بيئة حل المشكلات

صدرت بيئة حل المشكلات (PSE) بعد بضع سنوات من إصدار لغتي فورتران وألغول 60. اعتقد البعض أن هذا النظام، الذي يعتمد على لغة برمجة عالية المستوى، سيؤدي إلى الاستغناء عن المبرمجين المحترفين. لكن، على نحوٍ مفاجئ، لاقت بيئة حل المشكلات قبولاً واسعاً، حتى أن العلماء استخدموها لكتابة البرامج. ^{[ 2 ]}

تم تقديم بيئة حل المشكلات للحوسبة العلمية المتوازية (PSE) في عام 1960، وكانت أول مجموعة منظمة ذات معايير محدودة. ^{[ 2 ]} في عام 1970، تم البحث في PSE مبدئيًا لتوفير لغة برمجة عالية المستوى بدلاً من فورتران، كما ظهرت مكتبات وحزم رسم بياني. استمر تطوير المكتبات، وظهرت حزم الحوسبة وأنظمة الرسوم البيانية، وهي أنظمة تصور البيانات . بحلول التسعينيات، اتجهت تقنية النص التشعبي والنقر نحو قابلية التشغيل البيني . ومع مرور الوقت، نشأت صناعة "مكونات البرمجيات". ^{[ 2 ]}

على مدى بضعة عقود، تم تطوير العديد من برامج دعم البرمجيات (PSEs) مؤخرًا لحل المشكلات ودعم المستخدمين من فئات مختلفة، بما في ذلك التعليم، والبرمجة العامة، وتعلم برامج علوم الحاسوب، وتنفيذ الوظائف، والحوسبة الشبكية / السحابية .

يُعد برنامج GOSPEL مثالاً على كيفية تصميم بيئة محاكاة الأداء (PSE) لنمذجة التشحيم الهيدروديناميكي المرن (EHL) باستخدام مورد شبكي. تتيح بيئة محاكاة الأداء (PSE) إمكانية تصور تقدم عملية التحسين، بالإضافة إلى التفاعل مع عمليات محاكاة أخرى. ^{[ 3 ]}

تُتيح وحدة PSE إجراء العديد من العمليات الحسابية العددية الفردية بالتوازي والتضمين في كود تحسين تسلسلي صناعي. وهي مُدمجة في حزمة IRIS Explorer من NAG لحل مسائل EHL والتوازي ، ويمكنها استخدام مكتبات gViz لإدارة جميع عمليات الاتصال بين وحدة PSE والمحاكاة. كما تستخدم MPI - وهي جزء من مكتبات NAG - مما يُتيح حلولًا أسرع وأفضل بشكل ملحوظ من خلال الجمع بين أعلى مستويات الاستمرارية. ^{[ 3 ]}

علاوة على ذلك، صُمم النظام لتمكين المستخدمين من توجيه عمليات المحاكاة باستخدام مخرجات مرئية. ومن الأمثلة على ذلك استخدام القيم الدنيا المحلية، أو إضافة تفاصيل إضافية حول نقطة دخول وخروج محلية في المحاكاة، حيث يمكنه عرض المعلومات الناتجة بأي شكل من الأشكال مع الحفاظ على إمكانية توجيه المحاكاة. ^{[ 4 ]}

تتطلب بيئات تطوير البرمجيات موارد حاسوبية كبيرة. ويمثل نقل هذه البيئات إلى الأجهزة المحمولة تحديات تقنية للمطورين. ^{[ 5 ]}

تُعتبر الحوسبة الشبكية حلاً لمشاكل استعادة أنظمة معالجة البيانات (PSEs) للأجهزة المحمولة. ويتحقق ذلك من خلال "خدمة الوساطة". تبدأ هذه الخدمة من جهاز مُرسِل يُرسل المعلومات اللازمة لنظام معالجة البيانات (PSE) لإنجاز المهمة. ثم تُقسّم خدمة الوساطة هذه المعلومات إلى مهام فرعية، وتوزعها على أجهزة فرعية مختلفة لتنفيذ هذه المهام. ^{[ 5 ]} تتطلب الوساطة وجود مستودع للوكلاء النشطين (AAR) وجدول لتخصيص المهام (TAT)، وكلاهما يعمل على إدارة المهام الفرعية. ويُستخدم خادم إبقاء الاتصال (Keep-Alive Server) لإدارة الاتصال بين خدمة الوساطة والأجهزة الفرعية. ويعتمد خادم إبقاء الاتصال على تطبيق عميل خفيف الوزن مُثبّت على الأجهزة المحمولة المشاركة.

الأمن والشفافية والموثوقية هي قضايا قد تنشأ عند استخدام الشبكة لمزودي خدمات الطاقة القائمين على الأجهزة المحمولة. ^{[ 5 ]}

يشهد التعليم ثورةً في مجال التعلم الشبكي والتعليم الإلكتروني، إلا أن جمع البيانات التعليمية وبيانات أنشطة الطلاب لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا. وقد طوّر ت. تيراموتو، وهو مهندس برمجيات، نظام "تسونا-تيست" لدعم عمليات التعليم والتعلم. يُمكن لهذا النظام أن يُقدّم مفهومًا جديدًا للتعليم الإلكتروني من خلال دعم المعلمين والطلاب في مجال التعليم المتعلق بالحاسوب. يتكون النظام من أربعة أجزاء: وكلاء الطلاب، وخادم دعم تعليمي، ونظام قاعدة بيانات، وخادم ويب . يُسهّل هذا النظام عملية التعليم الإلكتروني، إذ يُتيح للطلاب والمعلمين تخزين المعلومات وجمعها بسهولة ويسر.

يُعدّ نظام دعم توليد البرامج المتوازية بمساعدة الحاسوب (P-NCAS) نظامًا متطورًا لتوليد البرامج المتوازية، حيث يُتيح طريقةً جديدةً لتقليل الجهد البرمجي المُرهق. يُمكن لهذا البرنامج تجنّب أو تقليل احتمالية تعطل البرامج الحاسوبية الضخمة، مما يُقلّل من عدم اليقين والحوادث الكبرى في المجتمع. علاوةً على ذلك، يُمكن حلّ مسائل المعادلات التفاضلية الجزئية (PDEs) باستخدام برامج متوازية يُولّدها نظام P-NCAS. يستخدم P-NCAS تقنية البرنامج الواحد متعدد البيانات (SPMD) ويعتمد على أسلوب التجزئة لتحقيق التوازي. يُمكّن هذا مستخدمي P-NCAS من إدخال المسائل الموصوفة بمعادلات تفاضلية جزئية، والخوارزميات، ومخططات التجزئة، وغيرها، وعرض جميع التفاصيل وتعديلها من خلال واجهة العرض ونوافذ التحرير. في النهاية، يُخرج P-NCAS البرنامج المتوازي بلغة C، بالإضافة إلى مستندات تُوضّح جميع البيانات المُدخلة في البداية. ^{[ 5 ]}

يركز تصميم مجمع بورصة الفلبين على المرونة وقابلية التوسع . هذه الخصائص تجعله منصة جذابة لمختلف مستويات الخبرة، بدءًا من المستخدمين المبتدئين وصولًا إلى المطورين.

يوفر PSE Park هذه الوظائف من خلال مستودعه الخاص. يحتوي المستودع على الوحدات النمطية اللازمة لبناء أنظمة PSE. تُستخدم بعض الوحدات النمطية الأساسية، والتي تُسمى "النوى"، كأساس لأنظمة PSE. كما تتوفر وحدات نمطية أكثر تعقيدًا للمبرمجين. يصل المستخدمون إلى PSE Park عبر وحدة تحكم مرتبطة بالمبرمجين. بمجرد تسجيل المستخدم، يُمنح صلاحية الوصول إلى المستودع. يُستخدم خادم PIPE كوسيط بين المستخدم وPSE Park، حيث يمنح صلاحية الوصول إلى الوحدات النمطية ويُنشئ الوظائف المختارة في نظام PSE.

يستطيع المطورون إنشاء وظائف، أو حتى وحدات PSE كاملة، لإدراجها في المستودع. ويمكن للمستخدمين المبتدئين والخبراء الوصول إلى وحدات PSE الجاهزة هذه لأغراضهم الخاصة. ونظرًا لهذه البنية، يتطلب PSE Park بيئة حوسبة سحابية لدعم تبادل البيانات الهائل الذي يحدث أثناء استخدام وتطوير وحدات PSE.

يختلف خادم PIPE عن الخوادم الأخرى في طريقة تعامله مع النتائج الوسيطة. فبما أنه يعمل كوسيط في بيئة PSE شاملة، تُسترجع أي نتائج أو متغيرات يُنشئها أحد الوحدات الأساسية كمتغيرات عامة لتستخدمها الوحدة الأساسية التالية. ويُحدد المستخدم التسلسل الهرمي لهذه المتغيرات، حيث تُستبدل المتغيرات التي تحمل نفس الاسم بمجموعة المتغيرات الجديدة.

من أهم خصائص خادم PIPE أنه يُشغّل كل وحدة أو نواة بشكل مستقل. وهذا يعني أن لغة كل وحدة لا يشترط أن تكون مطابقة للغة الوحدات الأخرى في خادم PIPE. تُنفّذ الوحدات وفقًا للتسلسل الهرمي المُحدد. تُتيح هذه الميزة مرونة فائقة للمطورين والمستخدمين ذوي الخلفيات البرمجية المتنوعة. كما يُسهّل التنسيق المعياري توسيع وتعديل خوادم PIPE الحالية.

للتسجيل، يجب تعريف النواة تعريفًا كاملًا. تسمح تعريفات المدخلات والمخرجات لخادم PIPE بتحديد التوافق مع النوى والوحدات الأخرى. ويُشير خادم PIPE إلى أي نقص في التعريفات كدليل على عدم التوافق.

يتتبع نظام التسجيل جميع النوى التي يمكن استخدامها في PSE Park، كما يُنشئ سجلاً لتاريخ استخدامها. ويمكن تطوير خريطة للنوى لمساعدة المستخدمين على فهمها أو فهم وحداتها بشكل أفضل. أما وحدة التحكم فهي الواجهة الرئيسية للمستخدمين مع PSE Park، وتتميز بتصميمها المرئي والتخطيطي، مما يُتيح لهم فهم الروابط بين الوحدات والنوى في أنظمة PSE التي يعملون عليها.