»нтерактивный объектно-ориентированный подход к построению систем управлени€

 

»Ќ“≈–ј “»¬Ќџ… ќЅЏ≈ “Ќќ-ќ–»≈Ќ“»–ќ¬јЌЌџ… ѕќƒ’ќƒ   ѕќ—“–ќ≈Ќ»ё —»—“≈ћ ”ѕ–ј¬Ћ≈Ќ»я.

ѕри разработке систем управлени€ гибкими производственными системами (√ѕ—) необходимо учитывать возможные нештатные ситуации, возникающие на объекте управлени€. “акими ситуаци€ми могут быть, например, отказ части оборудовани€, поломка, недостаток или неисправность инструментов и спутников дл€ обработки деталей, организационные упущени€ или ошибки обслуживающего персонала. ƒл€ реальной производственной системы количество подобных ситуаций чрезвычайно велико. ƒл€ живучести системы управлени€ необходимо учитывать эти ситуации при ее обработке.
¬ реальных системах управлени€ √ѕ— до 85% общего объема программного обеспечени€ приходитс€ на обработку и выход их нештатных ситуаций. Ёто негативно сказываетс€ на сроках и стоимости разработки.
Ќаличие заранее предопределенных алгоритмов обработки нештатных ситуаций делает систему управлени€ √ѕ— весьма жесткой, с трудом поддающейс€ изменению и обучению. ”читыва€ перспективы развити€ вычислительной техники и программных средств становитс€ пон€тным, что така€ структура системы управлени€ неизбежно войдет в противоречие с нарождающимис€ методами искусственного интеллекта.
јльтернативным решением представл€етс€ концепци€ такой системы управлени€, котора€ могла бы легко измен€тьс€ и подстраиватьс€ не только под конкретный объект управлени€, но даже под текущую ситуацию на этом объекте. “огда отпадает необходимость обработки системой управлени€ большинства нештатных ситуаций, т.к. дл€ такой системы управлени€ все возникаюшие ситуации €вл€ютс€ вполне штатными, важна лишь настройка системы управлени€ на эти ситуации. Ќастройка могла бы осуществл€тьс€ автоматически дл€ наиболее распрастраненных ситуаций или человеком - оператором, дл€ более редких.
ѕостроение такой системы управлени€ подразумевает наличие определенных свойств у операционно-вычислительной среды, в которой эта система управлени€ должна функционировать.
—пособность к развитию. ќперационно-вычислительна€ среда должна разрешать легкое изменение и развитие системы управлени€. ѕо своей сути легкость изменени€ и развити€ очень созвучна с концепцией объектно-ориентированного программированни€ (ќќѕ), предусматривающей три основных тринципа: инкапсул€цию, полиморфизм и наследуемость. ћожно показать, что операционно-вычислительна€ среда обладающа€ всеми этими принципами в полной мере пригодна дл€ обеспечени€.
»нтерактивность. ƒл€ обеспечени€ необходимой гибкости управлени€ и саморазвити€ системы в процессе ее работы, система управлени€ должна легко измен€тьс€ оператором с пульта управлени€ или специальной программой ”чителем. ¬ажной особенностью €вл€етс€ именно возможность изменени€ самой системы управлени€ в процессе ее работы. “акое возможно при интерактивном построении операционно-вычислительной среды, использу€ интерпритатор как аппарат реализации. Ќа практике, большинство используюших методы ќќѕ алгоритмических €зыков, реализуют чисто компил€торный подход, что не пригодно дл€ разработки систем управлени€ по предлагаемой концепции, поскольку изменени€ программ системы управлени€ во врем€ работы несовместимо с их перекомпил€цией.
 роме способности реализовывать ќќѕ и интерпритационного характера среды неизбежно по€вл€етс€ р€д новых требований.
ћногопроцессность. ƒалее будет показано, реализаци€ методов ќќѕ дл€ интерпритатора легко может быть реализована механизмом создани€ и обслуживани€ параллельных прцессов в среде.
Ќа рисунке 1 приведена типова€ структура системы управлени€, иснользующа€ методы искуственного интеллекта.


