Магистерская диссертация на тему Исследование применимости функции Харрингтона

Магистерская диссертация на тему: Исследование применимости функции Харрингтона для выбора операционных систем и операционных систем реального времени студент кафедры ИКИТ гр. ИК 12 -11 м Максимова Н. А.

Цель данной работы исследовать и предложить методику оценки операционных систем реального времени. Актуальность заключается в возможность быстро выбрать из множества ОС и ОСРВ с большим списком параметров.

Новизна это разработка методики оценки ОСРВ, с применением математического аппарата для расчета параметров и критериев различных систем. Задача данной работы предложение методики для возможности оценки ОСРВ с большим списком параметров, и апробирование на частных показателях.

Методик оценки эффективности ОСРВ не много и они в основном строятся на сравнении функциональных качеств системы, что занимает много времени для сравнения. Именно поэтому, так необходима разработка качественной методики исследования ОС и ОСРВ, чтобы в дальнейшем пользователь смог выбрать, наиболее удобную систему и наилучшего выбора.

При решении задач сравнительного анализа технических средств и ОС общего назначения успешно применялась функция желательности Харрингтона. Она зарекомендовала себя ранее при оценке многих многофакторных и многокритериальных систем, позволив на основании оценок, сэкономить достаточное количество времени для выбора различных систем и оборудования.

В основу решения преобразование качественных и количественных характеристик в шкалу желательности, располагающуюся в промежутке [-2; 5] и оценкой качества от 0 до 1.

Существует проблема выбора типа операционной системы и операционной системы реального времени, часто представляет собой сложную задачу, так как некоторые приложения накладывают жесткие требования, которым удовлетворяет только небольшое количество систем. А так же проблема эффективности работы систем и совместимости с аппаратными ресурсами.

Описание методики Рассмотреть ряд параметров и критериев функционала выбранной области. Параметры отражающие На практике подтвердить функционал заявленные требования к ОС и выбранных систем с помощью его функционалу. исследования (тесты, эксперименты) Привести к табличной форме значения и определить их количественные и качественные значения. Определить максимальное количество пунктов для каждого критерия, учтя все возможные качества и набор поддерживаемых функций, возможность совместимости. Провести тестирование систем по нескольким параметрам, определить вспомогательные приложения и программы Использовать математический аппарат для получения оценки.

Суть получения параметров ОС и ОСРВ, состоит в изучение их построения и функционала, а так же литературы, классификаций, обзоров. Проблема, в том, что сайтыразработчики не всегда указывают полную информацию, а для обзоров выделяют наиболее сильные качества, не упоминая недостатков или особых требований к функционированию системы, кроме минимальных аппаратных требований.

На основании исследованных классификаций и функционала систем, были выбраны несколько критериев для ОС и ОСРВ, после чего приведены к удобной табличной форме. Для дальнейшей работы с частными показателями для подтверждения методики. Для исследования ОС были выбраны 13 параметров и шесть 32 - разрядных систем(Таблица 1). Для исследования ОСРВ были выбраны 15 параметров и 13 систем (Таблица 2).

В ходе исследования на выбранную аппаратную платформу были поочередно установлены представленные ОС. • В ходе тестирования каждую ОС были установлены следующие приложения: • Wo. W для оценки загрузки графических параметров и работы с сетью, • Borland C++ Builder 6. 0 для загрузки процессора и загрузки оперативной памяти, с компиляцией программы. • Был поставлен на загрузку из сети файл оъемом 4, 7 Гб. • Запущена программа вирусов для Windows и Linux (кроме Ubuntu, на которую не было найдено готовых вирусных программ) • Запущен PC Wizard 2012 для определения производительности системы в марках. • В случае для тестируемых Linux были дозагружены эмуляторы среды для поддержания работы Wo. W. И далее оцениваем работоспособность системы после восстановления.

1. Многопроцессорность 4. Производительность /в марках 5. Сетевые средства 6. Модульная структура 7. Поддержка обновлений 8. Сопровождение 9. Набор функций 10. Устойчивость 11. Совместимость 12. Объем занимаемой памяти 13. Возможность установки на иное оборудование 1 Windows 2000 0 1 2 19005 3 4 1 2 8 2 0 2024 МБ 2 2 Windows XP 1 1 3 28985 6 6 3 4 12 3 1 7680 МБ 2 3 Windows 7 1 1 4 17825 6 7 3 4 12 4 1 14336 МБ 2 4 Ubuntu 13. 10 1 1 4 23775 5 7 2 3 9 4 1 5120 МБ 2 5 Linux Mint Maya 1 1 4 23990 5 6 2 3 8 3 1 2024 МБ 2 6 Puppy Linux 5. 4 1 1 4 25005 5 7 3 3 9 4 1 2024 МБ 2 2. Многопользовательская 3. Модули, пакеты, библиотеки Параметры оценивания ОС Таблица 1. Сводная таблица подсчета параметров ОС.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 QNX 4 RTX Linx OS 5. 0 OS 9 Vx. Works Soft. Kernel CHORUS p. SOS OS 2000 RTXC RISC OS Windows SE 5. 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5. Работа из ПЗУ 4. Поддержка POSIX 2. Поддержка Windows API 3. Разработка под Windows 1. Исходные тексты Параметры оценивания ОСРВ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Таблица 2. Сводная таблица подсчета параметров ОСРВ 1 1 1 12. Межзадачная коммуникация 13. Удаленный вызов процедур 14. Удаленный запуск задач 15. Поддержка различных платформ 11. Сетевые средства 10. Многопроцессорность 9. Модульность 8. Защита памяти 1 7. Многозадачность 1 6. Фиксированные приоритеты 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Пересчет таблицы с применением шкалы измерений в диапазоне [-2; 5] для работы с характеристиками, с помощью функции желательности Харрингтона Измерение качественных характеристик по единой количественных шкале имеет отличый от колличественных характеристик единой характеристик расчет. шкалой, с учетом С помощью специализировнных программ, за основу максимальных берется наилучший результат и наихудший, возможных значений. наилучший результат принимает значение « 5» , наихудший – «-2» . Далее обрабатываем полученные данные с помощью формулы d = exp(–e–Y), итогом становится таблица с числовыми значениями, каждого оцениваемого параметра, где можно уже сделать выводы о поведении системы. Заключительным этапом расчета получения итоговой оценки ОС осуществляется с помощью формулы Оценка ОС рассматривается согласно диапазонам: [0; 0, 2] – "Очень низкая", [0, 2; 0, 37] – "Низкая", [0, 38; 0, 63] – "Средняя", [0, 64; 0, 8] – "Выше среднего", [0, 81; 1] – "Высокая" Последовательность расчета параметров с помощью функции желательности Харрингтона

