Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2016 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Измерение производительности компонентов подсистемы памяти для гетерогенных систем на кристалле [№4 за 2016 год]
Авторы: Ключев А.О., Антонов А.А.
Просмотров: 7148
Проектирование специализированных вычислительных систем на базе гетерогенных платформ в рамках современных методологий предусматривает наличие модели системной архитектуры с информацией о характеристиках входящих в ее состав компонент. Производительность подсистемы памяти как ключевого связующего элемента в сегодняшних архитектурах является одной из важнейших характеристик, определяющих общесистемную производительность. Тенденция к интегрированию множества гетерогенных компонент в составе систем и сетей на кристалле, в том числе на уровне иерархии кэш-памяти, вносит проблемы при определении параметров реальных вычислительных платформ в силу того, что внутрисистемные тракты обмена оказываются технологически недоступными для прямых измерений, а общедоступная документация, как правило, лишь фрагментарно описывает внутреннюю организацию системы. Существующие методы непрямого измерения производительности компонентов кэша не гарантируют соответствие получаемой модели кэш-памяти реальному поведению исследуемой системы. В статье предложен метод непрямого селективного измерения производительности отдельных компонентов кэш-подсистемы, в рамках которого предусмотрен ряд технических приемов для верификации селективности измерений с использованием информации о фактическом количестве обращений к отдельным компонентам кэш-подсистемы. Проанализирована применимость метода для нескольких популярных типов систем на кристалле и приведены результаты его апробации на процессоре Intel Core i7 и в заказной вычислительной платформе для проектирования гетерогенных измерительных систем реального времени.

12. Архитектура системы мониторинга информационных трендов на основе свободного программного обеспечения [№4 за 2016 год]
Авторы: Беляев С.А., Васильев А.В., Кудряков С.А.
Просмотров: 8475
Статья посвящена описанию программной системы, предназначенной для выявления источников информационных трендов в результате анализа публикаций на новостных сайтах, в социальных сетях и блогах. Основная функция системы – построение графов распространения информации в сети Интернет. Авторы обосновывают актуальность данной задачи, несмотря на наличие готовых решений, выполняющих сканирование данных в Интернет. Отдельно отмечена проблема лавинообразного увеличения объема информации, требующей обработки. В статье описана модель для формализации процесса анализа информационных трендов и отмечены отличия от опубликованных подходов к решению данной задачи. Предложены основные шаги по автоматизации решения на основе данной модели. Особое внимание уделено возможности и обоснованности использования программных продуктов с открытым исходным кодом для решения отдельных подзадач. Для построения системы предлагается многоуровневая архитектура, демонстрирующая возможность рационального использования свободного ПО, дана последовательность работы системы. На основе описанной архитектуры и предложенной модели разработан программный комплекс, обеспечивающий решение задачи мониторинга информационных трендов. Приведены результаты тестирования комплекса на примере нескольких новостных сайтов. Предложены подходы по дальнейшему развитию решения.

13. Графическое моделирование технологического процесса как вспомогательное средство составления алгоритма управления [№4 за 2016 год]
Автор: Парамонов А.В.
Просмотров: 6159
Основным этапом в разработке программ для логических контроллеров в автоматизированных системах управления технологическими процессами является составление алгоритма управления. Одной из проблем, возникающих на этом этапе, является то, что алгоритм зачастую описывается в потенциально неполной или противоречивой словесной форме. Предлагаемые же формальные средства описания алгоритма требуют от постановщика задачи знания формальных теорий. Целью данного исследования является получение такого средства описания алгоритмов, которое было бы до-ступно для всех участников разработки программ и обеспечивало бы полноту и непротиворечивость. Для достижения этой цели предлагается использовать графические модели технологических установок в качестве средства для описания алгоритмов. Описываются правила построения моделей. Предлагается методика представления алгоритма на модели с поддержанием полноты и непротиворечивости, что делает процесс его описания доступным для постановщика задачи. Излагаются правила описания алгоритма по модели в виде таблицы решений. Однако изложенные идеи могут быть использованы для получения других форм, например конечного автомата. В качестве основы для графических моделей используются иерархические структуры и реляционная модель.

