Диплом: Информационная система университета
Реферат
Отчет 91 с., 34 рисунка, 15 таблиц, источника, 3 приложения
АЛГОРИТМ, БЛОК СХЕМА, ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ,
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА УНИВЕРСИТЕТА,
ПАКЕТ, СООБЩЕНИЕ, УСТРОЙСТВО, ФУНКЦИОНАЛЬНА СХЕМА
Объект исследования представляет собой систему обмена и передачи информации между студентами, преподавателями университета и сторонними лицами. В процессе проектирования была разработана полномасштабная функциональная схема верхнего уровня и схема ее положения и внедрения в существующую Информационную Систему Университета. Представлено описание функционирования верхнего уровня ИСУ. Описана входная и выходная информация. Разработана структура и формат пакетов, циркулирующих в ИСУ. Спроектированы модульные схемы алгоритмов. Описаны все информационные массивы и переменные, используемые для четкого и надежного функционирования ИСУ. Разработаны способы и средства, обеспечивающие надежность ИСУ.
Содержание
Введение *
1. Характеристика существующей Информационной Системы Университета *
2. Описание и характеристика задач *
2.1. Краткое описание всех задач поставленных перед ИСУ *
2.2. Описание задач первой группы *
2.3. Описание задач второй группы *
2.4. Требования к программе *
2.4.1. Требования к функциональным характеристикам *
2.4.2. Требования к составу и параметрам технических средств *
2.4.3. Требования к информационной и программной совместимости *
2.5. Предварительная оценка технико–экономических показателей *
3. Полномасштабная функциональная схема верхнего уровня ИСУ *
4. Описание функционирования верхнего уровня ИСУ (Сервер) *
4.1. Инициализация системы *
4.2. Прием сообщений от нижнего уровня *
4.3. Отправка сообщений на нижний уровень *
4.4. Другие функции выполняемые в системе *
4.5. Администрирующие функции системы *
4.6. Функции работы с клиентом *
5. Описание функционирования верхнего уровня ИСУ (Клиент) *
5.1. Регистрация пользователя *
5.2. Отправка объявления Серверу *
5.3. Прием сообщений от Сервера *
6. Входная и выходная информация *
7. Формат и структура пакетов, циркулирующих в ИСУ *
8. Модульная схема алгоритмов *
8.1. Алгоритм процедуры (Control) *
8.2. Алгоритм процедуры (Order) *
8.3. Алгоритм процедуры перемещения данных (Datas_up) *
8.4. Алгоритм процедуры перемещения данных (Datas_Down) *
8.5. Алгоритм инициализации системы(Init) *
8.6. Алгоритм процедуры ожидания (Waiting) *
8.7. Алгоритм процедуры обработки объявлений (Processing) *
8.8. Алгоритм процедуры взаимодействия с удаленным клиентом (Interaction) *
8.9. Алгоритм процедуры получения приоритета (Get_priority) *
8.10. Алгоритм процедуры приема сообщения (Get_message) *
8.11. Алгоритм процедуры отправки объявления (Send_message) *
8.12. Другие процедуры ИСУ. *
9. Описание информационных массивов *
9.1. Информационные массивы Сервера *
9.1.1. Массив объявлений *
9.1.2. Динамический массив *
9.1.3. Оперативная справка *
9.1.4. Долгосрочная справка *
9.1.5. Массив сообщений в системе *
9.1.6. Массив сообщений *
9.1.7. Временный массив объявлений *
9.1.8. Массив не опубликованных объявлений *
9.1.9. Устройства *
9.1.10. База данных пользователей *
9.2. Информационные массивы Клиента *
10. Надежность ПО *
10.1. Аналитические модели надежности *
10.2. Динамические модели надежности *
10.3. Статические модели надежности *
10.4. Эмпирические модели надежности *
10.5. Количественный расчет надежности *
Заключение *
Список использованных источников *
Приложение 1 - Функциональная схема "Сервер". Подсистемы Управления и Интерфейсная. *
Приложение 2 - Функциональная схема "Сервер". Подсистема взаимодействия с "Клиентом". *
Приложение 3 – Функциональная схема "Клиент". *
Перечень условных обозначений, символов, едИниц и терминов
ID – Идентификатор присутствия (Identification)
Админ – Администратор системы
БДП – База данных пользователей
Вх – Входной
Вых – Выходной
ИСУ – Информационная Система Университета
ЛВС – Локальная вычислительная сеть
Мас (Mas) – Массив
П – Процедура
ПК – Персональный компьютер
ПО – Програмное обеспечение
Т – Таймер
Введение
Наступившее третье тысячелетие характеризуется большим потоком информации. Сейчас не секрет, что именно информация считается одним из двигателей прогресса. Она является всеобщей и универсальной производительной силой общества /1/. Применение информации снижает энтропию общественного производства. Для различных государственных и не государственных структур обладание достоверной и оперативной информацией считается, чуть ли не секретным оружием. Имея доступ к необходимой информации, осуществляется планирования производства, планов переговоров, давление на партнеров и конкурентов, повышения эффективности принятых решений. Для обычных людей обладание информацией позволяет экономить при приобретении различных видов продукции, выбирать того или иного поставщика или производителя.
Информация лежит в основе управления. Этот принцип представлен на рисунке 1.
Для ее передачи, обработки было придумано огромное количество устройств, способов, средств и алгоритмов. Несомненно, на данный момент Internet занимает первые и лидирующие позиции как источник всемирной информационной базы. Все большее совершенствование персональных компьютеров позволяет многим людям присоединиться к этой всемирной информационной сети. Предприятия, правительственные организации переходят или собираются в ближайшем будущем перейти на электронные средства предоставления информации.
Под электронными средствами понимается не только персональные компьютеры, но и различные бегущие строки, графические экраны, мониторы, информационные табло, такие как:
табло для котировок акций;
табло для казино;
табло процентных ставок;
табло для футбольных, баскетбольных и др. полей.
Все эти электронные устройства в большинстве своем оснащенные автоматическим или автоматизированным управлением позволяют упростить и повысить эффективность работу людей.
В основе диплома лежит оперативные, качественные и своевременные способы предоставления информации конечным пользователям. Для этого были выбраны выше описанные средства предоставления информации, объединенные в единую сеть с единым центром автоматизированного управления. Что позволяет в короткие сроки информировать людей, о различных аспектах работы университета.
Информационная Система Университета (ИСУ) позволяет не только опубликовывать различные объявления кафедр, деканатов, но и включает возможность размещения различных поздравлений, рекламы, экстренных сообщений. Что позволит открыть еще одну статью доходов университета. Повысит его статус и имидж.
1. Характеристика существующей Информационной Системы Университета
Что значит информационная система университета? Это способ донести информацию до ее потребителя. Информация может быть различного характера и предназначается различным потребителям. Основные потребители информации это студенты. Источники информации также различны, это могут быть кафедры, деканаты, различные другие обучающие учреждения. Также к источникам можно отнести различные торговые предприятия или предприятия, оказывающие какие либо услуги клиентам, которыми могут быть студенты или преподаватели университета.
Большое количество информации предназначено ограниченному кругу людей. Это может быть, какое либо объявление кафедры или деканата предназначенное студентам определенной группы. Деканат курирует работу всего факультета, и объявления деканата касаются всех студентов данного факультета. Кафедра действует более уже, и любые объявления касаются только студентов той специальности, к чьей кафедре они прикреплены.
Для донесения необходимой информации студентам, каждая кафедра и деканат имеют свои доски объявления. Доска объявления представляет собой квадратную или прямоугольную доску, либо рейки на которые натянута материя. На данные доски вывешиваются бумажные объявления о том или ином событии. Прикрепляться объявления могут различным способом. Это могут быть иголки, скрепки, булавки, кнопки или скотч. Объявления, вывешиваемые на длительный срок, могут помещаться под стекло.
Информация, касающаяся большинства людей, вывешивается на доску объявления находящуюся в холе университета. Любой студент или преподаватель может повесить свое объявление на данную доску. Это также верно и для различных торговых и производственных организаций.