–ис. 1. “ипова€ структура интеллектальной системы управлени€

ќснову системы управлени€ составл€ет управл€юща€ система, котора€ использует дл€ управлени€ объектом информацию о его состо€нии, полученную от датчиков и внутреннюю информацию из базы данных (знаний). ¬ажным моментом при переходе к управлению с элементами искусственного интеллекта €вл€етс€ использование базы знаний, котора€ хранит не только данные о состо€нии объекта управлени€, но и продукции - правила работы с этими данными.
ѕри традиционной структуре систем с элементами искусственного интеллекта обучение системы обычно ограничиваетс€ лишь воздействием на базу знаний, оставл€€ управл€юшую часть системы управлени€ неизменной. –ассматриваемый в данной работе подход не вводит каких-либо ограничений. ѕредполагаетс€, что ”читель может измен€ть во врем€ ее работы не только базу знаний, но и управл€юшую систему.
ѕри этом косвенно предполагаетс€ наличие нескольких одновременно функционирующих процессоров, одним из которых может быть процессор функционированни€ ”чител€, другим - терминальный процесс обмена информацией с оператором, а также р€д процессов, осуществл€ющих прием и передачу информации на объект управлени€, обслуживание базы знаний, и конечно процессы реализующие работу управл€ющей системы. ¬полне естественным становитс€ условие многопроцессности, которое уже обсуждалось ранее.
—уществует существенное различие между многопроцессностью и многозначностью как это понимаетс€ в операционных системах. ѕри рассмотрении вопросов многозначности в операцинных системах предполагаетс€ и обеспечиваетс€ изол€ци€ одного процесса от других.  аждый процесс функционирует в своей виртуальной вычислительной среде, не жела€ ничего знать о других не св€занных с ним прцессах, выполн€емых в тоже врем€ на том же оборудовании. ≈сли одной из задач необходимо взаимодействовать с другими, то обычно в операционных системах существуют свои методы, в частности, аппарат почтовых €щиков, куда одна из задач "кладет" свое сообщение, а друга€ задача его "вынимает".
ћногопроцесность в нашем понимании нечто другое. “о что правильно оправдано и обосновано дл€ операционных систем, €вно не оптимально дл€ рассматриваемой операционно-вычислительной среды. Ќеобходимо, чтобы с изол€цией одного процесса от другого была предусмотрена возможность изменени€ одного процесса другими. Ѕудем называть такие процессы смежными. —межные процессы не изолированы друг от друга, наоборот, оба процесса функционируют на одной общей виртуальной машине, т.е. имеют общую оперативную и дисковую пам€ть, и как бы выполн€ютс€ двум€ параллельными процессорами.
— многопроцессностью операционно-вычислительной среды тесно св€зана и реализаци€ методов ќќѕ.  лассическа€ схема реализации ќќѕ св€зана с процессом компил€ции исходного текста програмного модул€. “радиционный подход не приемлем, когда речь идет об интерактивных €зыках, где компил€ци€ принципиально исключена. ¬ св€зи с этим, многопроцессность может €витьс€ механизмом раелизации методов ќќѕ.
—оздание нового класса данных в объектно-ориентированной программе св€зан не только с созданием нового шаблона структуры данных, но и с образованием одного или нескольких новых процессов в нашей операционно-вычислительной среде.  аждый из таких процессов мог бы реализовать одну или несколько операций на вновь создаваемом классе данных. ќтметим, что процессы создаютс€ в момент объ€влени€ (описани€) нового класса, хот€ фактически могут использоватьс€ только после определени€ (создани€) объекта этого класса. –езервирование оперативной пам€ти производитс€ под объекты класса, а не под сам класс. “аким образом достаточно просто реализовать принципы ќќѕ: инкапсул€цию, полиморфизм и наследуемость.
–еализаци€ инкапсул€ции св€зываетс€ с хранением в "капсуле" нар€ду с данными имени (или имен) процесса (процессов), которые обслуживают данный класс. —толь же просто реализуетс€ наследуемость и полиморфизм, когда использование ранее определенных операций или их переопределение осуществл€етс€ с помощью создани€ или замены ссылок на существующие в среде процессы. Ќа рис. 2 приведены основные схемы реализации объектно-ориентированного расширени€ €зыка.
Ќеобходимо отметить, что с точки зрени€ вичислительной среды процессы различаютс€ не только как изолированные и смежные, но и по времени их жизни. ≈сли под временем жизни понимать период времени от момента порождени€ процесса до его закрыти€, то существует разница между процессами. ѕримерами таких процессов могут служить управл€ющие процессы.
¬ то же врем€, процессы, реализующие ќќѕ, хот€ и присутствуют, но функционируют не все врем€ жизни. ќни начинают функционировать лишь тогда, когда необходима обработка соответствующего им объекта, после окончани€ которой они снова наход€тс€ в "сп€щем" состо€нии. “акой подход накладывает особые требовани€ на супервизор процессов операционно-вычислительной среды. — увеличением количества новых типов (классов) данных, увеличиваетс€ и количество процессов, эти данные обрабатывающие. ƒл€ реальной системы управлени€, количество процессов может измер€тьс€ сотн€ми и тыс€чами.
“акой подход накладывает особые требовани€ на супервизор процессов операционно-вычислительной среды. — увеличением количества новых типов (классов) данных, увеличиваетс€ количество процессов, эти данные обрабатываютс€. ƒл€ реальной системы управлени€ количество процессов может измер€тьс€ сотн€ми и тыс€чами.

