3

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

УДК 62

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ 3D-ВИДЕО МЭППИНГА У.В. Бладыка

Научный руководитель – к.т.н., профессор Л.Б. Левковец

Последний тренд рекламы – 3D мэппинг-технология, которая позволяет проецировать

изображение и видео на различные физические объекты окружающей среды с учетом его

геометрии и местоположения в пространстве. Мэппинг – сравнительно молодая технология,

которую можно применять для демонстрации продукции на выставках и мероприятиях, в

качестве наружной рекламы и внутреннего оформления. Как правило, 3D мэппинг

используется для трансляции проекционного шоу на зданиях, для чего создается

индивидуальный для каждого фасада здания 3D ролик, обыгрывавший архитектурные

детали.

Видео-мэппинг можно классифицировать по объектам, на которые осуществляется

проекция:

− проекция на малые объекты – в качестве объекта проецирования используются лишь элементы объекта. Например, создание иллюзии вращающегося колеса автомобиля, хотя

сам автомобиль стоит на месте;

− архитектурный видео-мэппинг – 3D-проекция на здание или другой архитектурный объект. В данном случае размеры проецируемого изображения не ограничены – используя

технологию бесшовного сведения нескольких проекторов – панорамные экраны, можно

добиться картинки, покрывающей здание любых размеров. Благодаря проекционной

подсветке практически любое здание может превратиться в шедевр дизайнерского

искусства ночью при любой погоде;

− интерьерный видео-мэппниг – проецирование внутри помещения, позволяющее создавать интересные иллюзорные интерьерные решения.

Сфера применения технологии 3D мэппинг:

− презентация новых продуктов;

− выставки;

− брендирование здания;

− оформление городских и муниципальных мероприятий;

− промо-туры. Ключевым моментов в создании таких проекций является шаг наложения эффектов на

конкретный объект, учитывая его геометрию, положение в пространстве и место установки

проектора. Этот шаг можно выполнять в любой из программ для создания анимации и

видеофильмов, например:

− Adobe After Effects;

− Maya;

− Modul8;

− Nuke;

− Visual jockey;

− Digital fusion;

− VVVV;

− 3D max;

− Cinema 4D;

− Vages pro;

4

− Real flow;

− Shake;

− Resolume;

− Final Cut;

− Adobe Premiere;

− Flash и т.д. Данная технология имеет широкую аудиторию, так как на каждое подобное зрелище

собираются тысячи зрителей, которые не только смотрят и восторгаются им, но и

записывают его на видеокамеры, после чего выкладывают в Интернет, где видеоролик

просматривают еще несколько тысяч человек. В дальнейшем планируется изучение

возможностей создания 3D видео проекций и практическое их применение в повседневной

жизни.

Выводы 1. В настоящее время 3D мэппинг является одним из наиболее перспективных направлений

рекламы. Он базируется на принципах аудиовизуального искусства.

2. Для реализации 3D мэппинга используются современные информационно-цифровые технологии.

3. Для практической реализации необходимо выполнить анализ поверхности, на которую осуществляется проекция, создать художественную анимацию, адаптированную к

данному объекту программными средствами для 3D визуализации.

Литература 1. Википедия. Свободная энциклопедия. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://ru.wikipedia.org, своб.

2. Рекламное агентство «Лектос-Медиа». – Казань, 2010. [Электронный ресурс] [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.lektos-media.ru/, своб.

УДК 004.9:543.6

УНИФИЦИРОВАННАЯ ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКИХ ДАННЫХ, ПОЛУЧАЕМЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ А.К. Болвако

(Белорусский государственный технологический университет)

В настоящее время для решения ряда научных и образовательных задач

исследователями все шире привлекается функционал электронных таблиц. Это обусловлено

наличием в электронных таблицах мощного аппарата по математической и статистической

обработке данных и удобными средствами визуального представления результатов,

сочетаемых с доступностью и небольшими временными затратами на создание конечного

программного продукта. На кафедре аналитической химии Белорусского государственного

технологического университета разработаны и успешно применяются программные

продукты на основе электронных таблиц, позволяющих осуществить унифицированную

обработку данных, получаемых с использованием действующих программно-аппаратных

комплексов, а также ряда классических инструментальных методов анализа.

К настоящему времени нами реализованы программные средства для обработки

экспериментальных результатов, получаемых с использованием аппаратно-программных

комплексов на базе хроматографов, полярографов, спектрофотометров, спектрофлуориметра,

а также автоматических титраторов. Несмотря на то, что современные приборы

5

поставляются с собственным программным обеспечением (ПО), в некоторых случаях

возникает необходимость использования электронных таблиц с целью предшествующей

измерениям или последующей обработки данных. Например, получив спектры поглощения в

автоматическом режиме и осуществив их импорт в электронные таблицы, можно провести

автоматический выбор оптимальной длины волны при фотометрическом определении смеси

соединений по методу Фирорта, а затем выполнить анализ при оптимальных условиях, что не

реализовано в ПО, поставляемом в составе спектрофлуориметра.

Для обработки массива экспериментальных данных, получаемых с использованием

газового хроматографа «Хроматэк-Кристалл 5000», нами на базе электронных таблиц

разработано специальное ПО, позволяющее осуществлять расчет результатов анализа.

Необходимость такой разработки обусловлена тем, что имеющееся ПО «Хроматэк

Аналитик» не позволяет осуществлять требуемую математическую обработку хроматограмм

в автоматическом режиме.

