Дополнительные методы исследования. Методы отладки программного обеспечения

Классификация ошибок

Internet-ресурсы

План лекции

Отладка программного обеспечения

Лекция №8.

Тамбов 2011

Курс, группы БИС-11, БИС-12

Тема 6. Отладка программного обеспечения

Лекция 8

Дисциплина Технология программирования

Направление 230400 «Информационные системы и технологии»

Преподаватель: Минин Юрий Викторович

Цель лекции

Целью лекции является дать представление о процессе и методах отладки программного обеспечения.

1. Классификация ошибок

2. Методы отладки программного обеспечения

3. Методы и средства получения дополнительной информации об ошибке

4. Методика отладки программного обеспечения

Список литературы

Основная литература

1. Иванова Г.С. Технология программирования М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.

2. Жоголев Е.А. Технология программирования М.: Научный мир, 2004. - 216 с.

3. Гагарина Л.Г., Кокорева Е.В., Виснадул Б.Д. Технология разработки программного обеспечения. М.: ИД "ФОРУМ" - ИНФРА-М, 2008. - 400с.

Дополнительная литература

1. Канер С., Фолк Д., Нгуен Е. Тестирование программного обеспечения. М.: ДиаСофт, 2001. - 544с.

2. Брауде Э. Технология разработки программного обеспечения. СПб.: Питер, 2004. - 655 с.

3. Баранов С.Н., Домарацкий А.Н., Ласточкин Н.К., Морозов В.П. Процесс разработки программных изделий. М.: ФИЗМАТЛИТ, Наука, 2000. - 176с.

1. www.intuit.ru - Интернет-университет информационных технологий.

2. http://citforum.ru/ - Центр информационных технологий.

3. http://www.tstu.ru/r.php?r=education - Электронная библиотека ТГТУ.

4. http://www.edu.ru/ - Библиотека Федерального портала «Российское образование»

Отладка программы - один их самых сложных этапов разработки программного обеспечения, требующий глубокого знания:

Специфики управления используемыми техническими средствами,

Операционной системы,

Среды и языка программирования,

Реализуемых процессов,

Природы и специфики различных ошибок,

Методик отладки и соответствующих программных средств.

Обсуждению последних двух вопросов и посвящается данная лекция.

Отладка- это процесс локализации и исправления ошибок, обнаруженных при тестировании программного обеспечения. Локализацией называют процесс определения оператора программы, выполнение которого вызвало нарушение нормального вычислительного процесса. Для исправления ошибки необходимо определить ее причину , т.е. определить оператор или фрагмент, содержащие ошибку. Причины ошибок могут быть как очевидны, так и очень глубоко скрыты.

В целом сложность отладки обусловлена следующими причинами:

Требует от программиста глубоких знаний специфики управления используемыми техническими средствами, операционной системы, среды и языка программирования, реализуемых процессов, природы и специфики различных ошибок, методик отладки и соответствующих программных средств;

Психологически дискомфортна, так как необходимо искать собственные ошибки и, как правило, в условиях ограниченного времени;

Возможно взаимовлияние ошибок в разных частях программы, например, за счет затирания области памяти одного модуля другим из-за ошибок адресации;

Отсутствуют четко сформулированные методики отладки.

В соответствии с этапом обработки, на котором проявляются ошибки, различают (рис. 1):

- синтаксические ошибки - ошибки, фиксируемые компилятором (транслятором, интерпретатором) при выполнении синтаксического и частично семантического анализа программы;

- ошибки компоновки - ошибки, обнаруженные компоновщиком (редактором связей) при объединении модулей программы;

- ошибки выполнения - ошибки, обнаруженные операционной системой, аппаратными средствами или пользователем при выполнении программы.

Рисунок 1 - Классификация ошибок по этапу обработки программы

Синтаксические ошибки. Синтаксические ошибки относят к группе самых простых, так как синтаксис языка, как правило, строго формализован, и ошибки сопровождаются развернутым комментарием с указанием ее местоположения. Определение причин таких ошибок, как правило, труда не составляет, и даже при нечетком знании правил языка за несколько прогонов удается удалить все ошибки данного типа.

Следует иметь в виду, что чем лучше формализованы правила синтаксиса языка, тем больше ошибок из общего количества может обнаружить компилятор и, соответственно, меньше ошибок будет обнаруживаться на следующих этапах. В связи с этим говорят о языках программирования с защищенным синтаксисом и с незащищенным синтаксисом. К первым, безусловно, можно отнести Pascal, имеющий очень простой и четко определенный синтаксис, хорошо проверяемый при компиляции программы, ко вторым – C/C++ со всеми их модификациями. Чего стоит хотя бы возможность выполнения присваивания в условном операторе в С/С+, например:

В данном случае не проверятся равенство с и д а выполняется присваивание с значения п, после чего результат операции сравнивается с нулем, если программист хотел выполнить не присваивание, а сравнение, то эта ошибка будет обнаружена только на этапе выполнения при получении результатов, отличающихся от ожидаемых.

Ошибки компоновки. Ошибки компоновки, как следует из названия, связаны с проблемами, обнаруженными при разрешении внешних ссылок. Например, предусмотрено обращение к подпрограмме другого модуля, а при объединении модулей данная подпрограмма не найдена или не стыкуются списки параметров. В большинстве случаев ошибки такого рода также удается быстро локализовать и устранить.

Ошибки выполнения. К самой непредсказуемой группе относятся ошибки выполнения. Прежде всего они могут иметь разную природу, и соответственно по-разному проявляться. Часть ошибок обнаруживается и документируется операционной системой. Выделяют четыре способа проявления таких ошибок:

Появление сообщения об ошибке, зафиксированной схемами контроля выполнения машинных команд, например, переполнении разрядной сетки, ситуации “деление на ноль”, нарушении адресации и т. п.;

Появление сообщения об ошибке, обнаруженной операционной системой, например, нарушении защиты памяти, попытке записи на устройства, защищенные от записи, отсутствии файла с заданным именем и т. п.;

- «зависание» компьютера, как простое, когда удается завершить программу без перезагрузки операционной системы, так и «тяжелое», когда для продолжения работы необходима перезагрузка;

Несовпадение полученных результатов с ожидаемыми.

Отметим, что, если ошибки этапа выполнения обнаруживает пользователь, то в двух первых случаях, получив соответствующее сообщение, пользователь в зависимости от своего характера, степени необходимости и опыта работы за компьютером, либо попробует понять, что произошло, ища свою вину, либо обратится за помощью, либо постарается никогда больше не иметь дела с этим продуктом. При «зависании» компьютера пользователь может даже не сразу понять, что происходит что-то не то, хотя его печальный опыт и заставляет волноваться каждый раз, когда компьютер не выдает быстрой реакции на введенную команду, что также целесообразно иметь в виду. Также опасны могут быть ситуации, при которых пользователь получает неправильные результаты и использует их в своей работе.

Причины ошибок выполнения очень разнообразны, а потому и локализация может оказаться крайне сложной. Все возможные причины ошибок можно разделить на следующие группы:

Неверное определение исходных данных,

Логические ошибки,

Накопление погрешностей результатов вычислений (рис. 2).

Неверное определение исходных данных происходит, если возникают любые ошибки при выполнении операций ввода-вывода: ошибки передачи, ошибки преобразования, ошибки перезаписи и ошибки данных. Причем использование специальных технических средств и программирования с защитой от ошибок позволяет обнаружить и предотвратить только часть этих ошибок.

Логические ошибки имеют разную природу. Так они могут следовать из ошибок, допущенных при проектировании, например, при выборе методов, разработке алгоритмов или определении структуры классов, а могут быть непосредственно внесены при кодировании модуля. К последней группе относят:

Ошибки некорректного использования переменных, например, неудачный выбор типов данных, использование переменных до их инициализации, использование индексов, выходящих за границы определения массивов, нарушения соответствия типов данных при использовании явного или неявного переопределения типа данных, расположенных в памяти при использовании нетипизированных переменных, открытых массивов, объединений, динамической памяти, адресной арифметики и т. п.;

Ошибки вычислении, например, некорректные вычисления над неарифметическими переменными, некорректное использование целочисленной арифметики, некорректное преобразование типов данных в процессе вычислений, ошибки, связанные с незнанием приоритетов выполнения операций для арифметических и логических выражений, и т. п.;

Ошибки межмодульного интерфейса, например, игнорирование системных соглашений, нарушение типов и последовательности припередачи параметров, несоблюдение единства единицизмерения формальных и фактических параметров, нарушение области действия локальных и глобальных переменных;

Другие ошибки кодирования, например, неправильная реализация логики программы при кодировании, игнорирование особенностей или ограничений конкретного языка программирования.

Накопление погрешностей результатов числовых вычислений возникает, например, при некорректном отбрасывании дробных цифр чисел, некорректном использовании приближенных методов вычислений, игнорировании ограничения разрядной сетки представления вещественных чисел в ЭВМ и т. п.

Все указанные выше причины возникновения ошибок следует иметь в виду в процессе отладки. Кроме того, сложность отладки увеличивается также вследствие влияния следующих факторов:

Опосредованного проявления ошибок;

Возможности взаимовлияния ошибок;

Возможности получения внешне одинаковых проявлений разных ошибок;

Отсутствия повторяемости проявлений некоторых ошибок от запуска к запуску (стохастические ошибки);

Возможности устранения внешних проявлений ошибок в исследуемой ситуации при внесении некоторых изменений в программу, например, при включении в программу диагностических фрагментов может аннулироваться или измениться внешнее проявление ошибок;

Написания отдельных частей программы разными программистами.

Отладка программы в любом случае предполагает обдумывание и логическое осмысление всей имеющейся информации об ошибке. Большинство ошибок можно обнаружить по косвенным признакам посредством тщательного анализа текстов программ и результатов тестирования без получения дополнительной информации. При этом используют различные методы:

Ручного тестирования;

Индукции;

Дедукции;

Обратного прослеживания.

Метод ручного тестирования . Это - самый простой и естественный способ данной группы. При обнаружении ошибки необходимо выполнить тестируемую программу вручную, используя тестовый набор, при работе с которым была обнаружена ошибка.

Метод очень эффективен, но не применим для больших программ, программ со сложными вычислениями и в тех случаях, когда ошибка связана с неверным представлением программиста о выполнении некоторых операций.

Данный метод часто используют как составную часть других методов отладки.

