Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Вычислительные системы

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Вычислительные машины (системы) за всю свою историю проделали стремительный и впечатляющий маршрут, отмеченный частыми сменами поколений электронных вычислительных машин (ЭВМ). Стремительное развитие науки и проникновение человеческой мысли во все новые области вместе с решением поставленных прежде проблем постоянно порождает поток вопросов и ставит новые, как правило более сложные, задачи. Во времена первых компьютеров казалось, что увеличение их быстродействия в сто раз позволит решить большое количество проблем, однако очень высокая производительность современных ЭВМ на сегодняшний день является явно недостаточной для многих ученых. Гидро и электро-динамика, моделирование химических соединений, сейсморазведка и прогноз погоды, исследование виртуальной реальности - вот далеко не полный список областей науки, исследователи которых используют каждую возможность ускорить выполнение своих программ.

Основным направлением совершенствования электронных вычислительных машин является неуклонный рост производительности (быстродействия) и интеллектуальности вычислительных средств. Наиболее перспективным и динамичным направлением увеличения скорости решения прикладных задач является широкое внедрение идей параллелизма в работу вычислительных систем (ВС).

Дальнейшее поступательное развитие вычислительной техники напрямую связано с переходом к параллельным вычислениям, с идеями построения многопроцессорных систем и сетей, объединяющих большое количество отдельных процессоров и электронно-вычислительных машин.

Термин вычислительная система появился в начале 60-х гг. при появлении электронно-вычислительных машин 3-го поколения. Это время знаменовалось переходом на новую элементную базу - интегральные схемы. Это способствовало появлению новых технических решений: разделение процессов обработки информации и ее ввода-вывода, множественный доступ и коллективное использование вычислительных ресурсов в пространстве и во времени. Появились сложные режимы работы ЭВМ - многопользовательская и многопрограммная обработка. Отражая эти новшества, и появился термин «вычислительная система», т.е. возможность построения параллельных ветвей в вычислениях, что не предусматривалось классической структурой электронно-вычислительных машин.

Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение достоверности и надежности вычислений, предоставление клиентам дополнительных сервисных услуг и т.д.

Наличие нескольких вычислителей в системе позволяет совершенно по новому решать проблемы надежности, резервирования, достоверности результатов обработки, обработки и централизации хранения данных, децентрализации управления и т.д.

В настоящее время созданы и опробованы множество разных компьютеров, которые используют в своей архитектуре тот или иной вид параллельной обработки данных. В научной литературе и технической документации можно найти более 10-ти различных наименований, характеризующих лишь общие принципы функционирования параллельных машин: векторно-конвейерные, массивно-параллельные, компьютеры с широким командным словом, гиперкубы, систолические массивы, мультипроцессоры и спецпроцессоры, кластерные и иерархические компьютеры, матричные электронные вычислительные машины и множество других. Если же к подобным названиям для полноты описания добавить еще и данные о таких важных параметрах, как, например, топология связи между процессорами, организация памяти, синхронность работы отдельных устройств или способ исполнения арифметических операций, то число различных архитектур станет и вовсе невообразимым.

При создании вычислительных систем основными принципами построения являются:

возможность работы в разнообразных режимах;
модульность структуры технических и программных средств, что позволяет усовершенствовать и модернизировать вычислительные системы без коренных их переделок;
иерархия в организации управления процессами;
способность систем к адаптации, самонастройке и самоорганизации;
унификация и стандартизация технических и программных решений;
обеспечение необходимым сервисом пользователей при выполнении вычислений.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Вычислительная система - это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или электронно-вычислительных машин, программного обеспечения и периферийного оборудования, предназначенная для подготовки и решения задач пользователей. Отличительной особенностью вычислительной системы по отношению к электронной вычислительной машине является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.

Структура ВС - это совокупность комплексируемых элементов и их связей. В качестве элементов ВС выступают отдельные процессоры и электронно-вычислительные машины. В ВС, относящихся к классу больших систем, можно рассматривать структуры технических, программных средств, структуры управления и т.д.

Основные понятия, используемые в вычислительной системе, - это электронная вычислительная машина (ЭВМ), центральный процессор (ЦП), программное обеспечение (ПО), канал ввода-вывода, устройство управления внешними устройствами (УУВУ) и периферийные устройства.

В настоящее время под словом ЭВМ обычно понимают цифровые электронные машины, предназначенные для автоматизации процесса обработки информации. Электронно-вычислительную машину обычно называют компьютером. Термин компьютер означает вычислитель, т.е. устройство для вычислений. Это связано с тем, что первые электронные вычислительные машины создавались только для вычислений, т.е. должны были заменить механические вычислительные устройства (арифмометры). Современные электронно-вычислительные машины подразделяются на основные классы: микро-ЭВМ, мини ЭВМ, супер ЭВМ.

Центральный процессор обеспечивает непосредственное преобразование данных по заданной программе и осуществляет управление взаимодействием всех устройств электронно-вычислительной машины. В состав ЦП входит центральное устройство управления, арифметикологическое (операционное) устройство (АЛУ), внутренняя память процессора (регистровая, сверхоперативная, кэш-память).

Программное обеспечение – совокупность программ, процедур и правил вместе со связанной с этими компонентами документацией, позволяющей использовать электронно-вычислительную машину для решения различных задач. ПО позволяет усовершенствовать организацию работы вычислительной системы с целью максимального использования ее возможностей; повысить качество и производительность труда пользователя; адаптировать программы пользователя к ресурсам конкретной ВС; расширить ПО ВС.

