Модели процесса обработки данных

В условиях автоматизированного управления внутримашинная обработка информации предполагает последовательно-параллель­ное во времени решение вычислительных задач, отображающих функциональные задачи ИС. Это возможно при наличии опреде­ленного плана организации вычислительного процесса, реализуемо­го на основе имеющихся вычислительных ресурсов ЭВМ. Вычи­слительная задача, формируемая источником вычислительной задачи (ИВЗ), по мере необ­ходимости решения обращается к запросам в вычислительную стему BО (рис. 52). Организация вычислительного процесса предполагает определение последовательности решения задач и ре­ализацию вычислений. Последовательность решения задается ис­ходя из их информационной взаимосвязи, когда результаты реше­ния одной задачи используются как исходные данные для решения последующей. Процесс решения определяется принятым вычисли­тельным алгоритмом. Вычислительные алгоритмы должны объеди­няться в соответствии с требуемой технологической последователь­ностью решения задач в вычислительный граф системы обработки информации. Поэтому в вычислительной системе можно выделить систему диспетчирования (СД), которая определяет организацию вычислительного процесса, и ЭВМ, обеспечивающую обработку информации.

Каждая вычислительная задача, поступающая в вычислитель­ную систему, может быть рассмотрена как некоторая заявка на обслуживание. Последовательность вычислительных задач во вре­мени создает поток заявок, обслуживание которых может быть математически формализовано некоторым законом распределения времени обслуживания. В соответствии с требованиями на органи­зацию вычислительного процесса возможно перераспределение по­ступающих задач на основе принятой схемы диспетчирования. По­этому в структуре вычислительной системы должны быть предус­мотрены соответствующие накопители и устройства диспетчирова­ния, которые обеспечивают реализацию оптимального плана организации вычислительного процесса и обработки данных.

На рис. 53 представлена обобщенная структурная схема вычис­лительной системы.

Источник вычислительных задач ИВЗ фор­мирует входной поток заявок на их решение. С помощью диспет­чера Д₁ реализуются опознавание поступившей заявки и постановка ее в очереди O₁...O_N, которые реализуются на ячейках оперативной памяти. Заявки отображаются кодами и ожидают начала обслужи­вания в зависимости от требуемой информационной взаимосвязи между задачами. Диспетчер Д₂ выбирает из очередей заявку на обслуживание, т. е. передает вычислительную задачу для обработки на ЭВМ. Обслуживание обычно осуществляется в соответствии с принятым планом организации вычислительного процесса. Про­цесс выбора заявки из множества называется диспетчированием.

Обычно выбирается заявка, имеющая преимущественное право на обслуживание. При этом инициируется соответствующая програм­ма, реализующая вычислительный алгоритм решения требуемой задачи. При отсутствии заявок в очередях диспетчер Д₂ переключает процессоры ЭВМ в состояние ожидания. В общем случае в вычис­лительной системе реализуется многолинейное обслуживание за счет наличия ЭВМ₁...ЭВМ₃. Можно считать, что процесс обслужива­ния осуществляется в два этапа. Сначала заявки ставятся в очередь с помощью диспетчера Д₁, а на следующем этапе они обслуживают­ся путем выбора заявок из очереди на основе работы диспетчера Д₂. Диспетчеры Д₁ Д₂ реализуются программным путем, представляя собой управляющие программы. При появлении заявки работа процессора прерывается, заявка вводится в вычислительную систе­му, далее передается управление диспетчеру Д₂, который определяет последовательность обслуживания поступивших заявок с учетом имеющихся в ЭВМ. На логическом уровне могут быть заданы правила диспетчирования, т. е. дисциплина обслуживания. При разработке модели обработки данных удобно предположить, что все операции по планированию вычислительного процесса, опреде­лению приоритетов, передаче заявок от одной ЭВМ к другой вы­полняет диспетчер Д₂, а сам процесс обслуживания реализуется набором ЭВМ. Как при аналитическом подходе, так и при имитаци­онном моделировании обычно принимают ряд ограничений, упрощающих процесс анализа модели. К ним относятся следующие:

1) система диспетчеризации, т. е. диспетчеры Д₁ и Д₂ выполняют свои функции мгновенно;

2)перемещение вычислительной задачи от ИВЗ до ЭВМ, кроме непосредственного процесса обслуживания на ЭВМ, выполняется мгновенно;

3) вычислительная система функционирует абсолютно надежно.