V magistrskem delu najprej obravnavamo metodologije in načela načrtovanja programske opreme, kasneje pa se osredotočamo na razvoj objektno usmerjenih komponent sistema za nadzor pospeševalnika. Bolj podrobno so zajete teme načrtovanja programske opreme, hkrati pa poskušamo ohraniti preglednost in razumljivost tudi za širše občinstvo. Omenjene so tehnike načrtovanja, ki se uporabljajo v programskem okolju LabVIEW, bolj podrobno pa je predstavljen pristop, ki temelji na objektno usmerjenem programiranju. V delu smo podali pregled fizičnih struktur in arhitektur programske opreme sistema za vodenje pospeševalnika ter kratek uvod v fizikalne osnove delovanja pospeševalnika. Objektno usmerjena načela načrtovanja se uporabljajo za razvoj programskih komponent za vodenje naprav, ki nadzorujejo moč magnetov za usmerjanje in oblikovanje snopa delcev, zagotavljanje moči pospeševalnim stebrom in upravljanje snopa delcev pred začetkom pospeševanja. Delovanje naprav je preizkušeno s simulatorji, zasnovo pa smo ovrednotili z uporabo številnih objektno usmerjenih metrik načrtovanja.
V prvem poglavju obravnavamo kompleksnost sistema in njen vpliv na razvoj programske opreme. Najprej obravnavamo kompleksne sisteme v fizičnem svetu in podajamo nekatere pogosto uporabljane lastnosti za opisovanje kompleksnosti. Poudarek je na analizi vzrokov za povečanje kompleksnosti digitalnih sistemov.
Drugo poglavje obravnava različne pristope načrtovanja programske opreme, ki jih je mogoče uporabiti za lažji in učinkovitejši razvoj programske opreme. Analiziramo atribute kakovosti programskih sistemov, s čimer želimo doseči sistem načrtovanja učinkovite programske opreme. Na podlagi teh lastnosti kakovosti se nato uvede nekaj osnovnih pravil načrtovanja programske opreme. Nato obravnavamo proces razvoja programske opreme in raziskujemo različne strategije njenega načrtovanja. Predstavljen je koncept programskega sloga, ki predstavlja okvir za načrtovanje in razvoj, v okviru katerega lahko uporabljamo različne strategije načrtovanja. Po opisu različnih pristopov k načrtovanju se drugo poglavje osredotoča na objektno usmerjen slog načrtovanja. Predstavljeni so osnovni elementi, ki tvorijo konceptualni okvir objektno usmerjenega modela. Kasneje podrobneje analiziramo osrednje koncepte objektov in razredov, njihove relacije in medsebojno delovanje.
Potem sledi opis lastnosti kakovosti objektno usmerjenega načrtovanja in predstavitev nekaterih vodilnih načel načrtovanja. Nato predstavimo možnosti načrtovanja komponent v okolju LabVIEW. Predstavimo tudi zgodnji pristop, v katerem so bila uporabljena vodilna načela objektno usmerjenega modela, čeprav je bil razvit pred podporo objektno usmerjenemu programiranju v programskem okolju LabVIEW. Nato analiziramo konceptualni in implementacijski vidik pristopa ter predstavimo nekatere splošne standarde za načrtovanje programske opreme v okolju LabVIEW. Na koncu poglavja je predstavljen objektno usmerjen pristop k načrtovanju v okolju LabVIEW. Analiziramo objektno usmerjene lastnosti LabVIEW in obravnavamo razlike v primerjavi z drugimi objektno usmerjenimi programi.
Tretje poglavje predstavi osnovne pojme fizikalnega ozadja pospeševalnika in podaja pregled sistema za nadzor pospeševalnika. Opisane so glavne komponente pospeševalnega sistema ter fizikalne enačbe, ki opisujejo vedenje delcev v pospeševalnih sistemih. Linearni pospeševalniki pospešujejo snop delcev po linearni poti. Razdelimo jih na osnovne tipe glede na način pospeševanja delcev. Analiziramo vpliv elektromagnetnih potencialov in polj na dinamiko žarka ter opišemo glavne vrste magnetov v pospeševalnih sistemih. Najpomembnejši so upogibni (dipolni) magneti in fokusni (kvadropolni) magneti, ki spremenijo smer delcev in fokusirajo žarek. Večpolni magneti višjega reda se uporabljajo za bolj zapletene pospeševalnike in bolj fine nastavitve. Nato so v poglavju opisane fizične zgradbe pospeševalnika, načelo pospeševanja in sestavni deli, ki se uporabljajo na snopu delcev. Predstavljeno je načrtovano delovanje sistema za pospeševanje od točke vbrizgavanja delcev do izhoda pospeševalnika in opisan splošni namen pospeševalnika. Nato v poglavju razpravljamo o fizični arhitekturi sistema vodenja za pospeševanje in opišemo, kje so nameščene različne naprave za vodenje sistema, kako se vzpostavi komunikacija med njimi in kako se ukazi pošiljajo posameznim komponentam strojne opreme.
Četrto poglavje zajema razvoj različnih programskih komponent, ki so opisane v tem delu. Opišemo splošni pristop k načrtovanju razredov in objektov ter znotraj vsake komponente in metode obravnavo napak v sistemu. Predstavljeni so načini komunikacije z razvitimi komponentami, seznam operacij, ki jih je mogoče izvesti na vsaki od komponent, in nabor podatkov, ki jih je možno pridobiti. Prikažemo postopek doseganja osnovne funkcionalnosti vsake od komponent, pri čemer opišemo izvedbo razredov in objektov, ki sestavljajo komponento. Pri vsaki od komponent posebej razložimo obravnavo napak. Na koncu je predstavljen postopek preverjanja funkcionalnosti vsake komponente z uporabo simulatorjev.
V petem poglavju ocenimo izvedeno zasnovo na podlagi številnih kazalnikov oz. metrik objektno usmerjenega programiranja. Opisana so teoretična izhodišča in pomen vsake metrike ter formule, uporabljene pri izračunih. Vsaka od teh metrik se izračuna za vsako komponento posebej in za vse tri komponente kot celoto (običajno z iskanjem aritmetične sredine vrednosti posameznih rezultatov). Nato se rezultati analizirajo z vsako metriko in oceni kakovost zasnove.
V šestem poglavju vrednotimo rezultate in na podlagi ocenjenih kazalnikov ocenimo kakovost zasnove komponent sistema. Na podlagi ocenjenih kazalnikov analiziramo atribute kakovosti objektno usmerjenega sistema. Rezultati so pokazali, da je bil sistem v splošnem dobro zasnovan. Sistem je modularen, ohlapno povezan in vključuje kohezivne razrede. Prednost opravljene analize je, da lahko razrede, ki izkazujejo ugodne kazalnike, ponovno uporabimo kot predloge za razvoj novih programskih komponent. Rezultati analize kažejo na možnost za izboljšanje ponovne uporabnosti z dedovanjem na osnovi globljih dednih dreves. Vendar ta način za trenutni sistem izvedbe sistema vodenja pospeševalnika ni priporočljiv, saj je zelo drag za izvedbo in ne bi bistveno pripomogel k lastnostim končnega izdelka. Tudi v prihodnosti je treba pri podobnih projektih previdno pristopiti k večji ponovni uporabi z dedovanjem.
|