Помимо процессов обработки данных, нами разработано прикладное программное

обеспечение для осуществления моделирования кривых титрования протолитов,

позволяющее прогнозировать возможность количественного определения веществ в

растворах с использованием титриметрического метода анализа, применяемое совместно с

автоматическим титратором TitroLine Easy.

Все процессы обработки данных протоколируются в специальной базе данных, связь с

которой реализуется с помощью DAO Object Library и VBA непосредственно из электронных

таблиц, при необходимости количественные расчеты сопровождаются оценкой

неопределенности аналитических измерений по методике, рекомендованной руководством

ЕВРАХИМ/СИТАК.

Таким образом, с использованием электронных таблиц становится возможным

унифицировать весь процесс обработки экспериментальных результатов, получаемых с

использованием программно-аппаратных комплексов, включая формирование отчетов о

проведении анализа с представлением графических данных в современном виде, а также

проводить эффективную обработку любого массива данных. Такой подход позволяет

осуществлять проведение экспериментальных работ по аналитической химии на качественно

новом уровне и показал свою эффективность в практике работы кафедры на протяжении

последних лет.

УДК 004.94

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВА ОЦЕНКИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, РАЗВЕРНУТОГО В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

ВИРТУАЛИЗАЦИИ А.А. Вишератин

Научный руководитель – к.п.н., доцент А.В. Маятин

Эффективность работы центра обработки данных (ЦОД) во многом определяется

оптимальностью конфигурации базового программного обеспечения, в частности, средств

виртуализации. Для подбора оптимальных значений параметров настройки базового

программного обеспечения необходимо иметь возможность оценки производительности

приложений при различных наборах параметров. Существующие средства оценки

производительности предназначены в первую очередь для оценки использования ресурсов

операционной системы конкретным классом приложений и не позволяют эффективно

оценивать производительность большого набора прикладного программного обеспечения с

отличающимися системными требованиями и характером потребления ресурсов в условиях

использования технологий виртуализации.

6

На сегодняшний день в области серверной виртуализации существует три основных

подхода: полная виртуализация, паравиртуализация и виртуализация с поддержкой

операционной системы. Полная виртуализация – метод, когда виртуализации подвергается

неизмененная операционная система посредством специального программного комплекса,

называемого гипервизором. Паравиртуализация – метод, при котором осуществляется

виртуализация гостевой ОС с ядром, измененным так, чтобы критические инструкции

заменялись гипервызовами, обрабатываемыми гипервизором. Виртуализация с поддержкой

операционной системы – метод, при котором не создается виртуальной машины как таковой.

Вместо этого создаются «контейнеры», которые базируются на ядре основной ОС и

переадресуют вызовы ей.

Работу любого приложения можно охарактеризовать как последовательность операций

ввода/вывода и обработки данных. Ввиду того, что в операционной системе одновременно

работает множество процессов, существует необходимость распределения ресурсов среди

них. В обычной ситуации при работе одной ОС можно с высокой точностью предсказать

порядок работы планировщика, а также управлять распределением ресурсов по

приложениям. В случае работы операционной системе в среде виртуализации

прогнозировать распределение ресурсов становится сложнее, так как помимо системного

планировщика имеет место планировщик ресурсов гипервизора. В связи с этим необходимо

иметь возможность оценки распределения ресурсов и производительности виртуальных

машин в зависимости от параметров выполняемых на них приложений и потребляемых ими

ресурсов.

Для решения этой задачи необходимо произвести имитационное моделирование работы

системы. Существует несколько вариантов проведения имитационных исследований, среди

которых оценка реальных процессов, моделирование в специализированной среде и

моделирование в реальной среде. Оценка реальных процессов является очень сложной, так

как для большинства из них отсутствуют интерфейсы программирования (API),

позволяющие эффективно ими управлять. Моделирование в специализированной среде не

представляется возможным, так как нет возможности сформировать четкий перечень

параметров моделирования. Исходя из этого было принято решение проводить

моделирование в реальной среде.

Целью работы явилось имитационное моделирование вычислительных процессов в реальной среде с последующим анализом временной производительности системы в

зависимости от параметров моделирования.

В основе процесса моделирования лежит генерация последовательности случайных

чисел с последующим ее выводом. Длины генерируемой и записываемой

последовательностей, а также сами генерируемые числа являются нормально

распределенными случайными величинами. Операции генерации и вывода осуществляются

несколько раз (итераций) для возможности анализа времени работы и выполнения процессов.

Число итераций распределено согласно закону Пуассона. Для моделирования работы

нескольких вычислительных процессов производится запуск некоторого числа

моделирующих процессов с интервалами времени между запусками, поддающимся

распределению Пуассона. Таким образом, параметрами моделирования являются:

− число запускаемых вычислительных процессов;

− параметр распределения Пуассона для интервала между запусками процессов и для числа итераций моделирования;

− математическое ожидание и стандартное отклонение для нормальных распределений длин генерируемых и записываемых последовательностей, генерируемых чисел.

В основе работы приложения лежит взаимодействие между сервером и

сервисом/демоном, расположенном на виртуальной машине. Получив от сервера параметры

моделирования, сервис/демон порождает заданное параметрами количество дочерних

процессов, осуществляющих непосредственно нагрузку. При выполнении процедуры

7

осуществляется учет времени генерации последовательностей случайных чисел и времени их

записи, что вкупе с общим временем выполнения процесса позволяет анализировать время

ожидания в зависимости от параметров выполнения.

