М.М. ГОРБУНОВ-ПОСАДОВ - Системное обеспечение пакетов прикладных программ (1184225), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Разумеется, приподборе модулей могут учитываться не только такие параметры, как время ииспользуемая память, но и другие самые разнообразные свойства модулей.С другой стороны, описания проблемной семантики модулейобеспечивают универсальность их применимости. Как уже отмечалось, припланировании вычислений на основе вычислительных моделей модули,образующие расчетную цепочку, сцепляются по наименованиям их входов ивыходов. Существенным недостатком такого способа планирования являетсянеобходимость заранее предусмотреть все возможные сцепления модулей,которые будут возникать в цепочках, строящихся при планированииконкретных расчетов. В самом деле, предвидеть, в каких контекстахпонадобится использовать данный модуль и, следовательно, какие вели-чины могут соответствовать его входам и выходам, далеко не всегда удаетсядаже при решении сравнительно простых задач.
Так, например, при решениигеометрических задач часто бывает необходимо использовать модуль,способный обсчитывать прямоугольные треугольники, но не всегда заранееможно установить, что некоторый треугольник прямоугольный. Наличие же вбазе данных пакета МП знаний о предметной области и абстрактногоописания обсчитываемой данным модулем конфигурации позволяетнепосредственно в процессе планирования выявить все те конфигурации, ккоторым рассматриваемый модуль применим.Заметим также, что знания о предметной области и знания о возможных вней вычислениях могут накапливаться и корректироваться независимо друг отдруга. Возникающие при этом терминологические различия могут бытьликвидированы посредством ввода в базу данных пакета правил вывода,определяющих синонимию.
Разделение сложной задачи накопления знаний начасти, каждая из которых может решаться независимо, позволяет применятьэффективную технологию создания пакета.6.3.3. Язык пакета МП. В связи с тем, что пакет МП разрабатывался ввиде надстройки над информационно-логической системой ВОПРОСОТВЕТ-2, его язык был определен как расширение языка этой системы.Языковые конструкции системы ВОПРОС-ОТВЕТ-2 используются дляпредставления знаний о предметной области, семантики модулей и, наконец,для программирования этих модулей. Система позволяет разработчикупакета в режиме диалога вводить в базу данных новые знания и уточнять ужеимеющиеся, используя при этом лексику естественного языка. Пользователь,решающий геометрические задачи, также работает с пакетом МП в режимедиалога, применяя при этом специаль ные операторы языка пакета, которыепозволяют в удобной форме задавать основные фазы расчета.
Рассмотримэти операторы более подробно.Для описания чертежа используется операторСИТУАЦИЯ: Р1, Р2 .... РnЗдесь Рi (1 ≤ i ≤ n) - либо триплет «характеристика объект - значение», либоконструкция вида «ПРЯМАЯ – Т1Т2 … Тk», где Тj (1 ≤ j ≤ k) - буквы,обозначающие на чертеже точки, принадлежащие данной прямой. Эти буквыдолжны быть перечислены в порядке их следования впроизвольном направлении. Для полного описания чертежа необходимоуказать все представленнные на нем прямые и все принадлежащие им точки.Кроме того, нужно с помощью триплетов описать существенные отношения,имеющие место в пределах рассматриваемой ситуации, такие, например, какперпендикулярность отрезков, фиксированный размер каких-то элементовили их равенство и т.д. Программа, интерпретирующая этот оператор,используя знания о предметной области, содержащиеся в базе данных,порождает все элементы данной ситуации и в конечном счете заносит в базуданных подробное описание их свойств, хотя ни сами элементы, ни ихсвойства прямо в операторе не указываются.
Элементами ситуации, крометочек, могут быть отрезки, углы, треугольники, четырехугольники инекоторые другие объекты. В качестве индивидуальных имен этих объектовиспользуются принятые в геометрии обозначения, составленные из букв,идентифицирующих точки. Например, отрезок - АВ, угол - У-АВС,треугольник ACD. Порядок букв в таких составных именах при порожденииимен интерпретирующей программой устанавливается следующим образом:в именах отрезков и треугольников буквы следуют в алфавитном порядке, вименах углов на втором месте стоит имя вершины, а на первом и третьем имена концов в алфавитном порядке, в именах четырехугольников на первомместе первая в алфавитном порядке вершина, на втором - первая валфавитном порядке из двух смежных с ней и далее в полученномнаправлении обхода.
Отметим, что если пользователь употребляет именаэлементов ситуации в операторах системы ВОПРОС-ОТВЕТ-2, то он долженсохранять указанный способ их именования. Что же касаетсярассматриваемых ниже операторов языка пакета МП, то в них порядок буквможет быть произвольным. При интерпретации операторов буквы будутавтоматически переставляться нужным образом.Постановка конкретной задачи осуществляется с помощью оператора,имеющего вид:ЗАДАЧА: ДАНО А1 И А2 И ... И Аn ,НАЙТИ B1 И B2 И ... И Вm ,ОПТИМИЗИРУЯ С1 И С2 И ... Сk , НАЧАЛО ПРОГРАММЫ NЗдесь Аi (1 ≤ i ≤ п) - имена элементов ситуации, объявленных заданными, Вj(1 ≤ j ≤ m) - имена элементов, которые требуется найти.
