Компьютерные технологии в научных исследованиях Дисциплина для магистерской подготовки по направлению Автор: Исаев Владимир Александрович, к.т.н., доцент Великий Новгород, 2013

Занятие 7 ( ) LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) - программный продукт для систем сбора данных, их анализа, обработки и визуализации Приложение 1 - Оценка качества программных средств Приложение 2 - Федеральный закон от 27 июля 2006 г. 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и защите информации»

LabVIEW - программный продукт для систем сбора данных, их анализа, обработки и визуализации LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)

Информационные ресурсы по LabVIEW (

Компьютерные технологии в науке и производстве. Конспект лекций / А. Н. Втюрин, А. С. Крылов, Ю. В. Герасимова. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008.

LabVIEW: практикум по основам измерительных технологий. - М.: ДМК Пресс, Ядром практикума является комплекс прикладных программ, созданный в инструментальной среде разработки приложений LabVIEW, благодаря чему лабораторные работы могут выполняться как в учебной лаборатории в рамках традиционно организованного учебного процесса, так и на собственном компьютере во время самостоятельной работы дома.

Кехтарнаваз Н., Ким Н. Цифровая обработка сигналов на системном уровне с использованием LabVIEW. – М.: Додэка-XXI, – 288с. ГЛАВА 2. Среда программирования LabVIEW 2.1. Виртуальные приборы 2.2. Графическая среда 2.3. Создание лицевой панели 2.4. Создание блок-диаграммы 2.5. Составные данные: массивы и кластеры 2.6. Отладка ВП и профили 2.7. Библиография Лабораторная работа 1. Знакомство с LabVIEW. Часть I

Концепция виртуальных приборов LabView Концепция виртуальных устройств LabView строится на графическом программировании. Программа, написанная в среде LabVIEW, называется виртуальным прибором (ВП). ВП симулируют реальные физические приборы. LabVIEW содержит полный набор инструментов для сбора, анализа, представления и хранения данных. Гибкость и удобство программирования в среде LabView позволяет постоянно модернизировать и обновлять программы виртуальных устройств, адаптируя их под выполнение определенных заданий.

Концепция виртуальных приборов LabView (продолжение) ВП состоит из четырех основных компонентов – лицевой панели, блок-диаграммы, иконки и соединительной панели. Разработка ВП осуществляется на двух панелях, находящихся в двух окнах, – передней (лицевая панель) и функциональной (блок-диаграмма). Лицевая панель интерфейс пользователя создается с использованием палитры Элементов (Controls). Эти элементы могут быть либо средствами ввода данных – элементы управления, либо средствами отображения данных – элементы отображения. Элементы управления – кнопки, переключатели, ползунки и другие элементы ввода. Элементы отображения – графики, цифровые табло, светодиоды и т.д

Лицевая панель (Front Panel) и блок-схема (Block Diagram) Цифрами обозначены: 1. Точки, элементы программы (Nodes) 2. Терминалы индикаторов (Indicator Terminals) 3. Связи (Wires) 4. Терминалы управляющих элементов (Control Terminals)

Лицевая панель ВП

Блок-диаграмма ВП

Диалоговое окно LabView

Верхнее меню и набор управляющих кнопок кнопка «стрелка» – пуск выполнения программы; если в программе имеются ошибки, то данная кнопка расколота на две части; кнопка «стрелки в цикле» – запуск программы в циклическом режиме; кнопка «красный круг» – остановка выполнения программы; кнопка «две вертикальные черты» – пауза в выполнении программы

Панель Tools Palette кнопка «указательный палец» служит для изменения позиций выключателей и кнопок, управления значениями цифровых регуляторов, настройки виртуальных осциллографов и др.; кнопка «стрелка» – выделение, перемещение объектов, изменение их размера; кнопка «А» – открытие и редактирование текстового окна;

Панель Tools Palette (продолжение) кнопка «катушка» служит для соединения объектов на функциональной панели; кнопка «кисть» – раскрашивание объектов или фона; кнопка «рука» – перемещение рабочей области панели в окне; кнопка «пипетка» – выбор текущего цвета из имеющихся на панели;

Панель Tools Palette (продолжение) кнопка «красный круг» – для размещения и снятия точек остановки выполнения программы на функциональной панели; кнопка «Р» – для размещения на функциональной панели локальных окон для отображения текущих значений данных, передаваемых в ходе выполнения программы.

Панель Controls При активной передней панели становится доступной панель Controls, которая вызывается либо щелчком правой кнопки мыши в рабочем пространстве лицевой панели, либо необходимо выбрать в пункте главного меню Window Show Controls Palette. С ее помощью осуществляется визуальное размещение элементов управления и элементов отображения на лицевой панели ВП

Основные подпанели панели Controls Numeric (числовые значения). Состоит из элементов управления и элементов отображения для числовых данных; Boolean (булевы значения). Состоит из элементов управления и элементов отображения для булевых величин; String&Table (строковые значения и таблицы). Состоит из элементов управления и элементов отображения для ASCII строк и таблиц;

Основные подпанели панели Controls (продолжение) List & Ring (списки и закольцованные списки). Состоит из элементов управления и элементов отображения для меню, выполненных в форме списков и закольцованных списков; Array & Cluster (массивы и кластеры). Состоит из элементов управления и элементов отображения для группировки наборов типов данных; Graph (виртуальные осциллографы). Состоит из элементов отображения для построения графиков данных в графах или диаграммах в реальном масштабе времени;

Основные подпанели панели Controls (продолжение) Path & Refnum (пути и ссылки). Состоит из элементов управления и элементов отображения для путей и ссылок; Decorations (оформление). Состоит из элементов управления и элементов отображения графических объектов для настройки дисплеев лицевой панели; Select Control (выбор регулятора). Отображает диалоговое окно для загрузки самодельных элементов управления; User Controls (средства управления пользователя). Состоит из специальных средств управления, которые формирует сам;

Основные подпанели панели Controls (продолжение) ActiveX (объекты ActiveX). Состоит из средств управления, позволяющих внедрить объекты ActiveX на лицевую панель; Dialog (диалоговая панель). Состоит из стандартных объектов для формирования диалога с пользователем; IMAQ Vision (обработка изображений). Состоит из средств обработки и анализа изображений; Internet Toolkit (работа с Internet). Состоит из средств управления, располагаемых на передней панели, позволяющих организовывать работу виртуальных инструментов в сети Internet.

Связь лицевой панели и блок-диаграммы После помещения элементов управления или отображения данных на лицевую панель они получают свое графическое отображение (в виде терминала данных) на блок-диаграмме. Символы на терминале соответствуют типу данных терминала. Например: DBL – терминал представляет данные в виде вещественных чисел с двойной точностью, TF – логический терминал, I16 – терминал 16-битных целых и др.

Палитра Functions При активировании функциональной панели становится доступной палитра Functions, которая аналогично панели Controls включает систематизированные наборы стандартных элементов в виде отдельных пиктограмм, из которых осуществляется составление блок-схемы ВП. Палитра Functions вызывается либо щелчком правой кнопки мыши в рабочем пространстве блок-схемы, либо путем выбора в пункте главного меню Window Show Function Palette.

Основные подпанели панели Functions Structures (структуры). Состоит из управляющих структур программы, таких как циклы For Loop, While Loop и др.; Numeric (числовые функции). Состоит из тригонометрических, логарифмических и других функций; Boolean (булевы функции). Состоит из логических и булевых функций; String (строковые функции). Состоит из функций для работы со строковыми величинами; Array (массивы). Состоит из функций для обработки массивов;

Основные подпанели панели Functions (продолжение) Cluster (кластеры). Состоит из функций для обработки кластеров; Comparison (сравнение). Состоит из функций для сравнения переменных; Time & Dialog (время и диалог). Состоит из функций для диалоговых окон, синхронизации и обработки ошибок; File I/O (ввода/вывода файла). Состоит из функций для осуществления операций по вводу/выводу файлов; Instrument I/O (инструменты ввода/вывода). Состоит из ВП для связи и управления приборами различной архитектуры;

Основные подпанели панели Functions (продолжение) Instrument Drivers (драйверы приборов). Состоит из ВП, способных управлять внешними приборами, осциллоскопами, генераторами и т.д., через последовательный порт или интерфейс GPIB; Data Acquisition (сбор данных). Состоит из ВП для использования плат сбора данных; Signal Processing (обработка сигналов). Состоит из ВП для генерации и обработки сигналов; Mathematics (математические). Состоит из оптимизационных, алгебраических, интегральных, дифференциальных и других функций;

ВП для генерации сигналов

Основные подпанели панели Functions (продолжение) Graphics & Sound (графика и звук). Состоит из ВП для работы с трехмерной графикой, изображениями и звуком; Communication (связи). Состоит из виртуальных приборов для работы с сетями TCP, DDE и др.; Application Control (управление приложением). Состоит из ВП, управляющих виртуальными приборами; Advanced (расширенная). Состоит из разных функций типа функции библиотечного запроса, манипуляции данных и др.

