Система обработки данных (СОД).

Архитектуры вычислительных систем.

Ларионов, Майоров «Вычислительные комплексы, системы и сети» (1997).

Основные понятия.

Элемент – минимальный, неделимый объект. Свойства элемента – это его свойства как целого. Элемент можно использовать только как целое.

Объекты называются элементами по соглашению, принимаемому с целью дать ответ на определенные вопросы, стоящие перед исследователями.

Изменение вопросов может потребовать разложение элементов на составные части.

Система – это совокупность связанных элементов, объединенных в одно целое для достижения определенной цели. Здесь под целью понимается совокупность результатов, определяемых назначением системы. Наличие цели и заставляет связывать элементы в систему.

Целостность – наиболее важное свойство системы. Удаление из системы элемента непременно изменит её свойства, и в большинстве случаев в направлении, отличном от цели.

Искусственные (инженерные) системы описываются путем определения их функций и структур.

Функция системы – это правило получения результатов, предписанных целью или назначением системы. Определяя функцию, её поведение описывают с использованием некоторой системы понятий: отношения между переменными. Функция устанавливает, что делает система для достижения поставленной цели, но делает она это безотносительно к физическим средствам, то есть соответствующим элементам и связям.

Системы изучают на разных уровнях абстракции с использованием различных подходов, каждый из которых дает ответ на определенные вопросы. В связи с этим функции системы могут описываться с разной степенью детализации. Для описания функций используется теория множеств, алгоритмов, случайных процессов и теория информации.

Функционировать – означает реализовывать функцию, то есть получать результаты, предписанные назначением системы.

Структура системы – это фиксированная совокупность элементов и связей между ними.

Организация – это явление аранжировки с целью осуществления определенных функций в системах, состоящих из большого числа элементов. «Аранжировка» означает «приводить в порядок». Обычно к одной цели можно придти различными способами, исходя из различных принципов организации системы. Каждый принцип задает определенный способ построения некоторого множества систем, аналогичных по назначению, но различных по функциям и структурам. Конкретная система представляет собой лишь пример реализации некоторого способа организации. Большинство современных ЭВМ строятся на принципе программного управления реализации алгоритма на основе команд, имеющих операционно-адресную структуру. Организация – понятие более высокого ранга, чем функция. Организация – это модель, на основе которой могут строиться многие конкретные системы. Если речь идет о способе порождения функций, достаточных для достижения определенных целей, то используется термин функциональная организация. Если речь идет о наборе элементов, обеспечивающих функциональность класса, то используют структурная организация.

Анализ – процесс определения свойств, характеристики элементов.

Синтез – это процесс порождения функций и структур, необходимых и достаточных для получения определенных результатов. Выявляя функции, реализуемые системой, определяют некоторую абстрактную систему, о которой известно только то, что она будет делать. В связи с этим этап синтеза называют абстрактным синтезом, а этап порождения функции называют структурным синтезом.

Эффективность (качество) – это степень соответствия системы своему назначению, оценка эффективности системы – одна из задач анализа. Показатель эффективности – это мера одного свойства или характеристики системы. Показатель должен иметь количественный смысл, то есть является измерением некоторого свойства, поэтому предполагается наличие способа измерения или оценки значения этого показателя.

Критерий эффективности – мера эффективности системы, имеет количественный смысл, измеряет степень эффективности, обобщая все её свойства в одной оценке (критерий эффективности). Таким образом системы, создаваемые для одной цели должны бы оцениваться на основе одного критерия, общего для этого класса систем. Различие в назначениях систем предполагает, что для оценки эффективности использовались различные критерии. Если при увеличении эффективности, значение критериев возрастает, то критерий называется прямым, наоборот, для инверсного критерия. Из 2 систем более эффективной считается, которой соответствует большее значение прямого критерия.

Оптимальная система – это система, которой соответствует максимальное (минимальное) значения прямого (инверсного) критерия.

Модель – физическая или абстрактная система, адекватно представляющая объект. Физическая модель образуется из совокупности материальных объектов.

Абстрактная модель

– это описание объекта исследований на некотором языке, то есть компоненты модели – это понятия, чертежи, схемы, графики, таблицы, алгоритмы, математические описания. Необходимые условия для перехода от исследования объекта к модели – это требование адекватности модели и объекта. Адекватность предполагает воспроизведение моделью с необходимой полнотой всех свойств объекта, существенных для целей данного исследования. Адекватность основана на понятиях изоморфизма и гомоморфизма. Объект и модель называются изоморфными, если между ними существует взаимнооднозначное соответствие, что в большинстве случаев очень трудно выполнимо, то есть соответствие свойства + отношения.

Гомоморфизм – также предполагается хранение в модели всех определенных на объекте исследования свойств и отношений, однако существует однозначное соответствие модели объекту, тогда как обратное соответствие неоднозначно.

Концептуальная модель – это абстрактная модель, выявляющая причинно-следственные связи, присущие исследуемому объекту, существенные в рамках определенное исследования. Один и тот же объект может представляться различными концептуальными моделями, которые строятся в зависимости от цели исследования.

Математическая модель – абстрактная модель, представленная на языке математических отношений, имеет форму функциональных зависимостей между параметрами, учитываемыми соответствующей концептуальной моделью. Эти зависимости конкретизируют причинно-следственные связи, выявленные в концептуальной модели, и характеризуют их количественно.

Моделирование – это процесс представления объекта исследования адекватной ему моделью и проведения экспериментов с моделью с целью получения информации об объекте исследования. При моделировании модель выступает и как средство и как объект исследования. Информация в бытовом смысле – это данные и методы. Данные – фиксированные сигналы. Методы – некие отношения с данными. Данные и методы могут быть правильными и неправильными.

Система обработки данных (СОД).

Вычислительная техника – элементы с определенными связями. Повышение производительности происходит за счет совершенствования элементной базы. Следовательно, сокращение времени обмена информацией между устройствами и блоками машины. Время переключения используемых запоминающих и логических элементов достигло наносекунд, а скорость принимаемых связей ограничивается скоростью света. В связи с этим повышение производительности ЭВМ не может быть достигнуто путем уменьшения времени переключения. Новые направления:

1. повышение уровня совмещения во времени выполняемых операций (конвейер)
2. распространение принципа параллелизма на устройства обработки информации
3. создание многомашинных и многопроцессорных вычислительных комплексов и систем. Комплекс (лат. – связь) – это совокупность предметов, явлений, свойств, образующих одно целое. Система (греч. – целое, составленное из частей) – это множество элементов, находящихся в отношениях или связях друг с другом, которые образуют определенную целостность или единство.

СОД – это совокупность технических средств и ПО, предназначенная для информационного обслуживания пользователей и технических объектов. Основа СОД – это технические средства, так как их надежностью и производительностью в большей степени определяется эффективность.

Способы построения СОД.

Одномашинные СОД.

Появились исторически первыми и до сих пор широко распространены. Это системы на базе одной ЭВМ с однопроцессорной структурой. Однако надежность и производительность существующих ЭВМ оказывается удовлетворительной лишь для ограниченного применения, когда требуется относительно невысокая производительность и допускается простой системы в течение нескольких часов из-за отказов оборудования. Оказывается, при любом уровне технологий нельзя обеспечить абсолютную надежность элементной базы, и поэтому нельзя для одномашинных СОД исключить возможность потери работоспособности.

Характеристики:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: