Организация вычислительного процесса
Рассмотрим процедуру организации вычислительного процесса. Эта процедура обладает различной функциональной сложностью в зависимости от класса и количества решаемых задач, режимов обработки данных, топологии системы обработки данных. В наиболее полном объеме функции организации вычислительного процесса реализуются при обработке данных на больших универсальных машинах (мейнфреймах), которые, как правило, работают в многопользовательском режиме и обладают большими объемами памяти и высокой производительностью. При обработке данных с помощью ЭВМ в зависимости от конкретного применения информационной технологии, а значит, и решаемых задач различают три основных режима: пакетный, разделения времени, реального времени. При пакетном режиме обработки задания (задачи), а точнее, программы с соответствующими исходными данными, накапливаются на дисковой памяти ЭВМ, образуя "'пакет". Обработка заданий осуществляется в виде их непрерывного потока. Размещенные на диске задания образуют входную очередь, из которой они выбираются автоматически, последовательно или по установленным приоритетам. Входные очереди могут пополняться в произвольные моменты времени. Такой режим позволяет максимально загрузить ЭВМ, так как простои между заданиями отсутствуют, однако при получении решения возникают задержки из-за того, что задание некоторое время простаивает в очереди. Режим разделения времени реализуется путем выделения для выполнения заданий определенных интервалов времени, называемых квантами. Предназначенные для обработки в этом режиме задания находятся в оперативной памяти ЭВМ одновременно. В течение одного кванта обрабатывается одно задание, затем выполнение первого задания приостанавливается с запоминанием полученных промежуточных результатов и номера следующего шага программы, а в следующий квант обрабатывается второе задание и т. д. Задание при этом режиме находится все время в оперативной памяти вплоть до завершения его обработки. При большом числе одновременно поступающих на обработку заданий можно для более эффективного использования оперативной памяти временно перемещать во внешнюю память только что обрабатывавшееся задание до следующего его кванта. В режиме разделения времени возможна также реализация диалоговых операций, обеспечивающих непосредственный контакт человека с вычислительной системой. Режим реального времени используется при обработке данных в информационных технологиях, предназначенных для управления физическими процессами. В таких системах информационная технология должна обладать высокой скоростью реакции, чтобы успеть за короткий промежуток времени (лучше бы мгновенно!) обработать поступившие данные и использовать полученные результаты для управления процессом. Поскольку в технологической системе управления потоки данных имеют случайный характер, вычислительная система всегда должна быть готова получать входные сигналы и обрабатывать их. Повторить поступившие данные невозможно, поэтому потеря их недопустима. В ЭВМ используют также режимы, называемые однопрограммными и мультипрограммными. В режиме разделения времени используется вариант мультипрограммного режима. Задания в виде программ и данных подвергаются процессу обработки, поступая из системы ввода, системы хранения, по каналам вычислительной сети. В этих условиях остро ставится вопрос планирования и выполнения заданий в вычислительной системе. Вычислительная среда, в которой протекает процесс обработки данных, может представлять собой одномашинный комплекс, работающий в режиме разделения времени (многопрограммном режиме), или многомашинный (многопроцессорный), в котором несколько заданий могут выполняться одновременно на разных ЭВМ (процессорах). Но в обоих случаях поток заданий должен подвергаться диспетчированию, что означает организацию и обслуживание очереди. Задания, поступившие на обработку, накапливаются в очереди входных заданий. Из этой очереди они поступают на обработку в порядке, определяемом используемой системой приоритетов. Результаты решения задач накапливаются в выходной очереди, откуда они рассылаются либо в сеть, либо на устройство отображения, либо на устройство накопления.
Операционная система (ОС) - комплекс программ, которые обеспечивают управление аппаратурой ЭВМ, планирование эффективного использования её ресурсов и решение задач по заданиям пользователей. Назначение операционной системы. Основная цель ОС, обеспечивающей работу ЭВМ в любом из описанных режимов, - динамическое распределение ресурсов и управление ими в соответствии с требованиями вычислительных процессов (задач).
Операционная система является посредником между ЭВМ и её пользователем. Она делает работу с ЭВМ более простой, освобождая пользователя от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими. Операционная система осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение. Запрос отражает необходимые ресурсы и требуемые действия ЭВМ и представляется последовательностью команд на особом языке директив операционной системы. Такая последовательность команд называется заданием.
|