Основные подпанели панели Functions (продолжение) Report Generation (генерация отчета). Состоит из ВП, используемых для подготовки отчетных документов; Tutorial (обучающие программы). Состоит из ВП, используемых в обучающей программе LabVIEW; User Libraries (пользовательские библиотеки). С помощью нее организуется быстрый доступ к нужному vi; Select VI (выбор ВП). Состоит из диалогового окна для внедрения подпрограмм в текущий ВП;

Основные подпанели панели Functions (продолжение) IMAQ Vision (обработка изображений). Состоит из ВП, используемых для обработки и анализа изображений; Image Acquisition (получение изображения). Состоит из ВП, используемых для получения и обработки изображений; Internet Toolkit (работа с Internet). Состоит из ВП, используемых для работы в сети Internet (ftp, электронная почта, telnet,CGI и др.); SQL (SQL запросы). Состоит из ВП, используемых для организации связи с SQL сервером и обработки запросов.

Объекты блок-диаграммы Объекты блок-диаграммы включают графическое отображение элементов лицевой панели, операторов, функций, подпрограмм ВП, констант, структур и проводников данных, по которым производится обмен данными между объектами блок- диаграммы. Проводники данных между терминалами аналогичны переменным на обычных языках. Данные идут в только одном направлении, с исходного терминала на один или более терминалов адресата. Провода имеют различную толщину и цвет: - синий цвет соответствует целым числам, - оранжевый – вещественным числам, - зеленый – логическим, - лиловый – строковым данным и т.д.

Пример объектов блок-диаграммы (Моделирование ПИД-регулятора и преобразователя..)

Контекстное меню При нажатии правой кнопки мыши на регуляторе/индикаторе (как на передней, так и на функциональной панели) появляется контекстное меню, с помощью которого возможно осуществить: замену элемента управления (регулятора) на элемент отображения (индикатора) и наоборот (Change to Control, Change to Indicator); быстрый поиск терминала на функциональной панели (Find Terminal) и регулятора/индикатора на передней панели (Find Control, Find Indicator); демонстрацию или отказ от названия для описания регулятора/индикатора (Show Label, Show Caption); настройку параметров регулятора/индикатора (Data Operations); замену на другой регулятор/индикатор (Replace); получение справки по используемой функции (Online Help); открытие для функций соответствующих им констант, индикаторов и регуляторов (Create Constant, Create Indicator, Create Control) и др.

ВП Частотный анализ 1. Запустите LabVIEW: Пуск Программы NationaI Instruments LabVIEW 7.0 LabVIEW. Появится диалоговое окно LabVIEW. 2. Выберите Help Find Examples. На экране появится диалоговое окно поиска примеров ВП, разбитых по категориям. 3. Перейдите на закладку Browse (Обзор). Отметьте пункт Directory Structure. Выберите Apps, Freqresp.Ilb и дважды щелкните на Frequency Response.VI (Частотная характеристика). 4. Появится лицевая панель ВП «Частотный анализ» (см. рисунок).

Оборудование National Instruments

Приложение 1 Оценка качества программных средств

ПОТРЕБИТЕЛЬ ТРЕБОВАНИЯ Постоянное улучшение СМК Модель СМК на основе процессного подхода Измерение, анализ, улучшение 7.Процессы ЖЦП Ответственность руководства ПОТРЕБИТЕЛЬ УДОВЛЕТВОРЕННОСТЬ (4.2,4.9,4.10) (4.3) (4.4) (4.6) (4.7,4.8,4.9,4.10, 4.12,4.15,4.19) (4.13) (4.2) (4.2,4.5) (4.2) (4.5) (4.16) (4.1) (4.1,4.18) (4.1,4.9) (4.9) (4.1,4.2) (4.3) (4.1) (4.1,4.2) (4.1) (4.2) (4.10,4.17,4.20) (4.9,4.10,4.17,4.20) (4.13) (4.14,4.20) (4.1,4.14) Продукция ВыходВход Деятельность, добавляющая ценность (стоимость) Информационный поток 6.Менеджмент ресурсов 4.СМК ISO 9001:2008 ISO 9001:1994

ГОСТ ISO Инфраструктура Организация должна определять, обеспечивать и поддерживать в рабочем состоянии инфраструктуру, необходимую для достижения соответствия требованиям к продукции. Инфраструктура может включать в себя, если применимо: a) здания, рабочее пространство и связанные с ним средства труда; b) оборудование для процессов (как технические, так и программные средства); c) службы обеспечения (такие как транспорт, связь или информационные системы).

