Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ / Математика

Проблемно-ориентированная система для матричных вычислений

Диссертация

Автор: Козуб, Галина Эрленовна

Заглавие: Проблемно-ориентированная система для матричных вычислений

Справка об оригинале: Козуб, Галина Эрленовна. Проблемно-ориентированная система для матричных вычислений : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.01.10 Москва, 1985 140 c. : 61 85-1/2831

Физическое описание: 140 стр.

Выходные данные: Москва, 1985






Содержание:

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ
ДОСТУПА К КОМПЛЕКСАМ ПРОГРАММ
11 Принципы конструирования проблемно-ориентированных систем
12 Обзор проблемно-ориентированных языков для вычислительных задач
13 Требования к разрабатываемой системе МОСТ
ГЛАВА 2 ВХОДНОЙ ЯЗЫК СИСТЕМЫ МОСТ ДНЯ МАТРШНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
21 Характерные особенности языка МОСТ
22 Базовые конструкции входного языка
221 Словарь языка
222 Имена и числа
223 Определение констант
224 Тип данных Описания и обозначения переменных
225 Выражения
226 Макросредства
227 Предложения действий
228 Предложения решения задачи
229 Комментарии
23 Подпрограммы на языке МОСТ
24 Аппарат расширения - спецпрограммы
241 Унифицированный список параметров спецпрограммы
242 Правила составления спецпрограмм
243 Диагностика ошибок в спецпрограммах
244 Вспомогательные средства для разработки спецпрограмм
25» Взаимодействие с языком ФОРТРАН
251 Вызов фортранных подпрограмм
25*2 Использование языка МОСТ при проведении расчетов на языке ФОРТРАН
26 Ввод-вывод
27 Режим использования языка
28 Архивы данных и подпрограмм
ГЛАВА 3 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОБЛЕШО-ОРИЕНТИР ОБАННСЙ СИСТЕМЫ МОСТ
31 Общая структура системы МОСТ
32 Трансляция языка МОСТ в рабочую программу
321 Структура рабочей программы и информационных массивов анализатора
322 Обработка предложений языка
33 Динамическое распределение памяти
34 Средства выполнения рабочей программы
341 Интерпретация выражений Управление размещением данных
342 Организация вызовов спецпрограмм и произвольных фортрандах программ
343 Организация взаимодействия подпрограмм на языке МОСТ
344 Организация вызова программ МОСТ из фортранных программ
35 Базирование на специализированных библиотеках и комплексах программ
36 Применение системы МОСТ
361 Опыт использования системы
362 Области приложения системы
ЗАКШЕНИЕ