В результате работы было создано программное средство, позволяющее производить

моделирование с использованием перечисленных параметров. Обеспечена возможность

точного учета используемых ресурсов с минимизацией накладных расходов на обеспечение

учета. Также присутствует возможность многократного запуска процедуры оценки с

одинаковыми параметрами для последующего усреднения результатов.

Данные, формируемые разработанной системой, позволяют:

1. осуществлять оценку различных параметров вычислительной системы в процессе выполнения приложений с различным поведением, развернутых на различных

конфигурациях сред виртуализации;

2. анализировать влияние и взаимовлияние поведения прикладного ПО с точки зрения потребления ресурсов и параметров управления вычислительной системой с

развернутыми средствами виртуализации.

УДК 004.04

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛА УЧЕТА НАКЛАДНЫХ РАСХОДОВ ДЛЯ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ КОМПАНИИ НА БАЗЕ MICROSOFT DYNAMICS AX 4.0

П.В. Воронов (Университет ИТМО)

Научный руководитель – к.э.н. А.А. Сербин (Санкт-Петербургский государственный экономический университет)

На момент начала исследования учет накладных расходов на предприятии

производился сотрудниками отдела бухгалтерии как с помощью программного обеспечения

MSExcel, в котором формировались все записи и расчеты, так и с помощью ПО «ИП

Бухгалтерия», в котором бухгалтера формировали проводки по бухгалтерскому учету.

Отчетность составлялась финансовым отделом вручную, что приводило как к

медлительности данного бизнес процесса, так и возникновении нежелательных ошибок в

связи с очень большими объемами информации.

Целью работы являлась разработка концепции функционала, который мог бы автоматизировать процессы учета накладных расходов, формирования отчетности, снизить

риски и уменьшить время, затрачиваемое сотрудниками компании на данные бизнес-

процессы. Данная концепция в дальнейшем будет реализована в ИСУП MSDAX 4.0, а

процессы автоматизации и разработка функционала будут описаны в данной работе.

Основными отличительными особенностями учета накладных расходов, ведомого на

предприятии являются следующие:

− учет оперативной и фактической стоимости накладных расходов;

− учет расходов в разрезе вагонов, ЖД накладных, поставщиков услуг, клиентов и договоров с ними;

− расчет стоимости по ставкам из договоров с поставщиками услуг;

− перевыставление затрат покупателю угольной продукции;

− формирование отчета о финансовом результате (формирование себестоимости угольной продукции).

В связи с данными особенностями был сформирован ряд требований к функционалу в

информационной системе:

− ведение повагонного регистра накладных расходов в ИСУП;

8

− учет накладных расходов в системе должен сохранить все остальные аналитические разрезы (ЖД накладные, клиенты, поставщики и т.д.);

− учет оперативной и фактической стоимости в системе;

− импорт данных о накладных расходах;

− возможность автоматического формирования заказов на покупку услуг в различных разрезах;

− возможность учета перевыставления услуг клиентам;

− возможность автоматического закрытия 44 счета в различных разрезах;

− построение отчетности. Были изучены похожие решения учета накладных расходов на базе ИСУП MSDAX 4.0.

Учет накладных расходов имеется и в стандартном функционале системы, но стандартный

функционал системы подразумевает учет накладных расходов с точки зрения корректировки

себестоимости готовой продукции на сумму коммерческих затрат, не уделяя большого

внимания их учету и контролю за ними, а в нашем случае, данный момент является

ключевым.

Более подробно изучив стандартный функционал, стало ясно, что он не удовлетворяет

множеству требований, таких как ведение повагонного учета накладных расходов, учет

оперативной и фактической стоимости, возможность импорта данных. Было принято

решение разработать новый функционал, подходящий под все требования заказчика.

Помимо процессов учета накладных расходов, разрабатываем функционал затрагивает

смежные участки учета. Например, формирование заказов на продажу угля с учетом вагонов.

Если раньше реализация угля в системе формировалась вручную - создавался заказ на

продажу, в котором вручную помечались вагоны (а их может быть 1000 на одну реализацию

клиенту), то теперь вагоны будут храниться в регистре и их необходимо лишь найти с

помощью фильтров и по специальной кнопке создать заказ на продажу угля. Заказ будет

заполнен автоматически.

В результате данного исследования мы получили анализ бизнес процессов

предприятия, связанных с накладными расходами (описание бизнес процессов, модели

IDEF), анализ существующих решений по данной тематике (описание данных решений),

обоснование выбора решения (описание), описание требований к функционалу и

особенностей процессов учета (описание), проектирование моделей автоматизированных

процессов (модели IDEF, логическая и физическая модель данных, диаграмма

последовательности), проектирование архитектуры функционала (модели), описание

прототипа функционала (описание проектного решения, показ части программного кода,

скриншоты функционала).

Функционал регистра накладных расходов даст следующие преимущества

предприятию:

− уменьшение времени, затрачиваемого на повагонный учет накладных расходов;

− снижение количества ошибок при учете коммерческих затрат;

− увеличение детализации информации по накладным расходам;

− автоматизация формирования части отчетности;

− упрощение работы с реализацией угля в системе.

9

УДК 004.031.6

ОСОБЕННОСТИ АЛГОРИТМОВ ДИНАМИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАДАЧ ПРИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЯХ

Т.А. Гайфулин (Тульский государственный университет)

Научный руководитель – к.т.н., доцент А.А. Сычугов (Тульский государственный университет)

Весь процесс распределения задач в параллельных (распределенных) вычислительных

системах можно представить в виде иерархичной схемы, где каждая иерархия (уровень,

вычислительный узел) выполняет определенную задачу. Такой задачей может быть обработка

потока данных, мониторинг функционирования вычислительной системы, анализ

соответствия потока входных заявок доступным ресурсам.