Метод индукции . Метод основан на тщательном анализе симптомов ошибки, которые могут проявляться как неверные результаты вычислений или как сообщение об ошибке. Если компьютер просто «зависает», то фрагмент проявления ошибки вычисляют, исходя из последних полученных результатов и действий пользователя. Полученную таким образом информацию организуют и тщательно изучают, просматривая соответствующий фрагмент программы. В результате этих действий выдвигают гипотезы об ошибках, каждую из которых проверяют. Если гипотеза верна, то детализируют информацию об ошибке, иначе - выдвигают другую гипотезу. Последовательность выполнения отладки методом индукции показана на рис. 3 в виде схемы алгоритма.

Рисунок 3 - Схема процесса отладки методом индукции

Самый ответственный этап - выявление симптомов ошибки. Организуя данные об ошибке, целесообразно записать все, что известно о ее проявлениях, причем фиксируют, как ситуации, в которых фрагмент с ошибкой выполняется нормально, так и ситуации, в которых ошибка проявляется. Если в результате изучения данных никаких гипотез не появляется, то необходима дополнительная информация об ошибке. Дополнительную информацию можно получить, например, в результате выполнения схожих тестов.

В процессе доказательства пытаются выяснить, все ли проявления ошибки объясняет данная гипотеза, если не все, то либо гипотеза не верна, либо ошибок несколько.

Метод дедукции . По методу дедукции вначале формируют множество причин, которые могли бы вызвать данное проявление ошибки. Затем анализируя причины, исключают те, которые противоречат имеющимся данным. Если все причины исключены, то следует выполнить дополнительное тестирование исследуемого фрагмента. В противном случае наиболее вероятную гипотезу пытаются доказать. Если гипотеза объясняет полученные признаки ошибки, то ошибка найдена, иначе - проверяют следующую причину (рис. 4).

Рисунок 4 - Схема процесса отладки методом дедукции

Метод обратного прослеживания . Для небольших программ эффективно применение метода обратного прослеживания. Начинают с точки вывода неправильного результата. Для этой точки строится гипотеза о значениях основных переменных, которые могли бы привести к получению имеющегося результата. Далее, исходя из этой гипотезы, делают предложения о значениях переменных в предыдущей точке. Процесс продолжают, пока не обнаружат причину ошибки.

Лекция 9. Управление вводом-выводом данных

9.1 Принципы аппаратуры ввода-вывода

Два нижних уровня системы управления вводом-выводом составляет hardware: сами устройства, непосредственно выполняющие операции, и их контроллеры, служащие для организации совместной работы устройств и остальной вычислительной системы. Следующий уровень составляют драйверы устройств ввода-вывода , скрывающие от разработчиков операционных систем особенности функционирования конкретных приборов и обеспечивающие четко определенный интерфейс между hardware и вышележащим уровнем – уровнем , которая, в свою очередь, предоставляет механизм взаимодействия между драйверами и программной частью вычислительной системы в целом.

Рис. 1. Структура системы ввода-вывода

В составе любой ОС существует специальная подсистема, управляющая аппаратурой ввода-вывода. Основные задачи, решаемые с помощью этой подсистемы, состоят в следующем:

- подсистема должна обеспечить пользователей удобным и понятным интерфейсом для обращения к ПУ как в однопользовательском, так и в многопользовательском режимах работы ЭВМ; при этом часто выдвигается требование на достижение унифицированного интерфейса для доступа к различным по своим физическим характеристикам ПУ, для чего реализуется принцип независимости от устройств;

- в мультипрограммном режиме работы систем разделения времени подсистема должна обеспечить такое планирование процесса ввода-вывода данных, чтобы достичь максимального перекрытия во времени работы центрального процессора (ЦП) и аппаратуры ввода-вывода.

- состав подсистемы ОС для устройств ввода-вывода и аппаратура ввода-вывода существенно отличаются для различных ЭВМ, но можно выделить и единое концептуальное начало, свойственное всем подсистемам. Аппаратуру ввода-вывода можно рассматривать как совокупность аппаратурных процессоров, которые способны работать параллельно друг относительно друга, а также относительно ЦП. На таких процессорах выполняются так называемые внешние процессы. Например, для печатающего устройства процесс может состоять из совокупности действий, обеспечивающих перевод каретки, продвижение бумаги на одну строку, печать любого заданного числа символов на строке.

Внешние процессы взаимодействуют с программными процессами, выполняемыми ЦП и оперативной памятью (ОП). Существенно, что скорость выполнения программного процесса может на несколько порядков превосходить скорость внешнего процесса.

Подсистема ОС для управления вводом-выводом с точки зрения программных процессов является интерфейсом с ПУ. Различают три типа действий с ПУ:

1. операции чтения-записи данных;

2. операции управления ПУ;

3. операции по проверке состояния ПУ.

9.1.1 Устройства ввода-вывода

Устройства делят на две категории (некоторые не попадают ни в одну):

блочные устройства - информация считывается и записывается по блокам, блоки имеют свой адрес (диски)
символьные устройства - информация считывается и записывается посимвольно (принтер, сетевые карты, мыши)

9.1.2 Контроллеры устройств

Устройства ввода-вывода обычно состоят из двух частей:

механическая (не надо понимать дословно) - диск, принтер, монитор
электронная - контроллер или адаптер

Если интерфейс между контроллером и устройством стандартизован (ANSI, IEEE или ISO), то независимые производители могут выпускать совместимые как контроллеры, так и устройства. Например: диски IDE или SCSI.

Операционная система обычно имеет дело не с устройством, а с контроллером. Контроллер, как правило, выполняет простые функции, например, при считывании с диска, преобразует поток бит в блоки, состоящие из байт, и осуществляют контроль и исправление ошибок, проверяется контрольная сумма блока, если она совпадает с указанной в заголовке сектора, то блок считан без ошибок, если нет, то считывается заново.

9.1.3 Отображаемый на адресное пространство памяти ввод-вывод

Каждый контроллер имеет несколько регистров, которые используются для взаимодействия с центральным процессором. При помощи этих регистров ОС управляет (считывает, пишет, включает и т.д.) и определяет состояние (готовность) устройства.

У многих устройств есть буфер данных (например: видеопамять).

Реализации доступа к управляющим регистрам и буферам:

номер порта ввода-вывода - назначается каждому управляющему регистру 8- или 16-рзрядное целое число. Адресные пространства ОЗУ и устройства ввода-вывода в этой схеме не пересекаются.
Недостатки
- для чтения и записи применяются специальные команды, например IN и OUT
- необходим специальный механизм защиты от процессов
- необходимо сначала считать регистр устройства в регистр процессора

отображаемый на адресное пространство памяти ввод-вывод - регистры отображаются на адресное пространство памяти.
Недостатки
- при кэшировании памяти, могут кэшироваться и регистры устройств
- все устройства должны проверять все обращения к памяти, чтобы определить, на какие им реагировать. На одной общей шине это реализуется легко, но на нескольких будут проблемы.

смешанная реализация - используется в х86 и Pentium,
от 0 до 64К отводится портам,
от 640 до 1М зарезервировано под буферы данных.

Способы реализации доступа к управляющим регистрам и буферам

9.1.4 Прямой доступ к памяти (DMA - Direct Memory Access)

Прямой доступ к памяти реализуется с помощью DMA - контроллера .

Контроллер содержит несколько регистров:

регистр адреса памяти
счетчик байтов
управляющие регистры, могут содержать:
- порт ввода-вывода
- чтение или запись
- единицы переноса (побайтно или пословно)

Без контроллера происходит следующее:

Процессор дает команду дисковому контроллеру прочитать данные в буфер,
Считываются данные в буфер, контроллер проверяет контрольную сумму считанных данных (проверка на ошибки). Процессор, до прерывания, переключается на другие задания.
Контроллер диска инициирует прерывание
Операционная система начинает работать и может считывать из буфера данные в память

Работа DMA - контроллера

С контроллером происходит следующее:

Процессор программирует контроллер (какие данные и куда переместить)
Процессор дает команду дисковому контроллеру прочитать данные в буфер
Считываются данные в буфер, контроллер диска проверяет контрольную сумму считанных данных, (процессор, до прерывания, переключается на другие задания).
Контроллер DMA посылает запрос на чтение дисковому контроллеру
Контроллер диска поставляет данные на шину, адрес памяти уже находится на шине, происходит запись данных в память
Когда запись закончена, контроллер диска посылает подтверждение DMA контроллеру
DMA контроллер увеличивает используемый адрес и уменьшает значение счетчика байтов
Все повторяется с пункта 4, пока значение счетчика не станет равной нулю.
Контроллер DMA инициирует прерывание

Операционной системе не нужно копировать данные в память, они уже там.

9.1.5 Прерывания

После того как устройство ввода-вывода начало работу, процессор переключается на другие задачи.

Чтобы сигнализировать процессору об окончании работы, устройство инициализирует прерывание, выставляя сигнал на выделенную устройству линию шины (а не выделенный провод).

Контроллер прерываний - обслуживает поступающие прерывания от устройств.

Если необработанных прерываний нет, прерывание выполняется немедленно.
Если необработанных прерываний есть, контроллер игнорирует прерывание. Но устройство продолжает удерживать сигнал прерывания на шине до тех пор, пока оно не будет обработано.

Работа прерываний

Алгоритм работы:

Устройство выставляет сигнал прерывания
Контроллер прерываний инициирует прерывание, указывая номер устройства
Процессор начинает выполнять обработку прерывания, вызывая процедуру
Эта процедура подтверждает получение прерывания контроллеру прерываний

9.2 Принципы программного обеспечения ввода-вывода

9.2.1 Задачи программного обеспечения ввода-вывода

Основные задачи, которые должно решать программное обеспечение ввода-вывода:

Независимость от устройств - например, программа, читающая данные из файла не должна задумываться с чего она читает (CD, HDD и др.). Все проблемы должна решать ОС.
Единообразное именование - имя файла или устройства не должны отличаться. (В системах UNIX выполняется дословно).
Обработка ошибок - ошибки могут быть отловлены на уровне контроллера, драйвера и т.д.
Перенос данных - синхронный и асинхронный (в последнем случае процессор запускает перенос данных, и переключается на другие задачи до прерывания).
Буферизация
Проблема выделенных (принтер) и невыделенных (диск) устройств - принтер должен предоставляться только одному пользователю, а диск многим. ОС должна решать все возникающие проблемы.

Три основных способа осуществления операций ввода-вывода:

Программный ввод-вывод
Управляемый прерываниями ввод-вывод
Ввод-вывод с использованием DMA

Рассмотрим их подробнее.

9.2.2 Программный ввод-вывод

В этом случае всю работу выполняет центральный процессор.

Рассмотрим процесс печати строки ABCDEFGH этим способом.