Введение:
В связи с расширением областей применения ЭВМ и развитием специализированных библиотек программ важной задачей является повышение уровня автоматизации доступа к программным вычислительным комплексам. Актуальность данной проблемы обусловлена, с одной стороны, необходимостью обеспечения программистов такими инструментами и методами, которые сделают более эффективным цроцесс разработки программ и повысят качество разрабатываемого программного обеспечения, а также, с другой стороны, целью предоставления пользователям, не знакомым с программированием, систем, превращающих ЭВМ в доступное средство для решения прикладных задач» Специалисты прикладных областей исследований испытывают определенные трудности при использовании специального математического обеспечения ЭВМ, такого, например, как библиотеки программ. Применение библиотек предполагает изучение универсальных языков программирования типа ФОРТРАН или МГСЙ, на которых решение задачи описывается на уровне вычислительных и логических процедур.
Решение указанной проблемы связано с разработкой проблемно-ориентированных систем, основу которых составляют языки высокого уровня, позволяющие формулировать решение задачи на содержательном уровне в терминах предметной области. В этой связи спроектирована и реализована проблемно-ориентированная система МОСТ для матричных вычислений, которая призвана упростить процесс программирования матричных и векторных операций с помощью "математизированного" языка более высокого уровня, чем традиционные языки программирования.
Система МОСТ удовлетворяет следующим требованиям: легкость изучения и использования входного языка, естественная математическая система обозначений операций над объектами предметной области зкалярами, векторами, матрицами; наличие средств автоматизированного решения задач по заданным условиям; встроенная способность к расширению; наличие нескольких уровней для широкого круга пользователей программистов различной квалификации, диалоговый и пакетный режимы работы, наличие средств взаимодействия с другими языками программирования. Система МОСТ обеспечивает снижение суммарных затрат на проектирование, составление, тестирование и отладку, модификацию и использование программ для решения задач численного анализа, требующих применения векторно-матричных операций.
Целью исследований и разработок, представленных в диссертации, является разработка и создание проблемно-ориентированной системы, предназначенной для комплексного решения следующих двух проблем. Во-первых, обеспечение удобного и простого доступа к специализированной библиотеке программ для нескольких уровней пользователей, предоставление средств непосредственного диалогового взаимодействия пользователей с прикладным программным обеспечением. Во-вторых, предоставление развитого аппарата для программирования алгоритмов, связанных с выполнением векторно-матричных операций, допускающего разнообразное применение при проведении вычислительных расчетов.
Проблемно-ориентированная система МОСТ реализована на ЭВМ БЭСМ-6 в рамках мониторной системы "Дубна" и операционной системы ДЙСПАК. Программное обеспечение системы написано, в основном, на языке ФОРТРАН, Общий объем реализованного программного обеспечения составляет около 5350 операторов языка ФОРТРАН и около 50 команд автокода МАДЛЕН. Работа проводилась по госбоджетной теме В 8I0492I4 в рамках целевой комплексной научно-технической программы 0.Ц.027, задание 0.5.01, выполняемой по постановлению ГКНТ СССР, ГОСПЛАНа и АН СССР от 12 декабря 1980 г. № 474/250/132.
Система МОСТ включает следующие основные компоненты: функциональное наполнение, входной язык, системное наполнение. Базой для функционального наполнения системы является Библиотека численного анализа на ФОРТРАНЕ, разработанная НИВЦ МГУ ГШ . Входной язык системы представляет собой независимый проблемно-ориентированный язык высокого уровня, удовлетворяющий требованиям к проблемно-ориентированной системе, указанным выше. Системное наполнение организовано в соответствии с принципом модульного программирования и представляет собой комплекс взаимодействующих программных блоков, управляемых монитором. К этим блокам относятся: блок обмена, цроцессор языка МОСТ, процессор спецпрограмм, блок обучения, блок управления архивом пользователя, блок обработки ошибок. Блок обмена обеспечивает работу системы в диалоговом и пакетном режимах. Процессор языка МОСТ организован в виде совокупности транслятора и интерпретатора. Транслятор преобразует исходную программу на языке МОСТ в промежуточное представление - рабочую программу, подлежащее выполнению интерпретатором. Обеспечивается разделение, при необходимости, этапов трансляции и интерпретации во времени, т.е. образование библиотек программ во внутреннем представлении. Интерпретатор осуществляет анализ и выполнение рабочей программы, реализуя при этом специфицированные связи между объектами программы, выполняя все необходимые динамические проверки, размещение и утилизацию временных объектов и определение целевых объектов. Процессор спецпрограмм составляют интерфейсные программы, обеспечивающие взаимодействие процессора языка МОСТ с независимой библиотекой спецпрограмм как средство расширения входного языка системы без изменения языкового процессора. Блок обучения предназначен для знакомства со структурами данных входного языка, операций над ними, с правилами и приемами работы с системой. Блок управления архивом пользователя обеспечивает создание и использование личных библиотек программ на входном или промежуточном языках системы МОСТ и работу личного архива данных. Блок обработки ошибок обеспечивает детальную диагностику ошибок пользователю. Система МОСТ предусматривает использование штатного программного обеспечения ЭВМ БЭСМ-6, например, терминальной системы КРАБ.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней разработаны принципы построения, программной реализации и применения проблемно-ориентированных систем для решения задач численного анализа на основе языков массивового типа и библиотек программ. На основе предложенного подхода разработана и реализована система МОСТ» автоматизирующая процессы формулирования запросов и решения задач численного анализа на содержательном уровне в терминах предметной области. В рамках системы разработан и формально описан массивовый язык высокого уровня МОСТ, обеспечивающий непосредственную обработку как элементарных единиц информации наиболее типичных для численного анализа категорий - скаляров, векторов и матриц различных видов. Предложен механизм расширения данного1 языка, являющегося входным языком системы МОСТ, который обеспечивает введение в язык новых встроенных операций без изменения процессора языка. Предложен и обоснован метод реализации проблемно-ориентированного языка МОСТ в ввде независимого процессора. На основе этого метода выполнена реализация разработанного языка высокого уровня, поддерживающая все языковые конструкции, обеспечивающая расширение языка, применение языка в диалоговом и пакетном режиме.
Разработаны и реализованы механизма взаимодействия программ на языке МОСТ и независимого программного обеспечения на языке ФОРТРАН. Данные механизмы обеспечивают простое управление режимами спользования подпрограмм на языке МОСТ, допускают как вызов из про-рамм МОСТ произвольных фортранных программ; так и обращение к сис еме МОСТ из программ на языке ФОРТРАН. Предложены принципы приме-ения системы в качестве инструментально-базового средства для по-троения пакетов программ различных разделов численного анализа на снове базовой библиотеки»
Практическая ценность работы состоит в реализации программноо> обеспечения проблемно-ориентированной системы МОСТ для матричных вычислений, предназначенной для работы на ЭВМ БЭСМ-6, и разработке на его основе программ решения задач численного анализа для ирокого круга пользователей. Достоинством системы МОСТ в примене-ии к решению задач численного анализа является ее способность су-;ественио уменьшить суммарные затраты на создание и выполнение рограмм, использующих матричные операции. С использованием систе-ы МОСТ, например, был реализован модифицированный марш-алгоритм ешения разностной задачи Дирихле для уравнения Пуассона в прямо-гольнике, получены сравнительные оценки с реализацией на языке 'ОРТРАН.
Областью применения полученных результатов является решение азличных задач численного анализа - задач линейной алгебры, свя-анных с применением матричных и векторных операций, численного ре-:ения обыкновенных дифференциальных уравнений. Разработанная систе-:а может быть использована как инструментальная система программи-ования для построения других специализированных систем с проблемой ориентацией на основе базовой библиотеки численного анализа.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав,