АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРИДАНИЯ СОВМЕСТИМОСТИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫМ КОМПОНЕНТАМ В ГЕТЕРОГЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СРЕДАХ
AUTOMATED INFORMATION SYSTEM FOR PROVIDING SOFTWARE AND HARDWARE COMPONENTS WITH COMPATIBILITY IN HETEROGENEOUS INFORMATION ENVIRONMENTS

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проверке совместимости программно-аппаратных компонентов в открытых информационных системах.
Известно, что основной принцип открытых систем состоит в создании среды, включающей программные и аппаратные средства, службы связи, интерфейсы, средства, форматы данных и протоколы (далее именуемые как программно-аппаратные компоненты, ПАК), учитывающей общепризнанные стандарты построения вычислительных систем, в первую очередь стандарты группы POSIX (см. документ ISO/IEC TR 14252-1996). Реализация принципов открытых систем требует применения определенной технологии, называемой технологией открытых систем. К основным этапам технологии открытых систем относятся выбор модели среды открытой системы, построение профиля (согласованного набора стандартов), составление спецификаций и выбор аппаратных и программных средств, разработка приложений, а также аттестационное тестирование.
Известны технические решения, в которых рассматриваются различные аспекты построения открытых информационных систем. Так, в изобретении (RU 2239233 С2, Гинзбург, 2004) описаны средства для формирования и оптимизации интерфейсной модели для проектирования комплексных информационных систем. В изобретении (RU 2174254 С1, Щеглов, 2001) описана система оптимизированной структуры ядра открытых операционных систем, в которой решается частная задача повышения уровня защищенности информации.
В изобретении (US 6505342, Hartmann, 2003) описана система функционального тестирования программного обеспечения, осуществляющая моделирование поведения в динамике множества компонентов, использующих тестовые модели TSL и ITL. Система предназначена для тестирования распределенного компонентно-ориентированного программного обеспечения. В другом изобретении (US 6708194, Korn, 2004) описана система переноса POSIX-совместимых операционных систем в среду Win-32 (эмуляция POSIX под Windows). Известно также устройство (US 6038378, Kita et al., 2000), предназначенное для проведения испытаний (тестов) реализации спецификации программы, чтобы удостовериться, что конкретная реализация соответствует естественному языку и машиночитаемой спецификации программы. Последняя определяет функции программы, предназначенные для выполнения, типы и режим использования переменных, параметры и их взаимосвязи, и другие требования системы.
В полезной модели (RU 71789 U1, Глухова Л.В., 20.03.2008.) описана автоматизированная система управления качеством функционирования информационных процессов, система содержит дополнительно не менее двух ядер: ядро структурного анализа и синтеза, ядро критериев внешней среды, блоков моделей управления, сравнения, оценки риска недостижения цели системы, критериев достижения цели функционирования, блоков отклонения и оперативного управления, квалиметрии, где вход и выход ядра информационной системы для управления информационными процессами соединены с блоками квалиметрии, средствами коммуникаций, а входы и выходы ядра критериев внешней среды связаны с входами и выходами ядра структурного анализа и синтеза и блоками моделей управления, квалиметрии и надсистемой внешнего уровня принятия решений, выполненной в виде автоматизированной системы управления, в которой управление передается по каналам связи, а входы и выходы ядра структурного анализа и синтеза связаны с блоком моделей управления с информационной системой обработки данных и с внешней системой иного типа, выполненной в виде автоматизированной системы управления, например, технологическими процессами, а также с блоком квалиметрии.
В изобретении (US 6112222, Govindaraju et al., 2000) описан метод захвата/освобождения ресурса в среде вычислительной информационной системы с несколькими потоками задач (нитями). Рассмотрены разные средства захвата/освобождения ресурса для потоковой вычислительной среды. Например, службы по захвату ядра выборочно применяются в сочетании с функциями, описанными в стандарте потоков (нитей) POSIX, для обеспечения возможности захвата и освобождения ресурса. Гибридный подход определяет, какую схему захвата использовать путем оценки необходимости захвата ресурса одной нитью (потоком) или многими нитями (потоками) одновременно.
Описана (US 6745259, Wagner, 2004) открытая сетевая система, поддерживающая операции ввода-вывода, включая стандартный интерфейс обмена данных и расширенный открытый сетевой протокол с нестандартными устройствами ввода - вывода, использующими устройство и идентификатор для операций. В изобретении (US 5732213, Gessel и др., 1998) описана система и метод тестирования уровней взаимодействия открытых систем (osi) в телекоммуникационных сетях. Система тестирования и метод предназначены для проверки взаимодействия открытых систем на уровнях 3-7 из коммуникационного протокола, используемого между узлами связи в сети передачи данных.
