Программная технологическая платформа интеграции и обработки данных в гетерогенной информационной системе
Ю.
В. ЛанскихБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Ланских
Ю.
В. Программная технологическая платформа интеграции и обработки данных в гетерогенной информационной системе // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – № S10. – С.
16–20. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/14619.htm.
Аннотация. Рассматривается подход к решению задачи управления информационными процессами и потоками в учетно-аналитических информационных системах. Формулируются общие принципы, на которых может быть основана разработка и интеграция гетерогенных информационных систем. Рассматривается структурная основа реализации интегрированных информационных систем. Описываются полученные автором алгоритмы и структуры информационных систем и рассматриваются в свете теории многоагентных систем.
Ключевые слова:
система управления, информационно-аналитическая система, многоагентные системы, объект управления, субъект управления, управляющий модуль, операционный модуль
Текст статьи
Ланских Юрий Владимирович,кандидат технических наук, доцент кафедры естественнонаучных и общетехнических дисциплин,филиал ФГБОУ ВПО «Московский государственныйиндустриальный университет» в г.Кирове, г. Кировlyuv@inbox.ru
Программнаятехнологическаяплатформа
интеграции и обработки данных в гетерогенной информационной системе
Аннотация.Рассматривается подход к решению задачи управления информационными процессами и потоками в учетноаналитических информационных системах. Формулируются общие принципы, на которых может быть основана разработка и интеграция гетерогенных информационных систем. Рассматривается структурная основа реализации интегрированных информационных систем. Описываются полученные автором алгоритмы и структуры информационных систем и рассматриваются в свете теории многоагентных систем.Ключевые слова:информационноаналитическая система, многоагентные системы, объект управления, субъект управления, система управления, управляющий модуль, операционный модуль.Раздел:(03) философия; социология; политология; правоведение; науковедение.
Диспетчеризация процессов обработки информации, и передачи ее между модулями информационной системы предприятия имеет важнейшее значение для автоматизации учетноаналитической составляющей административной деятельности предприятия. Важнейшую роль играет формирование теоретической основы конструирования платформенного программного обеспечения, на котором основывается интеграция предметноориентированных программных компонент и управление ими.Управление передачей и обработкой данных может быть организовано самыми различными методами и средствами и во многих случаях является уникальной разработкой ИТспециалиста предприятия. Формирование системного подхода к решению указанных задач подразумевает разработку:формальной основы описания интеграционных компонент информационной системы;общей структуры платформенного программного обеспечения управляющего и интеграционного назначения, в частности, необходимых структур данных для описания управляемых процессов и основных функциональных модулей программного обеспечения.Автоматизация управления процессами обработки данных, синхронизации, обмена данными и обработки данных основывается на использовании программной технологической платформы, сформированной в соответствии с предложенной автором методикой синтеза модуля управления (МУ) информационноаналитической системой (ИАС) [1, 2]. Основой предложенной методики являются методология синтеза микропрограммных устройств управления процессорами и декомпозиция выполняемых системой функций на функции хранения, обработки, передачи данных и управления [3], что находит отражение в структуре реализующих их модулей.МУ формируется в соответствии с известной структурой микропрограммного устройства управления процессора [4] (рис. 1). Используемая ниже терминология строится по аналогии с терминологией авторов указанного подхода. Команда, поступающая в МУ, выполняется путем отработки операции, представляющей собой совокупность метакоманд, состоящих из субопераций. В команде, поступающей в МУ, содержится код операции КОП. Контроллер последовательности метакоманд КПМК выбирает метакоманду из памяти метакоманд ПМК и помещает ее в регистр метакоманд РМК. В метакоманду входят: адрес следующей метакоманды АСМК; код субоперации КСО, из которого формируется управляющее слово УС, подаваемое на модуль обработки; код признака КПР.
Рис. 1. Структура МУ ИАСС точки зрения функционирования системы запуска и взаимодействия программных модулей ПМК играет роль базы метаданных. ПМК предполагает возможность обращения выборки метакоманд по значениям различных реквизитов и имеет иерархическую структуру. Формат записи ПМК:MetaCmd= MCCode, NextMCCode, SOCode, {ParName, ParDe�f�},
гдеMCCode–код метакоманды;NextMCCode –код следующей метакоманды;
SOCode –код субоперации;ParName –наименование параметра субоперации;
ParDef –описание параметра субоперации.