14. Метод получения развертки деталей одежды с учетом деформационной способности материала [№4 за 2016 год]
Авторы: Горелова А.Е., Корнилова Н.Л., Григорьева З.Р., Васильев Д.А., Корнилова Л.А.
Просмотров: 9410
В работе предложен и исследован алгоритм получения развертки деталей швейного изделия (3DК) путем поэтапного преобразования триангуляционной сети деталей трехмерной конструкции изделия с использованием методов геометрического преобразования поверхности и физического моделирования поведения материала. На первом этапе осуществляется приведение объемной оболочки к плоскому виду путем проецирования ребер ячеек сети на плоскость развертывания. Затем применяется физическое моделирование, суть которого заключается в придании каждому узлу триангуляционной сети свойств материальной точки с массой, равной 1, а каждому ребру – упругой связи, стремящейся привести его длину к исходной длине. Процесс включает две временные стадии: рывок для выведения системы материальных точек из равновесия и переход детали к устойчивому равновесному состоянию (итерация), и продолжается до достижения минимальной суммарной силы по детали, что означает максимально возможное приближение геометрических характеристик 3DК и развертки. Оценка качества предложенного алгоритма осуществлена путем построения разверток шаровых сегментов полусферы. Показано, что развертка, получаемая в результате первого этапа преобразования, практически непригодна для раскроя детали из ткани, так как имеет недостаточную площадь. В результате физического моделирования происходит приведение площади детали к исходному значению, при этом периметр развертки всегда не меньше 3DК. Также может наблюдаться несоответствие основных габаритных размеров деталей, что говорит о необходимости применения принудительного формования либо использования свойств материалов для получения формы изделия. Величина деформации определяет корректность выбора материалов для модели. Метод реализован в САПР плотно облегающих изделий BustCAD и показал хорошие практические результаты.

15. Применение системы KLEE для автоматизации тестирования программ на языках C/C++ [№4 за 2016 год]
Авторы: Зыков А.Г., Кочетков И.В., Поляков В.И.
Просмотров: 8782
В работе рассматривается верификация вычислительных процессов, в частности, автоматизация тестирования функциональных ошибок программных продуктов, которые крайне сложно исследовать и воспроизводить без непосредственного исполнения кодовых фрагментов. Основной идеей является применение программ или инструментов символьного исполнения. В частности, подробно рассматривается система KLEE, представляющая собой символьную виртуальную машину, эмулирующую окружение. В ней параллельно выполняются символические процессы, каждый из которых – один из путей в исследуемой программе. Система построена на анализе LLVM байт-кода программы с применением STP-решателя для предикатов. Рассматриваются ее архитектура, состав компонент, принципы работы, базовые возможности, способ моделирования окружения, пример работы на основе тестирования утилиты tr системы MINIX и др. Целью исследования являются изучение общих возможностей систем символьного исполнения на примере разбора KLEE и их применение для решения задачи автоматизации тестирования. Актуальность данной проблемы высока в связи с постоянно растущей сложностью ПО, которая ведет к увеличению сложности, длительности и, главное, стоимости тестирования и верификации программных продуктов. Новизна данного исследования заключается в том, что на основании детального изучения принципов функционирования системы рассмотрены альтернативные способы применения программ символьного исполнения. К таким способам относятся тестирование с помощью эталона, поиск решения, восстановление схемы алгоритма программы. В качестве результата работы приведена статистика тестирования набора программ пакета COREUTILS 6.11.

16. Метод распознавания структуры таблицы в электронных табличных документах [№4 за 2016 год]
Авторы: Ткешелашвили Н.М., Клименков С.В., Дергачев А.М.
Просмотров: 5080
Одним из популярных средств хранения деловой информации являются электронные таблицы. К сожалению, информация в них плохо структурирована. Определение структуры таблицы необходимо для корректного извлечения из нее данных в процессе автоматической обработки. В работе предложен метод распознавания структуры таблицы, основанный на визуальном подходе. Он опирается на тот факт, что в момент создания электронной таблицы заголовки, данные и агрегатные ячейки представляются таким образом, чтобы человек мог без проблем отличить их друг от друга. В разработанном методе типы данных и свойства форматирования ячеек представляются в виде набора битовых карт, рассматриваемых как графическое представление таблицы. Полагаясь на визуальные различия, позволяющие человеку отличать одни структурные элементы таблицы от других, а также на статистические зависимости внутри битовых карт, метод определяет ориентацию таблицы, расположение заголовков и данных и формирует структуру в виде набора объектов. Для определения направления таблицы используется метод Хафа. Для проверки корректности распознавания был выбран набор тестовых электронных таблиц, содержащих деловую информацию. Метод показал высокую точность: из более чем 100 тестовых файлов, содержащих более 20 000 строк, корректность распознавания составила 92 %.

17. Метод обмена информацией между программными системами автоматизации технологических и производственных процессов [№4 за 2016 год]
Авторы: Рябов С.Ю., Лютов А.Г., Рябов Ю.В., Вавилова А.В.
Просмотров: 9843
Для повышения эффективности технологических и производственных процессов, их производительности и качества предложен метод обмена информацией между программными системами, основанный на применении универсального интерфейса управления информационными потоками на базе языка XML. В настоящее время многие приложения используют собственные форматы данных, что делает невозможным взаимодействие с другими приложениями. В данной работе проанализирован процесс обмена информацией между программными системами CAPP-PDM-MES. При этом создается универсальный XML-документ на основе набора унифицированных XSD-схем. XSD-схемы содержат информацию о характере данных в XML-документе, таким образом, XSD является базой знаний, содержащей метаданные. Предлагается создание единого информационного пространства, включающего XSD-базу знаний и универсальный интерфейс на базе языка XML для всего ПО, используемого в производственном процессе. Полученные при работе конкретной программной системы XML-документы могут быть обработаны Java- или Python-приложе- ниями для создания универсального XML-документа на основе набора унифицированных XSD-схем. Передача информации с использованием универсальных XML-документов и XSD-схем рассмотрена на примере использования программы СПРУТ-ТП при формировании технологического документа «маршрутная карта». Показан фрагмент XML-схемы, отображающий структуру маршрутной карты. На основе XSD с использованием JAXB-приложений создаются XML-документы, содержащие конкретную информацию. Таким образом, набор XSD-файлов формирует базу знаний предметной области. Взаимодействие между программами предлагается осуществлять с помощью протокола SOAP, использующего для этого XML-документы, называемые сообщениями SOAP. Рассмотрен пример создания SOAP-сообщения типа «запрос» и «ответ». Спецификация SOAP содержит соглашения по преобразованию однонаправленного обмена сообщениями, а также определяет, как осуществлять передачу всего XML-документа. В итоге получаем XML-файлы, содержащие данные в форме XML-документа и знания в форме XSD, понятные человеку и компьютеру, а потому удобные в использовании.