Этапы печати строки ABCDEFGH

Алгоритм печати:

Строка для печати собирается в пространстве пользователя.
Обращаясь к системному вызову, процесс получает принтер.
Обращаясь к системному вызову, процесс просит распечатать строку на принтере.
Операционная система копирует строку в массив, расположенный в режиме ядра.
ОС копирует первый символ в регистр данных принтера, который отображен на памяти.
Символ печатается на бумаге.
Указатель устанавливается на следующий символ.
Процессор ждет, когда бит готовности принтера выставится в готовность.
Все повторяется.

При использовании буфера принтера, сначала вся строка копируется в буфер, после этого начинается печать.

9.2.3 Управляемый прерываниями ввод-вывод

Если в предыдущем примере буфер не используется, а принтер печатает 100 символов в секунду, то на каждый символ будет уходить 10мс, в это время процессор будет простаивать, ожидая готовности принтера.

Рассмотрим тот же пример, но с небольшим усовершенствованием.

Алгоритм печати:

До пункта 8 тоже самое.
Процессор не ждет готовности принтера, а вызывает планировщик и переключается на другую задачу. Печатающий процесс блокируется.
Когда принтер будет готов, он посылает прерывание процессору.
Процессор переключается на печатающий процесс.

9.2.4 Ввод-вывод с использованием DMA

Недостаток предыдущего метода в том, что прерывание происходит при печати каждого символа.

Алгоритм не отличается, но всю работу на себя берет контроллер DMA.

9.3 Программные уровни и функции ввода-вывода

Четыре уровня ввода-вывода:

Уровни ввода-вывода

9.3.1 Обработчики прерываний

Прерывания должны быть скрыты как можно глубже в недрах операционной системы, чтобы как можно меньшая часть ОС имела с ними дело. Лучше всего блокировать драйвер, начавший ввод-вывод.

Алгоритм:

Драйвер начинает операцию ввод-вывод.
Драйвер блокирует сам себя,
- выполнив на семафоре процедуру down
- выполнив на переменной состояния процедуру wait
- выполнив на сообщении процедуру receive
Происходит прерывание
Обработчик прерываний начинает работу
Обработчик прерываний может разблокировать драйвер (например, выполнив на семафоре процедуру up)

9.3.2 Драйвера устройств

Драйвер устройства - необходим для каждого устройства. Для разных ОС нужны разные драйверы.

Драйверы должны быть частью ядра (в монолитной системе), что бы получить доступ к регистрам контроллера.

Это одна из основных причин приводящих к краху операционных систем. Потому что драйверы, как правило, пишутся производителями устройств, и вставляются в ОС.

Логическое расположение драйверов устройств. На самом деле обмен данными между контроллерами и драйверами идет по шине.

Драйвера должны взаимодействовать с ОС через стандартные интерфейсы.

Стандартные интерфейсы, которые должны поддерживать драйвера:

Для блочных устройств
Для символьных устройств

Раньше для установки ядра приходилось перекомпилировать ядра системы.

Сейчас в основном ОС загружают драйверы. Некоторые драйверы могут быть загружены в горячем режиме.

Функции, которые выполняют драйвера:

обработка запросов чтения или записи
инициализация устройства
управление энергопотреблением устройства
прогрев устройства (сканера)
включение устройства или запуска двигателя

9.3.3 Независимое от устройств программное обеспечение ввода-вывода

Функции независимого от устройств программного обеспечения ввода-вывода:

Единообразный интерфейс для драйверов устройств,
Буферизация
Сообщения об ошибках
Захват и освобождение выделенных устройств(блокирование)
Размер блока, не зависящий от устройств

Единообразный интерфейс для драйверов устройств

Кроме интерфейса, в него также входят проблемы,

именование устройств
защита устройств

Буферизация

Рассмотрим несколько примеров буферизации.

a) Не буферизованный ввод - после ввода каждого символа происходит прерывание

b) Буферизация в пространстве пользователя - приходится держать загруженными необходимые страницы памяти в физической памяти.

c) Буферизация в ядре с копированием в пространство пользователя - страница загружается только когда буфер ядра полный, данные из буфера ядра в буфер пользователя копируется за одну операцию. Проблема может возникнуть, когда буфер ядра полный, а страница буфера пользователя еще не загружена.

d) Двойная буферизация в ядре - если один буфер заполнен, и пока он выгружается, символы пишутся во второй буфер.

Сообщения об ошибках

Наибольшее число ошибок возникает именно от операции ввода-вывода, поэтому их нужно определять как можно раньше. Ошибки могут быть очень разные в зависимости от устройств.

Захват и освобождение выделенных устройств

Для устройств (принтер) с которыми должен работать в одно время только один процесс, необходима возможность захвата и освобождения устройств. Когда один процесс занял устройство, остальные встают в очередь.

Независимый от устройств размер блока

Размер блока должен быть одинаковый для верхних уровней, и не зависеть от устройств (размеров секторов на диске).

9.4. Программное обеспечение ввода-вывода пространства пользователя

Функции этого обеспечения:

Обращение к системным вызовам ввода-вывода (через библиотечные процедуры).
Форматный ввод-вывод (меняют формат, например, в ASCII)
Спулинг (для выделенных устройств) - создается процесс (например, демон печати) и каталог спулера.

Обобщение уровней и функций ввода-вывода

Уровни и основные функции системы ввода-вывода

Базовая подсистема ввода-вывода служит посредником между процессами вычислительной системы и набором драйверов. Системные вызовы для выполнения операций ввода-вывода трансформируются ею в вызовы функций необходимого драйвера устройства. Однако обязанности базовой подсистемы не сводятся к выполнению только действий трансляции общего системного вызова в обращение к частной функции драйвера. Базовая подсистема предоставляет вычислительной системе такие услуги, как поддержка блокирующихся , неблокирующихся и асинхронных системных вызовов , буферизация и кэширование входных и выходных данных, осуществление spooling"a и монопольного захвата внешних устройств, обработка ошибок и прерываний , возникающих при операциях ввода-вывода, планирование последовательности запросов на выполнение этих операций. Давайте остановимся на этих услугах подробнее.

Блокирующиеся, неблокирующиеся и асинхронные системные вызовы

Все системные вызовы, связанные с осуществлением операций ввода-вывода, можно разбить на три группы по способам реализации взаимодействия процесса и устройства ввода-вывода.

· К первой, наиболее привычной для большинства программистов группе относятся блокирующиеся системные вызовы . Как следует из самого названия, применение такого вызова приводит к блокировке инициировавшего его процесса, т. е. процесс переводится операционной системой из состояния исполнение в состояние ожидание . Завершив выполнение всех операций ввода-вывода, предписанных системным вызовом, операционная система переводит процесс из состояния ожидание в состояние готовность . После того как процесс будет снова выбран для исполнения , в нем произойдет окончательный возврат из системного вызова. Типичным для применения такого системного вызова является случай, когда процессу необходимо получить от устройства строго определенное количество данных, без которых он не может выполнять работу далее.

· Ко второй группе относятся неблокирующиеся системные вызовы . Их название не совсем точно отражает суть дела. В простейшем случае процесс, применивший неблокирующийся вызов , не переводится в состояние ожидание вообще. Системный вызов возвращается немедленно, выполнив предписанные ему операции ввода-вывода полностью, частично или не выполнив совсем, в зависимости от текущей ситуации (состояния устройства, наличия данных и т. д.). В более сложных ситуациях процесс может блокироваться, но условием его разблокирования является завершение всех необходимых операций или окончание некоторого промежутка времени. Типичным случаем применения может являться периодическая проверка на поступление информации с клавиатуры при выполнении трудоемких расчетов.

· К третьей группе относятся асинхронные системные вызовы . Процесс, использовавший асинхронный системный вызов , никогда в нем не блокируется. Системный вызов инициирует выполнение необходимых операций ввода-вывода и немедленно возвращается, после чего процесс продолжает свою регулярную деятельность. Об окончании завершения операции ввода-вывода операционная система впоследствии информирует процесс изменением значений некоторых переменных, передачей ему сигнала или сообщения или каким-либо иным способом. Необходимо четко понимать разницу между неблокирующимися и асинхронными вызовами . Неблокирующийся системный вызов для выполнения операции read вернется немедленно, но может прочитать запрошенное количество байтов, меньшее количество или вообще ничего. Асинхронный системный вызов для этой операции также вернется немедленно, но требуемое количество байтов рано или поздно будет прочитано в полном объеме.

Буферизация и кэширование

Под буфером обычно понимается некоторая область памяти для запоминания информации при обмене данных между двумя устройствами, двумя процессами или процессом и устройством. Обмен информацией между двумя процессами относится к области кооперации процессов, и мы подробно рассмотрели его организацию в соответствующей лекции. Здесь нас будет интересовать использование буферов в том случае, когда одним из участников обмена является внешнее устройство. Существует три причины, приводящие к использованию буферов в .

· Первая причина буферизации – это разные скорости приема и передачи информации, которыми обладают участники обмена. Рассмотрим, например, случай передачи потока данных от клавиатуры к модему. Скорость, с которой поставляет информацию клавиатура, определяется скоростью набора текста человеком и обычно существенно меньше скорости передачи данных модемом. Для того чтобы не занимать модем на все время набора текста, делая его недоступным для других процессов и устройств, целесообразно накапливать введенную информацию в буфере или нескольких буферах достаточного размера и отсылать ее через модем после заполнения буферов.

· Вторая причина буферизации – это разные объемы данных, которые могут быть приняты или получены участниками обмена единовременно. Возьмем другой пример. Пусть информация поставляется модемом и записывается на жесткий диск. Помимо обладания разными скоростями совершения операций, модем и жесткий диск представляют собой устройства разного типа. Модем является символьным устройством и выдает данные байт за байтом, в то время как диск является блочным устройством и для проведения операции записи для него требуется накопить необходимый блок данных в буфере. Здесь также можно применять более одного буфера. После заполнения первого буфера модем начинает заполнять второй, одновременно с записью первого на жесткий диск. Поскольку скорость работы жесткого диска в тысячи раз больше, чем скорость работы модема, к моменту заполнения второго буфера операция записи первого будет завершена, и модем снова сможет заполнять первый буфер одновременно с записью второго на диск.

