Дипломная работа: Оценка состояния сложных технических объектов

C++ -- компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения. Поддерживает такие парадигмы программирования как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщённое программирование, обеспечивает модульность, раздельную компиляцию, обработку исключений, абстракцию данных, объявление типов (классов) объектов, виртуальные функции. Стандартная библиотека включает, в том числе, общеупотребительные контейнеры и алгоритмы. C++ сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков. В сравнении с его предшественником -- языком C -- наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования. C++ широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений (игр). Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ. Например, на платформе x86 это GCC, Visual C++, Intel C++ Compiler, Embarcadero (Borland) C++ Builder и другие. C++ оказал огромное влияние на другие языки программирования, в первую очередь на Java и C#. Синтаксис C++ унаследован от языка C. Одним из принципов разработки было сохранение совместимости с C. Тем не менее, C++ не является в строгом смысле надмножеством C; множество программ, которые могут одинаково успешно транслироваться как компиляторами C, так и компиляторами C++, довольно велико, но не включает все возможные программы на C [14].

2.2 Физическая структура базы данных

Модель сущность-связь (ER-модель) (англ. entity-relationship model, ERM) [15] -- модель данных, позволяющая описывать концептуальные схемы предметной области.

ER-модель используется при высокоуровневом (концептуальном) проектировании баз данных. С её помощью можно выделить ключевые сущности и обозначить связи, которые могут устанавливаться между этими сущностями.

Во время проектирования баз данных происходит преобразование ER-модели в конкретную схему базы данных на основе выбранной модели данных (реляционной, объектной, сетевой или др.).

ER-модель представляет собой формальную конструкцию, которая сама по себе не предписывает никаких графических средств её визуализации. В качестве стандартной графической нотации, с помощью которой можно визуализировать ER-модель, была предложена диаграмма сущность-связь (ER-диаграмма) (англ. entity-relationship diagram, ERD).

Понятия ER-модель и ER-диаграмма часто ошибочно не различают, хотя для визуализации ER-моделей предложены и другие графические нотации.

ER-модель разработанного программного комплекса изображена на рисунке 11.

Таблица 4 - Сущности базы данных

Рисунок 11 - Физическая ER-модель данных

1.1. 2.3 Расчет комплекса технических свойств (КТС)

Для оценки параметров комплекса технических средств, производится расчет требуемых ресурсов внешней и оперативной памяти и расчет времени реакции системы.

2.3.1 Расчет необходимого объема внешней памяти

Расчет объема требуемой внешней памяти происходит по формуле (1):

(1)

где - объём внешней памяти, занимаемый операционной системой, Мб;

- объём внешней памяти, занимаемый СУБД, Мб;

- объём внешней памяти, занимаемый данными, необходимыми для работы системы, Мб;

- объём внешней памяти, занимаемый программными модулями, Мб;

- объём внешней памяти, необходимый для дополнительно необходимого ПО.

- общий объем внешней памяти, Гбайт.

Расчет необходимого объема внешней памяти:

- объем внешней памяти, по паспорту для операционной системы Windows 7 64-бит - 20 Гб;

- объем внешней памяти, требуемый для хранения файлов СУБД по паспорту для Access - 2 Гб.

В таблице 3 показан расчёт максимального объема базы данных.

Таблица 5 - Расчет объёма базы данных

= 0,3 Гб.

= 0,013 Гб.

V_ВП = V_ОС (20) + V_СУБД (2) + V_данных (0,3) + V_{программы} (0.013)= 22,313 Гб

2.3.2 Расчет необходимого объема оперативной памяти

Для расчета ОЗУ воспользуемся формулой (2):

, (2)

где V_ОП - общий объем оперативной памяти, Мбайт;

V_ОС - объем оперативной памяти, требуемый для установки операционной системы, Мбайт;

V_СУБД - объем оперативной памяти, требуемый для установки СУБД, Мбайт;

V_Данных - объем оперативной памяти, требуемый для хранения записей базы данных и результатов выполнения функций, Мбайт;

V_{Программы} - объем оперативной памяти, необходимой для хранения текстов и библиотек приложений, Мбайт.

Расчет необходимого объема оперативной памяти:

V_ОС - по паспорту для операционной системы Windows 7 64 бит - 4096 Мб;

V_СУБД - по паспорту для Access - 256 Мб:

V_Данных - 80 Мб;

V_{Программы} - 40 Мб.

Расчет V_Данных произведем на наихудший случай, запрос на максимальное количество таблиц БД. Наиболее сложным запросом является запрос на расчет и формирование отчета “Журнал”, т.к. требует для своего формирования использования наибольшего числа таблиц БД, а именно 4 из 5 возможных. V_Данных рассчитывается по таблице 8.