Идея распараллеливания вычислений основана на том, что большинство задач может

быть разделено на набор меньших задач, которые могут быть решены одновременно.

Распределенная вычислительная система реализует параллельную обработку данных на

большом количестве вычислительных узлов. Таким образом, параллельные вычисления

требуют координации действий. Роль координатора, менеджера задач, может постоянно

выполнять какой-либо определенный узел (в централизованной вычислительной системе)

или же, если система автономна и децентрализована, тот или иной узел, в зависимости от

условий функционирования.

Пусть � = {��, ��, … ��} – вектор, определяющий множество вычислительных узлов, на которых может быть выполнена задача, и где � – принимает значение 1 и 0, если узел может обработать поступающую задачу или не может, соответственно.

Менеджер задач периодически через некоторый промежуток времени выполняет

мониторинг системы и опрашивает узлы – свободны они или нет. После такого опроса

система отправляет каждую задачу на свободный вычислительный узел, вычисляемый по

определенному алгоритму обработки очереди, который может обработать данную задачу, или

задерживает в очереди, если все доступные узлы заняты. Большинство существующих

алгоритмов не учитывают влияние любого распределения на последующие. Т.е., задача,

находящаяся в очереди того или иного узла, таким образом «блокирует» возможность

назначения других задач. В этом случае любая последующая задача будет ожидать

освобождения узла. Но тогда такой показатель эффективности как время ожидания будет

далеко не оптимальным. Если же положить, что за некоторый промежуток времени в системе

набирается очередь задач, то проведя анализ множества векторов, отражающих потребность

заявок в тех или иных вычислительных ресурсах, можно определить, какие вычислительные

ресурсы и под какие задачи стоит выделить. Тем самым, самые «требовательные» получат

свои ресурсы первыми, что и позволит, в конечном счете, уменьшить показатель времени

ожидания. Кроме того, не все алгоритмы распределения учитывают интенсивность входного

потока заявок. Когда интенсивность мала, количество задач, пришедших за такой же

промежуток времени, меньше числа свободных вычислительных узлов достаточно

использования алгоритма, основанного на принципе FIFO.

В работе был исследован эффективный алгоритм динамического распределения задач в

параллельных (распределенных) вычислительных системах должен иметь определенную

степень адаптивности, учитывая интенсивность поступления заявок, основываться на

принципе минимаксного выбора и принципе оптимальности Беллмана, гласящего, что

оптимальное поведение в задачах динамического программирования обладает тем свойством,

что каковы бы ни были первоначальное состояние и решение, последующие решения

должны составлять оптимальное поведение относительно состояния, получающегося в

результате первого решения [1].

10

Литература 1. Лопатников Л.И. Экономико-математический словарь: Словарь современной

экономической науки. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Дело, 2003. – 520 с.

УДК 004.42, 004.023, 004.431.4

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОИСК SWITCH-CASE КОНСТРУКЦИЙ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ SWITCH-ТАБЛИЦ ИЗ ИСПОЛНЯЕМОГО

КОДА ПРОГРАММЫ А.А. Гедич

Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Лаздин

Введение. Switch-case конструкция используется в большинстве современных языков программирования высокого уровня и позволяет передавать управление на один из блоков

кода, основываясь на значении индексного выражения [1]. Первой работой,

рассматривающей проблемы генерации исполняемого кода для switch-case конструкций,

является [2]. В ней упоминается два способа – использование таблиц переходов и

использование сбалансированных деревьев.

Поскольку данная конструкция используется достаточно часто, решение задачи

восстановления switch-case конструкций является одним из важнейших этапов анализа

исполняемого кода программы. Идентификация таблиц, содержащих адреса безусловных

переходов, обеспечивает значительное увеличение процента покрытия исполняемого кода

при анализе методом рекурсивного спуска.

Таким образом, в данной работе под восстановлением switch-case конструкций

понимается задача идентификации границ switch таблиц и элементов, из которых они

состоят. Данная работа не рассматривает другие способы реализации switch-case

конструкций, включающие в себя использование бинарных деревьев, хэш-функций [3], index

таблиц и других вариантов оптимизации [2], поскольку они не представляют сложности на

этапе анализа исполняемого кода методом рекурсивного спуска.

Существующие решения. Существующие решения принадлежат к группе методов статического анализа, которую можно объединить таким понятием как слайсинг. Под

слайсингом понимается вычисление некоторого подмножества выражений программы –

слайса, который может влиять на некоторый набор значений, называемый критерием

слайсинга. Задача методов данной группы заключается в попытке оценить и предсказать

диапазон индексов, используемых для доступа к элементам switch таблицы. Предсказание

осуществляется на основе слайса [4–6], полученного с помощью обратной трассировки по

графу потока исполнения (ГПИ), с использованием SSA-промежуточных представлений [7],

интервальных вычислений [8], передачи константных значений по графу [8] и т.д.

Недостатки существующих решений. В ходе исследования был создан прототип, использующий полустатический метод анализа, близкий по реализации к существующим

методам. Разработанный прототип позволил выявить ряд недостатков, которыми обладают

методы статического анализа.

1. Сложность реализации исполнения инструкций. 2. Сложность реализации интервальных вычислений. 3. Сложность обратной трассировки по ГПИ для получения слайса. 4. Возможная передача значений через операнд в памяти посредством инструкции MOV. 5. Усложнение обратной трассировки из-за присутствия инструкций вызова CALL. 6. Встраивание заглушек в код проверки границ switch таблицы.