· Третья причина буферизации связана с необходимостью копирования информации из приложений, осуществляющих ввод-вывод, в буфер ядра операционной системы и обратно. Допустим, что некоторый пользовательский процесс пожелал вывести информацию из своего адресного пространства на внешнее устройство. Для этого он должен выполнить системный вызов с обобщенным названием write, передав в качестве параметров адрес области памяти, где расположены данные, и их объем. Если внешнее устройство временно занято, то возможна ситуация, когда к моменту его освобождения содержимое нужной области окажется испорченным (например, при использовании асинхронной формы системного вызова). Чтобы избежать возникновения подобных ситуаций, проще всего в начале работы системного вызова скопировать необходимые данные в буфер ядра операционной системы, постоянно находящийся в оперативной памяти, и выводить их на устройство из этого буфера.

Под словом кэш (cash – "наличные"), этимологию которого мы не будем здесь рассматривать, обычно понимают область быстрой памяти, содержащую копию данных, расположенных где-либо в более медленной памяти, предназначенную для ускорения работы вычислительной системы. Мы с вами сталкивались с этим понятием при рассмотрении иерархии памяти. В базовой подсистеме ввода-вывода не следует смешивать два понятия, буферизацию и кэширование , хотя зачастую для выполнения этих функций отводится одна и та же область памяти. Буфер часто содержит единственный набор данных, существующий в системе, в то время как кэш по определению содержит копию данных, существующих где-нибудь еще. Например, буфер, используемый базовой подсистемой для копирования данных из пользовательского пространства процесса при выводе на диск, может в свою очередь применяться как кэш для этих данных, если операции модификации и повторного чтения данного блока выполняются достаточно часто.

Функции буферизации и кэширования не обязательно должны быть локализованы в базовой подсистеме ввода-вывода . Они могут быть частично реализованы в драйверах и даже в контроллерах устройств , скрытно по отношению к базовой подсистеме .

Spooling и захват устройств

О понятии spooling мы говорили в первой лекции нашего курса, как о механизме, впервые позволившем совместить реальные операции ввода-вывода одного задания с выполнением другого задания. Теперь мы можем определить это понятие более точно. Под словом spool мы подразумеваем буфер, содержащий входные или выходные данные для устройства, на котором следует избегать чередования его использования различными процессами. Правда, в современных вычислительных системах spool для ввода данных практически не используется, а в основном предназначен для накопления выходной информации.

Рассмотрим в качестве внешнего устройства принтер. Хотя принтер не может печатать информацию, поступающую одновременно от нескольких процессов, может оказаться желательным разрешить процессам совершать вывод на принтер параллельно. Для этого операционная система вместо передачи информации напрямую на принтер накапливает выводимые данные в буферах на диске, организованных в виде отдельного spool-файла для каждого процесса. После завершения некоторого процесса соответствующий ему spool-файл ставится в очередь для реальной печати. Механизм, обеспечивающий подобные действия, и получил название spooling.

В некоторых операционных системах вместо использования spooling для устранения race condition применяется механизм монопольного захвата устройств процессами. Если устройство свободно, то один из процессов может получить его в монопольное распоряжение. При этом все другие процессы при попытке осуществления операций над этим устройством будут либо блокированы (переведены в состояние ожидание ), либо получат информацию о невозможности выполнения операции до тех пор, пока процесс, захвативший устройство, не завершится или явно не сообщит операционной системе о своем отказе от его использования.

Обеспечение spooling и механизма захвата устройств является прерогативой базовой подсистемы ввода-вывода .

Обработка прерываний и ошибок

Если при работе с внешним устройством вычислительная система не пользуется методом опроса его состояния, а задействует механизм прерываний , то при возникновении прерывания , как мы уже говорили раньше, процессор, частично сохранив свое состояние, передает управление специальной программе обработки прерывания .

Одна и та же процедура обработки прерывания может применяться для нескольких устройств ввода-вывода (например, если эти устройства используют одну линию прерываний , идущую от них к контроллеру прерываний ), поэтому первое действие собственно программы обработки состоит в определении того, какое именно устройство выдало прерывание . Зная устройство, мы можем выявить процесс, который инициировал выполнение соответствующей операции. Поскольку прерывание возникает как при удачном, так и при неудачном ее выполнении, следующее, что мы должны сделать, – это определить успешность завершения операции, проверив значение бита ошибки в регистре состояния устройства. В некоторых случаях операционная система может предпринять определенные действия, направленные на компенсацию возникшей ошибки. Например, в случае возникновения ошибки чтения с гибкого диска можно попробовать несколько раз повторить выполнение команды. Если компенсация ошибки невозможна, то операционная система впоследствии известит об этом процесс, запросивший выполнение операции, (например, специальным кодом возврата из системного вызова). Если этот процесс был заблокирован до выполнения завершившейся операции, то операционная система переводит его в состояние готовность . При наличии других неудовлетворенных запросов к освободившемуся устройству операционная система может инициировать выполнение следующего запроса, одновременно известив устройство, что прерывание обработано. На этом, собственно, обработка прерывания заканчивается, и система может приступать к планированию использования процессора.

Действия по обработке прерывания и компенсации возникающих ошибок могут быть частично переложены на плечи соответствующего драйвера. Для этого в состав интерфейса между драйвером и базовой подсистемой ввода-вывода добавляют еще одну функцию – функцию обработки прерывания intr .

Планирование запросов

При использовании неблокирующегося системного вызова может оказаться, что нужное устройство уже занято выполнением некоторых операций. В этом случае неблокирующийся вызов может немедленно вернуться, не выполнив запрошенных команд. При организации запроса на совершение операций ввода-вывода с помощью блокирующегося или асинхронного вызова занятость устройства приводит к необходимости постановки запроса в очередь к данному устройству. В результате с каждым устройством оказывается связан список неудовлетворенных запросов процессов, находящихся в состоянии ожидания , и запросов, выполняющихся в асинхронном режиме. Состояние ожидание расщепляется на набор очередей процессов, дожидающихся различных устройств ввода-вывода (или ожидающих изменения состояний различных объектов – семафоров, очередей сообщений, условных переменных в мониторах и т. д. – см. лекцию 6).

После завершения выполнения текущего запроса операционная система (по ходу обработки возникшего прерывания ) должна решить, какой из запросов в списке должен быть удовлетворен следующим, и инициировать его исполнение. Точно так же, как для выбора очередного процесса на исполнение из списка готовых нам приходилось осуществлять краткосрочное планирование процессов, здесь нам необходимо осуществлять планирование применения устройств, пользуясь каким-либо алгоритмом этого планирования. Критерии и цели такого планирования мало отличаются от критериев и целей планирования процессов.

Задача планирования использования устройства обычно возлагается на базовую подсистему ввода-вывода , однако для некоторых устройств лучшие алгоритмы планирования могут быть тесно связаны с деталями их внутреннего функционирования. В таких случаях операция планирования переносится внутрь драйвера соответствующего устройства, так как эти детали скрыты от базовой подсистемы. Для этого в интерфейс драйвера добавляется еще одна специальная функция, которая осуществляет выбор очередного запроса, – функция strategy

9. 5 . Принципы, заложенные в подсистему управления вводом-выводом в ОС UNIX

1. Эта подсистема построена единообразно с подсистемой управления данными (файловой системой). Пользователю предоставляется унифицированный способ доступа как к ПУ, так и к файлам. Под файлом в ОС UNIX понимают набор данных на диске, видеотерминале и т.д.; любое ПУ рассматривается как специальный файл. При запросе программного процесса о выводе данных в специальный файл ОС перехватывает запрос и направляет данные на соответствующее устройство. Аналогично организуется чтение данных из специального файла - это прием данных с ПУ. Таким образом, доступ, например, к файлу на диске и к специальному файлу дисплея обеспечивается одним и тем же набором системных вызовов.

2. Другая особенность подсистемы ввода-вывода в ОС UNIX заключается в том, что она работает как синхронная система. Любой программный процесс, требующий ввода данных, приостанавливается в точке, где он выдал запрос, до тех пор, пока не завершится операция ввода из указанного специального файла. При выводе процесс приостанавливается в точке запроса на вывод данных вплоть до того момента, пока выводимые данные будут приняты системой в буфер пользователя. Такая организация ввода-вывода приводит в мультипрограммном режиме работы ЭВМ к повышению эффективности использования времени ЦП вследствие уменьшения простоев этого ЦП. Заметим, что в системах реального времени (СРВ) чаще используется асинхронный принцип работы подсистемы ввода-вывода, так как в этом случае уменьшается время реакции СРВ на события, требующие немедленной обработки.

3. Для управления ПУ в ОС UNIX используются 2 вида интерфейса с этими ПУ: байториентированный и блокориентированный. Блокориентированный интерфейс обеспечивает связь с ПУ, к которым можно адресоваться как к последовательности блоков по 512 байт. Такими ПУ в основном являются ВЗУ. Основой организации такого интерфейса является система буферизации, поддерживаемая в ОП. Байториентированный интерфейс используется для доступа к печатающему устройству, клавиатуре дисплея и некоторым другим устройствам, при этом буферизация не используется.

4. В состав системы управления вводом-выводом входят также драйверы и набор специальных таблиц для логического подключения ядра ОС к драйверам различных устройств. Каждый драйвер содержит 2 части и может обслуживать несколько устройств одного типа.

Первая часть драйвера содержит набор программных модулей для выполнения операций по открытию, закрытию, чтению и записи специальных файлов, а также для управления специальными режимами работы ПУ. Чтобы начать работать с некоторым устройством, необходимо открыть или создать специальный файл, сопоставляемый с этим устройством. Открытие файла - это процесс установления связи между именем файла и некоторой переменной, хранимой в области памяти того процесса, который открывает файл. Эта переменная, называемая номером дескриптора файла, используется далее в операциях над открытым файлом. После открытия файла процессу, проводившему открытие, разрешен доступ к устройству. Операция закрытия обратна по назначению и приводит к разрыву связи между программным процессом и указываемым ПУ.

Вторая часть драйвера - это модуль обработки прерываний. При управлении большинством ПУ в ОС UNIX используется метод прерываний. Для байториентированного ПУ прерывание возникает после передачи байта, для блокориентированного ПУ - после передачи блока. Модуль обработки прерывания, являющийся частью драйвера, или прекращает работу с ПУ, или продолжает работу с ним, выдавая ему новое задание.

Некоторые из изложенных принципов построения системы ввода-вывода ОС UNIX были реализованы в ОС, созданных позднее, например, в MS DOS, функционирующей в ЭВМ IBM РС с МП типа 80х86.

Рассмотрим еще одну особенность построения системы ввода-вывода. В мультипрограммном режиме работы ЭВМ, используемом в СРВ или в системах разделения времени, к одному и тому же ПУ может появиться очередь запросов от различных программ. Для организации последовательного выполнения этим ПУ поступивших к нему заявок на обслуживание в ОП должна быть организована специальная таблица, содержимое которой однозначно отображает в каждый момент времени очередность и содержание поступивших заявок; после выполнения ПУ очередной заявки данные о ней исключаются из рассматриваемой таблицы. Такие таблицы должны быть организованы для большинства ПУ, взаимодействующих с ЭВМ.

Дополнительные методы исследования

План обследования (вид, объём и порядок применения дополнительных методов исследования) составляют после постановки предварительного диагноза с целью максимально точно поставить клинический диагноз.

Общие принципы обследования

При обследовании хирургического больного нужно решить три вопроса:

‣‣‣ срочность проведения обследования;

‣‣‣ рациональный объём обследования;

‣‣‣ последовательность применения диагностических методов.

Необходимо учитывать классические правила дополнительного исследования пациента͵ выдвинутые отечественным терапевтом И.А. Кассирским.

1. Никогда инструментальное исследование не должно быть опаснее болезни.

2. В случае если опасное исследование можно заменить менее опасным или совсем безопасным без ущерба для результативности, нужно сделать это.

3. Следует помнить о противопоказаниях к тем или иным опасным инструментальным исследованиям.

Срочность проведения обследования

Учитывая зависимость отхарактера заболевания и тяжести состояния больного обследование можно проводить в срочном и плановом порядке.

Срочное применение диагностических методов крайне важно при таких патологических процессах, как кровотечение различной этиологии, острые заболевания органов брюшной полости, острые гнойные заболеваниях, травмы и т.д. В этих случаях дополнительные методы необходимы для уточнения тактики в плане оказания срочных лечебных мероприятий. Потребность в применении методов обследования может возникнуть в любое время суток, в связи с этим ряд базовых вспомогательных служб в хирургическом стационаре работает круглосуточно (лаборатория, рентгеновский кабинет, эндоскопический кабинет, кабинет УЗИ). В связи с лимитом времени, отведённого на диагностику, в таких случаях выполняют лишь основные дополнительные методы, без данных которых невозможно решить вопросы лечебной тактики.

Плановое обследование в принципе не ограничено во времени. Здесь бывают применены все существующие специальные методы, результаты которых могут уточнить состояние больного, узнать особенности локализации, стадии или формы патологического процесса. При этом возможно выполнение сложных исследований в других лечебных учреждениях (к примеру, КТ, МРТ, ангиография и т.д.).

Рациональный объём обследования

Следующий вопрос, который должен решить врач, - сколько и каких дополнительных методов применить у данного пациента? Дополнительных методов исследования бесконечное множество. Выполнять все - бессмысленно; кроме того, это может значительно затянуть диагностический период и увеличить вероятность развития осложнений, которые с очень малой частотой, но всё-таки встречаются при использовании специальных диагностических методов. Какой объём обследования нужен данному больному, врач должен решать индивидуально в каждом конкретном случае.

Существуют определённые схемы обследования. К примеру, минимальный объём обследования больного перед плановой операцией.

При внезапно возникших болях в животе крайне важно сделать клинический анализ крови, общий анализ мочи, провести УЗИ брюшной полости, обзорную рентгенографию живота͵ фиброгастроскопию.

При травме конечности следует сделать клинический анализ крови, общий анализ мочи и рентгеновский снимок повреждённой конечности.

При этом даже такие простые схемы в конкретных ситуациях могут видоизменяться. Назначать дополнительный метод исследования врач должен только тогда, когда при его применении можно ожидать определённого (положительного или отрицательного) результата͵ нельзя делать это формально, бездумно. По этой причине объём проведения специальных методов исследования должен быть минимально достаточным для постановки развёрнутого клинического диагноза и выяснения всех особенностей течения патологического процесса, способных повлиять на выбор метода и тактики лечения.

Последовательность применения диагностических методов

Применяя различные специальные методы, врач должен чётко соблюдать принцип: от простого - к сложному, от неинвазивных методов - к инвазивным. Что это значит? В ряде случаев при обследовании больного на определённом этапе диагноз становится ясным и дальнейшее продолжение диагностики ни к чему. При верной последовательности применения методов исследования это позволяет избежать сложных, более опасных для больного инвазивных процедур.

Инвазивными называют те методы исследования, при выполнении которых происходит нарушение целостности покровных тканей и, соответственно, появляется возможность развития таких осложнений, как кровотечение, хирургическая инфекция, повреждение внутренних органов. К инвазивным методам исследования относят ангиографию, биопсию, диагностические пункции, лапароскопию, торакоскопию и др.
Размещено на реф.рф
Их применение крайне важно при многих заболеваниях, но назначать их нужно только тогда, когда неинвазивные методы исчерпали свои возможности и не дали точного результата.

Основные диагностические методы

Сегодня количество дополнительных методов исследования огромно. Особенности их применения и технические аспекты работы с аппаратурой настолько сложны, что требуют особой подготовки медперсонала. Ниже мы очень кратко остановимся на возможностях базовых диагностических методов при обследовании хирургических пациентов.

Лабораторные методы

Лабораторные методы наиболее просты и легки для пациента и в то же время позволяют получить дополнительную информацию о течении патологического процесса.

В лаборатории можно исследовать различные материалы: кровь, мочу, биологические жидкости (ликвор, асцитическую жидкость, жидкость из плевральной полости, желудочный сок и пр.) и кусочки тканей пациента (биопсия). При этом могут использоваться различные методы исследования:

‣‣‣ клинические анализы - определение вида и количества клеток, удельного веса, цвета͵ прозрачности;

‣‣‣ биохимические анализы - исследование содержания различных химических веществ: белка, креатинина, билирубина, ионов;

‣‣‣ цитологическое исследование - определение различных видов клеток, имеет огромное значение в онкологии (обнаружение клеток злокачественной опухоли);

‣‣‣ гистологическое исследование - микроскопическое исследование биоптата͵ позволяющее наиболее точно определить характер патологического процесса;

‣‣‣ бактериологическое исследование - определение в присланном материале наличия и вида патогенных микроорганизмов и их чувствительности к антибиотикам;

‣‣‣ серологические и иммунологические методы основаны на проведении различных реакций, в базе которых лежит взаимодействие ʼʼантиген-антителоʼʼ, имеют большое значение в диагностике ряда заболеваний: аутоиммунные, иммунодефицитные состояния и пр.

Наиболее распространёнными лабораторными методами, применяющимися рутинно и достаточно информативными при самой разнообразной патологии, являются клинический и биохимический анализы крови и общий анализ мочи.

Что, к примеру, может дать для обследования хирургического больного клинический анализ крови?

В клинический анализ крови входят: концентрация гемоглобина, гематокрит, количество эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов, лейкоцитарная формула и скорость оседания эритроцитов.

Количество эритроцитов, гематокрит и уровень гемоглобина имеют огромное значение в диагностике кровотечения, динамическом наблюдении за больным, решении вопроса о срочной операции, крайне важно сти переливания крови. Величина гематокрита свидетельствует также о состоянии водного баланса, что крайне важно учитывать у послеоперационных больных, при проведении инфузионной терапии.

Знание количества тромбоцитов важно для оценки состояния свёртывающей системы, что крайне важно для лечения кровотечения и при подготовке к хирургической операции.

Исследование ʼʼбелой кровиʼʼ (количество лейкоцитов и лейкоцитарная формула) имеет огромное значение при диагностике воспалительных заболеваний. В некоторых случаях именно изменение ʼʼбелой кровиʼʼ в динамике оказывает существенное влияние на тактику лечения. Так, в случае если у больного с острым холециститом, к примеру, исследование крови в динамике показывает прогрессирование лейкоцитоза (увеличение количества лейкоцитов) и усиление сдвига формулы влево (увеличение общего числа нейтрофилов, а среди них палочкоядерных или юных) - это свидетельствует о прогрессировании воспалительного процесса и является дополнительным аргументом в пользу экстренной операций. Увеличение скорости оседания эритроцитов также свидетельствует о наличии в организме больного очага инфекции, но на данный показатель обращают внимание при обследовании пациента перед плановой операцией.

Подобные примеры можно привести и в отношении других лабораторных методов.

Рентгенологические методы

С помощью рентгенологических методов можно получить изображение структуры и формы практически любого органа. Рентгенологический метод высокоинформативен для исследования костей, лёгких, сердца, выявления уровней жидкости и скопления газа.

Трудно переоценить значение рентгенологического метода для оценки состояния лёгких и костей. В пульмонологии, травматологии и ортопедии это основной метод диагностики.

Диагностические возможности метода значительно расширяет использование специальных контрастных веществ, которыми заполняют просвет органов, что позволяет с помощью рентгеновских лучей ʼʼувидетьʼʼ их размеры и форму.

Для исследования желудочно-кишечного тракта обычно применяют ʼʼбариевую кашуʼʼ (взвесь сульфата бария), которую вводят внутрь или нагнетают через прямую кишку (ирригография).

При исследовании сосудов, сердца, почек применяют водорастворимые контрастные вещества (верографин, урографин, омнипак и пр.). С их помощью можно, к примеру, оценить функции почек, их размеры и строение чашечно-лоханочной системы (внутривенная урография).

Существует отрасль рентгенологии - ангиография. Можно исследовать артерии (артериография), вены (флебография) и лимфатические сосуды (лимфография), что имеет огромное значение в сосудистой и общей хирургии.

Рентгенологическое обследование используют как в плановой, так и в экстренной хирургии.

Так, обзорная рентгенограмма органов брюшной полости (выполняют в вертикальном положении) входит в обязательную диагностическую программу при подозрении на острое заболевание органов брюшной полости. Обнаружение при этом просветлений, похожих на перевёрнутые чаши с ровным нижним горизонтальным уровнем (ʼʼчаши Клойбераʼʼ), свидетельствует о наличии у пациента острой кишечной непроходимости, а выявление свободного газа в брюшной полости свидетельствует о перфорации полого органа и диктует крайне важно сть экстренной операции (симптом серпа).

Один из видов рентгенологического исследования - компьютерная томография (КТ). Компьютерные томографы представляют из себярентгенодиагностические установки, позволяющие получать томографические срезы любой части тела.

КТ успешно применяют для диагностики опухолей печени, головного мозга, почек, поджелудочной железы и других внутренних органов. Метод обладает высокой разрешающей способностью, позволяет диагностировать новообразования внутренних органов размерами до 0,5 см. Из-за высокой стоимости и сложности в алгоритме обследования хирургических больных КТ стоит на одном из последних мест, её применяют в качестве метода уточняющей диагностики.

