LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Управління процесом символьних перетворень при розв'язанні задач комп'ютерної алгебри

засоби підвищення ефективної продуктивності СКА;

  • розробити розвинену систему розпізнавання функціональних та структурних властивостей об'єктів мови СКА;

  • розробити апарат управління символьними перетвореннями;

  • виконати перевірку запропонованих засобів і методів на практиці.

    Об'єкт дослідження: процес символьних перетворень.

    Предмет дослідження: засоби символьних перетворень, їхня класифікація та інтелектуалізація алгоритмічної мови.

    Методи дослідження ґрунтуються на аналізі процесу рішення математичних та прикладних задач, теорії алгоритмів, теорії мов, теорії графів, методах трансляції, дослідженні обчислювального процесу, теорії оптимізації.

    Наукова новизна одержаних результатів:

    • вперше запропонована, досліджена й реалізована організація управління обчислювальним процесом СКА, що ґрунтується на виділенні іменуючих, режимних, розпізнавальних та перетворюючих засобів мови КА;

    • досліджений і реалізований новий тип даних СКА - багаторівнева ієрархічна структура, що дозволяє підвищити ефективність обчислень та перетворень;

    • вперше розроблене й обґрунтоване застосування нових ефективних функцій та операторів мови КА, пов'язаних із багаторівневою ієрархічною структурою;

    • запропонована й обґрунтована система базових розпізнавачів функціональних і структурних властивостей інформаційних об'єктів, що підвищує рівень автоматизації рішення задач;

    • розроблена система режимних процедур, які задають модифікації виконання перетворюючих засобів;

    • розроблені та досліджені ефективні методи й алгоритми для обчислень в алгебрах цілих, раціональних і десяткових чисел довільної довжини;

    • розроблені й перевірені на ефективність алгоритми реалізації мовних засобів, які забезпечують автоматичний режим рішення задач КА;

    • запропонований та реалізований універсальний апарат застосування формул з об'єктами більшої узагальненості.

    Практичне значення одержаних результатів. На основі теоретичних і практичних досліджень була вирішена задача по створенню і програмній реалізації алгоритмічної мови нового покоління з високим рівнем інтелекту АНАЛІТИК-2000 (А-2000), яка забезпечує підвищення продуктивності праці користувача. Мова орієнтована на реалізацію аналітичних і чисельно-аналітичних методів рішення наукових і прикладних задач. Апарат роботи з раціональними дробами й числами з довільною довжиною мантиси збільшує ефективність застосування числових методів і точність отриманих результатів. Мова містить апарат адаптації до різних класів задач за рахунок включення нових операцій і функцій. Вона максимально наближена до загальноприйнятої мови математики.

    Розроблене на теперішній час математичне забезпечення показало високу продуктивність праці користувача-програміста при рішенні математичних та інженерних задач, а також високу ефективність створенних засобів інтенсифікації процесу навчання дисциплінам, насиченим математичним апаратом.

    СКА АНАЛІТИК-2000 впроваджена в Полтавському національному технічному університеті ім. Юрія Кондратюка, в Харківському національному університеті ім. В.Н. Каразіна, в Харківському національному університеті радіоелектроніки та інш.

    Особистий внесок здобувача. Усі основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно.

    У публікаціях, які написані у співавторстві, автору належать:

    у роботах [2, 4, 8] обґрунтування нового типу даних і базових функцій СКА А-2000, у роботах [1, 3, 6, 7, 9] - розробка та програмна реалізація алгоритмів.

    Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати дисертації доповідалися на 2-й Міжнародній науково-практичній конференції “Интернет-образование-наука-2000” (ІOH-2000, Вінниця, 2000), на 4-му Сибірському конгресі по прикладній та індустріальній математиці, присвяченому пам'яті М.А. Лаврентьєва (ІНПРІМ-2000, Росія, Новосибірськ, 2000). Матеріали дисертації обговорювалися на засіданнях наукового семінару “Аналітичні й символьні обчислення на ЕОМ” в Інституті проблем математичних машин і систем НАН України.

    Публікації. Основні результати роботи викладено в 9 наукових працях, з яких 7 статей опубліковані у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України для спеціальності 01.05.03. З них одна одноосібна.

    Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури з 103 найменувань і додатків. Обсяг дисертації становить 128 сторінок основного тексту, включаючи 6 таблиць та 13 рисунків.


    ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

    У вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульовані мета й задачі досліджень, наведена наукова новизна одержаних результатів та їхня практична цінність.

    У першому розділі показані закономірності появи та вдосконалення систем комп'ютерної алгебри разом із розвитком засобів обчислювальної техніки. Описані основні етапи розвитку мов комп'ютерної алгебри та причини появи нових об'єктів мов КА. Поставлено задачу створення та реалізації мови КА, орієнтованої в основному на автоматичне рішення задач.

    Збагачення алгоритмічних мов є природним процесом, що почався з моменту появи перших ЕОМ. Об'єктами перших ЕОМ були числа “із фіксованою комою”, і вхідні мови цих ЕОМ не містили навіть таких “складних” операцій, як множення.

    Перші практично значимі роботи з автоматизації чисельно-аналітичних методів велися фізиками-теоретиками й фахівцями з небесної механіки. Вони ж були творцями перших спеціалізованих, а потім перших універсальних СКА. Одними з перших загальнодоступних мов того періоду можна вважати FORMAC, REDUCE. До того ж часу відноситься поява машин серії МІР. СКА цих ЕОМ включали універсальні мови сімейства АНАЛІТИК і були орієнтовані на реалізацію чисельно-аналітичних методів.

    В.М. Глушков вважав, що основним фактором ефективності ЕОМ серії МІР є продуктивність праці користувача-програміста. Правильність такого підходу зростала разом із ростом технічних характеристик ЕОМ і відношенням вартості праці користувача-програміста до вартості машинного часу. В інтерактивному режимі та на етапі налагодження програм продуктивність праці, як і раніше, дуже залежить від багатства інтерфейсу. Крім того, на продуктивність праці, разом зі складністю методів, невпинно впливає ріст орієнтованості СКА на автоматичний режим розв'язування задач, що пов'язано з ефективним управлінням процесом символьних перетворень.

    Принципова відмінність мов сімейства АНАЛІТИК від мов зарубіжних СКА полягає в тому, що управління процесом обчислень визначається не типом даних, а спеціальними режимними операторами й функціями, які діють на всю програму або її частину. Функції мов сімейства АНАЛІТИК визначаються досить узагальнено, й вибір потрібної гілки в реалізуючій функцію процедурі задається за допомогою певних режимних засобів. Хоча іноді це приводить до деякого падіння швидкодії, але такий підхід дозволяє обмежитися відносно невеликою кількістю функцій і приділити основну увагу підвищенню інтелекта мов СКА (зокрема, апарату розпізнавання функціональних та структурних властивостей даних). Все це забезпечує лаконізм та “прозорість” програм, спрощує їх


  •