Однако все вышеперечисленные средства не решают в целом задачи придания свойств совместимости программно-аппаратным компонентам в гетерогенных информационных средах, поскольку не реализуют в комплексе необходимые для этой цели и принципы технологии открытых систем (см., например, Ю.В.Гуляев, А.Я.Олейников «Открытые системы: от принципов к технологии» // Информационные технологии и вычислительные системы, №3/2003, с.4-12). Указанные аналоги решают частные задачи технологии открытых систем, но не рассматривают проблему в целом и во взаимосвязи отдельных задач.
Наиболее близким аналогом является автоматизированная система для придания совместимости программно-аппаратным компонентам в гетерогенных информационных средах по патенту RU 48084 U1, 20.12.2004. Система содержит связанные каналами передачи данных: блок ввода информации о компонентах создаваемой новой, либо модернизируемой уже имеющейся системы, отвечающих требованиям открытых систем, блок преобразования информации, блок поддержки информационных компонентов, блок выдачи сертификата совместимости информационных компонентов, блок построения профиля, блок спецификаций, блок программных продуктов и блок тестирования.
Данная автоматизированная система уже решает задачу придания совместимости программно-аппаратным компонентам в гетерогенных информационных средах, принятия решений при выборе стандартов из базы данных по стандартам. Это связано с тем, что критерии, согласно которым решение принимается, не всегда предполагают точные оценки, и пользователь на входе системы не может задавать критерии лингвистического выбора стандартов. Патентуемая система обеспечивает устранение указанных недостатков.
Автоматизированная информационная система для придания совместимости программно-аппаратным компонентам в гетерогенных информационных средах содержит связанные каналами передачи данных: блок ввода информации о компонентах создаваемой новой либо модернизируемой системы, отвечающих требованиям открытых систем, блок преобразования информации, включающий последовательно установленные блок выбора модели, блок построения профиля, блок спецификаций, блок программных продуктов, блок тестирования, а также блок поддержки информационных компонентов, блок выдачи сертификата совместимости информационных компонентов; блок поддержки информационных компонентов, содержащий блок электронной библиотеки, связанный с блоком спецификаций на продукты информационных технологий, блок CASE-средств, связанный с блоком программных продуктов, блок нормативно-технической документации, связанный с блоком выбора модели, блоком базы данных стандартов и блоком средств поддержки тестирования, выходом соединенный с блоком тестирования, выходы блока базы данных стандартов соединены с блоком средств поддержки тестирования и с входом автоматизированной системы поддержки построения профиля, выходом соединенной с блоком построения профиля.
В патентуемой системе упомянутая автоматизированная система поддержки построения профиля включает последовательно соединенные блок выбора функциональных служб, выполненный с возможностью выделения типовых и введения специализированных служб анализируемой информационной системы, блок выбора информационных служб, выполненный с возможностью формирования перечня типовых информационных служб, блок выбора служб информационных технологий (ИТ), выполненный с возможностью распределения служб по группам, соответствующим модели анализируемой информационной системы, и блок выбора стандартов ИТ, выполненный с возможностью формирования списка альтернативных стандартов с выделением их свойств, проведения числового анализа и выбора приоритетных стандартов.
Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет многокритериального отбора альтернативных стандартов, задания лингвистического критерия отбора стандартов, а также возможность автоматизированного ранжирования стандартов с выделением оценки приемлемости. Указанное, в конечном итоге, обеспечивает сокращение времени построения профиля.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на
фиг.1 представлена функциональная схема автоматизированной информационной системы;
фиг.2 - блок-схема алгоритма функционирования системы в целом, с цифровыми отсылками к блокам фиг.1;
фиг.3 - блок-схема алгоритма построения профиля, реализуемого блоком 20 с поддержкой блоков 30 и 32;
фиг.4 - блок-схема алгоритма работы автоматизированной системы, реализуемого блоком 30 с поддержкой блока 32;
фиг.5 - блок-схема алгоритма выбора стандартов на службы ИТ, реализуемого блоком 308 с поддержкой блоков 32, 312, 314;
фиг.6 - блок-схема алгоритма выбора стандартов при помощи метода парных сравнений, реализуемого блоком 312;
фиг.7 - блок-схема алгоритма выбора стандартов при помощи процедуры нечеткого логического вывода, реализуемого блоком 314;
фиг.8 - блок-схема алгоритма функционирования электронной библиотеки 34;
фиг.9 - блок-схема алгоритма тестирования прикладной программы (ПП) на переносимость, реализуемого блоком 26 с поддержкой блока 38.