Ультразвуковое исследование

УЗИ (эхоскопия) - исследование органов и тканей с помощью ультразвуковых волн. Как и рентгенологическое исследование, эхоскопия относится к методам лучевой диагностики. Особенность ультразвуковых волн - способность отражаться от границ сред, отличающихся друг от друга по плотности. Исследование проводят с помощью специальных приборов - эхоскопов, излучающих и одновременно улавливающих ультразвуковые волны. С помощью датчика, передвигаемого по поверхности тела, ультразвуковой импульс направляют в определённой плоскости на исследуемый орган. При этом на экране появляется плоскостное чёрно-белое или цветное изображение среза человеческого тела в виде сливающихся точек и штрихов.

УЗИ - простой, быстрый и безопасный метод. Его широко используют для исследования сердца, печени, жёлчного пузыря, поджелудочной железы, почек, яичников, предстательной железы, молочных желёз, щитовидной железы, выявления кист и абсцессов в брюшной полости и т.д. Метод высокоинформативен при диагностике мочекаменной и желчнокаменной болезней (обнаружение конкрементов), выявлении жидкостных образований или наличия жидкости в полости (грудной или брюшной).

Под контролем УЗИ можно производить пункцию образований. Таким образом можно, к примеру, получить пунктат из опухоли молочной железы для цитологического исследования или опорожнить, а затем и дренировать кисту, абсцесс.

Использование допплеровского эффекта в аппаратах последнего поколения позволяет расширить возможности метода в отношении исследования сосудов. Допплерография позволяет выявить практически любые особенности строения и функций кровеносного русла. Распространение в последнее время этой неинвазивной методики привело к значительному уменьшению роли в сосудистой хирургии более опасного ангиографического метода.

В связи с простотой, доступностью, безвредностью и высокой информативностью УЗИ в алгоритме обследования хирургических больных в последнее время выходит на одно из первых мест.

Эндоскопические методы

Эндоскопические методы применяют для осмотра внутренней поверхности полых органов, а также наружной поверхности органов и тканей, расположенных в полостях и клетчаточных пространствах. Эндоскопические приборы снабжены осветительной системой и специальными инструментами забора материала для цитологического и гистологического исследований.

В распоряжении врачей имеются эндоскопы двух типов: жёсткие (с металлическими оптическими трубками) и гибкие (с трубками из стекловолокна). Последние состоят из множества тончайших светопроводящих нитей и в связи с этим получили название фиброскопов.

Наименование приборов и процедуры исследования складывается из названия исследуемого органа и слова ʼʼскопияʼʼ (осмотр). Напри- мер, исследование желудка называют гастроскопией, бронхов - бронхоскопией и т.д. Сами приборы соответственно называют гастроскопами, бронхоскопами и т.д.

Лапароскопию, медиастиноскопию, торакоскопию, цистоскопию, ректороманоскопию производят эндоскопами с металлическими оптическими трубками.

Бронхоскопию, гастроскопию, дуоденоскопию и колоноскопию выполняют с помощью фиброскопов.

При подозрении на злокачественное новообразование осмотр дополняют биопсией. Полученный материал направляют на гистологическое исследование, что позволяет повысить точность диагностики.

Эндоскопические методы являются высокоинформативными, так как многие патологические процессы начинаются именно на слизистых оболочках органов. Вместе с тем, при эндоскопии можно определить косвенные симптомы и других патологических процессов.

Современная экстренная хирургия без эндоскопии просто немыслима. Метод является основным в диагностике внутреннего кровотечения, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, выявляет косвенные признаки острых воспалительных процессов в брюшной полости. Выполнение же лапароили торакоскопии позволяет в диагностически сложных случаях точно определить характер и распространённость патологического процесса.

Электрофизиологические методы

К электрофизиологическим методам относят различные диагностические способы, основанные на регистрации импульсов от внутренних органов. Это ЭКГ, фонокардио- и фоноангиография, реография, миогастрография, электроэнцефалография и пр.
Размещено на реф.рф
Указанные способы имеют большее значение в терапии. У хирургических больных при плановом обследовании наиболее часто используют реографию сосудов конечностей. Применение же ЭКГ и фонокардиографии крайне важно для оценки состояния сердечно-сосудистой системы, прежде всего в предоперационном периоде.

Радиоизотопное исследование

В плановом обследовании хирургических больных используют также радиоизотопные методы. Οʜᴎ основаны на избирательном поглощении некоторых радиоактивных веществ определёнными тканями. Выяснение пространственного распределения радиоактивного изотопа в органе получило название сцинтиграфии, или сканирования.

Радиоизотопное исследование широко применяют при обследовании больных с заболеваниями щитовидной железы. При этом используют радиоактивный I 131 , который накапливается железой. Это позволяет при регистрации импульсов оценить как её функций, так и особенности строения (увеличение или уменьшение железы, выявление активных и неактивных участков).

Разработаны методики радиоизотопного исследования печени и почек, возможны исследование сосудистой системы, проведение радиоизотопной лимфографии.

Магнитно-резонансная томография

Метод основан на регистрации электромагнитных волн ядер клеток (так называемая ядерно магнитная интроскопия). Это позволяет различать мягкие ткани, к примеру, отличать изображение серого вещества мозга от белого, опухолевую ткань от здоровой. При этом минимальные размеры выявляемых патологических включений могут составлять доли миллиметра. МРТ эффективна при распознавании заболеваний головного мозга, почек, печени, костных и мягкотканных сарком, заболеваний предстательной железы и других органов. С помощью метода можно ʼʼувидетьʼʼ межпозвонковые диски, связки, желчевыводящие протоки, опухоли мягких тканей и т.д.

Дополнительные методы исследования - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Дополнительные методы исследования" 2017, 2018.

Общие принципы обследования

При обследовании хирургического больного надо решить три вопроса:

Срочность проведения обследования;

Рациональный объём обследования;

Последовательность применения диагностических методов.

Необходимо учитывать классические правила дополнительного исследования пациента, выдвинутые отечественным терапевтом И.А. Кассирским.

1. Никогда инструментальное исследование не должно быть опаснее болезни.

2. Если опасное исследование можно заменить менее опасным или совсем безопасным без ущерба для результативности, надо сделать это.

3. Следует помнить о противопоказаниях к тем или иным опасным инструментальным исследованиям.

Срочность проведения обследования

В зависимости от характера заболевания и тяжести состояния больного обследование можно проводить в срочном и плановом порядке.

Срочное применение диагностических методов необходимо при таких патологических процессах, как кровотечение различной этиологии, острые заболевания органов брюшной полости, острые гнойные заболеваниях, травмы и т.д. В этих случаях дополнительные методы необходимы для уточнения тактики в плане оказания срочных лечебных мероприятий. Потребность в применении методов обследования может возникнуть в любое время суток, поэтому ряд основных вспомогательных служб в хирургическом стационаре работает круглосуточно (лаборатория, рентгеновский кабинет, эндоскопический кабинет, кабинет УЗИ). В связи с лимитом времени, отведённого на диагностику, в таких случаях выполняют лишь основные дополнительные методы, без данных которых невозможно решить вопросы лечебной тактики.

Плановое обследование в принципе не ограничено во времени. Здесь могут быть применены все существующие специальные методы, результаты которых могут уточнить состояние больного, выяснить особенности локализации, стадии или формы патологического процесса. При этом возможно выполнение сложных исследований в других лечебных учреждениях (например, КТ, МРТ , ангиография и т.д.).

Рациональный объём обследования

Существуют определённые схемы обследования. Например, минимальный объём обследования больного перед плановой операцией.

При внезапно возникших болях в животе необходимо сделать клинический анализ крови, общий анализ мочи, провести УЗИ брюшной полости, обзорную рентгенографию живота, фиброгастроскопию.

Однако даже такие простые схемы в конкретных ситуациях могут видоизменяться. Назначать дополнительный метод исследования врач должен только тогда, когда при его применении можно ожидать определённого (положительного или отрицательного) результата, нельзя делать это формально, бездумно. Поэтому объём проведения специальных методов исследования должен быть минимально достаточным для постановки развёрнутого клинического диагноза и выяснения всех особенностей течения патологического процесса, способных повлиять на выбор метода и тактики лечения.

Последовательность применения диагностических методов

Применяя различные специальные методы, врач должен чётко соблюдать принцип: от простого - к сложному, от неинвазивных методов - к инвазивным. Что это значит? В ряде случаев при обследовании больного на определённом этапе диагноз становится ясным и дальнейшее продолжение диагностики ни к чему. При верной последовательности применения методов исследования это позволяет избежать сложных, более опасных для больного инвазивных процедур.

Инвазивными называют те методы исследования, при выполнении которых происходит нарушение целостности покровных тканей и, соответственно, появляется возможность развития таких осложнений, как кровотечение, хирургическая инфекция, повреждение внутренних органов. К инвазивным методам исследования относят ангиографию, биопсию, диагностические пункции, лапароскопию, торакоскопию и др. Их применение необходимо при многих заболеваниях, но назначать их нужно только тогда, когда неинвазивные методы исчерпали свои возможности и не дали точного результата.

Основные диагностические методы

В настоящее время количество дополнительных методов исследования огромно. Особенности их применения и технические аспекты работы с аппаратурой настолько сложны, что требуют особой подготовки медперсонала. Ниже мы очень кратко остановимся на возможностях основных диагностических методов при обследовании хирургических пациентов.

Лабораторные методы

В лаборатории можно исследовать различные материалы: кровь, мочу, биологические жидкости (ликвор , асцитическую жидкость, жидкость из плевральной полости, желудочный сок и пр.) и кусочки тканей пациента (биопсия).

При этом могут использоваться различные методы исследования:

- клинические анализы - определение вида и количества клеток, удельного веса, цвета, прозрачности;

- биохимические анализы - исследование содержания различных химических веществ: белка, креатинина , билирубина , ионов;

- цитологическое исследование - определение различных видов клеток, имеет огромное значение в онкологии (обнаружение клеток злокачественной опухоли);

- гистологическое исследование - микроскопическое исследование биоптата , позволяющее наиболее точно определить характер патологического процесса;

- бактериологическое исследование - определение в присланном материале наличия и вида патогенных микроорганизмов и их чувствительности к антибиотикам;

- серологические и иммунологические методы основаны на проведении различных реакций, в основе которых лежит взаимодействие «антиген-антитело», имеют большое значение в диагностике ряда заболеваний: аутоиммунные, иммунодефицитные состояния и пр.

Что, например, может дать для обследования хирургического больного клинический анализ крови?