11

7. Использование дополнительной index таблицы [2].

Целью исследования являлась разработка альтернативного решения, обеспечивающего точную идентификацию границ switch таблиц и восстановление списка адресов переходов

при полностью статическом анализе исполняемого кода программы. Алгоритм должен был

быть основан на использовании аппроксимации значений switch таблиц линейной моделью.

Для этого было необходимо детально изучить строение switch таблиц и свойства их

элементов как множеств значений. Была проведена детальная классификация всех

низкоуровневых типов switch таблиц, генерируемых компиляторами.

Для аппроксимации использовались итеративные методы, основанные на

использовании коэффициента корреляции Пирсона (ККП) и Спирмена (ККС). Кроме того,

для удаления шумов из множества значений switch таблицы, был предложен алгоритм

сегментации. Так же был предложен итеративный алгоритм, позволяющий распределять веса

для взвешенного ККП, позволяющего оценивать множества значений с сильными

выбросами.

Результаты исследования. В ходе данного исследования было проанализировано семь реальных приложений, содержащих 289 swich таблиц. Было установлено, что наиболее часто

генерируемым компилятором типом switch-case конструкций является стандартная

конструкция с положительными индексами.

Вывод. В данной работе рассмотрена актуальная для анализа исполняемого кода программ проблема восстановления switch-case конструкций, использующих таблицы

адресов переходов. Описаны существующие решения, их достоинства и недостатки.

Предложено новое оригинальное решение, основанное на совершенно другой теоретической

базе. Главным достоинством предложенного решения является очевидность и простота

реализации. Кроме того, алгоритм обладает более высокой точностью и гибкостью

настройки, чем существующие методы статического анализа исполняемого кода, основанные

на использовании SSA-промежуточных представлений. Стоит так же отметить, что в ходе

исследования было рассмотрено большое множество реальных примеров, многие их которых

приведены в данной работе. Была проведена детальная классификация типов switch-case

конструкций. Будущие исследования предполагают рассмотрение возможности применения

алгоритмов машинного обучения для решения задачи распознавания switch таблиц.

Литература 1. Sayle R.A. A Superoptimizer Analysis of Multiway Branch Code Generation // Proceedings of

the GCC Developers Summit. – 2008. – P. 1–16.

2. Sale A. The Implementation of Case Statements in Pascal // Software – Practice and Experience. – 1981. – V. 11. – P. 929–942.

3. Dietz H.G. Coding Multiway Branches Using Customized Hash Functions // ECE Technical Report, School of Electrical Engineering. – 1992. – P. 1–30.

4. Cifuentes C., Fraboulet A. Intraprocedural static slicing of binary executables // In International Conference on Software Maintenance. – 1997. – P. 188–195.

5. Agrawal H. On Slicing Programs with Jump Statements // In Proceedings of ACM SIGPLAN’94 Conference on Programming Language Design and Implementation. – 1994. –

P. 60–73.

6. Cifuentes C., Van Emmerik M. Recovery of Jump Table Case Statements from Binary Code // Science of Computer Programming. – 2001. – P. 171–188.

7. Van Emmerik M. Static Single Assignment for Decompilation // School of Information Technology and Electrical Engineering, The University of Queensland. – 2007

12

8. Patterson J. Accurate Static Branch Prediction by Value Range Propagation // Proceedings of the ACM SIGPLAN'95 Conference on Programming Language Design and

Implementation. – 1995. – P. 67–78.

УДК 004.9

ИНТЕГРАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ КОММУНИКАЦИИ В МЕТОДЫ АДМИНИСТРИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

А.П. Горбачев (Тюменский государственный университет)

Научный руководитель – ст. преподаватель Д.В. Сериков (Тюменский государственный университет)

Актуальность темы работы. Определяется быстрым ростом количества компаний, имеющих сложную информационную структуру. Наряду с этим даже малый и средний

бизнес переходит к графику работы, значительно более широкому, чем стандартный

восьмичасовой рабочий день, так как у сотрудников появилась возможность работать в

любое время и из любой точки мира, с использованием технологий удаленного доступа. Все

эти факторы приводят к тому, что работа по администрированию информационной

инфраструктуры компании должна выполняться фактически 24 часа в день 7 дней в неделю.

Особенно актуальной является эта проблема в сфере IT-аутсорсинга, где ограниченный штат

сотрудников должен постоянно следить за работой всех систем множества своих клиентов, в

том числе, во внерабочее время. Обеспечить такой график администрирования возможно

двумя способами.

Первый заключается в том, чтобы дополнительно нанять штат администраторов,

работающих посменно и постоянно контролирующих работоспособность инфраструктуры. В

этом случае, при появлении неисправностей в функционировании оборудования

администратор может сигнализировать ответственному инженеру о проблеме в любое время

суток. Однако, необходимо увеличить операционные затраты на заработную плату

администраторов, при этом их общая загруженность будет довольно низкая – не всегда

пользователи работают с 2 ночи до 6 утра. Таким образом, в большинстве случаев ночные

дежурства будут пустой тратой денег для компании. Решение кажется единственно верным,

но является неоптимальным.

Второй подход к решению проблемы является оптимизацией первого с точки зрения

операционных затрат и человеческих ресурсов. Для этого необходимо разработать

механизмы прямого взаимодействия, позволяющие оборудованию воздействовать на

инженера (информируя его о возможности появления проблем) независимо от времени

обращения последнего. При этом такие механизмы должны обеспечивать возможность

моментальной обратной связи, как со стороны инженера, так и со стороны оборудования.