Код субоперации в существующей реализации включает имена исполнимых модулей обработки и визуализации результатов. В описание параметров субоперации включаются тип параметра, минимальное и максимальноеего значения, шаг изменения и т.п.Память инструкций (ПИ) обладает, как и ПМК, свойствами ассоциативности и иерархичности структуры. В ней размещаются код и параметры операций. Формат записи ПИ:Op= OpCode, {MCCode, {ParName, ParValue���}},
где OpCode –код операции;MCCode–код метакоманды;ParName–наименование параметра субоперации;ParValue –значение параметра субоперации.
Рис. 2 иллюстрирует функционирование контроллеров памяти инструкций и метакоманд в процессе выборки инструкций из памяти инструкций и их обработки.Для автоматизации обработки данных необходимо автоматическое формирование памяти инструкций модулем планирования обработок (планировщиком). В своей работе планировщик использует:имеющийся набор операций;доступные диапазоны параметров для каждой субоперации;обработанные данные, в частности метакоманды и параметры субопераций, в результате выполнения которых были получены имеющиеся информационные единицы;запланированные (находящиеся в памяти инструкций) обработки.
Рис. 2. Функционирование контроллеров памяти инструкций и метакоманд
Память данных должна поддерживать иерархическое хранение данных и возможности ассоциативной выборки:Data= MCCode, {{ParName, ParValue�}, DataBlock��},
где MCCode –код метакоманды;ParName–наименование параметра субоперации;ParValue–значение параметра субоперации;DataBlock–блок данных.
На рис. 3 представлена работа совмещенного контроллера памяти инструкций/метакоманд, контроллера памяти данных и планировщика в процессе планирования инструкций и занесения их в память инструкций.В исполнительную часть МУ входят также диспетчер обработок, который занимается запуском обрабатывающих процедур в соответствии с расписанием, и менеджер визуализации, который занимается запуском процедур визуализации в зависимости от имеющихся данных и в соответствии с правилами их запуска.Организация запуска обработчиков имеет ряд практических особенностей, таких, например, как поддержка взаимных зависимостей обработчиков, позволяющих выстраивать последовательности их запуска. Подобные зависимости и ограничения поддерживаются наличием соответствующих структурных элементов в описании инструкций. Однако невозможно безгранично расширять описание обработчиков в целях расширения логики правил их планирования и запуска. Комплексный характер обработки данных, являющийся следствием сложности предметных областей, приводит к необходимости интеллектуального диагностирования их состояния, в частности, возможности планирования и запуска, ожидаемого времени выполнения.Идейной основой интеллектуализации обеспечения работы с обработчиками может стать теория самоорганизации, в рамках которой объект управления приобретает «субъективность», т.е. способность самостоятельно оценивать эффективность своего поведения и частично его формировать.Самоорганизация –это вид действий элементов искусственных систем, выражающийся в стихийном упорядочении действий, направленных на обеспечение собственных интересов, согласуемых в определённых пределах с интересами субъекта управления, зависящих от обстановки и образа действий субъекта управления [5].Рис. 3. Функционирование контроллера памяти инструкций/метакоманд, контроллера памяти данных и планировщика
Реализация элементов самоорганизации приводит к концепции построения систем, называемых многоагентными (мультиагентными) [6, 7].Автором был предложен алгоритм многопотоковой обработки, повышающий эффективность решения задач однотипной массированной обработки данных на многоядерных архитектурах [1]. Создание потоков при этом выполняется до тех пор, пока его результатом является повышение суммарной производительности. При этом обработка доходит до максимально возможного уровня использования ресурсов и позволяет получить максимально возможную производительность.В качестве альтернативы стратегии индивидуального соперничества между агентами, реализованной в описанном подходе, следует рассматривать подходы к формированию кооперативного поведения агентов, поскольку построенные указанным образом обработчики могут оказаться неспособны к коллективному решению задач, являющихся суперпозициями индивидуальных заданий, в условиях ограниченных ресурсов, в частности, временных.Для реализации кооперативного поведения алгоритм многопотоковой обработки дополняется:анализом соответствия актуального статуса решаемой задачи и обязательств агента;выдачей сигнала диспетчеру обработок (называемому также «местом встречи агентов» –AMP –Agent Meeting Place) об опасности невыполнения обязательств;обработкой сигнала от AMP о необходимости освобождения ресурсов в интересах других агентов.В теории многоагентных систем основным подходом к организации кооперативного поведения является формирование единого плана действий путемпоследовательных многосторонних компромиссов, а затем следование этому плану под управлением диспетчера (управляющего агента, агентаменеджера).Предлагается ограничиться планированием запуска обработчиков и поддержкой некоторых основных правил запуска (например, строго последовательный запуск некоторых обработчиков, что описывается на уровне метаописаний), и не выполнять построение общего плана распределения ресурсов.Данный принцип кооперативноконкурентного использования ресурсов квалифицируем как адаптивный, поскольку каждый обработчик в процессе своего функционирования оценивает возможность решения задач в указанные временные рамки и в зависимости от этого формирует запросы к диспетчеру обработок.
Ссылки на источники1.ЛанскихЮ.В. Принципы организации технологической платформы и процедур обработки данных в информационноаналитической системе // Вестник ИТАРК –Сыктывкар: ИТАссоциация Республики Коми, 2012 –68 с. –с. 2428.2.Ланских Ю.В., Нечаев Д.С. Организация управления в системах интеллектуальногоанализа данных // Вестник Вятского научного центра ВерхнеВолжского отделения АТН РФ. Серия: Проблемы обработки информации. Выпуск 1(5)/2004. –Киров: Вятский научный центр, 2004. –149 с. –с. 144–149.3.БалашовЕ.П., ПузанковД.В. Проектирование информационноуправляющих систем. М.: Радио и связь, 1987. 256 с.: ил.4.БалашовЕ.П. и др. Микрои миниЭВМ: Учебное пособие для вузов. –Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отдние, 1984. –376 с.: ил.5.Лавреш И.И. Самоорганизация объектов управления и меры согласования интересов субъекта и объекта управления// Автоматизация и современные технологии: межотраслевой научнотехнический журнал / Министерство образования Российской Федерации. М.: Машиностроение, 2011г. N 3.−48 с.− с.36416.Тарасов В.Б. Агенты, многоагентные системы, виртуальные сообщества: стратегическое направление в информатике и искусственном интеллекте // Новости искусственного интеллекта : Сб.. —1998.—№2.—С.563.7.Shoham Yoav. Agentoriented programming (англ.) // Artificial Intelligence. —1993.—№60(1).—С.5192.
Yuriy Lanskikh,Сandidate of Engineering Sciences, Associate Professor at the chair of natural sciences and engineeringdisciplines, branch of Moscow State Industrial University in Kirov, Kirovlyuv@inbox.ruSoftwaretechnology platformfor integration anddata processing inheterogeneousinformation systemAbstract.The authorreviews an approachto the problem ofinformation processes and flows managementinaccounting and analyticalinformation systems.Generalprinciples on whichmay be baseddevelopment and integration ofheterogeneousinformation systems are formulated.The structuralbasis for the implementationof integrated information systems is concerned. The author gives description of the obtained algorithmsand structures of information systems, whichare consideredin the light ofthe theory ofmultiagent systems.Keywords:Informationanalytical system, multiagent systems, the control object, the subject of control, control system, control unit, operating module.
Рекомендовано к публикации:Горевым П.М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»
Программнаятехнологическаяплатформа
интеграции и обработки данных в гетерогенной информационной системе
Аннотация.Рассматривается подход к решению задачи управления информационными процессами и потоками в учетноаналитических информационных системах. Формулируются общие принципы, на которых может быть основана разработка и интеграция гетерогенных информационных систем. Рассматривается структурная основа реализации интегрированных информационных систем. Описываются полученные автором алгоритмы и структуры информационных систем и рассматриваются в свете теории многоагентных систем.Ключевые слова:информационноаналитическая система, многоагентные системы, объект управления, субъект управления, система управления, управляющий модуль, операционный модуль.Раздел:(03) философия; социология; политология; правоведение; науковедение.
Диспетчеризация процессов обработки информации, и передачи ее между модулями информационной системы предприятия имеет важнейшее значение для автоматизации учетноаналитической составляющей административной деятельности предприятия. Важнейшую роль играет формирование теоретической основы конструирования платформенного программного обеспечения, на котором основывается интеграция предметноориентированных программных компонент и управление ими.Управление передачей и обработкой данных может быть организовано самыми различными методами и средствами и во многих случаях является уникальной разработкой ИТспециалиста предприятия. Формирование системного подхода к решению указанных задач подразумевает разработку:формальной основы описания интеграционных компонент информационной системы;общей структуры платформенного программного обеспечения управляющего и интеграционного назначения, в частности, необходимых структур данных для описания управляемых процессов и основных функциональных модулей программного обеспечения.Автоматизация управления процессами обработки данных, синхронизации, обмена данными и обработки данных основывается на использовании программной технологической платформы, сформированной в соответствии с предложенной автором методикой синтеза модуля управления (МУ) информационноаналитической системой (ИАС) [1, 2]. Основой предложенной методики являются методология синтеза микропрограммных устройств управления процессорами и декомпозиция выполняемых системой функций на функции хранения, обработки, передачи данных и управления [3], что находит отражение в структуре реализующих их модулей.МУ формируется в соответствии с известной структурой микропрограммного устройства управления процессора [4] (рис. 1). Используемая ниже терминология строится по аналогии с терминологией авторов указанного подхода. Команда, поступающая в МУ, выполняется путем отработки операции, представляющей собой совокупность метакоманд, состоящих из субопераций. В команде, поступающей в МУ, содержится код операции КОП. Контроллер последовательности метакоманд КПМК выбирает метакоманду из памяти метакоманд ПМК и помещает ее в регистр метакоманд РМК. В метакоманду входят: адрес следующей метакоманды АСМК; код субоперации КСО, из которого формируется управляющее слово УС, подаваемое на модуль обработки; код признака КПР.
Рис. 1. Структура МУ ИАСС точки зрения функционирования системы запуска и взаимодействия программных модулей ПМК играет роль базы метаданных. ПМК предполагает возможность обращения выборки метакоманд по значениям различных реквизитов и имеет иерархическую структуру. Формат записи ПМК:MetaCmd= MCCode, NextMCCode, SOCode, {ParName, ParDe�f�},
гдеMCCode–код метакоманды;NextMCCode –код следующей метакоманды;
SOCode –код субоперации;ParName –наименование параметра субоперации;
ParDef –описание параметра субоперации.
Код субоперации в существующей реализации включает имена исполнимых модулей обработки и визуализации результатов. В описание параметров субоперации включаются тип параметра, минимальное и максимальноеего значения, шаг изменения и т.п.Память инструкций (ПИ) обладает, как и ПМК, свойствами ассоциативности и иерархичности структуры. В ней размещаются код и параметры операций. Формат записи ПИ:Op= OpCode, {MCCode, {ParName, ParValue���}},
где OpCode –код операции;MCCode–код метакоманды;ParName–наименование параметра субоперации;ParValue –значение параметра субоперации.
Рис. 2 иллюстрирует функционирование контроллеров памяти инструкций и метакоманд в процессе выборки инструкций из памяти инструкций и их обработки.Для автоматизации обработки данных необходимо автоматическое формирование памяти инструкций модулем планирования обработок (планировщиком). В своей работе планировщик использует:имеющийся набор операций;доступные диапазоны параметров для каждой субоперации;обработанные данные, в частности метакоманды и параметры субопераций, в результате выполнения которых были получены имеющиеся информационные единицы;запланированные (находящиеся в памяти инструкций) обработки.
Рис. 2. Функционирование контроллеров памяти инструкций и метакоманд
Память данных должна поддерживать иерархическое хранение данных и возможности ассоциативной выборки:Data= MCCode, {{ParName, ParValue�}, DataBlock��},
где MCCode –код метакоманды;ParName–наименование параметра субоперации;ParValue–значение параметра субоперации;DataBlock–блок данных.
На рис. 3 представлена работа совмещенного контроллера памяти инструкций/метакоманд, контроллера памяти данных и планировщика в процессе планирования инструкций и занесения их в память инструкций.В исполнительную часть МУ входят также диспетчер обработок, который занимается запуском обрабатывающих процедур в соответствии с расписанием, и менеджер визуализации, который занимается запуском процедур визуализации в зависимости от имеющихся данных и в соответствии с правилами их запуска.Организация запуска обработчиков имеет ряд практических особенностей, таких, например, как поддержка взаимных зависимостей обработчиков, позволяющих выстраивать последовательности их запуска. Подобные зависимости и ограничения поддерживаются наличием соответствующих структурных элементов в описании инструкций. Однако невозможно безгранично расширять описание обработчиков в целях расширения логики правил их планирования и запуска. Комплексный характер обработки данных, являющийся следствием сложности предметных областей, приводит к необходимости интеллектуального диагностирования их состояния, в частности, возможности планирования и запуска, ожидаемого времени выполнения.Идейной основой интеллектуализации обеспечения работы с обработчиками может стать теория самоорганизации, в рамках которой объект управления приобретает «субъективность», т.е. способность самостоятельно оценивать эффективность своего поведения и частично его формировать.Самоорганизация –это вид действий элементов искусственных систем, выражающийся в стихийном упорядочении действий, направленных на обеспечение собственных интересов, согласуемых в определённых пределах с интересами субъекта управления, зависящих от обстановки и образа действий субъекта управления [5].Рис. 3. Функционирование контроллера памяти инструкций/метакоманд, контроллера памяти данных и планировщика