Количество эритроцитов, гематокрит и уровень гемоглобина имеют огромное значение в диагностике кровотечения, динамическом наблюдении за больным, решении вопроса о срочной операции, необходимости переливания крови. Величина гематокрита свидетельствует также о состоянии водного баланса, что необходимо учитывать у послеоперационных больных, при проведении инфузионной терапии.

Знание количества тромбоцитов важно для оценки состояния свёртывающей системы, что необходимо для лечения кровотечения и при подготовке к хирургической операции.

Исследование «белой крови » (количество лейкоцитов и лейкоцитарная формула) имеет огромное значение при диагностике воспалительных заболеваний. В некоторых случаях именно изменение «белой крови» в динамике оказывает существенное влияние на тактику лечения. Так, если у больного с острым холециститом, например, исследование крови в динамике показывает прогрессирование лейкоцитоза (увеличение количества лейкоцитов) и усиление сдвига формулы влево (увеличение общего числа нейтрофилов, а среди них палочкоядерных или юных) - это свидетельствует о прогрессировании воспалительного процесса и является дополнительным аргументом в пользу экстренной операций. Увеличение скорости оседания эритроцитов также свидетельствует о наличии в организме больного очага инфекции, но на этот показатель обращают внимание при обследовании пациента перед плановой операцией.

Подобные примеры можно привести и в отношении других лабораторных методов.

Рентгенологические методы

Диагностические возможности метода значительно расширяет использование специальных контрастных веществ, которыми заполняют просвет органов, что позволяет с помощью рентгеновских лучей «увидеть» их размеры и форму.

Для исследования желудочно-кишечного тракта обычно применяют «бариевую кашу» (взвесь сульфата бария), которую вводят внутрь или нагнетают через прямую кишку (ирригография).

При исследовании сосудов, сердца, почек применяют водорастворимые контрастные вещества (верографин, урографин, омнипак и пр.). С их помощью можно, например, оценить функции почек, их размеры и строение чашечно-лоханочной системы (внутривенная урография).

Рентгенологическое обследование используют как в плановой, так и в экстренной хирургии.

Так, обзорная рентгенограмма органов брюшной полости (выполняют в вертикальном положении) входит в обязательную диагностическую программу при подозрении на острое заболевание органов брюшной полости. Обнаружение при этом просветлений, похожих на перевёрнутые чаши с ровным нижним горизонтальным уровнем («чаши Клойбера»), свидетельствует о наличии у пациента острой кишечной непроходимости, а выявление свободного газа в брюшной полости свидетельствует о перфорации полого органа и диктует необходимость экстренной операции (симптом серпа).

Один из видов рентгенологического исследования - компьютерная томография (КТ). Компьютерные томографы представляют собой рентгенодиагностические установки, позволяющие получать томографические срезы любой части тела.

Ультразвуковое исследование

Под контролем УЗИ можно производить пункцию образований. Таким образом можно, например, получить пунктат из опухоли молочной железы для цитологического исследования или опорожнить, а затем и дренировать кисту, абсцесс.

Эндоскопические методы

Наименование приборов и процедуры исследования складывается из названия исследуемого органа и слова «скопия» (осмотр). Например, исследование желудка называют гастроскопией, бронхов - бронхоскопией и т.д. Сами приборы соответственно называют гастроскопами, бронхоскопами и т.д.

Бронхоскопию, гастроскопию, дуоденоскопию и колоноскопию выполняют с помощью фиброскопов.

Эндоскопические методы являются высокоинформативными, так как многие патологические процессы начинаются именно на слизистых оболочках органов. Кроме того, при эндоскопии можно определить косвенные симптомы и других патологических процессов.

Электрофизиологические методы

К электрофизиологическим методам относят различные диагностические способы, основанные на регистрации импульсов от внутренних органов. Это ЭКГ , фонокардио- и фоноангиография, реография, миогастрография, электроэнцефалография и пр. Указанные способы имеют большее значение в терапии. У хирургических больных при плановом обследовании наиболее часто используют реографию сосудов конечностей. Применение же ЭКГ и фонокардиографии необходимо для оценки состояния сердечно-сосудистой системы, прежде всего в предоперационном периоде.

Радиоизотопное исследование

В плановом обследовании хирургических больных используют также радиоизотопные методы. Они основаны на избирательном поглощении некоторых радиоактивных веществ определёнными тканями. Выяснение пространственного распределения радиоактивного изотопа в органе получило название сцинтиграфии, или сканирования.

Радиоизотопное исследование широко применяют при обследовании больных с заболеваниями щитовидной железы. При этом используют радиоактивный, который накапливается железой. Это позволяет при регистрации импульсов оценить как её функций, так и особенности строения (увеличение или уменьшение железы, выявление активных и неактивных участков).

Магнитно-резонансная томография

Метод основан на регистрации электромагнитных волн ядер клеток (так называемая ядерно магнитная интроскопия). Это позволяет различать мягкие ткани, например, отличать изображение серого вещества мозга от белого, опухолевую ткань от здоровой. При этом минимальные размеры выявляемых патологических включений могут составлять доли миллиметра. МРТ эффективна при распознавании заболеваний головного мозга, почек, печени, костных и мягкотканных сарком, заболеваний предстательной железы и других органов. С помощью метода можно «увидеть» межпозвонковые диски, связки, желчевыводящие протоки, опухоли мягких тканей и т.д.

Хороший пример – написание курсовой, где также во введении приходится перечислять способы проведения исследования, которые использовались при написании научного труда.

В данной статье вы узнаете определение этого понятия, какие бывают методы научного исследования в дипломной работе, какие из них рекомендуется использовать в проектах определенных тематик, а также об особенностях каждого метода.

Что такое методы в дипломной работе

Метод исследования дипломного проекта - это использование принципов мировоззрения по отношению к процессам познания.

Если говорить проще, то методология исследования представляет собой ничто иное, как соотнесение данных исследования с другими фундаментальными науками, основной из которых является философия.

В науке используется огромное количество методов. Но нас конкретно будет интересовать лишь то, какие методы используются в дипломной работе. А все потому, что их выбор напрямую зависит от того, какие цели и задачи были поставлены в работе. Уже исходя из этого студент будет определять методы дипломного проектирования.

Несмотря на огромное количество методов в науке, каждый будет преследовать единственную цель: найти истину, правильное понимание и объяснение сложившейся ситуации, а в редких случаях – даже попытаться ее изменить.

Классификация

Методы исследования, используемые в дипломной работе, можно разделить на:

общие (теоретические, универсальные) методы исследования в дипломной работе;
частные (эмпирические или практические) методы исследования в дипломной работе.

Студент должен понимать, какой метод он выбирает и для чего. Определение методов исследования, используемых при написании дипломной работы, случайным образом недопустимо.

Давайте более подробно остановимся на каждой группе, чтобы обоснованно выбрать нужный метод для решения конкретной проблемы.

Теоретические методы

Эти методы являются универсальными и служат для систематизации фактов в научной работе.

При написании дипломной работы используют в основном следующие методы.

Анализ

Наиболее часто используемый метод, применяемый в дипломной работе.

Методы анализа в дипломной работе призваны разложить предмет или описываемое явление на признаки и свойства, чтобы изучить его более конкретно.

В качестве примера можно привести частые сравнения разных художественных стилей, автомобильных характеристик разных марок, стилей выражения мыслей писателей.

Синтез

В противоположность к предыдущему методу синтез призван соединить отдельные элементы (свойства, признаки) в единое целое для более детального изучения.

Этот метод исследования довольно тесно связан с методом анализа, так как он всегда присутствует как основной элемент, объединяющий отдельные результаты анализа.

Моделирование

При методе моделирования объект исследования, существующий в реальности, переносится в искусственно созданную модель. Делается это с целью более успешного моделирования ситуаций и получения итогов, которые трудно было бы достигнуть в действительности.

Аналогия

При аналогии производится поиск сходства предметов и явлений по определенным признакам.

Дедукция

Метод дедукции позволяет сделать выводы об определенных явления и предметах, основываясь на данных о большом количестве мелких (частных) признаков.

Индукция

В противоположность к предыдущему методу индуктивный метод побуждает рассуждать от общей картины к частным моментам.

Обобщение

Метод обобщения чем-то схож с дедукцией. Здесь также делается общий вывод о предметах или явлениях на основе многих мелких признаков.

Специалисты различают:

индуктивное обобщение (эмпирическое) – переход от более конкретных свойств/характеристик предмета/явления к более общим;
аналитическое обобщение – переход от одного мнения к другому в ходе мыслительного процесса, не применяя эмпирическую действительность.

Классификация

Метод классификации подразумевает деление предмета или явления на группы по определенным признакам.

Основная задача этого метода - структурировать, сделать информацию более четкой и понятной для усвоения.

Классифицировать можно на основе разных признаков. Например, по:

физическим свойствам (весу, размеру, объему);
материалу (пластик, дерево, металл, фарфор);
жанрам (скульптура, живопись, литература);
архитектурным стилям.

Классифицировать можно и по геополитическим факторам, хронологическим и прочим другим.

Абстрагирование

В основе этого метода лежит конкретизация какого-то отдельно взятого свойства явления или предмета, которое необходимо изучить в рамках исследования.

Суть абстрагирования заключается в том, чтобы изучить какое-то конкретное свойство изучаемого предмета или явления, не беря при этом во внимание все остальные его характеристики.

Метод абстрагирования – один из самых важных и основных методов исследования в дипломной работе гуманитарного уклона. С его помощью были отмечены незаметные с первого взгляда важнейшие закономерности в таких науках, как педагогика, психология, философия. Хороший пример абстрагирования – разделение литературы на огромное множество стилей, жанров

Формализация

Суть метода формализации заключается в передаче структуры или сущности явления или объекта в знаково модели путем использования математических схем, формул, символов.

Конкретизация

Под конкретизацией понимают детальное изучение объекта или явления в реально существующих условиях.

Аналогия

Суть метода аналогии состоит в том, что, зная определенные свойства и характеристики предмета или явления, можно провести некую грань к другому, схожему с нашим объектом исследования предметом или явлением. В результате можно прийти к определенным выводам.

Этот метод не является стопроцентно верным и не всегда дает надежные результаты. Однако в целом его эффективность довольно высокая. Чаще всего его используют в тех случаях, когда определенные предметы или явления нельзя изучить напрямую (например, при исследовании планет земной группы, при определении их свойств, условий для потенциального заселения населением Земли).

В разных науках используются совершенно разные методы исследования. Но в любой специальности и сфере наук в дипломной работе всегда будет использоваться минимум 2: синтез и аналитический метод исследования

Практические (частные) методы

В дипломной работе наравне с теоретическими методами наравне применяются практические методы, в зависимости от объекта или явления. Заключается их особенность в особом способе изучения информации, ее сбора и обработки, проведения экспериментов.

