7.1. ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Автоматизированные системы управления первой очереди в основном были информационного типа. На СУ второй оче­реди решаются весьма сложные задачи анализа экономи­ческих и технологических процессов и оптимизации реше­ний.

Потребности в решении более трудоемких по времени и по памяти ЭВМ задач постоянно растут. Следовательно, рас­тут потребности СУ в памяти и производительности ЭВМ. Возможности ЭВМ в решении этих растущих потребностей ограничены. В такой ситуации возникает естественная про­блема поиска внутренних резервов. Таким резервом является повышение эффективности организации вычислительного про­цесса.

Для ЭВМ третьего и особенно четвертого поколения объ­ем внешней памяти для хранения программ и банков данных не знает ограничений. Однако на практике специалисты стал­киваются с большими затратами времени на поиск информа­ции на внешних накопителях и на перепись ее в оперативную память. Эти растущие затраты времени становятся естествен­ным ограничением объема памяти ЭВМ.

Развитие современных ЭВМ показало, что эффективное быстродействие (производительность) в соответствии с зако­ном Гроша растет медленнее, чем идет увеличение объема па­мяти.

Производительность при всех прочих равных условиях может оказаться более существенным ограничением, чем объем памяти. Отсюда при организации вычислительного процесса необходимо серьезное внимание обращать на ра­циональное использование производительности ЭВМ, особенно для технологических систем. Для информационных систем наиболее важным будет объем памяти.

В дальнейшем не будем останавливаться на выборе кри­териев качества ЭВМ. Считаем, что система решает свою главную целевую задачу с заданным и удовлетворяющим нас качеством. Будем стараться провести анализ и миними­зировать затраты на решение основной целевой задачи сис­темы.

Задача может быть решена, но затраты времени превзой­дут допустимое время, в течение которого целесообразно по­лучить конечный результат. Такую задачу нет смысла решать. Следовательно, интерес представляют производительность ЭВМ и затраты времени, необходимые на решение управлен­ческой задачи.

Если же задачи приняты для решения, то нас интересует загрузка системы этими задачами, т. е. темп поступления за­дач на ЭВМ и длительность их решения, возможное время ожидания задачи в очереди на решение и вероятность про­пуска решения задачи.

Для анализа методов организации вычислительного про­цесса необходимо использовать методы: теории вероят­ностей, теории расписаний и теории массового обслужива­ния.

На эффективность использования вычислительных ресур­сов управляющих ЭВМ в реальном масштабе времени влияют:

· параметры входных потоков;

· параметры потоков на выдачу сообщений;

· параметры обслуживания заявок i-х типов;

· общая загрузка ЭВМ;

· общая загрузка систем передачи данных внешним або­нентам;

· загрузка заявками i-х типов систем передачи данных внешним абонентам;

· загрузка заявками j-х типов ЭВМ;

· структура памяти для заявок i-х типов;

· объем памяти для заявок разных типов;

· дисциплины распределения вычислительных ресурсов и использования памяти при приеме и выдаче сообщений.

Управляющая ЭВМ является потребителем информации внешних потоков сообщений и источником информации для внешних абонентов.


Поэтому анализируются потоки заявок, процессы обслуживания, исследуются структура памяти и дисциплина распределения ресурсов ЭВМ на двух этапах:

· прием и обработка информации в ЭВМ;

· подготовка и выдача информации внешним абонентам.

На первом этапе ЭВМ выступает накопителем и обслужи­вающим аппаратом (каналом обслуживания), на втором — ис­точником и накопителем информации перед обслуживанием. Различие функций на двух этапах требует различных крите­риев оценки эффективности дисциплин на этих этапах.

На основе теории массового обслуживания можно решить многие классы сложных задач. Для иллюстрации этой воз­можности целесообразно перечислить задачи, которые имеют наиболее близкую связь с практикой организации современ­ного вычислительного процесса. Это задачи, которые позво­ляют оценить эффективность:

· методов диспетчеризации с квантованием обслужива­ния при неограниченной буферной памяти;

· приоритетных методов оперативной диспетчеризации при неограниченном времени ожидания;

· приоритетных и бесприоритетных методов диспетчери­зации при ограниченной буферной памяти;

· методов выдачи сообщений из ЭВМ внешним абонентам;

· методов детерминированного планирования вычисли­тельного процесса.

Системы организации вычислительного процесса можно разделить на следующие типы:

· первый тип — полностью стохастические;

· второй тип — стохастические с известными априорны­ми стохастическими характеристиками;

· третий тип — детерминированные или квазидетерминированные.

Эти типы содержат достоверную информацию о заявках.

В системах третьего типа бывает проще составлять распи­сание работы на длительный период. В системах второго типа используют стохастические характеристики. Наиболее слож­ными являются задачи первого типа.