ГОСТ ISO Понятия, относящиеся к характеристикам (3.5)

Характеристики (параметры) качества продукта

ГОСТ Р ИСО / МЭК ISO 9126 (ГОСТ Р ИСО / МЭК ) «Информационная технология. Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению». ISO международный стандарт, определяющий оценочные характеристики качества программного обеспечения (далее ПО). Российский аналог стандарта ГОСТ Стандарт разделяется на 4 части, описывающие следующие вопросы: модель качества; внешние метрики качества; внутренние метрики качества; метрики качества в использовании

ГОСТ Р ИСО / МЭК Стандарт разделяется на 4 части, описывающие следующие вопросы: модель качества; внешние метрики качества; внутренние метрики качества; метрики качества в использовании Модель качества, установленная в первой части стандарта ISO , классифицирует качество программного средства в 6-ти структурных наборах характеристик: функциональность, надежность, практичность (применимость), эффективность, сопровождаемость, мобильность

Модель качества программного средства ПС Функцио- нальность Надеж- ность Практич ность Эффек- тивность Сопровож- даемость Мобиль- ность ……

Качество ПО в 6-ти структурных наборах характеристик 1.Функциональность Набор атрибутов характеризующий, соответствие функциональных возможностей ПО набору требуемой пользователем функциональности. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками): –Пригодностью для применения ; –Корректностью (правильностью, точностью); –Способностью к взаимодействию (в частности сетевому); –Защищенностью.

Качество ПО в 6-ти структурных наборах характеристик 2. Надёжность Набор атрибутов, относящихся к способности ПО сохранять свой уровень качества функционирования в установленных условиях за определенный период времени. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками): –Уровнем завершенности (отсутствия ошибок); –Устойчивостью к дефектам; –Восстанавливаемостью; –Доступностью; –Готовностью.

Качество ПО в 6-ти структурных наборах характеристик 3. Практичность (применимость) Набор атрибутов, относящихся к объему работ, требуемых для исполнения и индивидуальной оценки такого исполнения определенным или предполагаемым кругом пользователей. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками): –Понятностью; –Простотой использования; –Изучаемостью; –Привлекательностью.

Качество ПО в 6-ти структурных наборах характеристик 4.Эффективность Набор атрибутов, относящихся к соотношению между уровнем качества функционирования ПО и объемом используемых ресурсов при установленных условиях. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками): –Временной эффективностью; –Используемостью ресурсов.

Качество ПО в 6-ти структурных наборах характеристик 5.Сопровождаемость Набор атрибутов, относящихся к объему работ, требуемых для проведения конкретных изменений (модификаций). Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками): –Удобством для анализа; –Изменяемостью; –Стабильностью; –Тестируемостью.

Качество ПО в 6-ти структурных наборах характеристик 6.Мобильность Набор атрибутов, относящихся к способности ПО быть перенесенным из одного окружения в другое. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками): –Адаптируемостью ; –Простотой установки (инсталляции); –Сосуществованием (соответствием); –Замещаемостью.

Модель характеристик качества в использовании Метрики качества в использовании, установленные в четвертой части стандарта ISO : Системная эффективность 'Применения программного продукта по назначению' Продуктивность 'Производительность при решении основных задач ПС, достигаемая при реально ограниченных ресурсах в конкретной внешней среде применения' Безопасность 'Надежность функционирования комплекса программ и возможный риск от его применения для людей, бизнеса и внешней среды' Удовлетворение требований и затрат пользователей в соответствии с целями применения ПС

Модель качества технического средства ТС Функцио- нальность Надеж- ность Удобство Ремонто- пригодность Эколо- гичность Эстетика Бездефект- ность Безопас- ность

Приложение 2 ФЗ 147 "Об информации, информационных технологиях и защите информации"

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН «ОБ ИНФОРМАЦИИ, ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ И О ЗАЩИТЕ ИНФОРМАЦИИ» (149 от 27 июля 2006 г.) Настоящий Федеральный закон регулирует отношения, возникающие при: 1) осуществлении права на поиск, получение, передачу, производство и распространение информации; 2) применении информационных технологий; 3) обеспечении защиты информации.

ФЗ РФ 149 от 27 июля 2006 г.

ФЗ РФ 149 от 27 июля 2006 г. (Статья 2) В настоящем Федеральном законе используются следующие основные понятия: 1) информация - сведения (сообщения, данные), независимо от формы их представления; 2) информационные технологии - процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов; 3) информационная система - совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств; 4) информационно-телекоммуникационная сеть - технологическая система, предназначенная для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники; 5) ……

ФЗ РФ 149 «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» Статья 9. Ограничение доступа к информации 1. Ограничение доступа к информации устанавливается федеральными законами в целях защиты …… 2. Обязательным является соблюдение конфиденциальности информации, доступ к которой ограничен федеральными законами. 3. Защита информации, составляющей государственную тайну, осуществляется в соответствии с законодательством Российской Федерации о государственной тайне. 4. Федеральными законами устанавливаются условия отнесения информации к сведениям, составляющим коммерческую тайну, служебную тайну и иную тайну, обязательность соблюдения конфиденциальности такой информации, а также ответственность за ее разглашение. 5. Информация, полученная гражданами (физическими лицами) при исполнении ими профессиональных обязанностей или организациями при осуществлении ими определенных видов деятельности (профессиональная тайна), подлежит защите в случаях, если на эти лица федеральными законами возложены обязанности по соблюдению конфиденциальности такой информации.