Недостатки данной бумажной системы являются:
неконтролируемое вывешивание объявлений;
объявления, потерявшие свою актуальность, продолжают находиться на доске объявлений;
возможны случайные обрывы, в случае важности вывешенной информации возникает необходимость постоянного контроля за объявлением;
ни кто не гарантирует, что вывешенное объявление, ни кто не сорвет и не выбросит;
при потери объявления, восстановление его занимает достаточно много времени. Это связано с тем, что бумажное объявление следует написать или если оно набрано на персональном компьютере, его нужно распечатать, для того чтобы распечатать, нужен принтер и т.д.;
также большое количество бумажных объявлений можно увидеть на стеклах и стенах университета, но это зависит только от культуры студентов, преподавателей и других людей, посещающих университет;
постоянная нехватка иголок, скрепок и т.д. не всегда гарантирует своевременное вывешивание объявления.
Предлагаемая система на базе электронных средств предоставления информации не в коем случае не претендует на универсальность. У нее также есть свои недостатки и достоинства. Но она способна улучшить качество, надежность и своевременность предоставления информации потребителям.
2. Описание и характеристика задач
2.1. Краткое описание всех задач поставленных перед ИСУ
Задачи, поставленные перед Информационной Системой Университета можно разделить на 2 группы. Задачи, обеспечивающие функционирование системы и задачи, выполняемые самой системой. Данное разделение весьма условно, так как большинство задач можно отнести как к первой, так и ко второй группе.
К первой группе относятся задачи обеспечивающее надежное функционирование системы, качественное выполнение всех функций, быстрота работы системы в целом, не должно быть потерь информации во время функционирования системы, устранение ошибок взаимодействия всех частей ИСУ, минимизация исходного текста программы, способность системы однозначно реагировать на любое внешнее или внутреннее воздействие, отсутствие неопознанных или неописанных сообщений в системе.
Ко второй группе относятся задачи: корректный вывод объявлений на любое из устройств функционирующих в системе, способность удаленной подачи объявления, возможность выделения объявлений по важности, способность запрета подачи объявления, какому либо пользователю или группе пользователей, способность получения информации о функционировании системы в любой момент времени, способность определения кто, когда и сколько раз подавал свои объявления в систему, полный сбор всей статистической информации.
2.2. Описание задач первой группы
Обеспечение надежности связано с тем, что во время функционирования системы большой объем информации циркулирующей в системе находиться во временных массивах оперативной памяти, система должна в случае отключения восстановить всю исходную информацию на время выхода системы из строя. Это обеспечивается за счет введения некоторой избыточности в хранение информации, а именно все переменные, отвечающие за правильное функционирование системы, имею свои копии на жестком диске, и при восстановлении ИСУ вся информация находящаяся на диске переписывается во временные массивы, что позволяет полностью восстановить систему на момент отключения.
При выходе из строя, каких либо устройств системы, система остается работоспособной. Это осуществляется за счет четкого разграничения верхнего уровня системы и нижнего. Система остается работоспособной даже в случае отказа работы локальной сети, в которой функционирует ИСУ. В данном случае все объявления можно подавать через администратора системы или через терминал, который непосредственно подключен к серверу обеспечивающего работу ИСУ.
Задачи качества и быстродействия выполняются за счет детальной проработки всех функций выполняемых в системе. Под детальной проработкой понимаются рассмотрение всех возможных ситуаций возникающих в системе и оптимизация реакций на них. Четкое разделение задач. Слаженная и однозначная работа всех систем ИСУ.
Обеспечение отсутствия потерь информации также связано с некоторой избыточностью. Т.е. вся информация поступающая в систему сохраняется во временных массивах. Структура данных массив имеет несколько копий, при поступлении нескольких сообщений они сохраняются в данных массивах, и ожидают своей очереди, пока сервер не закончит обработку предыдущих сообщений.
Оптимизация исходного текста программы обеспечивается за счет применения методов технологии программирования и выбора языка программирования.
Способность системы однозначно реагировать на любое внешнее или внутреннее воздействие, отсутствие неопознанных или неописанных сообщений в системе обеспечиваются за счет детального рассмотрения всех возможных ситуаций возникающих в системе и вариантов реагирования на них.
2.3. Описание задач второй группы
Корректный вывод объявлений на любое из устройств, функционирующих в системе, обеспечивается за счет проработки правил взаимодействия всех устройств включенных в ИСУ.
Способность удаленной подачи объявления обеспечивается за счет включения ИСУ в локальную сеть университета и разработке приложения отвечающего за корректное взаимодействие с сервером. Данное приложение взаимодействует с частью сервера, которая отвечает за правильный прием сообщений от клиента, обработку всех сообщений принятых от клиента и в случае обнаружения ошибок обладает возможностью информировать клиента.
Удаленная подача объявлений может быть расширенна за счет возможности подачи объявления по средствам глобальной сети Internet. Учитывая тот факт, что локальная сеть университета, имеет выход в Internet, но в целях обеспечения надежности системы нельзя непосредственно подать объявление, не находясь в стенах университета. Подача объявления возможна по средствам оформления электронного письма на имя администратора системы. После получения письма администратор принимает решения об опубликовании данного объявления в системе с соответствующим приоритетом. В противном случае администратор имеет возможность ответить отказом автору письма с обоснованием или отсутствием объяснения отказа.
Администратор системы имеет возможность в любой момент времени считать, просмотреть или распечатать необходимую статистическую информацию. Это возможно за счет постоянного слежения и запоминание системы всех своих действий.
Все эти задачи более детально будут рассмотрены и описаны по ходу проектирования системы.
2.4. Требования к программе
2.4.1. Требования к функциональным характеристикам
Требование к выполнению функций:
работа в режиме реального масштаба времени;
обеспечить надежность функционирования системы и защиту от сбоев;
должен осуществляться принцип интегральной обработки информации, т.е. полное использование АСУ для автоматического обеспечения максимального числа функций для объекта и результатов пользователя АСУ;
ввод информации должен производиться только однажды, в систему не вводились данные, которые могут быть выработаны внутри системы.
Функции, выполняемые программой.
Интуитивно понятный интерфейс. Регистрация событий на объекте, отображение всех действий выполняемых на нижнем уровне в реальном масштабе времени Запись всех событий в базу данных. Управление всей системой или отдельными объектами.
Поддерживать базу данных пользователей, Функции добавления, удаления, редактирования данных о пользователе.
Просмотр и печать отчетов по времени, проведенному сотрудником на рабочем месте, опозданиям и переработкам, выбранных по дате, типу и номеру карты, фамилии и т.д.
Требование к надежности.
Требования к надежности программного обеспечения, как к АСУ реального масштаба времени:
соблюдение рангов и приоритетов подпрограмм, где подсистема реализующая управление имеет более высокий ранг выполнения, чем остальные подсистемы;
система должна осуществлять проверку выполнения команд и передавать информацию обо всех своих действиях;
опрос состояния объекта управления и осуществление управления;
осуществление механизма проверки данных получаемых от объекта на достоверность;
программа должна вести протоколы текущего состояния, прошедших событий, аварийных ситуаций.
Протокол должен представлять собой структуру данных, хранящуюся на жестком диске компьютера хранящую в себе данные о состоянии объекта на промежутке времени. Администратору должна быть предоставлена возможность, осуществлять такие операции над протоколом: просмотр и печать.
Режим редактирования должен быть защищен паролем от несанкционированного доступа.
Новые значения должны немедленно вводиться в действие.
Программа должна также соответствовать следующим требованиям надежности:
контроль выполнения большинства операций в программе, анализ их результатов на присутствие ошибок, выяснение причины ошибок (например, с помощью анализа результатов работы процедур и функций программы, отслеживания возникновения особых случаев), исправление ошибочных ситуаций при помощи специальных процедур обработки ошибок и особых случаев;
защита от некорректных действий пользователя программы. Данный вид защиты может осуществляться с использованием некоторых специальных свойств пунктов меню программы и кнопок панели инструментов программы (а также кнопок в диалогах и формах). При невозможности выполнения какого-либо действия в определенный момент времени (это зависит от текущей выполняющейся операции) соответствующий этому действию пункт меню или кнопка должны быть отмечены "потухшим" изображением и являться недоступными пользователю в этот момент времени. Должны быть доступны только те пункты меню и кнопки, нажатие которых активизирует действия, не "конфликтующие" с текущей выполняющейся операцией или текущим режимом работы программы.
