Введение к работе
В настоящей диссертации рассматриваются проблемы применения объектно-ориентированного подхода (ООП) к разработке унифицированной инструментальной среды для создания приложений автоматизированного моделирования и проектирования (CAD/САМ) в различных предметных областях науки и техники.
Целями диссертационной работы являются:
-
Исследование возможностей и проблем применения ООП к реализации программных средств постановки и решения задач численного моделирования разнообразных физических явлений и технических систем;
-
Реализация на языке программирования Си++ объектно-ориентированной инструментальной среды для создания CAD/САМ приложений в различных научных и технических областях;
-
Апробация использования данной среды при реализации конкретных CAD/САМ приложений.
Актуальность работы.
В современных условиях постоянного совершенствования вычислительной техники, стремительного роста ее производительности и объема запоминающих устройств, более предпочтительным становится моделирование комплексных физических систем, описываемых множеством взаимосвязанных физических процессов. Создание крупных систем моделирования, способных решать задачи, возникающие в рамках междисциплинарных исследований, возможно лишь в результате тесного сотрудничества между исследовательскими группами, специализирующимися в различных научных областях. В данных условиях появляются потребности унификации базовых программных средств для постановки и решения задач моделирования, обеспечения множественного использования программного - кода в других проектах, его модифицируемости и адаптируемости к широкому кругу задач.
Традиционный процедурный подход к организации прикладного ПО не может в полной мере обеспечить выполнение перечисленных требований. Пакеты программ для численного моделирования, как правило, являются узко специализированными по видам задач, методам их решения и типам используемых данных, их модификация, развитие и адаптация к новым задачам, а также интеграция с другими программными средствами при создании функционально законченных приложений оказываются довольно проблематичными.
На наш взгляд, применение ООП, предоставляющего широкие инструментальные возможности для развития, модификации и множественного использования ПО, помогает решить данные проблемы. Реализация на его основе объектно-ориентированной среды для унифицированной разработки CAD/САМ приложений позволила бы обеспечить проводимые в на-
стоящее время научные и коммерческие проекты в области создания комплексных CAD/САМ систем необходимой инструментальной основой.
К наиболее значимым новым научным результатам выполненной работы относятся следующие:
предложена методика реализации основных компонентов объектно-ориентированной инструментальной среды для создания CAD/САМ приложений в различных научных и технических областях, основанная на оригинальной обобщенной концепции численного моделирования, применимой к широкому спектру физических явлений и технических систем;
предложена методика создания приложений численного моделирования на базе реализованной объектно-ориентированной инструментальной среды; методика основана на использовании широких инструментальных возможностей среды, предоставляемых объектно-ориентированной технологией программирования.
Практическая значимость проделанной работы заключается в возможности использования реализованной инструментальной среды при создании функционально законченных научных и промышленных CAD/CAM систем. Широкие инструментальные возможности среды, предоставляемые объектно-ориентированной технологией программирования, простота ее модификации и адаптации к конкретным задачам обеспечивают минимальные затраты на реализацию новых практически значимых приложений и возможность создания целых линий CAD/CAM систем на ее основе.
Апробация работы и публикации. Предложенные методики были апробированы при реализации проектов Российского фонда фундаментальных исследований и Государственной научно-технической программы «Информатизация России», выполненных в Институте системного программирования РАН. Результаты диссертационной работы докладывались на ХХШ международной конференции «Новые информационные технологии в науке, образовании и бизнесе» (г. Гурзуф, 1996), семинарах Института системного программирования РАН, Института автоматизации проектирования РАН и других семинарах и рабочих встречах. По теме диссертации опубликовано четыре печатных работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, двух приложений и содержит 25 рисунков, две таблицы и список литературы из 53 наименований. Объем работы составляет 112 страниц.
