Постреляционные технології Cache у системі керування університетом

Постреляционные технології Cache у системі керування университетом

Ю.В. Калашник, Науковий керівник — В.І. Калашник, ст. преподаватель Черниговский державний технологічний університет, Украина Анализ і управління навчальним процесом у цьому навчальному закладі найефективніше може здійснюватися під час використання сучасних інформаційних технологій, серед яких особливу увагу приваблює створення власної інформаційної системи Університету (intranet), як складової частини всесвітньої мережі Internet. Першим кроком до цього завжди стає вибір необхідних інструментальних засобів і технологій программирования.

Известно, що використання сучасних методів объектно-ориентированного програмування (ОВП) під час створення інформаційних систем стикається з неузгодженістю объектно-ориентированного уявлення та реляційної технології побудови систем з базами даних (БД) [Он До., 1994].

Первоначально, спроектована БД реалізували засобами двох СУБД: реляційної СУБД Informix, з допомогою традиційної реляційної технології з урахуванням операторів DDL (Data Definition Language) мови SQL і об'єктного підходу, можливого серед постреляционной СУБД Cache. Наступний аналіз обох реалізацій виявив значні переваги об'єктної технології над реляційної, що у значному скороченні часу відгуку системи на запити користувачів при 100 МБ обсязі БД.

Вследствие цього, для побудови інформаційної системи Університету було обрано объектно-ориентированная технологія створення БД, підтримувана постреляционной СУБД Cache, ліцензія на використання якої у процесі була надано Чернігівському Державному Технологічного Університетові (ЧГТУ) московським представництвом фірми InterSystems.

Архитектура інформаційної системи ВУЗа побудовано основі багаторівневої моделі, ядром якої є постреляционная СУБД Cache серед Windows 2000 Advanced Server, одночасно що об'єднує у собі сервер БД і сервер додатків [Технологічний довідник], Web-сервер IIS і клієнтські робочі місця, здійснюють доступом до інформаційної системі ВУЗа через Web-интерфейс (браузери Internet Explorer в середовищі Windows 9x, Windows2000 і Netscape Navigator серед Linux).

Основными функціональними можливостями інформаційної системи є організація процесу, ведення бази даних студентів та викладачів, відстеження поточної успішності у студентів і графіків виконання ними навчальних планів, прогнозування результатів черговий екзаменаційної сесії процес формування списків «груп ризику «студентів, які можуть потенційно отримати незадовільні оцінки на сесію. Крім цього, інформацію про структурі Університету, професіях, якими здійснюється підготовка фахівців, конкурси за фахами під час прийомних іспитів доступні всім відвідувачів WEB-сайта Университета.

Диаграмма варіантів використання системи (Use Case) мовою UML приведено малюнку 1.

.

Рис. 1. Діаграма варіантів використання системи управління Университетом.

Из діаграми видно, що з роботи яка у вузі системи нарахування зарплати використовуються результати своєї роботи підсистеми обліку кадрів професорсько-викладацького складу, а автоматизовану систему складання розкладу надає є дані в організацію навчального процесса.

Базовой методологією при побудові системи управління Університетом є объектно-ориентированная технологія, що дозволяє ефективно реалізувати її функціональні можливості. У як приклад реалізації малюнку 2 наведено фрагмент діаграми класів для варіанта використання «Студенти й успішність » .

.

Рис. 2. Фрагмент діаграми класів системи управління Университетом.

При створенні докладання було використано фірмові технології InterSystems, такі як засобу побудови багатомірних баз даних з урахуванням постреляционной технології Cache, мову програмування додатків Cache Object Script, технологія формування динамічних WEB-сторінок Cache Server Pages [Кірстен У., 2001]. З іншого боку, мову Cache Object Script застосовується для побудови нейромережі, використовуваної для вилучення даних (Data Mining), які у великих сховищах даних (Data Warehouse).

Сервер БД Cache виконує функції збереження і вилучення даних із багатовимірного сховища даних, а сервер додатків Cache реалізує всю бизнес-логику предметної області й забезпечує інтелектуальний аналіз даних з урахуванням технології нейромереж, побудованих за використанням мови Cache Object Script.

Для реалізації нейронної мережі використовується архітектура багатошарового персептрона (Multi Layer Perceptrons) [Нейронные мережі]. Для аналізу необхідної конфігурації нейромережі (кількість верств населення та елементів) використовується пакет MathLab. Навчання нейромережі проходить за алгоритму зворотного поширення (Back propagation) підставі даних зібраних у спостереженнях за навчальним процесом. У цьому забезпечується прогнозування успішності кожного з студентів у чергову сесію за результатами попередніх іспитів поточного контролю успеваемости.

Доступ до сховища даних з допомогою Web-интерфейса здійснюється з допомогою вбудованої в Cache технології динамічного формування сторінок Cache Server Pages (CSP), що дозволяє мінімізувати витрати часу й обчислювальних ресурсів і під час запитів до БД. Підвищення швидкості доступу проти відомими альтернативними рішеннями з урахуванням надбудов як ASP, PHP чи JSP забезпечується тим, що обробка логіки предметної області складає сервері додатків, розміщеному у середовищі Cache, а підключення до Web-серверу використовуються стандартні високошвидкісні інтерфейси (АПІ). Крім цього, функціональність додатків розширюється через використання фірмової технології подій (Hyper-Events) фірми InterSystems.

Преимуществом даного докладання перед аналогами є можливість створення автоматизованої інформаційної системи Університету, доступом до якої здійснюється з будь-якої світової самого персонального комп’ютера університетської мережі у вигляді стандартного WEB-браузера без установки на клієнтських робочих місцях додаткового програмного обеспечения.

Наличие у системі централізованого объектно-ориентированного сховища даних, функціонуючого під керівництвом постреляционной СУБД Cache, забезпечує високу продуктивність, надійність і масштабованість інформаційної системы.

Дополнительным гідністю системи є використання у ній для вилучення даних технології нейромереж, що дозволяє виробляти інтелектуальний аналіз великих масивів даних, а кошти візуалізації її результатів забезпечують ефективний інструмент на підтримку прийняття рішень щодо управлінню Університетом.

Список литературы

[Он До., 1994] Он До., Технологія объектно-ориентированных баз даних // Відкриті системы, 1994,№ 3.С.30−42.

[Технологический довідник] Технологічний довідник по Cache. — InterSystems Corp., 2001. — 41 с.

[Кирстен У., 2001] У. Кірстен, М. Ирингер, Б. Рериг, П. Шульте. СУБД CACHE: объектно-ориентированная розробка додатків. Навчальний курс /- СПб.: Пітер, 2001. — 384 с.

[Нейронные мережі] Нейронные мережі. STATISTICA Neural Networks: Пер. з анг. -М.:Горячая линия-Телеком.2001.-182 с.