Процесс накопления данных

Назначение процессанакопления данных состоит в создании, хранении и поддержании в актуальном состоянии информационного фонда, необходимого для выполнения функциональных задач той системы управления, для которой работает рассматриваемая ИТ. Хранимые данные по запросу пользователя или какого либо приложения должны быстро (особенно для систем реального времени) и в достаточном объеме извлечены из области хранения и переведены в оперативное запоминающее устройство ЭВМ. Далее эти данные либо преобразовываются по заданным алгоритмам, либо отображаются на экране, либо выдаются на печать, либо передаются по каналам связи. Все перечисленные функции накопления данных реализуются по алгоритмам, разработанным на основе соответствующих математических моделей.

Одна из важных процедур алгоритма - формирование информационного фонда. Информационный фонд должен формироваться на основе принципов необходимой полноты и минимальной избыточности хранимой информации. Эти принципы реализуются процедурой "выбора хранимых данных". В процессе выполнения этой процедуры производится анализ циркулирующих в системе данных. Данные группируют на входные, промежуточные и выходные, далее определяется окончательный состав хранимых данных:

- входные данные - данные, получаемые из первичной информации и создающие информационный образ предметной области. Они в первую очередь подлежат хранению;

- промежуточные данные - это данные, формирующиеся из других данных, полученных при алгоритмических преобразований по ходу решения задач управления. Как правило они не хранятся, но накладывают ограничения на емкость оперативной памяти (т.е. влияют на ресурсы);

- выходные данные - результат обработки первичных (входных) данных в соответствии с разработанной моделью обработки. Эти данные входят в состав управляющего информационного потока своего уровня. Они подлежат хранению в определенном временном интервале.

Все данные имеют свой жизненный цикл существования. Этот цикл и отображается во всех процедурах алгоритма процесса накопления. Процедуры хранения, актуализации и извлечения данных периодически оцениваются необходимостью их хранения, так как данные повержены старению. Устаревшие данные должны быть удалены. Рассмотрим подробнее, в чем состоят перечисленные процедуры.

- Процедура хранения.Она состоит в том, чтобы сформировать и поддерживать структуру хранения данных в памяти ЭВМ. Структуры хранения данных должны быть независимы от программ, использующих эти данные. Структура хранения данных должна реализовывать главные принципы: полнота и минимальная избыточность. Эти структуры называются базы данных. Создание структуры хранения данных, актуализация, извлечение и удаление данных производится с помощью программы, называемой СУБД.

- Процедура актуализации данных.Она позволяет изменять значения данных, записанных в базе, или дополнять определенный раздел, группу данных. Устаревшие данные могут удаляться именно в рамках этой процедуры.

- Процедура извлечения данных.Она позволяет пересылать из БД требующиеся данные либо для преобразования, либо для отображения, либо для перед ачи по сетям и каналам.

При выполнении процедур актуализации и извлечения обязательно выполняются операции поиска данных по заданным признакам и их сортировка. На логическом уровне все процедуры процесса накопления должны быть формализованы, что и отображается в математических и алгоритмических моделях этих процедур.

5.4 Модель планирования вычислительного процесса

Для решения каждой вычислительной задачи должны быть выделены ресурсы. Это, например, ресурс по времени работы процессора и ресурс по времени ввода-вывода информации на каждую задачу.

Ограниченность вычислительных ресурсов может не позволить решать вычислительные задачи параллельно во времени. Вычислительная система при однолинейном обслуживании часто может решать только одну задачу, а задачи связаны между собой в соответствии с алгоритмом. Поэтому требуется составить план последовательности запуска задач.

Планирование вычислительного процесса - это назначение порядка решения задач во времени.

Для многолинейной системы планирование - это распределение задач не только во времени, но и в пространстве (по используемым ЭВМ). Для такого планирования в качестве ресурсов распределяется: машинное время процессоров, объемы оперативной памяти и внешних запоминающих устройств, время работы устройств ввода-вывода.

Если задача хорошо подготовлена, то все ресурсы могут быть полностью реализованы. Подготовкой вычислительных задач к исполнению занимается управляющая программа - планировщик. Планировщик формирует информационно-вычислительные работы на базе заявок вычислительных задач и вводит их в вычислительную систему. В результате планирования по каждой задаче формулируется ряд работ.

Выполнение этих работ реализует управляющая программа - супервизор. Он представляет каждой задаче определенный ресурс. Супервизор действует по запросам, он непрерывно инициируется командами планировщика. Планировщик в соответствии с планом реализации вычислительного процесса выделяет приоритетную задачу и требует для нее необходимые ресурсы.

Критерии эффективности планирования вычислительного процесса выбираются в зависимости от требований к задачам:

- Можно оптимизировать процесс по минимальному среднему времени решения задач в вычислительной системе.

- Можно увеличивать производительность решения задач.

- Можно ограничивать время решения конкретных задач (для систем реального масштаба времени).

Рассмотрим, наконец, модель планирования вычислительного процесса.

Пусть для ряда вычислительных задач необходимым является выполнение определенной номенклатуры типовых вычислительных работ J₁ - J_n. Для них необходимо выделение ресурсов R₁ - R_n.

Связь между работами J и ресурсами R можно представить в виде матрицы трудоемкости работ T. Элементами матрицы являются параметры T_ij. В зависимости от характера ресурсов они имеют размерность либо числа единиц памяти, либо времени.

Разработав такую матрицу организации вычислительного процесса и указав очередность выполнения работ устройствами вычислительной системы (т.е. последовательность использования ресурсов R₁ - R_n ), мы и получим искомую модель планирования вычислительного процесса. Т.е. это "расписание" выполнения информационно-вычислительных работ для решения поступающих вычислительных задач.