Блок 10 ввода программно-аппаратных компонентов (далее ПАК) предназначен для ввода информации о компонентах создаваемой новой либо модернизируемой уже имеющейся системы, отвечающих требованиям открытых систем. Выход блока 10 связан с входом блока 12 преобразования информации, который обеспечивает придание свойств совместимости ПАК в гетерогенных информационных средах. Блок 12 содержит несколько последовательно связанных функциональных блоков, каждый из которых связан с соответствующим компонентом блока 14 поддержки ПАК. Блок 18 выбора модели обеспечивает выбор модификации эталонной модели среды открытой системы в зависимости от архитектуры создаваемой системы, например, для распределенной среды.
Блок 20 построения профиля реализует метод последовательной декомпозиции (область применения профиля - выбор необходимых стандартов) и выполняет следующие операции:
а) анализ предметной области с выявлением отдельных направлений деятельности (НД), которые должны быть учтены в профиле;
б) формулирование требований пользователя к функциональным возможностям и качеству производственных, технологических и других служб, обеспечивающих каждое из НД (показатели качества). Определяются информационные службы (ИС), которые их поддерживают, строится каталог этих ИС и уточняются требования к ним;
в) этап логического проектирования, на котором выявляются информационные технологии (ИТ), необходимые для поддержания служб ИС. Формируется технологическая структура и вычислительная среда соответствующей открытой системы, строятся модели технологических компонентов и общие модели служб ИТ;
г) этап физического проектирования, на котором обобщенные модели служб ИТ и технологические компоненты заполняются стандартами, при этом определяются все опции базовых стандартов, а для принятия решения о применимости стандартов используются установленные ранее показатели качества.
Профиль должен иметь статус нормативно-технического документа и должен быть оформлен по правилам оформления функционального стандарта. Основная часть его должна включать краткое описание области применения функции, для которой определяется профиль и требования пользователя к которой должны быть удовлетворены. Далее, пояснение сценария, в рамках которого применяется профиль, нормативные ссылки для однозначного определения набора базовых стандартов, технические требования по применению каждого из базовых стандартов, заявку на соответствие требованиям профиля. Кроме этого, должны содержаться ссылки, при необходимости, на технические требования к аттестационным тестам для профиля, а также необходимые информационные ссылки.
Блок 22 спецификаций на продукты информационных технологий выполняет формирование спецификаций (закупочных ведомостей "commercial of the shelfs products") на продукты ИТ в соответствии со стандартами, входящими в профиль. Практика показывает, что при создании любой системы требуется разработать новые прикладные программы, которые должны соответствовать профилю: блок 24 предназначен для разработки прикладных приложений (ПП), соответствующих профилю, выбранному ранее блоком 20.
Заключительный этапом при проектировании открытой системы выступает этап сертификационного тестирования, которое осуществляется блоком 26 тестирования. В этом блоке проводится тестирование на соответствие стандартам, входящим в профиль. Выход блока 26 является выходом блока 12 преобразования информации и связан с входом блока 16 выдачи сертификата совместимости ПАК. После проведения тестирования соответствующим органом по сертификации может быть выдан сертификат, подтверждающий соответствие конкретного технического средства или программы стандартам открытых систем.
Для обеспечения функционирования блока 12 преобразования информации и всех входящих в него блоков 18-26 имеется блок 14 поддержки ПАК. Блок 14 включает блок 28 нормативно-технической документации, содержащий набор нормативно-законодательных и нормативно-технических документов, которые не представлены в электронной форме, автоматизированную систему 30 поддержки построения профиля, блок 32 базы данных стандартов (полнотекстовая база данных по стандартам открытых систем), блок 34 электронной библиотеки, блок 36 CASE-средств, блок 38 средств поддержки тестирования.
Блок 34 электронной библиотеки связан с блоком 22 спецификаций на продукты информационных технологий, блок 36 CASE-средств связан с блоком 24 программных продуктов. Блок 34 электронной библиотеки представляет обновляемый каталог продуктов информационных технологий, прошедших апробацию на соответствие требованиям соответствующего профиля. Блок 36 содержит средства автоматизации проектирования прикладных приложений, отвечающих требованиям открытости.
