Состав и функционирование СОД.

Обычно состав подразделяется на технические, программные средства и функционирование.

Технические средства.

Состав технических средств определяется структурой. Структура часто называется конфигурацией, то есть, из каких частей состоит система и каким образом эти части связаны между собой. Математическая форма представления структуры – это граф, вершины которого части системы, а дуги – связи между частями, а инженерная форма представления структуры – схема. Граф и схема тождественны по содержанию и различны по форме. В схеме для изображения частей используются различные геометрические фигуры, а для изображения связей – линии различных типов. Схема приобретает большую наглядность, чем граф. Основные элементы структуры элементов СОД – это устройства и интерфейсы. Элемент в структуре СОД – это удобное или стандартное понятие, но не физическое свойство объекта. Главное требование к изображению структуры – информативность. Таким образом, структура СОД – это общее представление о составе и связей между частями. Дополнительные сведения о технических средствах даются в форме спецификации, то есть описания. В спецификациях для каждого элемента и типа связи указывается: наименование, приведенное на структурной схеме; тип устройства, соответствующий элементу; технические характеристики или средства связи. В связи с процессами обработки данных технические средства рассматриваются как совокупность ресурсов («вспомогательное средство»): устройства и память. Устройства – это ресурс, используемый для преобразования и ввода/вывода данных, разделяемый между процессами (задачи во времени). Основная характеристика устройства – производительность. Память – ресурс, используемый для хранения данных и разделяемый между процессами по объему и времени. Емкость – предельное количество информации, размещаемой в памяти. Требуемый набор функций, определяемый назначением СОД обеспечивается совокупностью программ (ПО). Оно строится по иерархическому принципу. Пользователь создает прикладное ПО или готовит запросы. ОС – системные обрабатывающие программы и системное ПО + управляющие программы. ОС – совокупность программ, предназначенных для управления работой СОД и реализации наиболее массовых процедур взаимодействия с пользователем. Супервизор контролирует состояние всех технических средств и процессов, управляет ими, обеспечивая необходимый режим обработки данных, и всё это он делает путем распределения процессов во времени. Программа управления данными обеспечивает доступ к наборам данных и работу устройств ввода/вывода. Функции ОС расширяются за счет средств системного ПО, например, программные средства телеобработки, программные средства БД, сетевой обработки, то есть средства для работы со специальной аппаратурой или специальной обработки данных. Системные обрабатывающие программы – трансляторы, редакторы связей, средства отладки, средства перемещения данных. Прикладное ПО – совокупность прикладных программ, реализующих функции обработки данных, связанных с конкретной областью применения системы.

Функционирование СОД.

Представляется в виде процессов – динамических объектов, реализующих целенаправленный акт обработки данных. Бывают прикладные и системные процессы. Прикладные реализуют основные функции СОД, заданные прикладными программами или обрабатывающие программами ОС. Системные процессы реализуют вспомогательные функции, обеспечивающие работу СОД. Системные процессы существуют от момента включения до момента выключения. Обычно процесс описывается так: Pi = <ti, Ai, Ti>, где ti – момент инициирования, Ai – атрибуты, определяющие имя источника, имя задания, имя пользователя, режим обработки данных, приоритет, Ti – трасса процесса – это последовательность событий, связанных с изменением состояния процесса. Ti = { S1, S2, … Sn } – множество событий, имевших место в соответствующие моменты времени. К событиям относятся момент ввода задания или начало и завершение обработки задач, выполнение процессов, начало использования памяти и окончание. Каждое событие связывается с моментом его возникновения, программой, реализующей его, и ресурсом, обслуживающим процесс.

Функционирование СОД выражается в форме процессов выполнения программ. Характерной чертой процесса является одновременная связь с работой программы и ресурсов. Процесс функционирования существенно зависит от состава заданий и исходных данных. Весь объем поступающей информации принято называть рабочей нагрузкой. L = {li} = {<Ai, Qi1, Qi2, …}, где li – описание i-того задания, которое устанавливает атрибуты и потребности задания (Qi). Например, Qi1 – емкость памяти, Qi2 – число выполняемых операций. Число заданий, обрабатываемых СОД за промежуток времени, дающий полное представление о нагрузке весьма велико, а, следовательно, представленное описание становится громоздким. Для его представления в компактной форме используются среднестатистические значения.

Характеристики и параметры.

При проектировании СОД стремятся обеспечить наиболее полное соответствие системы своему назначению. Степень соответствия системы своему назначению называется качество (эффективность). Для сложных систем не удается определить одной величиной качество систем. Следовательно, используется набор характеристик. Характеристики зависят от реализации. Производительность – характеристика вычислительной мощности системы, определяющая количество вычислительной работы, выполняемой системой за единицу времени. На производительность влияют число и быстродействие устройств, емкость внешней и оперативной памяти, структура системы, пропускная способность связей между элементами системы; режим обработки задачи, который определяет порядок распределения ресурсов системы между задачами, поступающими на обработку; рабочая нагрузка – объем вводимых, хранимых и выводимых данных и число процессорных операций, необходимых для решения задач. Технические средства СОД обладают производительности вне связи с ОС, прикладными программами и режимами эксплуатации. Потому совокупность производительностей технических средств характеризуется номинальной производительностью системы. Показателем использования устройства в процессе работы системы является загрузка – отношение времени работы устройства к времени работы системы. Системная производительность – набор значений, в котором следят за всем, но под управлением ОС. Номинальная обычно выше, чем системная производительность. Производительность наиболее просто оценивается числом задач, решаемых за определенный промежуток времени. Другой способ – среднее значение интервала между моментами окончания обработки задач.

