ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ДАННЫХ 1 ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ДАННЫХ 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА. 2. 3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ДАННЫХ. ОТОБРАЖЕНИЕ ДАННЫХ.

1 1. Организация вычислительного процесса. Процесс обработки предназначен для реализации с помощью вычислительных средств функциональных задач той системы, в которой ведется управление. Процесс обработки может быть разбит на ряд связанных между собой процедур: n организацию вычислительного процесса (ОВП), n преобразование данных и n отображение данных

ПРОЦЕДУРЫ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Процедура ОВП имеет различную функциональную сложность в зависимости от класса и количества реализуемых задач, режимов обработки данных, топологии системы обработки данных. В наиболее полном объеме функции организации вычислительного процесса реализуются при обработке данных на больших универсальных машинах (мэйнфреймах), которые, как правило, работают в многопользовательском режиме и обладают большими ресурсами по памяти и производительности.

При обработке данных в зависимости от конкретного применения информационной технологии и решаемых задач различают три основных режима: Пакетный Разделения времени Реального времени

При пакетном режиме обработки задания накапливаются на дисковой памяти ЭВМ образуя «пакет» . Обработка заданий осуществляется в виде их непрерывного потока. Размещённые на диске задания образуют входную очередь, из которой они выбираются автоматически, последовательно или по установленным приоритетам. Используется для мультипроцессорных систем.

Режим разделения времени реализуется путем выделения определенных интервалов времени, называемых квантами. В течение одного кванта обрабатывается одно задание, затем выполнение первого задания приостанавливается с запоминанием полученных промежуточных результатов и номера следующего шага программы, и в следующий квант обрабатывается второе задание и т. д.

Режим реального времени используется при обработке данных в информационных технологиях, предназначенных для управления физическими процессами, и в персональных компьютерах. В этом режиме данные обрабатываются по мере поступления.

n n Эффективность обслуживания задач зависит от среднего времени обслуживания, поэтому в вычислительной системе требуется минимизировать время обработки поступивших в систему заданий. При решении задачи ЭВМ использует различные свои ресурсы (объемы оперативной и внешней памяти, время работы процессора, время обращения к внешним устройствам (внешняя память, устройства отображения). Естественно, что эти ресурсы ограничены. Поэтому и требуется определить наилучшую последовательность решения поступивших на обработку вычислительных задач. Такой процесс называется планированием.

n n Под организацией вычислительного процесса (ОВП) понимается управление ресурсами компьютера (памятью, процессором, внешними устройствами) при решении задач обработки данных. На программно-аппаратном уровне эти функции выполняют специальные управляющие программы, являющиеся составной частью операционных систем.

n n В наиболее простой ВС, такой как персональный компьютер (ПК), не требуется управление очередями заданий и планирование вычислительных работ. В ПК применяют, в основном однопрограммный режим работы. Но в более мощных ЭВМ, таких как серверы и, особенно, мэйнфреймы, подобные управляющие программы оказывают решающее влияние на работоспособность и надежность ВС. Для планирования последовательности решения задач используются специальные алгоритмы.

АЛГОРИТМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ РЕШЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ Алгоритм SPT В случае, когда времена решения задач известны, минимальное среднее время обслуживания заявок дает алгоритм SPT (Shortest-processing-task-first), (самая короткая задача обрабатывается первой).

Алгоритм RR Для обслуживания отдельной заявки отводится постоянный квант времени q, достаточный для выполнения нескольких тысяч операций. Если работа была выполнена за время q, она покидает систему. В противном случае она вновь поступает в конец очереди и ожидает предоставления ей обслуживания.

Алгоритм Макнотона

Алгоритм LPT (longest-processing task first) - самая длинная задача решается первой). Суть этого алгоритма заключается в назначении задач в порядке убывания времени решения на освобождающиеся процессоры.

2. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ДАННЫХ. n Программа преобразования данных поступает в оперативную память ЭВМ и начинает исполняться после предварительной обработки управляющими программами процедуры ОВП. n Процедура преобразования состоит в том, что ЭВМ выполняет типовые операции над структурами и значениями данных в количестве и последовательности, заданными алгоритмом решения задачи, который на физическом уровне реализуется последовательным набором машинных команд (машинной программой).

На логическом уровне преобразования данных выглядит как программа, составленная на алгоритмическом языке программирования.

• Управление процедурой преобразования данных осуществляется с помощью операционной системы. • Если решается автономная задача, то никакого дополнительного управления процедурой преобразования не требуется. • Если решается комплекс функциональных задач, то необходимо оптимизировать процедуру преобразования данных, либо по критерию минимизации времени обработки, либо по критерию минимизации объёмов затраченных вычислительных ресурсов.

Процедура преобразования данных на физическом уровне осуществляется с помощью вычислительных машин различных классов. В настоящее время при создании информационных технологий применяются три основных класса ЭВМ: на верхнем уровне -большие универсальные ЭВМ (по зарубежной классификации мэйнфреймы), способные накапливать и обрабатывать громадные объемы информации и используемые как главные ЭВМ;

Суперкомпьютер Cray-1

Суперкомпьютер Earth Simulator (ES)

Суперкомпьютер e. Server Blue Gene Solution

на среднем – абонентские вычислительные машины (серверы); на нижнем уровне персональные компьютеры.

3. ОТОБРАЖЕНИЕ ДАННЫХ n Цель процедуры отображения данных - как можно лучше представить информацию для визуального наблюдения. В мультимедийных системах в настоящее время используются аудио-, видеоотображение данных. Однако при управлении предприятием наиболее важным является отображение данных в текстовой или графической форме.

Основные устройства, воспроизводящие текст или графические фигуры – это дисплеи и принтеры.

Чтобы получить изображение на экране дисплея (или на бумаге с помощью принтера) данные должны быть соответствующим образом преобразованы, затем адаптированы (согласованы) с параметрами дисплея, и наконец, воспроизведены. Согласование операций процедуры отображения производится с помощью управляющей процедуры ОВП.

Отображение информации на экране дисплея (или на бумаге принтера) в виде графических объектов (графиков геометрических фигур изображений и т. д. ) носит название компьютерной (машинной) графики, начало которой было положено в 1951 г инженером МТИ (Массачусетского технологического института) Джеем У. Форрестом.

• На логическом уровне процедура отображения использует законы аналитической геометрии, разработанные французским философом и математиком Рене Декартом в XVII веке, согласно которой положение любой точки на плоскости (а экран дисплея – это плоскость) задаётся парой чисел – координатам. • Пользуясь декартовой системой координат любое плоское изображение можно свести к списку координат, составляющих его точек, и наоборот. Основой математических моделей компьютерной графики явл. аффинные преобразования и сплайнфункции.

На физическом уровне отображение производится в основном с помощью компьютерных дисплеев. При необходимости получения «твердой копии» используются принтеры и плоттеры.

Информационный процесс обработки данных на физическом уровне представляется аппаратно-программным комплексом включающим, ЭВМ и программное обеспечение реализующее модели организации вычислительного процесса, преобразования и отображения данных. В зависимости от сложности и функций информационной технологии аппаратнопрограммный комплекс обработки данных строится на базе или одного персонального компьютера, или на базе специализированной рабочей станции, или на мейнфрейме, или на супер. ЭВМ, или на многомашинной вычислительной системе.