Գրիգորյան, Արմեն Խաչատուրի

Информатика

Աշխատությունը նվիրված է բաշխված միջավայրերում իրականացվող գործընթացների նախագծման և վերիֆիկացման հիմնական գործիքային միջոցների ուսումնասիրությանը՝ կենտրոնանալով բաշխված համակարգերի կառուցվածքային և գործառական առանձնահատկությունների, գործընթացների մոդելավորման և դրանց ճշտության ստուգման մեթոդների վրա։ Բաշխված համակարգերում բազմաթիվ համակարգիչներ կամ հաշվարկային հանգույցներ համագործակցում են ընդհանուր խնդիրների լուծման համար, սակայն դրանց միջև հաղորդակցության ուշացումները, զուգահեռ գործողությունները, տվյալների փոխանակումը, հանգույցների հնարավոր խափանումները և ժամանակային անհամաժամանակությունը զգալիորեն բարդացնում են համակարգերի նախագծման ու ստուգման գործընթացը։ Այդ պատճառով բաշխված գործընթացների ճիշտ կառուցումը պահանջում է ոչ միայն ծրագրային լուծումների մշակում, այլև դրանց վարքագծի նախնական մոդելավորում և համակարգված վերիֆիկացիա։ Ուսումնասիրության առանցքում կարող է գտնվել բաշխված գործընթացների ֆորմալ և կիսաֆորմալ ներկայացման խնդիրը։ Մոդելավորման միջոցով հնարավոր է նկարագրել համակարգի բաղադրիչները, դրանց միջև փոխազդեցությունները, հաղորդագրությունների փոխանցումը, վիճակների փոփոխությունը և զուգահեռ ընթացող գործողությունները։ Այսպիսի մոտեցումը հնարավորություն է տալիս դեռևս նախագծման փուլում հայտնաբերել տրամաբանական հակասություններ, անհասանելի վիճակներ, փոխադարձ արգելափակումներ և այլ սխալներ։ Աշխատության կարևոր ուղղություններից է գործընթացների վերիֆիկացիայի տեսական հիմքերի ուսումնասիրությունը։ Վերիֆիկացիան ուղղված է պարզելու, թե արդյոք մշակված համակարգը համապատասխանում է նախապես սահմանված պահանջներին և արդյոք նրա վարքագիծը բավարարում է անհրաժեշտ հատկություններին։ Բաշխված միջավայրերի դեպքում կարող են ստուգվել անվտանգության, հասանելիության, ճիշտ ավարտի, համաժամացման և հաղորդակցության հետ կապված հատկություններ։ Այդ նպատակով կարող են կիրառվել վիճակների տարածության ուսումնասիրության, մոդելների ստուգման, ֆորմալ ապացուցման և այլ մեթոդներ։ Առանձնահատուկ ուշադրություն է դարձվում գործընթացների մոդելավորման տարբեր մոտեցումներին։ Դրանց միջոցով համակարգի վարքագիծը կարող է ներկայացվել վիճակների, անցումների, գործողությունների և հաղորդակցության հարաբերությունների միջոցով։ Նման ներկայացումը հնարավորություն է տալիս բարդ բաշխված գործընթացը վերածել ավելի պարզ և վերլուծելի մոդելի՝ պահպանելով դրա էական հատկությունները։ Մոդելի հիման վրա հնարավոր է ուսումնասիրել համակարգի հնարավոր վարքագծի տարբեր սցենարներ և ստուգել դրանց համապատասխանությունը սահմանված պահանջներին։ Աշխատության շրջանակում կարող են դիտարկվել նաև գործընթացների նախագծման ավտոմատացման գործիքները, որոնք հնարավորություն են տալիս ստեղծել մոդելներ, իրականացնել դրանց վերլուծություն, կատարել վերիֆիկացիա և որոշ դեպքերում ավտոմատ կերպով հայտնաբերել սխալներ։ Նման գործիքների կիրառումը կարևոր է հատկապես խոշոր բաշխված համակարգերում, որտեղ հնարավոր վիճակների և փոխազդեցությունների քանակը կարող է արագ աճել։ Ավտոմատացված վերլուծությունը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել ծրագրային սխալների հայտնաբերման ծախսերը և ավելի վաղ փուլում բացահայտել նախագծային խնդիրները։ Բաշխված համակարգերի նախագծման ժամանակ կարևոր խնդիր է նաև զուգահեռության կառավարումը։ Միաժամանակ գործող գործընթացները կարող են միմյանցից կախված լինել, փոխանակել տվյալներ կամ մրցակցել ընդհանուր ռեսուրսների համար։ Սխալ կազմակերպման դեպքում կարող են առաջանալ մրցակցային պայմաններ, փոխադարձ արգելափակումներ կամ տվյալների անհամապատասխանություն։ Այդ պատճառով վերիֆիկացիոն գործիքների միջոցով անհրաժեշտ է ուսումնասիրել ոչ միայն առանձին գործընթացների ճիշտ աշխատանքը, այլև դրանց փոխազդեցության բոլոր էական սցենարները։ Կարևոր նշանակություն ունի նաև խափանումների նկատմամբ համակարգի կայունության ուսումնասիրությունը։ Բաշխված միջավայրում առանձին հանգույցների, կապի կամ ծրագրային բաղադրիչների խափանումը կարող է ազդել ամբողջ համակարգի աշխատանքի վրա։ Հետևաբար նախագծման և վերիֆիկացիայի գործիքները կարող են կիրառվել համակարգի վերականգնման մեխանիզմների, հաղորդակցության հուսալիության և սխալների նկատմամբ կայունության գնահատման համար։ Աշխատության գործնական նշանակությունը կապված է այնպիսի մեթոդների և գործիքների ընտրության ու կիրառման հետ, որոնք հնարավորություն են տալիս բարձրացնել բաշխված համակարգերի նախագծման հուսալիությունը և նվազեցնել դրանց մշակման ընթացքում առաջացող ռիսկերը։ Գործիքային միջոցների համեմատական ուսումնասիրությունը կարող է հիմնվել դրանց արտահայտչականության, կիրառման բարդության, ավտոմատացման մակարդակի, մոդելների չափի նկատմամբ սահմանափակումների և վերիֆիկացիայի հնարավորությունների վրա։ Ընդհանուր առմամբ, աշխատանքը ներկայացնում է բաշխված միջավայրերում գործընթացների նախագծման և վերիֆիկացման խնդիրների համալիր ուսումնասիրություն՝ համադրելով մոդելավորման, ֆորմալ մեթոդների, ավտոմատացված ստուգման և ծրագրային ճարտարագիտության մոտեցումները։ Այն կարող է հետաքրքրել բաշխված համակարգերի, ծրագրային ապահովման նախագծման, ֆորմալ մեթոդների, համակարգերի վերիֆիկացիայի և համակարգչային գիտության ոլորտներում մասնագիտացող հետազոտողներին, ծրագրավորողներին և ուսանողներին։