Время ответа (время пребывания задач в системе) – длительность промежутка от момента поступления до момента окончания его выполнения. Время ответа – величина случайная, что обусловлено: влиянием исходных данных операций ввода/вывода, непредсказуемостью значений исходных данных; влиянием состава смеси задач, одновременно находящихся в системе и непредсказуемостью состава из-за разницы времени поступления. Время ответа = время выполнения + время ожидания. Время выполнения зависит от сложности вычислений и быстродействия устройств.

Надежность. Одна из центральных проблем проектирования в производстве и эксплуатации является проблема обеспечения надежности. Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, техобслуживания, хранения и транспортировки. Составляющие ИС: технические средства, ПО, информация и человек-оператор. Ненадежность сказывается на стоимости, временных затратах, а также психологически в виде неудобств конечного пользователя. В определенных случаях это грозит безопасности отдельных людей и стран. Например, ненадежность или отказ авиационной системы хотя бы на час вызывает большие расходы. Надежность информационной системы напрямую влияет на эффективность функционирования производства, при этом от жизнедеятельности критических приложений зависит само существование инфраструктуры. Предметом науки о надежности является изучение закономерностей изменения качеств объекта и разработка методов, позволяющих с минимальной затратой времени и ресурсов, обеспечить необходимую производительность работы. Качество объекта – это совокупность свойств и признаков, определяющих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с его назначением, и выражающая его специфику и отличия от других объектов. Не все отказы аппаратуры являются неизбежными. Каждый из них имеет свою причину или группу. Если причины известны, на них можно воздействовать, однако сведения о процессах, происходящих в аппаратуре, не всегда оказываются достаточными. При сложном взаимодействии технических и программных средств трудно идентифицировать первоисточник нарушения правильного функционирования.

Непрерывный рост сложности аппаратуры приводит к моральному устареванию. Поэтому инженеры вместо усовершенствования разрабатывают новую. Не всегда при проектировании удается учесть процессы, происходящие в аппаратуре. Наиболее распространенными способами получения оценок надежности являются моделирование и вероятностные оценки. Очевидно, что повышение надежности возможно за счет введения дополнительных элементов, что в конечном счете сказывается на стоимости. Поэтому необходимо не только оценивать надежность, но и оценивать затраты на повышение надежности. Таким образом основными задачами надежности являются: выявление причин отказов, причин отказов, моделирование и оценка основных свойств и характеристик надежности, определение направлений повышения надежности, оптимизация надежности с учетом отношения затрат на повышение надежности к возможным потерям из-за нарушений.

Наука о надежности развивалась по 2 направлениям: математическое и физическое. Первое связано с математической оценкой надежности сложных систем. Второе возникло в машиностроении, связано с изучением физики отказов. Надежность является комплексным свойством, которое может выражаться частными свойствами и может включать в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Безотказность – свойство непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Под наработкой понимается продолжительность работы объекта. Наработка может определяться до отказа, между отказами, до наступления предельного состояния, до некоторого фиксированного момента. Долговечность – это свойство сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Основное отличие понятий безопасность и долговечность состоит в том, что первое предполагает самостоятельную работу объекта без вмешательства, второе предполагает работу за весь период эксплуатации и учитывает, что длительная работа не происходит без проведения мероприятий по поддержанию его нормального функционирования. Показатели могут выражаться через ресурс или календарной продолжительности от начала применения до предельного срока. Ремонтопригодность – свойство, заключающееся в его приспособленности к техническому обслуживанию и ремонту. Сохраняемость – свойство сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции в течение и после хранения или транспортировки. Это свойство характеризует поведение объекта в условиях, существенно отличающихся от условий эксплуатации. В ИС особенно важно для сменных носителей информации. Понятие, близкое к надежности, безопасность – это свойство при изготовлении и эксплуатации и в случае неправильного функционирования не создавать угрозу окружающей среде и здоровью людей. Безопасность не входит в надежность, но тесно связано. В современных информационных системах различие терминов зависит от возможного ущерба (риск при отказах). Промежуточное понятие – живучесть – это свойство объекта, состоящее в его способности противостоять развитию критических отказов из-за дефектов и повреждений. Для информационных систем имеет немалое значение свойство – достоверность информации.

Отношение стоимости к производительности. Появление любого направления определяется требованиями компьютерного рынка, поэтому у разработчиков нет одной цели. Для сравнения ЭВМ обычно используют стандартные методики измерения производительности, то есть для получения количественных показателей тех или иных решений.

Масштабируемость – возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти. Она должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также средствами ПО. Основная задача масштабируемости – минимизация стоимости расширения компьютера.

Мобильность и совместимость – создание такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них, что позволяет сохранить существующий задел ПО при переходе.

Стоимость СОД – это суммарная стоимость технических средств и ПО. Вся эта стоимость влияет на стоимость решения задачи.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: