Решение задач эфемеридной астрономии средствами предметно-ориентированного языка программирования

• Автор: Михеева, Вероника Дмитриевна
• Шифр специальности: 01.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 224 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Исторические предпосылки и постановка задачи

1.1. Постановка задачи

1.2. Обоснование поставленной задачи

1.3. Анализ методов расширения языков программирования

1.3.1. Метод 1. Расширения доступны через АРІ

1.3.2. Метод 2. Расширения в виде подмножества базового языка

1.3.3. Метод 3. Расширения как строковые параметры АРІ

1.3.4. Метод 4. Расширения в виде новых языковых конструкций

1.3.5. Методы исполнения кода расширений
1.3.6. Методы интеграции и исполнения расширений в языке Дельта
1.4. Основные выводы
Глава 2. Определение языка Дельта
2.1. Выбор методов для построения определения языка Дельта
2.2. Определение конструкций языка Дельта
2.2.1. Табличный подход к обработке данных
2.2.2. Основные конструкции языка Дельта
2.2.3. Основные нововведения языка Дельта
2.3. Сопоставление с реляционной моделью
2.4. Основные выводы
Глава 3. Система программирования Дельта
3.1. Принципы реализации системы Дельта
3.2. Архитектура системы Дельта
3.2.1. Жизненный цикл приложений Дельта
3.2.2. Инструментальные средства Дельта
3.2.3. Интерпретатор Дельта (СЛОН1)
3.2.4. Сравнение архитектур систем ЭРА и Дельта
3.2.5. Интегрированная среда РегеАУ
3.3. Технологические процессы в системе Дельта
3.3.1. Разработка предметного наполнения
3.3.2. Разработка целевых приложений Дельта
3.3.3. Отладка приложений Дельта
3.3.4. Использование готовых приложений Дельта
3.3.5. Настройка системы Дельта на предметную область
3.4. Основные выводы
Глава 4. Дополнительные средства графической интерпретации данных
4.1. Концепция научной графики
4.2. Объектная модель научной графики
4.2.1. Архитектура объектной модели научной графики
4.2.2. Свойства графических объектов
4.2.3. Отображение табличных данных в объектную модель научной графики
4.2.4. Методы графических объектов
4.2.5. Внешние интерфейсы объектной модели научной графики
4.2.6. Мастер настройки графика
4.3. Применение научной графики в зфемеридной астрономии
4.3.1. Сравнение предложенной концепции с графическими средствами системы ЭРА-
4.3.2. Примеры графических изображений в зфемеридной астрономии
4.4. Основные выводы

Глава 5. Применение инструментальных средств Дельта
5.1. Элементы реализации приложений Дельта
5.1.1. Разновидности приложений Дельта и их структура
5.1.2. Библиотечные функции
5.1.3. Реализация интеграции приложений с интерпретатором Дельта
5.2. Решение задач эфемеридной астрономии в системе Дельта
5.3. Решение задач в других предметных областях
5.4. Оценка результатов работы
5.5. Основные выводы
Заключение
Список литературы
Список публикаций по теме диссертации
Литература по предметной области
Литература по теоретической информатике
Приложения
Приложение 1. Примеры решения задач эфемеридной астрономии в системе Дельта
Приложение 2. Синтаксис языка СЛОН
Приложение 3. Синтаксис языка Object Pascal
Приложение 4. Синтаксис языка Дельта
Приложение 5. Примеры к анализу методов расширения языков программирования
Приложение 6. Теоретические основы для построения определения языка Дельта

Введение
Актуальность темы. Современная астрономия является высокотехнологичной областью и не обходится без применения компьютерных технологий. В частности для автоматизации астрономических вычислений применяются как универсальные средства программирования общего назначения, так и специализированные системы. Специализированная система «Эфемеридные Расчеты в Астрономии» (ЭРА), разработанная в Институте прикладной астрономии (ИПА РАН) [16-20], используется в научно-исследовательской деятельности Института и других учреждений Российской академии наук более 20 лет и является одним из лучших пакетов для вычисления эфемерид и обработки наблюдений. Система ЭРА является развитым пакетом прикладных программ, в который входит, в частности, набор функций для выполнения специализированных вычислений в эфемеридной астрономии (предметное наполнение), оригинальная система управления данными и предметно-ориентированный язык СЛОН (СЛежение и Обработка Наблюдений). Язык СЛОН является основным инструментом программирования в системе ЭРА. Это предметноориентированный язык, в который непосредственно введены понятия предметной области и действия над ними, реализованные в виде пакета прикладных программ на языке программирования общего назначения.
Схема работы с системой ЭРА состоит из двух этапов: 1) реализации специализированных функций (действий) на языке Object Pascal в среде Borland Delphi [61, 79-82] и 2) использования готовых действий в программах на языке СЛОН. Это достаточно распространенная схема использования для пакетов прикладных программ (ППП) со своим предметно-ориентированным языком. Она обладает следующими характерными для таких систем ограничениями: при описании действий (на языке Object Pascal) нельзя воспользоваться возможностями языка СЛОН, с другой стороны, в программах на языке СЛОН нельзя воспользоваться всеми выразительными

1.3.2. Метод 2. Расширения в виде подмножества базового языка
Это достаточно простой технически способ внедрения расширений в базовый язык общего назначения — реализовать специализированные возможности на том же базовом языке и предоставить их пользователю (программисту) в виде подмножества базового языка, наделенного предметно-ориентированной семантикой, и определенного набора правил (формальных требований), которым должен следовать пользователь (программист) для работы с предоставленными специальными возможностями. Однако этот метод не всегда эффективен. В случаях, когда семантика расширений и семантика основного языка достаточно сильно или полностью несовместимы, выбор данного метода может повлечь введение таких ограничений на употребление выразительных средств базового языка, которые приведут к неудобству программирования, к увеличению объема ручного кодирования и, как правило, к неэффективности исполнения такого кода. А для исходного кода будут характерны плохая читабельность и трудность сопровождения.
Примером эффективного применения рассматриваемого метода является язык SystemC [93-94], созданный на основе языка C++ и специальных библиотек классов C++, предоставляющий средство описания параллельных вычислений с целью построения моделей программноаппаратных комплексов с различной степенью точности. Это средство широко используется в разработке систем на кристалле (System-on-Chip, SoC). В IEEE стандарте SystemC [94] определен набор правил и ограничений, которым должен следовать разработчик программ на C++, чтобы получить правильный код на SystemC, а также разработчик реализации библиотеки SystemC. В библиотеку SystemC входит набор классов, функций и макросов, позволяющих оперировать в программе на C++ специализированными (предметно-ориентированными) понятиями, определяющими составные элементы (building blocks) моделируемой системы.