–ис. 2. —труктура организации расширени€ €зыка.

ќснову рассматриваемой операционно-вычислительной среды составл€ют три основных блока (рис. 3):

базовый интерпритатор; интерпритатор расширени€; супервизор процессов;

Ѕазовый интерпритатор обрабатывает входной поток операций высокого уровн€, поступающий от текущего процесса (активного в данный момент времени процесса). ѕри этом, базовые операции предусмотренные базовым подмножеством €зыка, выполн€ютс€ самим интерпритатором. ѕри по€влении расширенных операций €зыка, св€занных с введенными пользователем классами данных, информаци€ передаетс€ интерпритатору расширений. јктивно взаимодейству€ с базовым интерпритатором и супервизором процессов, интерпритатор расширени€ выполн€ет следующие функции:

—оздает поток базовых операций дл€ базового интерпритатора в рамках обработки расширени€ €зыка. ѕередает супервизору процессоров за€вки на вызов "сп€щих" процессов, обеспечива€ реализацию ќќѕ. —оздает новые структуры данных в оперативной пам€ти и за€вки дл€ супервизора процессов на создание новых процессов обслуживани€ этих структур.


–ис. 3 —труктура операционно - вычислительной среды.

Ќастройка интерпритатора расширений на класс данных осуществл€етс€ загрузкой шаблона (см.рис. 3) класса в рабочую область интерпритатора, причем наиболее важной €вл€етс€ область операций.
—упервизор процессов выполн€ет следующие функции:

—оздает по за€вке интерпритатора расширений новые процессы. ќсуществл€ет многопроцессную обработку в операционно-вычислительной среде, переключа€ процессы. «апускает, приостанавливает и убивает процессы по за€вкам интерпритатора. ѕодготавливает дл€ базового интерпритатора поток базовых операций высокого уровн€. ѕредоставл€ет интерпритаторам и процессам текущую и статистическую информацию о процессах и операционно-вычислительной среде.

Ќеобходимо отметить, что терминал оператора €вл€етс€ обыкновенным процессом в рассматриваемой операционно-вычислительной среде. ѕоэтому вс€ необходима€ информаци€ может быть оперативно получена на этом терминале.
¬ажной особенностью прцесса €вл€етс€ возможность порождени€ им новых процессов. ƒл€ этого служит специальна€ операци€, котора€ порождает новый процесс. ¬ ней указываютс€ основные свойства этого процесса. Ќесколько сложнее решаетс€ вопрос с закрытием процессов. ѕраво родительского процесса убить дочерний определ€етс€ настройкой операционно-вычислительной среды, хот€ представл€етс€ целесообразным, чтобы терминальный процесс имел право убивать любой из процессов.

јвтор  абак ».—.



»Ќ“≈–ј “»¬Ќџ… ќЅЏ≈ “Ќќ-ќ–»≈Ќ“»–ќ¬јЌЌџ… ѕќƒ’ќƒ   ѕќ—“–ќ≈Ќ»ё —»—“≈ћ ”ѕ–ј¬Ћ≈Ќ»я. ѕри разработке систем управлени€ гибкими производственными системами (√ѕ—) необхо

Ѕольше работ по теме:

ѕредмет: »стори€ техники

“ип работы: ƒоклад

найти  

ѕќ»— 

Ќовости образовани€

 ќЌ“ј “Ќџ… EMAIL: MAIL@SKACHAT-REFERATY.RU

—качать реферат © 2018 | ѕользовательское соглашение

—качать      –еферат

ѕ–ќ‘≈——»ќЌјЋ№Ќјя ѕќћќў№ —“”ƒ≈Ќ“јћ