Частные методы исследования в дипломной работе используются непосредственно для сбора конкретных данных о явлении или объекте. Эти методы часто помогают описать и выявить новые явления и предметы, найти закономерности или доказать гипотезы.

А теперь давайте познакомимся с наиболее популярными практическими методами при написании проекта дипломной работы.

Наблюдение

В основе метода наблюдения в дипломной работе лежит объективное восприятие действительности для сбора данных о свойствах и отношениях объектов исследования.

Сравнение

Метод сравнения считается одним из самых популярных. Его используют для сопоставления двух или нескольких объектов исследования по какому-то одному признаку.

Измерение

Метод измерения достаточно точный. В его основе лежит определение числовых значений определенных показателей.

Эксперимент

Метод эксперимента толкуется как воспроизведение наблюдения или явления в определенных условиях.

Экспериментом может служить также опыт, целью которого будет проверка (опровержение или подтверждение) имеющихся положений. Главное - чтобы во время проведения исследования присутствовали два момента: доказательность и повторяемость. Дело в том, что задача эксперимента заключается не только в наглядной демонстрации или открытия какого-то свойства, но и в способности к воспроизведению.

Отличный пример эксперимента – опыт Галилея с пушечным ядром и свинцовым шариком по установлению скорости падения

Наблюдение

Этот метод открывает любое научное познание, вот почему он ключевой при проведении любых исследований.

Суть метода наблюдения состоит в том, чтобы наблюдать за объектом исследования и фиксировать любые важные изменения или положения (реакции, свойства).

Измерение

Метод измерения является одним из самых эффективных. Речь идет о фиксации каких бы то ни было физических параметров объекта исследования (объем, рост, вес, длина и пр.) посредством единиц измерения.

Результат, полученный в ходе применения данного метода, будет фиксироваться в числовом значении.

Моделирование

В общем смысле модель – структурированный уменьшенный образ чего-то имитация одного или нескольких объектов.

Моделирование может быть:

предметным (при воспроизведении отдельной части объекта);
знаковым (при использовании формул, чертежей, схем и пр.);
мысленным (при проведении операций в виртуальном мире или мысленно).

Без моделирования не обойтись при разработке новейших технологий, конструировании автомобилей, сооружений и т.д.

Беседа и интервью

Суть обоих методов заключается в поиске человека, обладающего какой-либо ценной информацией об изучаемом предмете исследования.

Многие могут не видеть разницы между беседой и интервью. Последнее отличается более структурированным и регламентированным порядком: в ходе проведения интервью собеседник отвечает на четко поставленные вопросы, которые были заранее подготовлены. Кроме того, человек, задающий вопросы, никак не демонстрирует свое мнение.

У беседы непринужденны характер. Здесь оба участника разговора могут свободно высказывать свое мнение, задавать вопросы, пусть даже и спонтанно

Опрос и анкетирование

Данные методы также имеют много общего между собой. Суть обоих заключается в предварительной подготовке вопросов, на которые следует получить ответы. Как правило, отвечающим дают на выбор несколько вариантов ответов.

Основное отличие опроса от анкетирования состоит в форме проведения. Опрос, как правило, может быть устным или письменным. А вот анкетирование возможно только в письменной форме или на компьютерном носителе. Нередко во время анкетирования ответ можно давать в графическом виде.

Плюсом этих практических методов в дипломе считается большой охват аудитории. А если опрошено много человек, то и шансов получить более точные данные намного выше.

Описание

Специалисты отмечают сходство метода описания с методом наблюдения. При проведении исследования методом описания фиксируют не только поведение и явления, но внешний вид и признаки объекта изучения.

Другие частные методы

В зависимости от направленности специализации студента можно использовать следующие частные узкоспециализированные методы исследования:

Экономика . Анализ: позитивный, нормативный, функциональный, статический, динамический. Экономико-математическое моделирование. Метод финансовых коэффициентов. Сценарный метод прогнозирования экономических явлений. Метод единства исторического и логического. Построение экономических гипотез. Метод «при прочих равных условиях».
Педагогика/Психология . Изучение продуктов творчества учеников. Интервью. Беседа. Изучения групповой дифференциации. Включенное наблюдение. Педагогические контрольные испытания (тестирование). Анкетирование (опрос). Ранжирование. Шкалирование. Регистрация.
Филология . Анализ: композиционный, дискурсный, мотивный, интертекстуальный, дистрибутивный, контекстный, семантический. Лингвистический эксперимент. Биографический метод. Контент-анализ. Лексикографическая статистика. Дифференциальный анализ оппозиций. Нарративный метод. Дихотомия. Трансформационный синтез и анализ. «Конкретное литературоведение». Семиотический метод.

Другая методология

Академик А.Я.Флиер выделял несколько иную систему методов, используемых при написании дипломных работ. По его мнению, все методы разделяются на гуманитарные и социально-научные.

Гуманитарные методологии

Историческая - описывает историю культуры в соответствии с принципом выстраивания линейной хронологической последовательности ее событий и явлений.
Герменевтическая - исследует культуру посредством раскрытия (дешифровки) изначальных смыслов культурных явлений, заложенных в них при создании.
Феноменологическая - трактует исторические факты культуры с точки зрения их явленности наблюдателю и ищущая в них смыслы, актуальные вне исторического контекста.
Историко-психологическая - изучает историческую динамику культуры с точки зрения выявления в ней устойчивых стадиальных (цивилизационных) типов социально обусловленного сознания и состояния психики.
Культурный символизм и постструктурализм - эклектическая методология, интерпретирующая материал в контекстуальных рамках, устанавливаемых по различным основаниям самими авторами исследований, и трактующая его как неизбежно неполный в своей символико-смысловой познаваемости.

Социально-научные методологии

Эволюционизм - исследование истории культуры с позиций признания ее прогрессивного развития путем поэтапного усложнения ее структур (ответвления эволюционизма;формационная теория, диффузионизм, неоэволюционизм, культурный материализм).
Циклические и волновые модели культурной динамики - описание культур как отдельных «самодостаточных организмов» (цивилизаций) и происходящих в них процессов как замкнутых циклов или повторяющихся волновых движений.
Структурный функционализм - интерпретация культурно-исторических процессов как функциональных, решающих какие-то имманентные социальные задачи по удовлетворению интересов и потребностей людей.
Структурализм - описание культурно-исторических объектов с точки зрения поиска в них соотношения вещественного и понятийного аспектов, анализ структуры культуры как системы знаков.
Пограничные методологии, определяющие новые проблемные области культурно-исторической науки, постмодернизм.

Как написать методы в дипломной работе

Отлично! Теперь мы знаем какие методы существуют. Если повезет, мы даже понимаем, какие методы нам можно использовать в нашей работе.

Стандартные речевые конструкции при формулировке методологии и методов исследования:

в основу настоящей работы легли положения... методологии,
работа основана на положениях... методологии,
методологическую основу/базу исследования составили положения … методологии,
в исследовании/ работе использованы следующие методы …, методы исследования - это … и т.д.

Далее стоит указать, какие деятели занимались изучением данной проблемы. А в истории исследования можно упомянуть исторический контекст, рассказать, что успели добавить к имеющимся данным новейшие авторы. Не забывайте об упоминании ученых в хронологическом порядке!

Есть и стандартные конструкции, используемые при описании методов исследований:

изучение … восходит к...,
в … веке … были подробно изучены и описаны …,
проблемами... занимались...,
огромный вклад в разработку проблемы... внес.../внесла работа/исследование/труд...,
большое значение имеют работы...,
работы последних лет позволяют говорить о...,
опыт истории … показывает, что...,
в настоящее время господствующей точкой зрения является …,
такой подход характерен для …,
начало изучению этого вопроса было положено трудами..., в работах...,
заметное место в работах … занимает положение …,
в числе разрабатываемых в этом русле проблем можно назвать …,
……. подробно освещено в работах...,
связь …показана в... и т.д.

При написании заключения стоит сделать упор на описание структуры работы со следующими стандартными конструкциями:

все вышесказанное определило структуру работы, которая состоит из введения, … глав, заключения, списка литературы, приложения (последнее указывается, если в работе есть приложение);
логика, цели и задачи исследования определили структур работы, которая состоит из …;
во введении дается общая характеристика работы, обосновывается актуальность темы и ее социальная значимость, определяются цель, задачи, методологическая основа исследования и методы исследования, а также дается краткий обзор разработанности проблемы;
первая глава посвящена …,
во второй главе рассматривается/ говорится о…, в первой главе были рассмотрены …, вторая глава начинается с..., затем...;
заключение представляет собой выводы по работе/ в заключении приведены основные выводы и т.д.

Пример описания методов в дипломной работе

Тема: профилактика дисграфии у детей с общим недоразвитием речи

Цель исследования: выявление предпосылок возникновения дисграфии у детей старшего дошкольного возраста с ОНР и детей без речевой патологии.

В соответствии с поставленной целью и сформированной гипотезой были определены следующие задачи исследования:

Изучение теоретического и методического аспекта проблемы исследования по данным специальной литературы.

Теоретическое обоснование и разработка методики экспериментального исследования.

Экспериментальное изучение состояние разных сторон устной речи и психических процессов и функций, обеспечивающих формирование письменной речи, определение типологию выявленных недостатков у дошкольников с ОНР.

Обработка полученных экспериментальных данных

Разработка комплекса методических приемов дифференцированной коррекционно-логопедической работы, направленной на развитие предпосылок письменной речи у детей с ОНР.

В соответствии с намеченной целью и задачами исследования нами были определены следующие методы:

Теоретический анализ педагогической, психологической и методической литературы по теме исследования.

Наблюдение.

Беседа, анкетирование.

Анализ продуктов деятельности детей.

Изучение медико-педагогической документации.

Экспериментальный метод, включающий проведение констатирующего эксперимента, анализ и обобщение полученных данных.

Заключение

Это далеко не все методы, которые могут быть использованы при написании научных работ. Но с самыми популярными и важными мы постарались вас ознакомить.

Выбирая методы, помните: они должны быть научно обоснованными и современными. Использование устаревших методов недопустимо. Кроме того, методы должны быть согласованы с задачами исследования, потому как для решения каждой отдельной задачи требуется определенный метод.

И совершенно нормально, что вы не знаете их все. А зачем, когда есть специальный ? Знать такие вещи - это работа специалистов. А ваша задача - получить от жизни и молодости все, что можно!