Таблица 6 - Расчет объема буфера оперативной памяти

Суммарный объем ОЗУ, необходимый для функционирования системы:

V_ОП = V_ОС (4096) + V_СУБД (256) + V_данных (80) + V_{программы} (40) = 4472 Мб

2.3.3 Расчет времени реакции системы

Расчет времени реакции системы должен дать оценку быстродействия системы. Временем реакции системы по какой-либо функции называется время от момента начала запроса на выполнение этой функции от внешнего источника запросов до момента окончания формирования результата по данной функции. Время реакции системы рассчитывается на наихудший случай для самого сложного запроса. Самым сложным запросом является расчет и формирование отчета “Журнал”.

t_eeoda - время на ввод входных данных запроса; k_ee - коэффициент ошибок при вводе, для расчетов можно принять равным 1.5; L_симe - количество символов, вводимых в качестве исходных данных запроса.

Так, как оператор выбирает информацию из списка, будем считать, что L_симe = 2 (открытие списка и выбор из списка).

t_симe - время ввода одного символа, при ручном вводе с клавиатуры в некоторую экранную форму можно принять в среднем равным 2 с;

t_{считывания} - время, затрачиваемое на считывание физических блоков при работе с накопителем;

N_бл - количество считываемых физических блоков, зависит от количества обрабатываемых таблиц (файлов) и объема таблиц (файлов);

t_поз = 0,005 сек - время позиционирования головок дискового накопителя;

t_сч.бл = 0,002 сек - время считывания физического блока в дисковом накопителе;

t_{вычисления} - время, затрачиваемое процессором на обработку информации с учетом выполнения циклов;

N_опер = 1100 - количество операций высокого уровня, необходимых для формирования результата;

K₁ - среднее количество тактов машинных команд на одну операцию, для большинства случаев можно принять К₁ = 60;

f = 1400*10⁶ - тактовая частота процессора, Гц;

V_maбл = 104600 байт - средний объем таблицы, байт;

N_maбл = 3 - количество таблиц, обрабатываемых в запросе;

У_блока= 512 байт - объем физического блока носителя, байт;

t_вывода - время на вывод результата на устройство вывода или отображения, для принтера оценивается отдельно. Для дисплея можно принять 0.5 с. (зависит от видеокарты и дисплея).

Полученное время реакции системы соответствует нормам времени для диалогового режима (до 30 с).

2.3.4 Требования к техническому и программному обеспечению

Приведем минимальные требования к техническому и программному обеспечению, исходя из расчетов объемов внешней и оперативной памяти, приведенных в п. 2.7. Требования к процессору определяются требованиями ОС.

Минимальные требования к рабочей станции:

- процессор класса Pentium с тактовой частотой 1,6 ГГц и выше;

- объем оперативной памяти не менее 4 Гб;

- объем свободного дискового пространства не менее 22,1 Гб;

- тип операционной системы - Windows 7 64 бит (или вышедшие следом);

- манипулятор типа “мышь”;

- монитор с разрешением 1280x1024.

Программный комплекс должен удовлетворять следующим требованиям:

- функциональный характер -- требования к поведению системы;

- пользовательские требования;

- функциональные требования.

- нефункциональный характер - требования к характеру поведения системы;

- системные требования и ограничения - определения элементарных операций, которые должна иметь система, а также различных условий, которым она может удовлетворять. К системным требованиям и ограничениям относятся:

- ограничения на программные интерфейсы, в том числе к внешним системам;

- требования к атрибутам качества;

- требования к применяемому оборудованию и ПО.

- требования к документированию;

- требования к дизайну и удобности интерфейсов;

- требования к безопасности и надёжности;

- требования к показателям назначения (производительность, устойчивость к сбоям и т.п.);

- требования к эксплуатации и персоналу;

- прочие требования и ограничения (внешние воздействия, мобильность, автономность и т.п.).

2.4 Основные интерфейсы

На рисунке 11 изображён интерфейс авторизации пользователя. На данном интерфейсе расположены два текстовых поля ввода для логина и пароля и кнопки “Войти” для входа в программный комплекс, “Очистить” для очистки полей ввода и “Выход” для выхода из комплекса.

Рисунок 12 - Интерфейс авторизации

На рисунке 12 изображён интерфейс мониторинга объектов. Он позволяет просматривать состояние объектов, открыть справочники, журнал и справку. На данном интерфейсе расположены кнопки “Справочники”, “Журнал”, “Справка” и кнопка “Выход”, для выхода на авторизацию.

Рисунок 13 - Интерфейс мониторинга объектов

На рисунке 13 изображён интерфейс просмотра журнала. Он позволяет просматривать журнал событий и параметров. На данном интерфейсе расположены таблица и кнопка “Закрыть”.