2.4.2. Требования к составу и параметрам технических средств
Для эксплуатации программы требуется IBM-совместимый персональный компьютер.
К комплектации и параметрам компьютера предъявляются следующие требования:
процессор Pentium 366;
объем ОЗУ – 64 МБ;
жесткий диск емкостью 3,2 ГБ;
видеоадаптер;
монитор SVGA;
принтер для печати отчетов.
Принимая во внимание то, что эксплуатироваться программа будет в среде операционной системы Windows NT, которая предъявляет довольно высокие требования к параметрам и быстродействию компьютера.
2.4.3. Требования к информационной и программной совместимости
Поставленная задача должна быть реализована программным путем, т.е. написана на каком-либо языке программирования, должна быть определена операционная система. Соответственно перечисленным критериям можно провести характеристику вариантов решения поставленной задачи.
Для того чтобы приступить к написанию программы обеспечивающую работоспособность будущей Информационной Системы Университета, следует рассмотреть возможные типы интерфейса программы. Среди существующих вариантов можно выделить два основных типа: на основе меню и на основе языка команд.
Интерфейсы типа меню облегчают взаимодействие пользователя с компьютером, поскольку снимают необходимость заранее изучать язык общения с системой. Такой способ особенно удобен для начинающих и непрофессиональных пользователей.
Интерфейс на основе языка команд требует знания пользователем нужных команд и их синтаксиса. Достоинство командного языка заключается в его мощности и гибкости.
Указанные два основных типа интерфейса представляют собой крайние случаи, между которыми существует множество промежуточных вариантов. Меню и командные языки дополняют друг друга, поэтому в интерфейсах многих современных систем присутствуют оба этих средства. В связи с тем, что программой, возможно, будут пользоваться люди мало знающих компьютер, но желающих опубликовать свое объявление в ИСУ, следует остановиться на интерфейсе экранная форма. Это обеспечить комфортность работы, как администратора системы, так и рядового пользователя. Основные преимущества данного интерфейса:
пользователь может отредактировать некоторый ответ перед вводом;
он может временно пропустить вопросы и возвращаться к ответу на предыдущий вопрос, т.е. пользователь может работать с формой до тех пор, пока он, удовлетворенный своей работой, не нажмет определенную клавишу, означающую конец ввода;
компьютерная система может проверить каждый ответ непосредственно после ввода или же выдавать список ошибок только после заполнения формы целиком.
В начале хотелось бы рассмотреть операционную систему MS DOS, которая соответствует интерфейсу командной строки. Преимуществами данной системы являются: низкие требования к ресурсам компьютера, простота ее устройства, что предоставляет программисту определенную свободу действий. В то же время она обладает большим количеством недостатков некоторые, из которых хотелось бы перечислить: очень неразвитый интерфейс с пользователем, поэтому большая нагрузка ложиться на программиста при реализации более развитого и понятного интерфейса, данная ОС не имеет возможности адресовать более 1 Мб оперативной памяти, что накладывает определенные ограничения при программировании. Система MS DOS не поддерживает режим многозадачности, поэтому программу защиты необходимо реализовывать в виде резидентной программы, что является кропотливой и трудной работой. Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод, что реализация данного проекта в системе MS DOS /2/ не является оптимальным решением. Можно рассмотреть графическую надстройку MS DOS оболочку Windows 3.x, данная оболочка предоставляет программисту больше возможностей при построении развитого графического интерфейса, но она наследует такие недостатки, как очень неразвитую систему поддержки многозадачности, что является необходимым при реализации данного проекта.
В настоящее время наиболее распространенной операционной системой является — система Windows 95 фирмы Microsoft, эта ОС имеет ряд очень выгодных преимуществ во первых это высокоразвитый графический интерфейс, что очень ценится пользователями. Предоставляет программисту большое количество разнообразных функций API Win32, которые дают широкие возможности по построению того же интерфейса, более удобное управление памятью компьютера, которая перестала быть сегментированной и имеет ограничение при адресации 4 Гб, что вполне достаточно. Еще одним преимуществом является встроенная поддержка сетевых коммуникаций, что при реализации работы является насущной необходимостью. Предоставлены такие механизмы, передачи данных между программами, как DDE — динамический обмен данными, буфер обмена и OLE 2 — связывание и внедрение объектов. Достаточно хорошо реализован механизм не вытесняющей многозадачности и многопоточности. Операционная система Windows 95 избавила программистов от необходимости писать в программах вставки на языке Ассемблер, что является трудным занятием. Во многом эта ОС подходит для реализации работы, но в ней отсутствует возможность управлять приоритетами программ, так для обеспечения надежности при достижении необходимой частоты опроса подсистема управления должна иметь более высокий ранг приоритета выполнения по сравнению с остальной частью.
Операционная система Windows NT 4.0 /3/ включает в себя все достоинства Windows 95, и также является наиболее устойчивой к сбоям в программном обеспечении. Включает механизм рангов выполнения программ, такие как фоновый режим, обычный, высокий и реального времени. К преимуществу данной операционной системы следует отнести использование более меньшего кванта времени. Так любой другой ОС достижение частоты 50 Гц невозможно без перепрограммирования системного таймера, в Windows NT это возможно.
Ее недостатком стоит отметить высокие требования к ресурсам компьютера. Исходя из вышеизложенного стоит остановить свой выбор на системе Windows NT 4.0.
Языки программирования делятся на высокого и низкого уровня. К языкам программирования относится: язык низкого уровня - Ассемблер, и высокого - Си, Си++, Pascal /4/.
Написание программ на языке Ассемблер очень сложное и трудоемкое дело и требует высокой квалификации. Основной предпосылкой использования Ассемблера было невысокое быстродействие компьютера и недостаточный объем оперативной памяти, а данный язык позволял использовать наиболее полно все ресурсы компьютера. В настоящее время вычислительная техника имеет высокое быстродействие и низкий уровень цен на нее, что позволяет не прибегать к помощи этого сложного языка.
Распространенной средой программирования является Borland Delphi, с языком программирования Object Pascal. Данная среда программирования предоставляет широкие средства, при программировании интерфейсов и работе с базами данных, своей возможностью, как графического (визуального) построения программ так и традиционного написания программ. Delphi относят к средам быстрой разработки программ.
Программы, написанные на Delphi, являются объектно-ориентированными, что приносит свои преимущества и недостатки. Преимущество объектно-ориентированной программы в ее высокой структуризации, следовательно, более понятной. Программа строится на основе классов уже разработанных фирмой Borland, которые облегчают труд программиста, но при этом переносят нагрузку на ЭВМ. Недостатком Delphi является чрезмерное "раздувание" машинного кода программы и как следствие более высокие требования конечной программы к ресурсам и быстродействию ЭВМ.
Язык программирования Си часто называют языком среднего уровня из-за его гибкости и удобства. Данный язык предоставляет использовать во всей полноте все преимущества и возможности операционной среды, такие как управление памятью, потоками процессами. При помощи этого языка удобно осуществлять связь с аппаратными средствами компьютера, что необходимо при программировании подсистемы управления, программа написанная на Си не обладает излишним кодом, как это бы произошло в Delphi, и более быстродейственна.