ФЗ РФ 149 «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» Статья 16. Защита информации 1. Защита информации представляет собой принятие правовых, организационных и технических мер, направленных на: - обеспечение защиты информации от неправомерного доступа, уничтожения, модифицирования, блокирования, копирования, предоставления, распространения, а также от иных неправомерных действий в отношении такой информации; - соблюдение конфиденциальности информации ограниченного доступа; - реализацию права на доступ к информации. 2. Государственное регулирование отношений в сфере защиты информации осуществляется путем установления требований о защите информации, а также ответственности за ……

Системы защиты информации Аверченков В. И., Системы защиты информации в ведущих зарубежных странах : учеб. пособие для вузов [электронный ресурс] / В.И. Аверченков, М.Ю. Рытов, Г.В. Кондрашин, М.В. Рудановский. – 3-е изд., стереотип. – М. : ФЛИНТА, – 224 с.

Процесс развития средств и методов защиты информации можно разделить на три относительно самостоятельных периода:

Этапы развития проблемы защиты информации в условиях массовой информатизации общества

Модель построения корпоративной системы защиты информации

ГОСТ Р ИСО/МЭК

Стандарты ГОСТ Р (информационно-коммуникационные технологии) ГОСТ Р Информационно-коммуникационные технологии. Общие положения ГОСТ Р Информационно-коммуникационные технологии. Термины и определения ГОСТ Р Информационно-коммуникационные технологии. Интегрированная автоматизированная система управления учреждением высшего профессионального образования ГОСТ Р Информационно-коммуникационные технологии. Образовательные интернет-порталы федерального уровня ГОСТ Р Информационно-коммуникационные технологии. Образовательные интернет-порталы федерального уровня. Рубрикация информационных ресурсов

Учебное задание Изучить основные понятия (палитры Элементов (Controls), палитры Функций (Functions), верхнее меню и управляющие кнопки) программной среды LabVIEW и виртуального прибора; Познакомиться и исследовать характеристики качества ПК «МВТУ», используя руководящие указания ГОСТ Р ИСО / МЭК «Информационная технология. Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению». Примечание: учебные материалы размещены на портале НовГУ (учебные материалы > Исаев Владимир Александрович > КТ в научных исследованиях > …)

Список литературы 1. Компьютерные технологии в науке и производстве. Конспект лекций / А. Н. Втюрин, А. С. Крылов, Ю. В. Герасимова. – Красноярск : ИПК СФУ, Липаев В.В. Процессы и стандарты жизненного цикла сложных программных средств. – М.: СИНТЕГ, с. 3. Липаев В. В. Выбор и оценивание характеристик качества программных средств. Методы и стандарты. Серия «Информационные технологии». - М.:СИНТЕГ, с. 4. Бабешко В.Н., Нежурина М.И. Система оценки качества программных комплексов для дистанционного обучения.- М.: ЦДО МИЭМ; Европейский центр по качеству, с. 5. ISO 9126 (ГОСТ Р ИСО / МЭК ) «Информационная технология. Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению».

Список литературы (продолжение) 6. Евдокимов, Ю. К. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. / Ю. К. Евдокимов, В. Р. Линдваль, Г. И. Щербаков. – M. : ДМК Пресс, – 512 с. 7. Суранов А. Я. LabVIEW 7: справочник по функциям / А. Я. Суранов. –М.: ДМК Пресс, – 512 с. 8. Батоврин, В. К. LabVIEW: Практикум по основам измерительных технологий / В. К. Батоврин, А. С. Бессонов, В. В. Мошкин, В. Ф. Популовский. – М.: ДМК Пресс, – 208 с. 9. Федосов В. П., Нестеренко А. К. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW. – М.: Изд-во ДМК Пресс, – 256 с. 10. Автоматизация измерений, контроля и испытаний : учебное пособие / С.В. Мищенко, А.Г. Дивин, В.М. Жилкин,С.В. Пономарев, А.Д. Свириденко. – Тамбов : Изд-во ТГТУ, – 116 с.

Спасибо за внимание! Тел.: (8162)