Понятие информационные технологии (ИТ). Уровни рассмотрения ИТ. Формы представления данных различного типа. Форматы файлов, страница 13

Процесс обработки данных.

В нём выделяют следующие процедуры:

1.  организация вычислительного процесса (ОВП);

2.  преобразование данных;

3.  процедура отображения данных.

 

Процедуру ОВП можно разделить на:

-  процедуры управления вычислительным процессом;

-  процедуры планирования вычислительным процессом.

Процедура ОВП.

Содержание процедуры ОВП зависит от типа вычислительной системы и режима её работы.

Тип вычислительной системы определяется её структурой. Выделяются следующие типы вычислительной структуры:

1.  с одним потоком команд и одним потоком данных (SISD);

2.  с одним потоком команд и многими потоками данных;

3.  с многими потоками команд и одним потоком данных;

4.  с многими потоками команд и многими потоками данных (см. курс «Архитектура ЭВМ и систем»).

Различные структуры системы реализуются в виде мультипроцессорных систем или в виде суперскалярной внутренней структуры отдельного процесса.

Особенности структуры также реализуются в виде типа коммутации между памятью и вычислительными устройствами.

Выделяют системы с:

-  шинной коммутации;

-  матричной коммутацией.

Выделяются следующие режимы работы вычислительных систем:

a)  по количеству одновременно выполняемых заданий различаются режимы:

-  однопрограммные;

-  мультипрограммные;

b)  по способу организации временных процессов и последовательности решаемых задач выделяются режимы:

-   пакетной обработки;

-   режим разделения времени;

-  режим реального времени.

При пакетном режиме программы с соответствующими исходными данными накапливаются на дисковой памяти, образуя пакет. Обработка заданий осуществляется в виде непрерывного потока.

Данный режим позволяет максимально загрузить вычислительные машины. В настоящее время он используется в режимах особого класса MainFrame-ах.

Задача организации вычислительного процесса сводится к организации очереди задач. То есть установление последовательности, в которой будут выполняться задачи, и изменение этой последовательности.

Режим разделения времени предназначен для выполнения заданий, находящихся в оперативной памяти одновременно. Время разделяется на кванты. В течение одного кванта выполняется одно задание. Затем его обработка прерывается, запоминаются результаты и выполняется другое задание.

Задача организации вычислительных процессов состоит в:

1.  организации очередей выполнения задач;

2.  переключении между очередями.

Кроме того, некоторые задачи могут выгружаться во внешнюю память. Может быть также организован обмен данными между одновременно выполняемыми заданиями.

Режим реального времени используется для управления физическими процессами. В системах. Работающих в режиме реального времени обработка данных должна производиться синхронно управляемым физическим процессом или опережать их.

Вычислительная система должна быть готова принять входные сигналы, обработать их и выдать управляющее воздействие.

Процедура планирования обслуживания вычислительных задач.

При планировании может решаться:

-  прямая задача, когда на основе заданных режимов и условий обработки рассчитывается эффективность вычислительного процесса.

-  обратная задача. В ней задаются граничные показатели эффективности обработки. Требуется рассчитать режимы работы и условия, чтобы вычислительный процесс уложился в заданные рамки.

В качестве показателей эффективности обработки может использоваться количество заданий, выполняемых в единицу времени (интенсивность обработки), загруженность ресурсов, время простоя заданий и время простоя элементов вычислительной системы.

Планирование пакетной обработки данных в многомашинной системе.

В системе наблюдаются два диспетчирующего устройства:

1.  D1 – диспетчер организации очереди (устанавливает задачи в очередь);

2.  D2 – диспетчер обслуживания очереди (направляет задачи на вычислительные машины или устройства).

В прямой задаче планирования требуется рассчитать интенсивность обслуживании задач, кроме того загрузку отдельных каналов, то есть вычислительных машин или процессов, среднее число заданий в очереди (среднее время прирабатывания задания в очереди, среднее время прирабатывания задания в системе).

Даная задача решается на основе методов теории массового обслуживания.

В качестве исходных данных для задачи используется:

ü λ – интенсивность поступления задач в систему, то есть сколько в среднем задач поступает в единицу времени;

ü среднее время обслуживания одной задачи (t);

ü μ – интенсивность обслуживания задач на одной вычислительном устройстве, .

Теория классового обслуживания даёт готовые формулы для расчёта средних показателей вычислительной системы. Например, среднее число занятых каналов .

Задача планирования с учётом использования

ресурсов вычислительной системы.

Данная задача может решаться как при пакетной обработке, так и в режиме разделения времени. При этом главным критерием планирования является максимальное использование ресурсов вычислительной системы на таких ресурсах как память, процессор, внешние устройства. Смысл задачи состоит в следующем: каждая отдельная задача использует определённый объём ресурсов. Причём во многих случаях эти данные могут быть известны заранее. Они определяются характером (типом) решаемых задач.

Для задач, поставленных на выполнение может быть составлена следующая матрица:

где R_i – используемый ресурс;

       З_i – решаемая задача.

Задача планирования обработки состоит в том, чтобы сформировать такую последовательность выполнения задач, чтобы использование ресурсов для одновременного выполнения задач было максимальным. Данная задача сводится к задаче поиска плотной упаковки.