Скорость реакции на появление проблемы пропорциональна количеству реализуемых

интерфейсов взаимодействия. Время решения проблемы сводится к минимуму, так как в

процессе больше не участвует третье звено (администратор), взаимодействие происходит

напрямую. Данный подход позволяет предупредить инцидент информационной безопасности

за максимально короткое время.

Цель работы состояла в разработке системы для удаленного круглосуточного мониторинга и управления сетевым оборудованием посредством туннелирования

классических протоколов управления оборудованием через протокол обмена мгновенных

сообщений.

13

Базовые положения исследования: − развернутый обзор источников помог сформулировать базовые критерии с точки

актуальности применения, масштабируемости и безопасности этих протоколов,

необходимые для проектирования системы и разработки непосредственно самого

приложения;

− определены необходимые и достаточные сущности для функционирования системы, а также дополнительные сущности для повышения отказоустойчивости и дополнительных

возможностей мониторинга. Разработана логическая схема взаимодействия этих

сущностей;

− проанализированы основные риски информационной безопасности, которые в большей степени связаны с утечкой и порчей конфигурации сетевого оборудования.

Основной результат, практические результаты: − прототип системы реализован в виде приложения на платформе разработки .NET;

− прототип системы успешно протестирован в лабораторной среде Института математики и компьютерных наук Тюменского государственного университета;

− прототип системы проходит тестирование технологическом процессе обслуживания информационной инфраструктуры одного из клиентов компании «Виндекс-Сервис».

УДК 004.054

МЕТОД ОЦЕНКИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМОЙ МОНИТОРИНГА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗРУШАЮЩИХ ФАКТОРОВ ПРИ ПОСТОЯННОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ИХ ПОСТУПЛЕНИЯ

С.Л. Гусева (Тульский государственный университет)

Научный руководитель – к.т.н., доцент А.А. Сычугов (Тульский государственный университет)

На сегодняшний день организация практически любой сферы жизнедеятельности

людей невозможна без систем мониторинга. Основной сферой, где они используются в

настоящее время, является информационное обслуживание управления в различных видах

жизнедеятельности.

Система мониторинга (СМ) – совокупность технических средств, предназначенных для

регистрации и измерения различных параметров, включая накопление и обработку

поступающей информации индивидуально для конкретного объекта [1].

Общеизвестно, что на любую систему мониторинга в процессе ее эксплуатации

воздействуют факторы как природного, так и технического характера, которые в

совокупности выводят из строя отдельные компоненты системы, что в целом снижает ее

работоспособность. Следовательно, особый интерес представляет разработка метода,

позволяющего оценивать состояние работоспособности систем мониторинга при

воздействии на них разрушающих факторов в любой момент времени, для минимизации

числа чрезвычайных ситуаций, связанных с неисправностями СМ.

Цель работы состояла в разработке и исследовании метода оценки изменения состояния системой мониторинга в условиях воздействия разрушающих факторов при

постоянной интенсивности их поступления.

Общая структура систем мониторинга включает в себя:

− совокупность датчиков, контроллеров, устанавливаемых на наблюдаемых объектах;

− диспетчерский центр и (или) терминалы аварийных служб со специализированным программным обеспечением, включающим базу данных по событиям на контролируемых

14

объектах, а также позволяющим отображать текущую обстановку прямо на карте

местности или схеме здания;

− канал (сеть) связи. Для обоснования метода оценки данная структура рассматривается как единый объект с

множеством состояний, каждое из которых имеет показатель работоспособности системы

мониторинга в целом; процесс же их смены – в виде ориентированного графа, где вершины –

это состояния, а дуги – переход из одного состояния в другое.

Работоспособность системы мониторинга в каждом состоянии имеет определенный

процентный показатель работоспособности. Чтобы перевести СМ из состояния с более

высоким показателем работоспособности в любое следующее, необходимо затратить

ресурсов больше, чем в случае, когда факторы воздействуют на систему, находящуюся в

состоянии с меньшей ее величиной.

Каждому состоянию системы мониторинга соответствует интервал ресурсов,

расходуемых при воздействии факторов, в пределах которого система будет находиться в

неизменном состоянии. При возникновении граничного значения заданного диапазона СМ

изменит свое текущее состояние на другое, причем необязательно следующее. Эта величина

имеет фиксированное значение для каждого возможного состояния СМ, так как

рассматривается не только случай последовательного его изменения, но и переход в любое из

фиксированного множества в зависимости от затрачиваемых ресурсов при воздействии.

Пусть факторы влияют на систему с некоторой средней величиной расходуемых

ресурсов (причем ресурсы – это дискретная величина, принимающая целые неотрицательные

значения).

Для исследований введены следующие ограничения:

− вероятность совпадения двух и более значений затрачиваемых ресурсов за малый промежуток времени пренебрежительно мала с вероятностью затраты одного ресурса;

− в случае одновременного воздействия более двух ресурсов они рассматриваются как совокупность;

− работоспособность системы мониторинга в каждом следующем состоянии зависит от того, сколько ресурсов было затрачено на предыдущем.