С++ BUILDER – это достаточно новая среда разработки программ, в том числе и систем управления базами данных. Это сочетание языка объектно-ориентированного программирования C++ с дружественной программисту средой разработки, которая предполагает использование при разработке программ компонентов - готовых элементов интерфейса и элементов, которые обеспечивают многочисленные функции обработки данных (не относящиеся к созданию интерфейса). Большие возможности управления базами данным. BDE (Borland Database Engine) является встроенным средством работы с базами данных. BDE является стандартным программным средством промежуточного уровня для доступа ко всем популярным форматам баз данных. BDE также имеет широкие возможности доступа к базам данных архитектуры клиент-сервер, возможности управления базами данных с помощью языка структурированных запросов SQL (Structured Query Language). Поэтому разработку системы более удобно проводить в среде С++ BUILDER.
2.5. Предварительная оценка технико– экономических показателей
Так как Информационная Система Университета будет работать в системе реального времени и в то же время центральный компьютер будет обрабатывать большое количество информации, то компьютер должен быть максимальным по быстродействию, иметь большой объем памяти и дисковое пространство. В качестве системных ресурсов машины администратора рекомендуется взять процессор – PC Pentium 366, память – 64 Мбайт оперативной памяти, жесткий диск – 3,2 Гбайт, монитор – SVGA или более мощный. Компьютер с такой конфигурацией обойдется университету в 15 тыс. рублей. В качестве операционной системы рекомендуется установить – Windows NT. Покупка операционной системы, такой как Windows NT, обойдется в 5 тыс. рублей.
При правильно построенной политике подачи объявления: преподавателям и студентам бесплатно, объявления рекламного характера сторонних лиц оплачиваются по некоторой тарифной сетке, позволит открыть новую статью доходов университета и окупить все затраты на построение ИСУ.
3. Полномасштабная функциональная схема верхнего уровня ИСУ
Прежде чем разрабатывать функциональную схему следует определить место и положение Информационной Системы Университета в системе обмена информации существующей на данный момент. На сегодняшний день большинство рутинной работы и процесс обучения в университете выполняются на персональных компьютерах. Они расположены в деканатах, кафедрах, учебных аудиториях, почти все компьютеры в университете связаны в одну многофункциональную локальную сеть, или будут связаны в обозримом будущем, которая имеет доступ к глобальной информационной сети Internet /5-8/. Что позволяет быстро и качественно, не прибегая к бумажным технологиям, обмениваться информацией как внутри университета, так и за его пределами.
В одну из основных задач входит определение рационального и обоснованного места ИСУ в данной существующей системе. Учитывая ранее описанные задачи ИСУ и существующую схему обмена информации /9,10/, была разработана схема представленная на рисунке 2.
Внедрение ИСУ в сеть передачи данных
Под центральным компьютером понимается некоторый персональный компьютер на котором работает программа управления и взаимодействия как с нижним уровнем ИСУ так и с удаленными ПК. Данная программа будет именоваться в дальнейшем - "Сервер". Программа, работающая на удаленных ПК в локальной сети – "Клиент".
Следует также четко разграничить верхний и нижний уровень. Под верхним уровнем понимается система управления всей ИСУ. Верхний уровень реализуется в виде программы управления и включает в себя функции управления, слежения и взаимодействия всех частей ИСУ. Нижний уровень, представляет из себя набор устройств, аппаратный интерфейс взаимодействия с верхним уровнем, алгоритмы работы устройств и способы вывода информации.
Как уже было сказано выше, верхний уровень в свою очередь делится на две подсистемы "Сервер" и "Клиент". "Сервер" делится на три уровня.
подсистема управления;
интерфейсная подсистема взаимодействия "Сервера" с администратором системы;
подсистема взаимодействия с "Клиентом".
В приложении 1 представлена функциональная схема с подсистемами управления и интерфейсной подсистемой взаимодействия "Сервера" и администратора системы.
Подсистема взаимодействия с "Клиентом" представлена отдельной схемой в приложении 2.
Функциональная схема "Клиент" представлена в приложении 3.
Задачи подсистемы управления включают надежное функционирование ИСУ, ее устойчивость к различным возмущением из вне, своевременное выполнение всех необходимых функций управления, исключение возможностей потери пакетов, качественное выполнение всех задач реализованных в системе, возможность работы в автономном режиме без вмешательства администратора системы.
Интерфейсная подсистема взаимодействия "Сервера" с администратором системы реализует возможность вмешательства в функционирование работы ИСУ администратора системы, изменение параметров работы ИСУ, получение различной справочной информации, предоставление администратору выполнение функций добавления, удаления и редактирования списка пользователей ИСУ.
Подсистема взаимодействия с "Клиентом" реализовывает функции подачи объявления с удаленной машины их правильный и надежный прием, возможность пользователей, если они зарегистрированы в системе, узнать свой приоритет, список и описание устройств функционирующих в системе.
Подсистема Клиент работающая на удаленной машине реализовывает функции связи с Сервером, а точнее с подсистемой взаимодействия с "Клиентом", получение от сервера списка и описание устройств функционирующих в ИСУ, возможность удаленной отправки объявления в ИСУ.
4. Описание функционирования верхнего уровня ИСУ (Сервер)
4.1. Инициализация системы
Во время запуска системы управление передается процедуре Init, функция которой привести в однозначное соответствие данные, хранящиеся на диске и данные, расположенные в оперативной памяти системы. Все основные переменные, используемые в системе, имеют свои копии на жестком диске, при изменении данных изменения также происходят и на диске, что позволяет при аварийном отключении восстановить ее состояние на момент выхода системы из строя.
Инициализации подлежат следующие переменные:
массив устройств, который содержит данные об устройствах не способных выполнять свои функции на данный момент времени;
так как отключение системы могло произойти во время некоторого сбоя, процедура Init должна выяснить, чем в данный момент занимается каждое устройство нижнего уровня. И произвести инициализацию динамического массива, который в каждый момент времени отображает текущее состояние нижнего уровня. Для этого процедура Init последовательно вызывает процедуру Order;
временный массив объявлений содержит объявления принятых от пользователя или администратора, но не успевших обработаться системой.
4.2. Прием сообщений от нижнего уровня
Любое сообщение, полученное от нижнего уровня, поступает во входной буфер.
После приема сообщения генерируется прерывание, которое вызывает процедуру Datas_up. Задача данной процедуры состоит в обработке сообщения и заполнения массива "Входящих сообщений". Массив представляет собой следующую структуру данных представленную в таблице 1.
Таблица 1 - Структура массива входящих сообщений
|
Переменная |
Тип переменной |
|
Номер устройства |
Integer |
|
Тип сообщения |
Integer |
|
Ошибка |
Integer |
|
Ответ |
Integer |
|
Номер объявления |
Integer |
|
Идентификатор присутствия |
Boolean 0-нет 1-есть |
Для каждого устройства существует свой массив.
Переменные "Тип сообщения", "Ошибка", "Ответ", "Номер объявления" заполняется в зависимости от типа сообщения. "Номер устройства" это не что иное, как адрес источника. Также проверяется "Контрольная сумма" принятого сообщения и переменная "Идентификатор присутствия" принимает логическое значение истина.
Процедура Control постоянно проверяет переменную "Идентификатор присутстви" . Как только данная переменная принимает значение истина, процедура проверяет "Тип сообщени". В зависимости от "Типа сообщения" Control выполняет следующие действия :
"Тип сообщения" = 01.
Control вызывает процедуру Order с параметром "Номер устройств". Order проверяет по "Динамической модел", чем в данный момент должно заниматься это устройство. Если устройство должно выводить некоторое сообщение, то Order формирует сообщение с "Типом сообщения" = 02 и помещает его в массив исходящих сообщений. Если устройство не должно ни чего делать, то Order также формирует сообщение с "Типом сообщения" = 02 но поле "Текст" остается пустым.
"Тип сообщения" = 02.
Если переменная "Ошибка" = 0, то Control обнуляет все переменные в массиве исходящих сообщений. "Массив исходящих объявлений" обнуляются.
Если "Ошибка" =1, переменная "Повтор" в массиве исходящих сообщений принимает значение = 1 и время = 60.
После массив входящих объявлений обнуляется.
"Тип сообщения" = 03.
Если переменная "Ответ" = 0, то переменная "Занят" в "Динамической модели" принимает значение 0.
