Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем..pdf

Интернет-приложения делятся на клиентские (например, веб-браузеры) и серверные (например, Web-сервисы). (Рисунок 5)

Рисунок – Web – сервисы

Интегрированные решения [6]^[21] распределенных систем программного обеспечения. для управления информацией и эксплуатации предприятий, фирм, банков, университетов. Для интегрированных решений, характерно аутентификации и аутентификации пользователей, работа с базами данных, работа с сетью, реализации бизнес-логики. Интегрированные решения могут быть разработаны с использованием различных языков программирования. (Рисунок 6)

Рисунок – Интегрированные распределенные решения

Встроенные системы (Рисунок 7) - программное обеспечение для микропроцессоров, которые управляют работой широкого спектра устройств - от ядерных реакторов до холодильников, кардиостимуляторы, линий электропередач и легковых автомобилей [11]^[22]. Типичные требования к программному обеспечению встраиваемых систем, - зафиксировать максимально допустимое время отклика, который определяет производительность, надежность и безопасность, и управляемый объект в целом, а иногда и само существование предмета или живого организма , Типичное требование для основного цикла работы таких систем - отсутствие прерываний, которые могут вызвать недопустимые задержки.

Рисунок – Встроенные системы

Системы для мобильных устройств. (Рисунок 8) - один из самых современных и распространенных видов программного обеспечения. Ее характерными чертами являются: ограничения на ресурсы (в первую очередь - на объем памяти), также приходится учитывать различия в архитектуре конкретных моделей мобильных устройств (дисплея и клавиш)[6]^[23]. Программные системы для мобильных устройствах, как правило, разрабатываются на платформе Java, или с продуктами Microsoft, например, платформы .NET Compact Framework [8]^[24].

Рисунок – Системы мобильных устройств

Как экзотический, но актуальный пример, приведем также программное обеспечение носимых компьютеров. Они встроены в спецодежду или обувь., используемые человеком, выполняют мониторинг состояния и поведения человека и дают экспертные рекомендации. Данный класс устройств также имеет весьма жесткие ограничения по памяти [8]^[25].

---

Вычислительные системы центров обработки данных (ЦОД) - особо важную роль в нем играют СУБД, например, Microsoft SQL Server.(Рисунок 9)

Рисунок - –Центры обработки данных

Системы для облачных вычислений (cloud computing) – это сетевая операционная система (например, Microsoft Windows Azure) [6]^[26], и программное обеспечение, функции которого заключается в обеспечении пользовательского доступа через «облако», то есть через сеть, а также приложения для хранения данных на «облачные» серверы. (Рисунок 10)

Рисунок – Вычислительные системы для облачных вычислений

Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительной системы. Под программным обеспечением понимают программу или множество программ, используемых для управления компьютером [6]^[27].

Программное обеспечение многопроцессорных вычислительных систем отличается большей сложностью. Это объясняется сложностью принятия решения в каждой конкретной ситуации. Все операции планирования и диспетчеризации связаны с динамическим распределением ресурсов. Очень часто возникают множественные конфликты, требующие сложных процедур решения, что приводит к задержкам в вычислениях. Как таковые автономные ОС отдельных процессоров отсутствуют. Методики создания программного, информационного и математического обеспечения подробно рассмотрены во второй главе.

Технические и эксплуатационные характеристики вычислительных систем [5]^[28]:

• быстродействие и производительность,
• показатели надежности, достоверности, точности,
• емкость оперативной и внешней памяти,
• габаритные размеры,
• стоимость технических и программных средств,
• особенности эксплуатации и др.

Наиболее характерными чертами современных вычислительных систем являются:

• Надежные и безопасные вычисления .
• Единая инфраструктура.
• Повторная используемость.
• Сервисно-ориентированная архитектура.
• Виртуализация
• Облачные вычисления
• Web -awareness, т.е. ориентация на использование в Интернете.
• универсализация представления моделей программ. UML - стандарт для моделирования программ и процессов их разработки. Представление данных - стандарт - XML.
• Управление знаниями – используется для решения многих реальных задач, где недостаточно чисто алгоритмических методов.

---

Вывод по главе 1

В первой главе курсовой работы рассмотрен вопрос, связанный с предметом курсовой работы, а именно, с основными сведеньями по вычислительным системам, и получены следующие выводы:

1. Вычислительная система, совокупность аппаратно-программных средств, образующих единую среду, предназначенную для решения задач обработки информации (вычислений).

2. Отличительной особенностью вычислительной системы по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.

3. Существует множество классификаций вычислительных систем. В курсовой работе рассмотрена следующая классификация вычислительных систем:

• по назначению:
• по типу построения:
• по типу ЭВМ или процессоров, используемых для построения вычислительных систем
• по методам управления:
• по принципу закрепления вычислительных функций
• по степени территориальной разобщенности вычислительных модулей вычислительных систем:
• по режиму работы.

