, подготовку и отладку машинных программ (обрабатывающие программы), вследствие чего сокращается время программирования и улучшается качество машинных программ.

2 Внешнее программное обеспечение (специальное) включает систему управления прохождением задач АСУ, пакеты стандартных и типовых программ (общесистемное обеспечение), а также библиотеку программ решения всех комплексов задач, включенных в функциональные подсистемы АСУ.

3 Комплекс программ технического обслуживания (КПТО) предназначен для отладки и проверки технической исправности ЭВМ и других устройств, сопряженных с ЭВМ. Он включает тестовые испытательные программы, которые позволяют обнаружить неисправности в технических устройствах АСУ, выявлять места неисправности и предоставлять обслуживающему персоналу информацию об их характере.

Программы составлены для отдельных устройств ЭВМ и других технических средств и основаны на предположении, что при неисправном устройстве результат работы программ будет отличаться от результата, вы-данного на исправном устройстве.