М. Л. СИМОНОВ, К. В. МАРТИНОВ, С. А. ЛАНТЮХОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
применение современных программных
архитектур в области РАЗРАБОТКИ МОДЕЛЕЙ
ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Рассматривается применение современных программных архитектур к построению интеграционных решений подход в области разработки моделей динамических систем.
Одним из ключевых процессов научной и инженерной деятельности является разработка моделей динамических систем. В условиях возросшей сложности и интенсивности проектов процесс разработки моделей характеризуется: многообразием и сложностью разрабатываемых моделей систем, многообразием применяемых программных средств и форматов данных, разветвленной системой потоков данных, значительными объемами массивов научных и инженерных и данных, территориальной удаленностью коллективов разработчиков и т. д.
Таким образом, основными задачами современных интеграционных решений [1] в данной области являются:
· интеграция всех научных и инженерных данных на основе единой информационной модели;
· интеграция вычислительных методик, алгоритмов и программных средств;
· обеспечение разработчикам моделей гибкого и расширяемого коммуникационного решения с настраиваемыми сервисами;
· реализация эффективных методик управления проектами моделей, их конфигурациями и версиями.
Современные программные архитектуры предполагают построение многоуровневых интеграционных решений [1], в которых типовыми уровнями являются: уровень данных, прикладной уровень и клиентский уровень.
Уровень данных представлен системой хранения научных и инженерных данных, содержащей массивы данных моделей с полным описанием и возможностью оперативного поиска, реализующей единую модель доступа к данным, обеспечивающей целостность и безопасность данных, а также возможность совместной работы с данными различных групп разработчиков. При этом особенно важным компонентом информационной модели является структурированная система метаданных, ассоциированных с каждым элементом модели.
На прикладном уровне система научных и инженерных программных приложений функционирует как информационно-вычислительный портал, обеспечивающий доступ к структурированному каталогу компонентов обработки научных и инженерных данных, а также возможность привязки компонентов и алгоритмов к заданным элементам моделей.
Клиентский уровень реализуется в виде систем научных и инженерных расчетов, развертываемых на рабочих местах разработчиков. Клиентами данные системы являются по отношению, во-первых, к системе хранения, взаимодействие с которой осуществляется обменом потоками чтения/записи данных моделей, и, во-вторых, к системе научных и инженерных приложений, компоненты которой используются разработчиками моделей для обработки данных, загружаемых из системы хранения.
Традиционной методика создания приложений научных и инженерных расчетов рассматривает в качестве исполнителя либо программиста, действующего в соответствии с техническим заданием и использующего стандартные системы разработки на языках высокого уровня, либо самого разработчика моделей, использующего какую-либо среду создания научных и инженерных приложений (MATLAB и др.).
Многоуровневая организация научной и инженерной информационно-вычислительной среды предполагает изменение традиционной методики путем добавления в перечень типов возможных исполнителей нового типа "конструктор приложений". Данный тип исполнителя отвечает за оперативную сборку, настройку и развертывание научных и инженерных приложений по заданию разработчика моделей в условиях быстроменяющихся требований к перечню и структуре информационных моделей и вычислительных средств. Область ответственности конструктора приложений охватывает, в частности, вопросы настройки обобщенных информационных моделей и их элементов под конкретные предметные области и задачи, реализацию и применение шаблонов моделей, настройку групповых и индивидуальных политик доступа к данным системы хранения, а также формирование на основе компонентов системы научных и инженерных приложений подсистем обработки данных, включающих как библиотеки требуемых алгоритмов, так и средства пользовательского интерфейса.
Список литературы
1. , , Лантюхов решения в управлении процессом вычислительного эксперимента. В кн.: Научная сессия МИФИ-2007. Сборник научных трудов в 17-ти томах. Т. 10. М.: МИФИ, 2007, с. 53-54.