По итогам исследования ОС получены следующие оценки:

При сопоставлении полученных данных диапазонам, получен следующий результат Название и тип ОС Итоговая оценка ОС Результат Windows 2000 0, 276 Низкий Windows XP 0. 885 Высокий Windows 7 0, 794 Ubuntu 13. 10 «Saucy Salamander» 0, 965 Выше среднего Высокий Linux Mint Maya 0. 967 Высокий Puppy Linux 5. 4 0. 970 Высокий

Windows 2000. В результаты тестирования были ожидаемы. При запуске выбранных приложений быстродействие системы было существенно замедлено – ожидание отклика от программы PC Wizard 2012 составило более 7 х минут. После тестирования вирусами и восстановления системы, отклики даже от самых простых команд – запуск текстового и графического редактора были долгоожидаемыми и система не функционировала в полной мере. Было отмечено большое количество системных файлов с нарушением контрольной суммы. По результатам тестирования и заявленным характеристикам система получила оценку – D=0, 276. ОС показала очень низкий результат. Поведение системы согласно диаграмме исследования.

Windows XP. В результаты тестирования превзошли ожидания. При запуске выбранных приложений Быстродействие системы было замедлено – ожидание отклика от программы PC Wizard 2012 составило более 4 х минут. После тестирования вирусами и восстановления системы, отклики даже от самых простых команд – запуск текстового и графического редактора соответствовали норме и система функционировала в полной мере. Были отмечены только несколько системных файлов с нарушением контрольной суммы. По результатам тестирования и заявленным характеристикам система получила оценку – D=0, 885. ОС показала высокий результат. Поведение системы согласно диаграмме исследования.

Puppy Linux 5. 4. В результаты превзошли ожидания. При запуске выбранных приложений Быстродействие системы не было замедлено – ожидание отклика от программы PC Wizard 2012 составило 2 минуты. После тестирования вирусами и восстановления системы, время откликов соответствовали норме и система функционировала в полной мере. Системных файлов с нарушением контрольной суммы отмечено не было. По результатам тестирования и заявленным характеристикам система получила оценку – D=0, 970. ОС показала очень высокий результат Поведение системы согласно диаграмме исследования показало очень высокий результат.

Обобщенная функция желательности Харрингтона действительно показала качественную и объективную работу при оценке ОС. Что подтверждается результатами исследования выбранных ОС. В теории функцию желательности Харрингтона возможно применять при оценки и ОСРВ, тк она предположительно даст конкретную важную итоговую оценку и позволит сэкономить время для выбора необходимой ОСРВ с определенным набором функционала и качественным и количественным параметрам.

Одновременное изучение многофункциональных и специализированных ОСРВ с применением, промежутков желательности, привело к тому, что среди систем только QNX 4 смогла попасть в категорию "высокая", Linx. OS – "средняя", Windows SE 5. 0 – "низкая", а остальные показали " Очень низкая ". Даже такой результат применения предлагаемой методики следует считать успешным. Абстрактные числовые значения легко подтверждаются конкретными техническими параметрами. Обобщенные коэффициенты (без учета степени их "желательности") позволяют сравнивать между собой однотипные системы с высокой точностью.

Сравнение диаграмм поведения QNX 4, Linx. OS и Windows SE 5. 0 Диаграммы всех систем в данном случае допустимо не представлять, но не показать явных отличий будет неверно. Для QNX 4 мы видим, что все значения параметров находятся в диапазоне от 0, 85 до 0, 95, что говорит о наиболее полном и качественном функционале системы; Linx OS 5. 0 проваливается по некоторым показателям; а у Windows SE 5. 0 остается всего лишь несколько параметров в желательном диапазоне.

Для ОСРВ функция желательности Харрингтона с малым количеством параметров подходит для полноценного определения оценки. Данным методом мы можем узнать систему с наибольшим функционалом, а значит наиболее качественную, которая будет подходить не только ко множеству задач, но для решения специализированных задач. В данном случае будет весьма удобна и графическая зависимость каждой ОСРВ и качественные характеристики, отраженные в сводной таблице, с оценкой параметров и функций.

Предложенная методика может применяться для объективной оценки ОСРВ при использовании разнородных и немногочисленных данных. А пересчет качественных и количественных параметров с помощью функции Харрингтона показал, что можно получить конкретную оценку системы, что в дальнейшем действительно существенно могло сократить время выбора системы.

Благодарю за внимание!