4. Вычислительные системы состоят из аппаратного и программного обеспечения. К аппаратным средствам относятся электронные схемы, из которых построена вычислительная система, и схемы, обеспечивающие их работоспособность. К программным средствам относятся последовательности команд, реализующие решение задач и функции по обработке информации.

5. Архитектура вычислительных систем — совокупность важнейших решений об организации вычислительной системы Наиболее характерными видами современных вычислительных систем являются:

• Встроенные программные системы
• Клиент-серверные системы
• Интегрированные распределенные решения
• Системы реального времени
• Web – сервисы
• Системы мобильных устройств
• Системы носимых компьютеров
• Системы для управления информацией
• Вычислительные системы промежуточного уровня
• Вычислительные системы для виртуализации
• Облачные вычисления и центров обработки данных
• Системы для управления знаниями
• Системы для научных вычислений

2. ИНФОРМАЦИОННОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Наряду с аппаратным и программным обеспечением вычислительных систем иногда рассматривают информационное и математическое обеспечение.

---

2.1. Информационное обеспечение вычислительных систем

Под информационным обеспечением вычислительных систем понимают совокупность программ и данных, необходимых для работы различных программ [12]^[29].

Информационное обеспечение определяет способы и формы отображения состояния объекта управления в виде данных внутри информационной системы, документов, графиков и сигналов вне информационной системы.

Внешнее информационное обеспечение включает (Рисунок 11).:

• правила классификации и кодирования информации;
• нормативно-справочную информацию;
• оперативную информацию;
• методические и инструктивные материалы.

Внутреннее информационное обеспечение включает описание:

• входных сигналов и данных;
• промежуточных информационных массивов;
• выходных сигналов и документов

Требования к информационному обеспечению вычислительных систем обширен и содержит множество аспектов, а именно [13]^[30]:

1. Выходная информация, необходимая пользователю должна иметь удобный вид. Неполнота и противоречивость данных недопустима.

2. Форматы данных и сообщений, должны максимально эффективно использовать производительность технических средств. Данные, имеющие гетерогенную природу (различные по своей природе – это аудио, видео, и пр. виды информации) должны обрабатываться одинаково эффективно.

Рисунок – Информационное обеспечение

3. Создание единой информационно-коммуникационной среды. Для этого могут быть применены две основные технологии – клиент-серверная и файл-серверная[13]^[31].

4. Массивы информации в виде баз данных, могут иметь статус коллективного и индивидуального.

5. Базы данных, могут размещаться локально на одной ЭВМ или являются распределенными и располагаются на нескольких ЭВМ.

6. Программно-технические средства информационного обеспечения должны быть рассчитаны на перспективу длительной эксплуатации и развития.

7. Информационное обеспечение вычислительных систем должно обеспечивать корректное взаимодействие с прикладными программам на основе протоколов.

Набор уровней и протоколов называется архитектурой сети.

---

Согласованная и открытая архитектура информационного обеспечения вычислительных систем должна поддерживаться стандартными прикладными интерфейсами.

Современный этап развития науки и техники предполагает, что информационное обеспечение вычислительных систем перешли от баз данных к базам знаний. Т.е. вычислительные системы сейчас, основаны на знаниях, и отличаются от используемых повсеместно баз данных[12]^[32]

2.2. Математическое обеспечение вычислительных систем

Математическое обеспечение - состоит из алгоритмического и программного (Рисунок 12). Алгоритмическое обеспечение (АО) - это совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, используемых в системе для решения задач и обработки информации. Программное обеспечение состоит из общего (операционные системы, трансляторы, тесты и диагностика и др., т. е. все то, что обеспечивает работу "железа") и специального (прикладное программное обеспечение, обеспечивающее автоматизацию процессов управления в заданной предметной области).

Рисунок – Состав математического обеспечения

Математическое обеспечение вычислительных систем [3]^[33] — состоит из фонда программ вычислительных алгоритмов. Фонд программ вычислительных алгоритмов непрерывно пополняется.

Одна из классификаций математического обеспечения предполагает деление его на следующие разделы:

1. подпрограммы - наиболее известное и часто используемое математическое обеспечение. В настоящее время подпрограммы пишутся на языках высокого уровня.
2. пакеты программ - называют комплекс программ для решения серийных задач в конкретной области,
3. библиотеки программ - данный вид математического обеспечения состоит из набора пакетов программ, предназначенных для решения широкого круга задач, например задач численного анализа, математической статистики и др,
4. системы математического обеспечения - это библиотеки программ широкого назначения с проблемно-ориентированным языком, обеспечивающим дружественный интерфейс с пользователями.

---