Тогда расход ресурсов при воздействии факторов будет распределен по закону

Пуассона. По формуле, соответствующей закону распределения Пуассона, рассчитываются

также вероятности затрат ресурсов из интервала, в пределах которого состояние будет

неизменно. Тогда вероятность будет рассчитываться как среднее арифметическое

вероятностей из промежутка значений расходуемых ресурсов:

Для разработанного метода оценки реализовано программное обеспечение, которое

позволяет рисовать граф состояний рассматриваемой СМ в зависимости от их числа и

взаимосвязей между ними; указывать предельное число расходуемых ресурсов и другие

необходимые данные для расчета вероятности перехода системы мониторинга из

интересующего состояния; наконец, производить подсчет вероятности перехода и указывать

состояние, в которое перейдет СМ из текущего.

В работе был предложен и исследован метод по оценке вероятности изменения

состояния системой мониторинга при воздействии разрушающих факторов при постоянной

интенсивности их поступления. Достоинством данного способа является простота

вычислений распределения Пуассона. Однако интерес представляет дальнейшее

исследование предложенного подхода, главным направлением которого является оценка

вероятности перехода при непостоянной интенсивности воздействия разрушающих

факторов.

Литература 1. Аналитическое обеспечение принятия управленческого решения: учебное пособие / Под

ред. д.ф.н., проф., А.И. Селиванова. – М.: ИПКгосслужбы, 2005. – 160 с.

15

УДК 629.7.01

РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДИНАМИЧЕСКИ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ СИСТЕМ ИНТЕГРИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

А.Р. Дегтярев (Ульяновский государственный технический университет)

Научный руководитель – д.т.н., профессор С.К. Киселев (Ульяновский государственный технический университет)

Перспективным направлением развития интегрированной модульной авионики (ИМА)

является разработка алгоритмов функционирования и средств реализации отказоустойчивого

необслуживаемого комплекса бортового оборудования. Основными свойствами такого

комплекса являются:

− отсутствие необходимости обслуживания комплекса в межсервисные периоды с сохранением требуемого уровня безопасности;

− использование активной системы безопасности, позволяющей в случае возникновения в комплексе частичных отказов изменять его структуру для частичного или полного

сохранения функций.

Построение комплекса, обладающего такими свойствами, возможно путем

динамической реконфигурации его алгоритмических, программных и аппаратных ресурсов,

что позволит минимизировать резервирование и обеспечит максимально возможный уровень

безопасности и эффективности завершения полета или его дальнейшего выполнения в случае

возникновения отказов.

Для комплексного решения указанной задачи необходимо разработать

информационные, логические и математические модели системы ИМА, алгоритмы

встроенного контроля состояния системы, основанные на этих моделях, а так же алгоритмы

динамической реконфигурации системы в процессе функционирования комплекса.

Для создания требуемых алгоритмов и моделей необходимо хорошо понимать

структуру самой ИМА, входящих в ее состав компонентов (аппаратуры, операционной

системы реального времени и программных приложений, реализующих функции комплекса),

их взаимосвязь. Также необходимо иметь полное описание взаимосвязи всех выполняемых

ею функций, их ранжированность по критичности, необходимые для их реализации

аппаратные ресурсы, которые могут быть заменены в случае реконфигурации комплекса

(вычислительные модули, оперативная память и т.п.) и те ресурсы, которые заменены быть не

могут (датчики информации, устройства вывода и т.п.). Кроме того необходима

классификация и структурирование функциональных отказов, которые будут определять

требуемую реконфигурацию и программной части, и оборудования.

Поэтому, прежде всего, необходимо систематизировать все виды взаимодействий в

системе ИМА и соответствующие им категории отказов. Платформа ИМА предоставляет

общие вычислительные ресурсы множеству приложений, которые запущены на

вычислителях модулей. Она так же переносит информацию по сети передачи данных от

одних модулей к другим, а так же к устройствам ввода/вывода, таким как датчики и элементы

управления. Существует три базовых категории отказов, которые относятся к этим

функциям:

1. неправильное функционирование приложения или устройства; 2. неправильная реакция на действие исправного приложения или модуля, т.е. неправильная

интерпретация инструкции системой ИМА или отказ в предоставлении защиты от

отказавших приложений;

3. несвоевременное выполнение какой-либо функции системой ИМА, т.е. отказ, обусловленный ошибкой в платформе ИМА, не относящийся к приложению или

устройству.

16

Исходя из вышеперечисленных категорий отказов, можно определить три вида

динамической реконфигурации:

1. аппаратная реконфигурация. Требуется для перераспределения программных ресурсов (правильно работающих приложений) по функционирующим вычислительным модулям,

если один или несколько модулей крейта вышли из строя;

2. программная реконфигурация. Требуется для перераспределения правильно работающих приложений по функционирующим модулям крейта с учетом выбранного критерия

оптимальности в случае, если какое-либо из приложений функционирует неверно или

получает неверную информацию от внешних устройств (датчиков и устройств

управления), которую нельзя использовать для вычислений;

3. функциональная реконфигурация. Особый вид реконфигурации, который может потребоваться для выполнения специальной задачи, например перехода в режим, когда

одна информация (например, данные от обзорной системы, системы управления

вооружением и т.д.) становится более приоритетной, чем другая (например, навигация,

автопилот и т.д.).

Очевидно, что эти три вида реконфигурации могут комбинироваться. Необходимо не

просто перестроить систему в случае отказа, но и сделать это наиболее оптимальным

образом. При этом нужно учитывать не только критерии оптимальности с точки зрения

аппаратуры (минимум загрузки сети, минимум загрузки процессора и т.д.), но и критичность

выполняемых функций, структуру взаимодействия приложений, структуру отказов в данной

ситуации и выполняемую задачу. При этом может быть так, что оптимальным окажется

решение, которое не оптимально по общепринятым принципам (например, по принципу

Парето).