Реализация элементов самоорганизации приводит к концепции построения систем, называемых многоагентными (мультиагентными) [6, 7].Автором был предложен алгоритм многопотоковой обработки, повышающий эффективность решения задач однотипной массированной обработки данных на многоядерных архитектурах [1]. Создание потоков при этом выполняется до тех пор, пока его результатом является повышение суммарной производительности. При этом обработка доходит до максимально возможного уровня использования ресурсов и позволяет получить максимально возможную производительность.В качестве альтернативы стратегии индивидуального соперничества между агентами, реализованной в описанном подходе, следует рассматривать подходы к формированию кооперативного поведения агентов, поскольку построенные указанным образом обработчики могут оказаться неспособны к коллективному решению задач, являющихся суперпозициями индивидуальных заданий, в условиях ограниченных ресурсов, в частности, временных.Для реализации кооперативного поведения алгоритм многопотоковой обработки дополняется:анализом соответствия актуального статуса решаемой задачи и обязательств агента;выдачей сигнала диспетчеру обработок (называемому также «местом встречи агентов» –AMP –Agent Meeting Place) об опасности невыполнения обязательств;обработкой сигнала от AMP о необходимости освобождения ресурсов в интересах других агентов.В теории многоагентных систем основным подходом к организации кооперативного поведения является формирование единого плана действий путемпоследовательных многосторонних компромиссов, а затем следование этому плану под управлением диспетчера (управляющего агента, агентаменеджера).Предлагается ограничиться планированием запуска обработчиков и поддержкой некоторых основных правил запуска (например, строго последовательный запуск некоторых обработчиков, что описывается на уровне метаописаний), и не выполнять построение общего плана распределения ресурсов.Данный принцип кооперативноконкурентного использования ресурсов квалифицируем как адаптивный, поскольку каждый обработчик в процессе своего функционирования оценивает возможность решения задач в указанные временные рамки и в зависимости от этого формирует запросы к диспетчеру обработок.
Ссылки на источники1.ЛанскихЮ.В. Принципы организации технологической платформы и процедур обработки данных в информационноаналитической системе // Вестник ИТАРК –Сыктывкар: ИТАссоциация Республики Коми, 2012 –68 с. –с. 2428.2.Ланских Ю.В., Нечаев Д.С. Организация управления в системах интеллектуальногоанализа данных // Вестник Вятского научного центра ВерхнеВолжского отделения АТН РФ. Серия: Проблемы обработки информации. Выпуск 1(5)/2004. –Киров: Вятский научный центр, 2004. –149 с. –с. 144–149.3.БалашовЕ.П., ПузанковД.В. Проектирование информационноуправляющих систем. М.: Радио и связь, 1987. 256 с.: ил.4.БалашовЕ.П. и др. Микрои миниЭВМ: Учебное пособие для вузов. –Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отдние, 1984. –376 с.: ил.5.Лавреш И.И. Самоорганизация объектов управления и меры согласования интересов субъекта и объекта управления// Автоматизация и современные технологии: межотраслевой научнотехнический журнал / Министерство образования Российской Федерации. М.: Машиностроение, 2011г. N 3.−48 с.− с.36416.Тарасов В.Б. Агенты, многоагентные системы, виртуальные сообщества: стратегическое направление в информатике и искусственном интеллекте // Новости искусственного интеллекта : Сб.. —1998.—№2.—С.563.7.Shoham Yoav. Agentoriented programming (англ.) // Artificial Intelligence. —1993.—№60(1).—С.5192.
Yuriy Lanskikh,Сandidate of Engineering Sciences, Associate Professor at the chair of natural sciences and engineeringdisciplines, branch of Moscow State Industrial University in Kirov, Kirovlyuv@inbox.ruSoftwaretechnology platformfor integration anddata processing inheterogeneousinformation systemAbstract.The authorreviews an approachto the problem ofinformation processes and flows managementinaccounting and analyticalinformation systems.Generalprinciples on whichmay be baseddevelopment and integration ofheterogeneousinformation systems are formulated.The structuralbasis for the implementationof integrated information systems is concerned. The author gives description of the obtained algorithmsand structures of information systems, whichare consideredin the light ofthe theory ofmultiagent systems.Keywords:Informationanalytical system, multiagent systems, the control object, the subject of control, control system, control unit, operating module.
Рекомендовано к публикации:Горевым П.М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»