Если переменная "Ответ" =1, то переменная "Занят" в "Динамической модели" принимает значение =1 и переменная "Номер объявления" в "Динамической модели" = "Номер объявления" в массиве входящих сообщений.
После массивы входящих и исходящих объявлений обнуляются.
"Тип сообщения" = 04.
Переменная "Повтор" в массиве исходящих сообщений принимает значение = 1 и время = 60.
"Массив входящих объявлений" обнуляется.
4.3. Отправка сообщений на нижний уровень
Для отправки сообщения на нижний уровень системы служит процедура Datas_down, которая постоянно проверяет значения переменных "Идентификатор присутствия" в массиве исходящих сообщений. Если данная переменная имеет значение истина, то Datas_down формирует пакет в зависимости от "Типа сообщения" и помещает его в выходной буфер.
"Массив исходящих сообщений" имеет следующую структуру данных представленную в таблице 2.
Таблица 2 - Структура массива исходящих сообщений
|
Переменная |
Тип переменной |
|
Номер устройства |
Integer |
|
Тип сообщения |
Integer |
|
Текст объявления |
String |
|
Номер объявления |
Integer |
|
Идентификатор присутствия |
Boolean 0-нет 1-есть |
|
Повтор |
Integer принимает значения 0,1 или 2 |
|
Время |
Integer принимает значения от 60 до 0 |
Для каждого устройства существует свой массив.
Если пришло время вывода объявления находящегося в массиве не опубликованных объявлений, то процедура Control формирует сообщение с "Типом сообщения" 02. Формирование сообщения происходит путем считывания данных из массива неопубликованных объявлений и заполнение массива исходящих сообщений. Переменной "Повтор" в массиве исходящих сообщений присваивается значение = 0, а переменной "Время" значение = 60. Также переменной "Идентификатор присутствия" присваивается значение истина.
4.4. Другие функции выполняемые в системе
В системе могут быть случаи, когда устройство нижнего уровня не отвечает на запросы. Чтобы распознать данные устройства и впредь к ним не обращаться следует контролировать все пакеты уходящие на нижний уровень. Данную функцию выполняет процедура Waiting. После того как система сформировала сообщение и записала его в массив исходящих сообщений, процедура Waiting начинает каждую секунду уменьшать значение переменной "Время" в массиве исходящих сообщений, от 60 до 0. Как только значение достигло 0, происходит проверка переменной "Повтор". Если данная переменная < 3, то ее значение увеличивается на 1 и значение "Время" = 60. В случае если переменная "Повтор" достигло значения = 3, то Waiting обнуляет массив исходящих сообщений и делает соответствующую пометку в массиве не работающих устройств.
Обработкой поступивших сообщений занимается процедура Processing. Она берет поступившие сообщения из временного массива объявлений, обрабатывает их и добавляет в массив всех объявлений находящийся на диске. В случае если пользователь или администратор системы выбрали устройство, которое помечено как неработающее, Processing формирует сообщение с типом сообщения = 06 для удаленного пользователя или выводит его на экран для администратора системы. Далее данная процедура просматривает объявления в массиве всех объявлений, и если подошло время, для вывода объявления, помещает данное объявление в массив неопубликованных объявлений.
При отправки сообщения с "типом сообщения" = 06, Processing проверяет устройства, которые выбрал "Клиент". Устройства, на которые клиент хочет передать свое объявление представляет собой 2 байтное число (см. рис. 3).
Кодирование устройств
2-х байтная строка устройств
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Рис. 3
По битам, которые помечены 1, процедура определяет номера устройств выбранных клиентом, сравнивает их с массивом устройств. Если устройство на которое необходимо вывести объявление является не работоспособным, то в соответствующие биты переменной "Не работающие устройства" массива исходящих сообщений клиенту принимают значение истинно, т.е. = 1. После этого объявление исправляется и посылается в массив неопубликованных объявлений и записывается на диск.
4.5. Администрирующие функции системы
Во время работы ИСУ человек исполняющий функции администратора способен внести некоторые коррективы в функционирование системы. В частности в его задачу входит изменение, дополнение и удаление пользователей в системе, проводить контроль функционирования устройств нижнего уровня, подключение и отключение данных устройств, оформление объявления с самым высоким приоритетом вывода. Только администратор может получить справочную информацию о состоянии системы в любой момент времени.
За получение справки отвечает процедура Inquiry. В ее функцию входит получение запроса от администратора системы и выдачу информации в некотором структурированном виде. Inquiry имеет доступ ко всем информационным массивам ИСУ хранящимся как на диске так и в оперативной памяти.
Для проведения диагностики нижнего уровня системы по заданию администратора служит процедура Diagnostics. Она формирует сообщения на нижний уровень системы с "Типом сообщения" = 03 и помещает его в массив исходящих сообщений. После посылки сообщения каждому устройству нижнего уровня Diagnostics, выдает сообщение администратору системы о том, что информация, о функционировании системы будет выдана через 4 минуты. Т.к. в случае неправильной работы будет автоматически осуществлены 3 запроса на нижний уровень и ожидание ответа на каждый из них в течении 60 секунд, за правильную работу данной функции отвечает процедура Waiting. После 4 минут процедура Diagnostics выводит содержание массива устройств на экран монитора. Процедура Diagnostics может выводить быструю диагностику устройств нижнего уровня. В этом случае она не формирует сообщения на нижний уровень, а просто выводит содержание массива устройств на экран. Можно принудительно запретить работу некоторого устройства или добавить новое, изменив содержание массива устройств.
Оформление заявки на подачу объявления осуществляет процедура Application. После принятия объявления Application сохраняет его во временном массиве объявлений.
Процедура Work_DB осуществляет полный доступ к базе данных пользователей и позволяет редактировать, удалять и добавлять записи пользователей.
4.6. Функции работы с клиентом
Также как и с нижним уровнем, все сообщения приходящие от "Клиента" помещаются во входной буфер. После чего с помощью процедуры Datas_up2, которая активизируется прерыванием, данные разбиваются и помещаются во входящий массив сообщений клиента. Данный массив имеет следующую структуру представленную в таблице 3.
Таблица 3 - Структура массива входящих сообщений клиента
|
Переменная |
Тип переменной |
|
Тип сообщения |
Integer |
|
Текст объявления |
String |
|
Сетевое имя |
String |
|
Пароль |
String |
|
Контрольная сумма |
Boolean 0-правильная 1-неправильная |
|
Идентификатор присутствия |
Boolean 0-нет 1-есть |
|
Приоритет |
Integer |
|
Устройство |
Integer |
|
Адрес источника |
Integer |
Все переменные заполняются в зависимости от типа сообщения, т.к. каждый тип сообщения имеет свой формат пакета. Также вычисляется "Контрольная сумма" принятого сообщения и переменная "Идентификатор присутствия" принимает логическое значение истина.
Массив имеет 5 копий для сообщений принятых, но не обработанных Interaction. Массив имеет циклическую структуру.
Всю работу по обработке сообщений клиента и ответ на них берет на себя процедура Interaction. Она постоянно опрашивает переменную "Идентификатор присутствия" на наличие истинного значения. Как только данная переменна, принимает значение истинно, Interaction определяет значение переменной "Тип сообщения" и в зависимости от ее значения выполняет необходимые действия.
"Тип сообщения" = 05.
Interaction обращается к "Базе Данных Пользователей" (БДП) и сравнивает имя пользователя и пароль, полученные от "Клиента". В случае если имя пользователя существует в базе данных, и пароль совпадает, Interaction считывает значения приоритета и формирует сообщение Клиенту с Типом сообщения – 05. Переменная "Ошибка" в массиве исходящих сообщений клиенту, значение 0, Сетевое имя – имя переданное "Клиентом", "Приоритет" – приоритет из базы данных.
Если данное "Сетевое имя" не обнаружено в БДП, то процедура формирует сообщение с "Типом сообщения" 05. В поле "Ошибка" значение 1. В поле "Сетевое имя" значение "Гость", "Приоритет" наименьший.
