ЛЕКЦИИ (сокр. версия). Курс: Проектирование систем: Структурный подход Каф. Коммуникационные сети и системы, Факультет радиотехники и кибернетики Московский физико-технический институт (университет) / Марк Ш. ЛЕВИН Институт проблем передачи информации, РАН Окт 23, 2004 ПЛАН: 1.Анализ новой области 2.Иерархическое морфологическое проектирование: схема анализа и проектирования (иллюстративный пример для ноутбука) 3.Уровни систем: *система, * требованияs, *стандарты 4.развитие / эволюция модульной системы (иллюстративные примеры)s: *ноутбук, *устройство для обработки сигнала 5.Типовые операции системных изменений 6.Базовые задачи комбинаторной оптимизации для улучшения / адаптации систем

Анализ новой области: конструирование нового мира ДВЕ СИТУАЦИИ: 1.Принципиально новая область 2.Новая область для исследователя НОВАЯ ОБЛАСТЬ АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ СХЕМА: 1.Выявление основных концептов (объекты, ресурсы, цели, участники) 2.Выявление основных отношений на указанных концептах 3.Постановка главных задач (т.е., назначение ресурсов, планирование/ составление расписаний) 4.разработка схем решения 5.Решение численных примеров 6.Исследование реальных приложений 7.Др. КОНЦЕПТЫ ОТНОШЕНИЯ

Наши основные задачи проектирования систем СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ & ЗАДАЧА ПРОЕКТИОРОВАНИЯ 1.Моделирование системы (структурная модель, например: И-ИЛИ граф) 2.Многокритериальное сравнение 3.Выявление «узких мест» 4.Иерархическое модульное проектирование 5.Upgrade (улучшение, адаптация) 6.Много-стадийное проектирование 7.Моделирование процесса развития / эволюции (поток поколений системы) 8.Прогнозирование систем

Пример: Ноутбук Процессор CD-RWМодем Мой ноутбук: S = P*H*C*M P1(1)P1(1) P2(2)P2(2) P3(3)P3(3) S 0 =P 3 *H 1 *C 2 *M 1 (my PC) H1(3)H1(3) H2(2)H2(2) H3(2)H3(2) P H Hard disk C1(3)C1(3) C2(2)C2(2) C3(1)C3(1) M1(1)M1(1) M2(2)M2(2) M3(3)M3(3) C M H4(1)H4(1)

Пример: Ноутбук АЛЬТЕРНАТИВЫ: P 1 Intel-4 P 2 Intel-3 P 3 Celeron H 1 20Gb H 2 40Gb H 3 60Gb H 4 80Gb C 1 None C 2 Read C 3 Read & Write M 1 56 Kbit / sec M 2 48 Kbit / sec M 3 32 Kbit / sec

СРАВНЕНИЕ ноутбуков: Цена Надежность Техобсл. Удобство для Общий (-) (+) (+) upgrade(+) 1.Альт (6) (1) 2.Альт (5) (3) 3.Мой PC 900 (2) (1) 4.Альт (4) (2) 5.Альт (4) (3) 6.Альт (3) (2) 7.Произ-тво 700 (1) (1) в Москве 8.Альт (4) (4) Веса критериев: Пример: Ноутбук

УЗКИЕ МЕСТА: Цена для Надежность Damage Общее upgrade (-) (-) (+) 1.P (3) 2.H (1) 3.C (4) 4.M (2) Веса критериев: СЕЙЧАС: S 0 = P 3 * H 1 * C 2 * M 1 Пример: Ноутбук

Оценивание совместимости между альтернативами (пример для ноутбука) P1P2P3H1H2H3H4C1C2C3P1P2P3H1H2H3H4C1C2C3 H 1 H 2 H 3 H 4 C 1 C 2 C 3 M 1 M 2 M ЗАМЕЧАНИЕ: 3 соответствует лучшему уровню совместимости 0 соответствует несовместимости Лучшая комбинация : S 1 = P 1 * H 4 * C 3 * M 1 N(S 1 ) = (3 ; 4,0,0 )

Upgrade (пример для ноутбука) Точка ИДЕАЛ w=1 w=3 w=2 ДИСКРЕТНОЕ ПРОСТРАНСТВО КАЧЕСТВА: N(S) = ( w(S); n1(S), n2(S), n3(S) ) N(S 1 ) N(S 0 ) S 0 = P 3 *H 1 *C 2 *M 1 S 1 = P 1 *H 4 *C 3 *M 1

Upgrade (пример для ноутбука) Точка ИДЕАЛ w=1 w=3 w=2 Акция улучшения (upgrade) Дискретное пространство качества: N(S) = ( w(S); n1(S), n2(S), n3(S) ) N(S 1 ) N(S 0 ) S 0 = P 3 *H 2 *C 2 *M 1 Перспективная акция улучшения: H 1 => H 2 S 0 = P 3 *H 1 *C 2 *M 1 S 1 = P 1 *H 4 *C 3 *M 1

Пример для ноутбука Начальный вариант T 0 Прежде Сейчас Upgrade Улучшение S 0 =P 3 *H 1 *C 2 *M 1 S 0 =P 3 *H 2 *C 2 *M 1 S a =P 3 *H 1 *C 2 *M 3 S b =P 3 *H 1 *C 1 *M 3

Уровни развития / эволюции систем T0 СТАНДАРТЫ ТРЕБОВАНИЯ / КРИТЕРИИ СИСТЕМА

Процесс макро-эволюции для устройств обработки сигнала (пример) T0 Устройство измерения частоты Устройство анализа спектра Устройство аналоговой обработки Система аналоговой обработки Система цифровой обработки + гетеродин, + визуализация + магистраль (интерфейс) Система цифровой обработки С спец. компьютером special computer компьютер +спец. компьютер +обработка

Процесс макро-эволюции: Операции (общий случай) ОПЕРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ: I.Операции для DAs: 1.1.Изменение / улучшение DAs O 1 : A i => A i 1.2.Исключение DA O Добавление DA O Агрегирование DAs O 4 : { A i } => A a = A 1 &A 2 & … 1.5.Стандартизация DAs O 5 : { A i } => A s II.Операции для подсистем: 2.1.Изменение / улучшение подсистемы O Удаление подсистемы O Добавление подсистемы O Агрегирование системных частей O 9

Проектирование / планирование процесса изменения системы I.Характеристики операция изменения: 1.Требуемые ресурсы 2.Возможная полезность (прибыль) 3.Др. II.Бинарные отношения на операциях изменения: 1.Ограничения предшествования ( O i => O j ) 2.Эквивалентность 3.Дополнительность ВОЗМОЖНЫЕ КОМБИНАТОРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ: 1.Многокритериальное ранжирование 2.Задача о рюкзаке 3.Блочная задача о рюкзаке 4.Многокритериальная задача о рюкзаке 5.Многокритериальная блочная задача о рюкзаке 6.Задачи составления расписаний 7.Комбинаторный синтез (модульное проектирование) 8.Многостадийное проектирование