18. Программная система структурно-параметрического синтеза системы защиты информации [№4 за 2016 год]
Авторы: Жуков В.Г., Жукова М.Н., Тимохович А.С., Волков Д.С.
Просмотров: 9712
Статья посвящена решению актуальной задачи разработки алгоритма структурно-параметрического синтеза системы защиты информации на примере создания защищенной автоматизированной системы. Данный алгоритм позволяет генерировать несколько возможных вариантов системы защиты информации с учетом требований государственных стандартов в области информационной безопасности, нормативно-методических документов ФСТЭК России и ФСБ России. Кроме этого, каждая сформированная архитектура системы защиты информации предполагает использование достаточно большого количества средств защиты информации, что усложняет задачу из-за появления раз- личных вариантов реализации сформированной архитектуры системы. В работе рассматриваются только сертифи- цированные средства защиты информации для реализации в рамках построенной архитектуры системы защиты информации. Получившаяся задача оптимизации имеет множество особенностей и ограничений. Классические методы оптимизации в данном случае применить нельзя. Проведен анализ различных схем применения генетического алгоритма оптимизации, хорошо зарекомендовавшего себя при решении подобных задач оптимизации. Однако применение классического генетического алгоритма оказалось невозможным из-за особенностей требований нормативно-методических документов, регуляторов в сфере информационной безопасности, самой структуры системы защиты информации и компонент в виде средств защиты информации. Проведено множество модификаций алгоритма, позволяющих применять разработанный алгоритм при решении реальных практических задач. Разработанный алгоритм с модификациями реализован в виде программного средства. Работа программного средства протестирована при различных вариантах требований к создаваемой системе защиты информации. Эффективность структурно-параметрического синтеза системы защиты информации при использовании разработанного программного средства составляет в среднем 84 %.

19. Математическая модель защиты компьютерной сети от вирусов [№4 за 2016 год]
Авторы: Семыкина Н.А., Шавыкина И.В.
Просмотров: 10411
Одним из эффективных подходов к анализу процессов функционирования компьютерных систем в условиях активного распространения вредоносных программ является математическое моделирование. Его преимущество заключается в большой скорости моделирования различных сценариев для конкретных параметров компьютерной сети. Численные результаты, получаемые посредством таких моделей, позволяют анализировать поведение вирусов в сетях, состоящих из любого числа элементов. В статье рассмотрена математическая модель защиты компьютерной сети от вредоносного кода на основании модели MSEIRS. Данная модель является разносторонней и всеобщей, так как учитывает многие факторы, влияющие на состояние сети: временные параметры заражения для конкретных вирусов и лечения сети с помощью антивируса, средняя скорость иммунизации и непроизвольное отключение компьютеров от сети. Выбран критерий управления, характеризующий наилучшее состояние системы, когда большинство хостов невосприимчивы к воздействию сетевых вирусов. Построена дискретная аппроксимация исходной задачи оптимального управления. Результатом исследования модели является разработанная программа, которая позволяет грамотно оценить защищенность сети и при необходимости применить эффективные методы борьбы с вредоносным кодом. Проведены и проанализированы вычислительные эксперименты. Для этого рассмотрены два случая: прогрессирующее во времени и сети распространение вируса (эпидемия) и отсутствие существенных колебаний численности инфицированных компьютеров.

20. Оценка степени влияния антивирусных программных средств на качество функционирования информационно-вычислительных систем [№4 за 2016 год]
Авторы: Дроботун Е.Б., Козлов Д.В.
Просмотров: 6076
Наряду с качеством защиты информационно-вычислительных систем от компьютерных вирусов и вредоносных программ одним из важнейших показателей эффективности антивирусных программных средств является их ресурсоемкость. В идеальном случае антивирусное программное средство не должно оказывать никакого влияния на качество выполнения задач и функций, возложенных на защищаемую информационно-вычислительную систему. Вместе с тем следует отметить, что создать какую-либо систему защиты (в том числе и антивирусное программное средство как систему защиты от компьютерных вирусов и вредоносных программ), которая не оказывала бы никакого отрицательного влияния на защищаемый объект, практически невозможно. Исходя из этого, одним из критериев выбора антивирусного программного средства для защиты какой-либо информационно-вычислительной системы должна быть минимальная степень влияния выбранного антивирусного программного средства на качество выполнения задач и функций, возложенных на защищаемую систему. В данной статье в качестве показателя, характеризующего степень влияния антивирусных программных средств на информационно-вычислительные системы, предлагается использовать обобщенный показатель снижения производительности защищаемой информационно-вычислительной системы, который, в свою очередь, определяется исходя из частных показателей снижения производительности при решении отдельных задач, возложенных на защищаемую систему, с учетом важности каждой задачи. Также приведены результаты оценки степени влияния на информационно-вычислительную систему общего назначения семи широко распространенных антивирусных программных средств.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►