Если "Сетевое имя" существует в базе данных, но пароль не совпадает с паролем отправленным "Клиентом", то Interaction отправляет то же самое сообщение, но в поле "Ошибка" значение 2. "Сетевое имя" также получает значение "Гость" с наименьшим "Приоритетом".
Структура массива исходящих сообщений клиенту представлена в таблице 4.
Таблица 4 - Структура массива исходящих сообщений клиенту
|
Переменная |
Тип переменной |
|
Тип сообщения |
Integer |
|
Текст |
String |
|
Сетевое имя |
String |
|
Приоритет |
Integer |
|
Ошибка |
Integer |
|
Идентификатор присутствия |
Boolean 0-нет 1-есть |
|
Не работающие устройства |
Integer |
|
Адрес приемника |
Integer |
Массив имеет 5 копий для уменьшения периода ожидания во время отправки сообщения "Клиенту".
"Тип сообщения" = 06.
При получении "Сервером" данного сообщения от "Клиента", процедура Interaction заполняет временный массив объявлений, значение переменных данного массива берутся из массива входящих сообщений клиента.
"Тип сообщения" = 07.
Если от "Клиента" пришло сообщение с неправильной контрольной суммой, то "Сервер" формирует сообщение с данным "Типом сообщения", т.е. 07.
"Тип сообщения" =08.
Сообщение посылается "Клиентом" и представляет собой запрос на описание устройств существующих в системе. Interaction считывает из массива устройств, все значения, и формирует сообщение с "Типом сообщения" = 08.
5. Описание функционирования верхнего уровня ИСУ (Клиент)
5.1. Регистрация пользователя
Для того чтобы пользователь имел возможность отправлять объявления, ему следует получить свой приоритет, если он зарегистрирован в системе. Пользователь, не зарегистрированный в системе, получает "Сетевое имя" "Гость" с наименьшим приоритетом.
При запуске "Клиентской" части системы пользователь имеет возможность послать сообщение "Серверу" с "Типом сообщения" = 05. За получение приоритета от сервера отвечает процедура Get_priority. Она запрашивает у пользователя его "Сетевое имя" и "Пароль". После формирует сообщение и посылает его "Серверу".
Get_priority позволяет пользователю получить "Сетевое имя" "Гость" и наименьший приоритет, не устанавливая связи с "Сервером". переменная "Ок", которая говорит о том, что пользователь имеет право отправлять сообщения принимает значение истинно.
Для отправки сообщения "Серверу" Get_priority заполняет массив исходящих сообщений серверу, и устанавливает переменную "Идентификатор присутствия" в истинно. Данный массив имеет следующую структуру представленную в таблице 5.
Таблица 5 - Структура массива исходящих сообщений серверу
|
Переменная |
Тип переменной |
|
Тип сообщения |
Integer |
|
Текст объявления |
String |
|
Сетевое имя |
String |
|
Пароль |
String |
|
Идентификатор присутствия |
Boolean 0-нет 1-есть |
|
Приоритет |
Integer |
|
Устройства |
Integer |
|
Адрес источника |
Integer |
Процедура Datas_down3 постоянно проверяет значение переменной Идентификатор присутствия, если она приняла значение, истинно формирует пакет и помещает его в выходной буфер 3.
5.2. Отправка объявления Серверу
За данную функцию отвечает процедура Send_message. Она запрашивает у пользователя информацию о том когда, на какое устройство и какое объявление надо вывести. Также она проверяет переменную "Ок", в случае истинного значения пользователю разрешено отправлять объявление. После получения всех необходимых данных процедура заполняет массив исходящих сообщений серверу с типом сообщения = 06. И устанавливает переменную "Идентификатор присутствия" в истинное значение.
Информацию об устройствах процедура берет из массива устройств.
Если пользователь хочет обновить свою информацию в массиве устройств, то Send_message формирует сообщение серверу с "Типом сообщения" 08.
5.3. Прием сообщений от Сервера
Любое сообщение, пришедшее от "Сервера" помещается во "Входной буфер3". И генерируется прерывание, которое вызывает процедуру Datas_up 3. данная процедура разбивает принятый пакет и инициализирует переменные в массиве входящих сообщений от сервера. Переменная "Идентификатор присутствия" принимает значение истинно. В задачу данной процедуры включается функция по проверке контрольной суммы принятого пакета. Если контрольная сумма не верна, то переменная "Контрольная сумма" в массиве входящих сообщений от сервера принимает значение истинно. "Массив входящих сообщений от сервера" имеет следующую структуру представленную в таблице 6.
Таблица 6 - Структура массива входящих сообщений от сервера
|
Переменная |
Тип переменной |
|
Тип сообщения |
Integer |
|
Текст |
String |
|
Сетевое имя |
String |
|
Приоритет |
Integer |
|
Ошибка |
Integer |
|
Идентификатор присутствия |
Boolean 0-нет 1-есть |
|
Не работающие устройства |
Integer |
|
Контрольная сумма |
Boolean |
За прием сообщений отвечает процедура Get_message. Она постоянно проверяет переменную "Идентификатор присутствия" в массиве входящих сообщений от сервера. Если данная переменная принимает значение истинно, то процедура проверяет значение "Тип сообщения" и в зависимости от него выполняет определенные действия.
"Тип сообщения" = 05.
Get_message проверяет значение переменной "Ошибка" в массиве входящих сообщений от сервера. Если "Ошибка" = 0, пользователь получает информацию о том, что его "Сетевое имя" и "Пароль" приняты системой и ему разрешено посылать объявления с зарегистрированным заранее приоритетом. "Ошибка" =1, пользователь информируется о том, что его "Сетевое имя" не обнаружено в базе данных пользователей. "Ошибка" = 2, пароль введенный пользователем не верен. В двух последних случаях пользователю будет разрешено посылать сообщения под "Сетевым именем" "Гость" и минимальным приоритетом. Переменная "Ок" принимает значение истинно.
"Тип сообщения" = 06.
Если переменная "Неработающие устройства" в массиве входящих сообщений от сервера = 0, то выводится сообщение пользователю на экран, что его объявление было успешно принято и обработано системой.
Если данная переменная не равна 0, то вычисляется номера бинарных единиц и по массиву устройств определяется не работающие устройства. Выводятся данные устройства, и сообщается пользователю, что его объявление не будет на них выведено.
"Тип сообщения" = 07.
"Сервер" сообщает клиенту, что система приняла сообщение от данного пользователя, но контрольная сумма у принятого сообщения неправильная и просит пользователя повторить сообщение. Get_message выводит соответствующую информацию на экран пользователя.
"Тип сообщения" = 08.
В зависимости от переменной "Текст" в массиве входящих сообщений от сервера процедура Get_message заполняет массив устройств. И информирует об этом пользователя.
6. Входная и выходная информация
Вся информация, циркулирующая в системе, представляет собой некоторые символьные выражения. Всю входную и выходную информацию можно подразделить на информацию обеспечивающую управление, осуществляющую запрос и справочную информацию. Входная и выходная информация группируется по типам и представляет собой пакеты/11/, с помощью которых и осуществляется связь между различными частями системы. В связи с тем, что в системе не должно возникать ни каких непредсказуемых ситуаций, т.е. система должна однозначно реагировать на все типы сообщений полученных ею, были разработаны типы пакетов, которые имеют строгую структуру и представлены в пункте "Формат и структура пакетов циркулирующих в системе". Были рассмотрены и определены все возможные ситуации, возникающие в системе и на каждую ситуацию, определено строгое поведение ИСУ.
Информация и команды, возникающая в системе, зависят от того, что пользователь требует от ИСУ. Основная информация, получаемая от пользователя, это текстовые объявления, которые он хочет опубликовать в системе. В зависимости от того, на какое из устройств произойдет вывод данного объявления, ИСУ преобразовывает его в нужный формат и выводит на устройство вывода /12/.
Существуют различные устройства вывода. Некоторые из них представлены на рисунке 4.
Устройства вывода
Устройства вывода бегущая строка (см. рис. 5), позволяет выводить строчные объявления, при выводе которых возникает иллюзия движения. Движение осуществляется с лева на право, с некоторой установленной скоростью.
Бегущая строка
1
Текстовое табло
Текстовое табло (см. рис. 6) позволяет выводить текст в любой части экрана, смещать его и создавать иллюзию движения, как и бегущая строка. Основное достоинство текстового табло - позволяет выводить большее количество строк за единицу времени.
Графическое табло
Графическое табло (см. рис. 7) позволяет выводить не только текстовые сообщения но и простую графику. Формирование рисунка может происходить в любом месте табло и зависит только от фантазии создателя объявления и от разрешающей способности графического табло.
Помимо рассмотренных устройств, существует огромное количество приспособлений и устройств для вывода различной информации, как специализированной так и универсальной.
К универсальным относятся все устройства рассмотренные выше. Их особенность заключается в том, что они могут выводить любую информацию, поступающую на входы данных устройств. Эта особенность делает их немного сложнее и дороже, но в тоже время позволяет использовать в полной мере все возможности и приспосабливать их к меняющимся целям и запросам потребителя.
К специализированным устройствам вывода можно отнести устройства, которые выводят только определенную информацию. Примером может служить временные табло, отображающие текущее время. Табло для котировок акций, табло процентных ставок, табло отображающие температуру, влажность. Во время футбольных или баскетбольных матчей, специализированные табло выводят информацию о текущем счете игры. Еще одна особенностей специализированных устройств заключается в том, что они не требуют удаленного управления. Это можно охарактеризовать на примере: измерение температуры воздуха, оцифровывание этого значения и вывод его на табло, осуществляется автоматически в самом устройстве, и не требует ни какого вмешательства из вне.
Любое из данных устройств может быть помещено в систему. Управление может быть централизованно. То есть информация может быть получена из внешних источников, обработана системой и выведена на устройства вывода. Либо как в случае со специализированными устройствами, информация может быть получена самим устройством, им обработана и им же выведена.
7. Формат и структура пакетов, циркулирующих в ИСУ
На рисунке 8 изображен общий формат пакетов, используемых при обмене информацией.
Формат пакета
|
Заголовок пакета |
Адрес источника |
Адрес приемника |
Тип сообщения |
Текст |
Контрольная сумма |
Префикс пакета |
Рис. 8
"Заголовок пакета" и "Префикс пакета" предназначен для выделения пакета из информационного потока и синхронизации приемника и источника.
"Адрес приемника" – это адрес того устройства, которому предназначен пакет.
"Адрес источника" – это адрес того устройства, где был создан пакет.
"Тип сообщения" – информирует приемник о структуре поля "Текст".
"Текст" – текст сообщения.
"Контрольная сумма" – служит для обнаружения ошибок при приеме пакета. Для вычисления контрольной суммы необходимо найти сумму всех байтов полей "Место назначения", "Адрес отправителя", "Тип сообщения" и "Сообщение". Если полученная контрольная сумма будет совпадать с числом заголовок пакета или префикс пакета, то ее нужно инвертировать.
Далее перечислены все типы сообщений существующих в системе.
01 – Нижний уровень информирует верхний о том, что в процессе, каких либо сбоев информация, хранящаяся в оперативной памяти устройства нижнего уровня, имеет неправильную контрольную сумму. Поле "Текст" имеет нулевую длину.
02 – Если сообщение пришло от верхнего уровня, то в поле Текст первые 2 байта номер выводимого объявления, все последующее объявление, которое следует вывести устройством нижнего уровня. Если длина поля "Текст" = 0 то устройство ни чего не должно выводить.
Сообщение, посылаемое устройством нижнего уровня, информирует верхний уровень о правильном приеме сообщения. Поле "Текст" имеет длину в 1 байт. Если значение данного байта = 0, то устройство нижнего уровня правильно приняло сообщения и приступило к его выводу. Если значение данного байта = 1, то сообщение было принято с ошибкой.
03 – Верхний уровень требует информацию о работе данного устройства нижнего уровня. Поле "Текст" имеет нулевую длину.
Сообщение нижнего уровня является ответом за запрос верхнего уровня. Поле "Текст" имеет длину 3 байта. Если значение первого байта = 0, то устройство свободно, 2 и 3 байт также = 0. Если значение первого байта = 1, устройство в данный момент выводит объявление, номер которого помещается во второй и третий байт.
04 – Говорит о том, что было принято сообщение с неправильной контрольной суммой и является запросом для повторной передачи сообщения. Поле "Текст" имеет нулевую длину.
05 – Клиент посылает запрос серверу с просьбой проверить пользователя и выслать его приоритет. Поле "Текст" состоит из 20 байт, в первых 10 байтах находиться "Сетевое имя" пользователя, во вторых 10 байтах находиться его пароль.
Ответ "Сервера" на запрос клиента. В поле Текст 13 байт.1 байт – ошибка, 0 - ошибки нет , 1 - не существует данного сетевого имени в базе данных пользователя, 2 - сетевое имя обнаружено, но пароль не совпадает. 10 байт "Сетевое имя", 2 байта приоритет.
06 – "Клиент" посылает "Серверу" объявление, которое он хочет опубликовать. Поле "Текст" 2 байта приоритет, 2 байта устройства, 2 байта время, остальное под текст объявления.
Ответ "Cервера". Поле "Текст" из 2 байт. Если значение в данных байтах = 0, то объявление было успешно принято и будет опубликовано. Если не = 0 то смотрится по бинарной 1 и говорит о том что данное устройство не работоспособно.
07 – Посылается только "Сервером" и говорит о том, что было принято сообщение с неправильной контрольной суммой и является запросом для повторной передачи сообщения. Поле "Текст" имеет нулевую длину.
08 – "Клиент" требует список устройств и описание их. Поле "Текст" пусто.
Сервер отвечает на запрос. Поле "Текст" – 1 байт работает или не работает устройство, 1 байта номер устройства в массиве устройств. В данном случае под массивом устройств понимают 2 байтное число, которое как бы кодирует список устройств.200 байт на описание, данная структура может повторяться столько раз, сколько устройств в системе, но не больше 16. Данная информация находится в массиве устройств.
8. Модульная схема алгоритмов
8.1. Алгоритм процедуры (Control)
Алгоритм /13,14/ представлен на рисунках 9 - 12.
Алгоритм процедуры (Control)
Рис. 9
Данная процедура является основным звеном для связи верхнего уровня ИСУ с нижним уровнем. В ее задачу входит обработка всех сообщений принятых от нижнего уровня и формирование и отправка сообщений на нижний уровень.
Описание переменных присутствующих на блок схеме:
i – счетчик(Номер устройства);
id[i](вх) – "Идентификатор присутствия" по номеру записи в массиве входящих сообщений;
id[i](вых) – "Идентификатор присутствия" по номеру записи в массиве исходящих сообщений;
n – количество устройств нижнего уровня в ИСУ .
Рис. 10
Рис. 11
Рис. 12
8.2. Алгоритм процедуры (Order)
Данная процедура вызывается в том случае, если по каким либо причинам, система считает, что нижний и верхний уровень действуют не синхронно. Т.е. информация, хранящаяся в динамическом массиве верхнего уровня, не соответствует действительности. Для того чтобы восстановить правдивую информацию вызывается данная процедура с параметром "Номер устройства". Order формирует пакет на нижний уровень с запросом, чем занимается данное устройство. Если необходимо опросить все устройства нижнего уровня, процедура вызывается в цикле с новым параметром.
Процедура вызывается с параметром:
i – Переданный параметр ("Номер устройства").
Алгоритм представлен на рисунке 13.
Алгоритм процедуры (Order)
Рис. 13
8.3. Алгоритм процедуры перемещения данных (Datas_up)
Во входном буфере находиться принятый пакет сообщения. Его формат и структура описаны в пункте "Формат и структура пакетов циркулирующих в системе". Задача данной процедуры идентифицировать данный пакет, разбить его и заполнить массив входящих сообщений.
Описание переменных присутствующих на блок схеме:
N – "Номер сообщения" (служит для заполнения массива сообщения в системе).
Алгоритм представлен на рисунке 14.
Алгоритм процедуры перемещения данных (Datas_up)
Рис. 14
8.4. Алгоритм процедуры перемещения данных (Datas_Down)
Данная процедура занимается формированием пакетов и отправкой их на нижний уровень (см. рис. 15). Как только в массиве исходящих сообщений появилось сообщение, которое необходимо направить на нижний уровень, процедура формирует текстовую строку и помещает ее в выходной буфер.
Формат и структура пакетов циркулирующих в ИСУ описана в одноименном пункте. Для простоты описания алгоритма были введены следующие обозначения:
N – Количество устройств вывода в ИСУ; 1 - "Заголовок пакета"; 2 - "Адрес источника"; 3 - "Адрес приемника"; 4 - "Тип сообщения"; 5 - "Текст"; 6 - "Контрольная сумма"; 7 - "Префикс пакета".
Алгоритм процедуры перемещения данных (Datas_Down)
Рис. 15
8.5. Алгоритм инициализации системы(Init)
Алгоритм представлен на рисунке 16.
Алгоритм инициализации системы(Init)
Рис. 16
8.6. Алгоритм процедуры ожидания (Waiting)
Алгоритм представлен на рисунке 17.
Алгоритм процедуры ожидания (Waiting)
Рис. 17
8.7. Алгоритм процедуры обработки объявлений (Processing)
Все объявления принятые системой помещаются во временный массив объявлений. После чего с помощью процедуры Processing (см. рис. 18 - 21) они обрабатываются и помещаются в базу данных объявлений (массив объявлений). Также процедура выполняет одну из важнейших функций, а именно определяет время вывода сообщения и помещает его в массив неопубликованных объявлений. Исключает коллизии, т.е. если два разных сообщения должны быть опубликованы в одно и тоже время, данная процедура определяет приоритеты и принимает решение о первоочередном выводе того или иного объявления.
Переменные используемые в процедуре:
временный массив представляет собой массив записей, состоящий из 16 элементов. В каждой записи находиться два поля 1- "Номер устройства" и 2 – "Номер объявления". Причем 1-вая строка в каждой записи содержит значение количества объявлений, время опубликования которых наступило, но по каким либо причинам они не были опубликованы;
J – номер временного массива;
К- номер строки;
Мах – максимальный приоритет;
МахК – строка где находится максимальный приоритет.
Алгоритм процедуры обработки объявлений (Processing)
Рис. 18
Рис. 19
Рис. 20
Рис. 21
8.8. Алгоритм процедуры взаимодействия с удаленным клиентом (Interaction)
Алгоритм представлен на рисунках 22 - 26.
Условное обозначение:
Mas1=Массив входящих сообщений клиента;
Mas2=Массив исходящих сообщений клиенту;
Mas=Временный массив объявлений.
Алгоритм процедуры взаимодействия с удаленным клиентом (Interaction)
Рис. 22
Послать сообщение с Типом сообщения =07
Рис. 23
Обработать сообщение с Типом сообщения =05
Рис. 24
Рис. 25
Рис. 26
8.9. Алгоритм процедуры получения приоритета (Get_priority)
Алгоритм представлен на рисунке 27.
Условные обозначения:
Mas1=Массив исходящих сообщений серверу;
Mas2=Массив входящих сообщений от сервера.
Алгоритм процедуры получения приоритета (Get_priority)
Рис. 27
8.10. Алгоритм процедуры приема сообщения (Get_message)
Алгоритм представлен на рисунках 28 - 31.
Алгоритм процедуры приема сообщения (Get_message)
Рис. 28
Рис. 29
Рис. 30
Рис. 31
8.11. Алгоритм процедуры отправки объявления (Send_message)
Алгоритм процедуры отправки объявления (Send_message)
Алгоритм представлен на рисунке 32.
8.12. Другие процедуры ИСУ
Алгоритмы процедур Datas_up2, Datas_up3, Datas_Down2 и Datas_Down3 по своим выполняемым действиям аналогичны процедурам Datas_up и Datas_Down, по этой причине были выпущены из рассмотрения. Описание выполняемых функций и способов их реализации без построения модульной схемы представлены в выше лежащих главах дипломного проекта.
Проверка на завершение представлена на рисунке 33.
Рис. 33
9. Описание информационных массивов
9.1. Информационные массивы "Сервера"
Некоторые информационные массивы, существующие в системе, были описаны выше. Помимо них в системе представлены следующие структуры данных.
9.1.1. Массив объявлений
Структура массива "Массив объявлений" представлена в таблице 7.
Таблица 7 - Массив объявлений
|
Название поля |
Условное обозначение |
Размерность |
|
Идентификатор устройств |
Status_bar |
Integer |
|
Время начала вывода сообщения |
Time_B |
Data |
|
Текст сообщения |
Text |
Blob |
|
Приоритет сообщения |
Priority |
Integer |
|
Адрес источника |
Login |
String |
"Идентификатор устройств" - представляет собой двух байтовую структуру, которая кодирует все устройства в системе. Если пользователь выбрал то или иное устройство, то некоторый бит Идентификатора устройств, принимает значение бинарной единицы.
9.1.2. Динамический массив
Данный массив содержит информацию о функционировании нижнего уровня в любой момент времени. В случае любого сбоя или по запросу, можно обновить или получить необходимую информации о функционировании устройства нижнего уровня в любой момент времени. Структура динамического массива представлена в таблице 8.
Таблица 8 - Структура динамического массива
|
Название поля |
Размерность |
|
Номер устройства |
Integer |
|
Занят |
Boolean |
|
Номер объявления |
Integer |
Данный массив представляет собой массив записей по количеству имеющихся устройств. Номер устройства идентифицирует устройство нижнего уровня. Переменная "Занят" говорит о функционировании устройства в данный момент времени. Если переменная "Занят" имеет значение истинно в "Номер объявления" находится номер объявления, которое устройство выводит в данный момент времени.
9.1.3. Оперативная справка
Содержит массив, состоящий из 60 элементов динамического массива. Данный массив служит для оперативной выдачи информации о функционировании системы за последний час. Оперативная справка имеет циклическую структуру. При начале каждого цикла вся информация, содержащаяся в массиве, сохраняется на диске, в долгосрочной справке.
9.1.4. Долгосрочная справка
Массив, содержащий сведения, о функционировании нижнего уровня системы начиная с начала жизненного цикла ИСУ. Служит для анализа функционирования системы в любой момент времени или за некоторый промежуток.
9.1.5. Массив сообщений в системе
Любое сообщение, входящее в систему или исходящее из нее преобразуется в тип String и помещается в массив сообщений в системе. Который имеет циклическую структуру и содержит 100 элементов. При заполнении всех 100 элементов, массив копируется на диск и добавляется к массиву сообщений. После чего заполнение массива сообщений в системе начинается заново.
9.1.6. Массив сообщений
Содержит все сообщения в системе начиная с момента запуска системы и служит для анализа функционирования системы в любой момент времени на протяжении всего жизненного цикла ИСУ.
9.1.7. Временный массив объявлений
Все объявления принятые системой помещаются во временный массив объявлений и имеет такую же структуру, как и массив объявлений представленную в таблице 7. Данный массив состоит из 5 записей и служит для исключения возможности потери объявления принятых системой. Т.е. если система на данный момент времени выполняет, какую либо функцию, и не имеет возможности обработать объявления пришедшее в ИСУ, то данное объявление помещается во временный массив объявлений для последующей обработки. Массив имеет циклическую структуру и по мере обработки принятого объявления, объявление удаляется или точнее переносится в массив "Массив объявлений".
9.1.8. Массив не опубликованных объявлений
Данный массив содержит информацию об объявлениях, которые следует выводить в данный момент времени. Имеет структуру представленную в таблице 9.
Таблица 9 - Массив не опубликованных объявлений
|
Название поля |
Размерность |
|
Номер устройства |
Integer |