Сl (1 ≤ l ≤ k) параметры оптимизации, а N - адрес, начиная с которого должна бытьразмещена реализующая решение данной задачи программа. Список заданныхэлементов, вообще говоря, может отсутствовать, поскольку необходимыеисходные величины могут быть уже определены при описании ситуации.Параметры оптимизации (такие, как время, длина и т.д.) являютсяхарактеристиками триплетов, входящих в описание модулей. Значения этиххарактеристик представляют собой числа, определяющие конкретныевеличины параметров. Кроме триплетов, задающих значения параметровоптимизации, в базе данных должны содержаться триплеты, определяющиевес соответствующих параметров. Истинная цена модуля в контекстерешаемой задачи представляет собой сумму произведений весов параметровоптимизации, перечисленных в рассматриваемом операторе, на конкретныезначения этих параметров, указанные в описаниях семантики соответствующих модулей.Среди параметров оптимизации есть особый параметр - цена.
Еслиуказание об оптимизации отсутствует, то оптимизация идет по этомупараметру.В результате выполнения оператора ЗАДАЧА генерируется готоваяпрограмма, обеспечивающая заданный расчет с учетом критериевоптимизации, и на терминал выдается сообщение о расположениипрограммы в памяти. Если задача не может быть решена, то на терминалтакже выдается соответствующее сообщение. В заключение, отметим, что наодном и том же чертеже можно задавать и получать совершенно различныеэлементы, решая, таким образом, разные задачи, которые ставятся в рамкаходной ситуации.Запуск полученной программы на счет осуществляется с помощьюоператораЗАПУСК: ПРИ А1 = К1 И А2 = К2 И ... И Аn = Кn ,НАЧАЛО ПРОГРАММЫ NЗдесь Аi и Кi (1 ≤ i ≤ п) - соответственно имена исходных элементов ситуациии задаваемые начальные значения этих элементов, а N - адрес началапостроенной ранее программы.
В результате выполнения рассматриваемогооператора вычисляются искомые величины и полученные значения выдаютсяна терминал. Разумеется, одна и та же программа может просчитыватьсянесколько раз с разными начальными данными. В том случае, когда значениякаких-либо исходных элементов не определены, на терминал выдаетсясоответствующий отказ.6.3.4. Общая схема функционирования. В общем виде пакет МПпредставляется состоящим из четырех компонентов (рис.6.3): системыВОПРОС-ОТВЕТ-2 и надстроенных над ней исполнителей операторовСИТУАЦИЯ, ЗАДАЧА и ЗАПУСК.Программы исполнителей, как и системы ВОПРОС-ОТВЕТ-2, реализованына автокоде БЕМШ.Как уже отмечалось, в результате выполнения оператора описанияситуации в базу данных заносится информация о свойствах элементовситуации и отношениях между ними. Сначала исполнитель СИТУАЦИЯ,используя указанные в обрабатываемом операторе прямые и принадлежащиеим точки, порождает триплеты, которые описывают все имеющиеся наданном чертеже отрезки.
Затем из отрезков конструируются углы,треугольники и четырехугольники. Свойства и отношения полученныхэлементов, определяемые структурой чертежа, дополняются фактами,представленнымитриплетами,которыеявляютсяпараметрамиобрабатываемого опера-тора. Вся эта информация непосредственно заносится в базу данных ииспользуется второй частью исполнителя СИТУАЦИЯ при выводе спомощью правил, представляющих общие знания о геометрии, болееподробных сведений о чертеже.Исполнитель оператора ЗАДАЧА работает следующим образом. Преждевсего осуществляется перевод постановки задачи во внутреннеепредставление.
Во внутреннем представлении каждому элементу ситуации,входящему в множество известных или искомых, ставится в соответствиенекий номер. Далее при планировании номера приписываются такжеэлементам ситуации, оказывающимся промежуточными величинамирасчета. Для хранения значений элементов ситуации, участвующих врасчете, отведен фрагмент массива Э, начиная с Э(1001), причем элементу сномером N соответствует компонент массива Э с номером 1001+N.Планирование расчета рассматривается как задача поиска минимальногопути в пространстве состояний. Состояния соответствуют всевозможнымподмножествам множества входных и выходных величин всехфункциональных модулей.
Переход из состояния в состояниеосуществляется применением одного из модулей. Во внутреннемпредставлении любое состояние задается битовой строкой. Если некийэлемент ситуации с внутренним номером N входит в данное состояние (т.е.если его значение считается в этом состоянии известным), то всоответствующем разряде внутреннего представления стоит 1. Множествавходов и выходов модуля М после сопоставления с некоторой конкретнойконфигурацией элементов ситуации также задаются парой битовых строк,обозначаемых соответственно вх (М) и вых (М). Такое внутреннеепредставление состояний, а также входов и выходов модулей удобно дляреализации операций, используемых при планировании.Планирование расчетной цепочки осуществляется двумя работающимиво взаимодействии компонентами исполнителя ЗАДАЧА: собственнопланировщиком и конкретизатором, извлекающим необходимую дляпланирования информацию из базы данных и переводящим ее во внутреннеепредставление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