Выход автоматизированной системы 30 поддержки построения профиля соединен с блоком 20 построения профиля. Автоматизированная система 30 позволяет упростить сложный процесс проектирования и создание согласованного и непротиворечивого набора стандартов. По своему принципу действия система 30 в значительной степени аналогична САПР печатных плат.
Автоматизированная система 30 содержит блок выбора функциональных служб (ФС) 302, связанный с блоком 304 установления информационных служб (ИС) для каждой ФС, с блоком 306 установления служб информационных технологий (ИТ), с блоком 308 определения стандартов на каждую службу ИТ, последний связан с блоком 310 документирования профиля.
Автоматизированная система 30 - с блоком 32 базы данных стандартов, выход которого соединен с блоком 38 средств.
Блок 12, кроме того, может быть связан с WEB-системой 40 информационной поддержки для информации об имеющихся и разрабатываемых стандартах, профилях, тестах и других ПАК.
Блок 28 входом соединен с блоком 18 выбора модели, а выходами - с блоком 32 базы данных стандартов и блоком 38 средств поддержки тестирования, выходом соединенным с блоком 26 тестирования.
Автоматизированная информационная система функционирует следующим образом. Данные о технических, программных и телекоммуникационных средствах анализируемого ПАК (нового или модернизируемого) посредством блока 10 поступают на вход блока 18 выбора модели среды открытой системы. Выбор одной из модификаций эталонной модели среды производится в блоке 18 с использованием блоков 28, 40.
Далее осуществляется переход к блоку 20 построения профиля, где строится профиль - согласованный набор базовых стандартов с использованием информации блоков 30, 32.
Профиль строится в несколько этапов: сначала формируется список функциональных служб (ФС) в блоке 302, содержащий типовые и специализированные службы анализируемой информационной системы, на основании этого списка в блоке 304 выбираются информационные службы для последующего установления в блоке 306 служб ИТ.
Для каждой службы ИТ, полученной блоком 306, отбираются стандарты из БД (блок 32), формируется список альтернативных стандартов в блоке 312, затем проводится численный анализ, выбирается наилучший (приоритетный) стандарт при помощи блока 314 и полученные результаты документируются в блоке 310, где формируется перечень объектов функциональной стандартизации информационной системы, выделяются нормативные ссылки, нормативно-технические документы и эти данные выводятся вместе с разработанным перечнем стандартов на экран, на печать или на электронный носитель информации.
Полученная информация о построенном профиле из блока 20 поступает в блок 22 спецификаций на продукты информационных технологий, где, с использованием информации из блока 34, формируются спецификации на продукты ИТ. Далее, спецификация передастся в блок 24, в котором с помощью блоков 36 и 40 формируется набор программных продуктов, который передается в блок 26 тестирования. В этом блоке информация о построенном профиле, программных продуктах и необходимых аппаратных средствах для работы в гетерогенных информационных средах подвергается тестированию на соответствие стандартам, входящим в профиль. Работу блока 26 поддерживает блок 38 средств поддержки тестирования, связанный с блоками 28, 32, который содержит соответствующие программно-аппаратный комплекс и алгоритмы тестирования. Результат тестирования ПАК поступает в блок 16 выдачи сертификата совместимости, который выдает итоговый сертификат совместимости ПАК в гетерогенных информационных средах. На всех стадиях поиска, анализа и преобразования информации используется WEB-система 40 информационной поддержки.
Таким образом, патентуемая информационная система дает возможность многокритериального отбора альтернативных стандартов, задания лингвистического критерия отбора стандартов, а также возможность автоматизированного ранжирования стандартов с выделением оценки приемлемости, что обеспечивает сокращение времени и трудоемкости построения профиля.
Реализация технологии открытых систем с помощью патентуемой автоматизированной информационной системы для придания свойств совместимости программно-аппаратным компонентам в гетерогенных информационных средах позволяет строить и модернизировать информационные программно-аппаратные комплексы и системы наиболее рациональным способом. Использование патентуемой автоматизированной системы не требует разработки дополнительных интерфейсов к программным и аппаратным средствам, а кроме того, обеспечивает реинженеринг - повторное использование программ при переходе с платформы на платформу, что обеспечивает значительную экономию материальных ресурсов.