Разрабатываемые на данный момент математические модели вычислительной системы

ИМА следующие:

− математическая модель отказов системы;

− математическая модель распределения программных ресурсов;

− математическая модель динамической реконфигурации. На основе разработанных моделей предлагается разработать алгоритмы встроенного

контроля состояний системы и алгоритмы перераспределения функциональных приложений

по аппаратной платформе ИМА.

На данный момент разработан алгоритм реконфигурации системы по критерию

минимума загрузки сети передачи данных при выходе из строя одного или нескольких

аппаратных модулей. Алгоритм реализован с помощью макетной платформы на базе ПЛИС.

Литература 1. Чуянов Г.А., Косьянчук В.В., Сельвесюк Н.И. Перспективы развития комплексов

бортового оборудования на базе интегрированной модульной авионики // Известия

ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 3. – С. 55–62.

2. Philippa Conmy, John McDermid. High level failure analysis for Integrated Modular Avionics// 6

th Australian Workshop on Safety Critical Systems and Software, 2001.

3. Жаринов И.О. Принципы построения и методы автоматизации проектирования вычислительных систем интегрированных комплексов бортового оборудования : дис. на

соискание ученой степени доктора техн. наук: 05.13.12 / Игорь Олегович Жаринов. –

СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 297 с.

4. Видин Б.В., Жаринов И.О., Жаринов О.О. Декомпозиционные методы в задачах распределения вычислительных ресурсов многомашинных комплексов бортовой

авионики // Информационно-управляющие системы. – 2010. – №1. – С. 2–5.

5. Таненбаум Э. Современные операционные системы. 3-е изд. – СПб: Питер, 2010. – 1120 с.

17

6. Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А., Шмойлов В.И. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН,

2008. – 393 с.

7. Каляев А.В., Левин И.И. Модульно-наращиваемые многопроцессорные системы со структурно-процедурной организацией вычислений. – М.: Янус-К, 2003. – 380 с.

8. Беседин И.В., Дмитриенко Н.Н., Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А. Семейство базовых модулей для построения реконфигурируемых многопроцессорных

вычислительных систем со структурно-процедурной организацией вычислений //

Материалы Всероссийской научной конференции «Научный сервис в сети Интернет:

технологии распределенных вычислений», Новороссийск. – М.: Изд-во Московского

университета, 2006. – С. 47–49.

УДК 004.632

ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ ГОСФОНДА. МОДЕЛЬ ОПИСАНИЯ ДАННЫХ

С.Г. Долгих (Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической

информации – Мировой центр данных, Обнинск)

Научный руководитель – к.т.н. В.М. Шаймарданов (Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической

информации – Мировой центр данных, Обнинск)

В настоящее время в ВНИИГМИ-МЦД накоплены большие объемы данных

наблюдений о состоянии окружающей природной среды и ее загрязнении не только по

территории России, бывшего СССР, но и других государств. Более 300 тысяч единиц

хранения содержится на бумажных носителях (книги, журналы наблюдения, карты, снимки),

основная же часть хранится на различных электронных носителях (магнитных лентах,

магнитных картриджах, CD, DVD). В ходе программы технического переоснащения

Росгидромета было установлено современное оборудование фирмы IBM: ленточные

библиотеки IBM TS3500, дисковый массив DS8300 объемом 100 ТБ, сервер управления на

базе IBM system z9 BC, а также специализированные программные комплексы для

управления архивной системы – IBM DB2 Content Manager OnDemand и IBM Tivoli Storage

Manager. На базе этого оборудования и программного обеспечения была организованна

автоматизированная архивная система. На данный момент в автоматизированной архивной

системе хранятся несколько копий электронных массивов, единицей хранения которых

являются файлы.

Управление массивами организовано вручную с использованием программного

комплекса IBM Tivoli Storage Manager, что значительно усложняет задачи управления и

обслуживания данными Госфонда. В связи с этим создание технологии автоматизированного

управления данными Госфонда является актуальной и имеет большое практическое

значение.

Первым этапом при создании технологии являются разработка модели описания

данных и реализация системы автоматизированного управления данными.

Исследование показало, что в автоматизированной архивной системе хранятся

различные типы гидрометеорологических данных (структурированные данные,

неструктурированные данные, электронные копии документов, текстовые файлы), некоторые

из которых имеют уникальные свойства. В связи с этим необходимо создать модель

описания данных, которая позволила бы оптимально описать различные виды

гидрометеорологические данных.

18

В ходе создания модели описания данных были рассмотрены различные стандарты

описания данных, такие как ISAD, ISO 19115, ISO 19115-2 и ISO 19139. При создании

модели описания данных необходимо было подобрать такие критерии описания, которые

позволяли бы в полной мере описать не только данные, которые содержит объект хранения,

но и описать свойства самого объекта хранения. Использование такого подхода при создании

модели описания данных позволит упростить задачи управления и обслуживание данными

Госфонда.

При создании модели описания данных, были выработаны следующие блоки:

\begin{enumerate}

\items Блок-идентификатор объекта;

\items Блок свойств объекта хранения;

\items Блок описания контента.

\end{enumerate}

Блоки содержат уникальные свойства для каждого объекта хранения (рисунок).

Рисунок. Свойства объектов хранения

Основной функцией блока-идентификатора является идентификация объекта хранения

как уникальную единицу хранения. Под идентификацией в информационных системах

понимается присвоение объектам некоторого