Каналы ввода-вывода предназначены для выполнения операций ввода-вывода и обеспечивают все двусторонние связи между оперативной памятью и процессором, с одной стороны, и множеством различных периферийных устройств, с другой.

Периферийные устройства, такие как внешние запоминающие устройства (ВЗУ), обеспечивают хранение больших массивов информации. Наиболее широкое распространение получили внешние запоминающие устройства на магнитных носителях (лентах и дисках).

Устройство управления внешними устройствами обеспечивает управление периферийными устройствами через селекторные (быстрые) и мультиплексные (медленные) каналы ввода-вывода. УУВУ бывают одиночные (управляющие работой одного внешнего устройства) и групповые (обсуживающие несколько однотипных внешних устройств, причем в каждый момент времени они обслуживают лишь одно внешнее устройство).

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

В настоящее время накоплен огромный практический опыт в разработке и использовании вычислительных систем самого разнообразного применения. Эти системы очень сильно отличаются друг от друга своими возможностями и характеристиками. Существует не малое количество признаков, по которым классифицируют вычислительные системы: по целевому назначению и выполняемым функциям, по типам и числу ЭВМ или процессоров, по архитектуре системы, методам управления элементами системы, режимам работы, степени разобщенности элементов вычислительных систем и др. Основные из них являются признаки функциональной и структурной организации вычислительных систем.

По назначению вычислительные системы делят на универсальные, специализированные и проблемно-ориентированные.

Универсальные необходимы для решения задач широкого класса.
Специализированные предназначены для решение задач узкого класса. Специализация вычислительных систем может устанавливаться различными средствами:
во-первых, сама структура системы (количество параллельно работающих элементов, связи между ними и т.д.) может быть ориентирована на определенные виды обработки информации: решение алгебраических, матричные вычисления, интегральных и дифференциальных уравнений и т.п. Практика разработки вычислительных систем типа супер ЭВМ показала, чем выше их производительность, тем уже класс эффективно решаемых ими задач;
во-вторых, специализация вычислительных систем может закладываться включением в их состав специального оборудования и специальных пакетов обслуживания техники.
Проблемно-ориентированные используют для решения определенного круга задач в сравнительно узкой сфере.

По типу вычислительные системы различаются на многопроцессорные и многомашинные системы.

Многопроцессорные (МПС) создаются при комплексировании нескольких процессоров. В качестве общего ресурса они имеют общую оперативную память (ООП). Параллельная работа процессоров и использование ООП обеспечиваются под управлением единой общей операционной системы.
Многомашинные (ММС) появились исторически первыми. Уже при использовании электронно-вычислительных машин 1-х поколений возникали задачи повышения производительности, надежности и достоверности вычислений.

Многие исследователи считают, что использование многопроцессорные системы является основным магистральным путем развития вычислительной техники новых поколений. Однако МПС имеют и существенные недостатки. Они в первую очередь связаны с использованием ресурсов общей оперативной памяти. При большом количестве комплексируемых процессоров возможно возникновение конфликтных ситуаций, когда несколько процессоров обращаются с операциями типа «запись» и «чтение» к одним и тем же областям памяти. Помимо процессоров к общей оперативной памяти подключаются все каналы (процессоры ввода-вывода), средства измерения времени и т.д. Поэтому вторым серьезным недостатком многопроцессорной системы является проблема коммутации абонентов и доступа их к ООП. От того, насколько удачно решаются эти проблемы, и зависит эффективность применения многопроцессорной системы. Это решение обеспечивается аппаратурно-программными средствами. Процедуры взаимодействия очень сильно усложняют структуру операционной системы МПС. Основываясь на опыте создания таких систем, мы можем сказать, что они эффективны с ограниченным числом сложных процессоров (2,4 до 10).

По типу ЭВМ или процессоров, используемых для построения вычислительной системы, различают однородные и неоднородные системы.

Однородные предполагают комплексирование однотипных электронных вычислительных машин (процессоров);
неоднородные – разнотипных.

В однородных системах значительно упрощаются разработка и обслуживание технических и программных средств. Они предоставляют возможность стандартизировать и унифицировать соединения и процедуры для взаимодействия элементов системы. Упрощение обслуживания системы, упрощение модернизации и развития. Вместе с тем существуют и неоднородные вычислительные системы, в которых комплексируемые элементы очень сильно отличаются по своим функциональным и техническим характеристикам. Обычно это связано с необходимостью параллельного выполнения многофункциональной обработки. Поэтому при создании системы с несколькими машинами, которая обслуживает каналы связи, рекомендуется объединять связанные машины связи и машины для обработки данных в один комплекс. В этих системах компьютеры связи выполняют функции связи, управления информацией, получаемой и передаваемой, формированием пакетов задач и т. д. Электронные вычислительные машины обработки данных не занимаются не свойственными им работами по обеспечению взаимодействия в сети, а все их ресурсы переключаются на обработку данных. Неоднородные системы находят применение и в МПС. Многие ЭВМ, в том числе и персональные электронно-вычислительные машины, могут использовать сопроцессоры: матричные, десятичной арифметики, и т.п.

По степени территориальной разобщенности вычислительных модулей вычислительные системы делятся на системы распределенного (разобщенного) и совмещенного (сосредоточенного) типов. Обычно такое деление касается только многомашинных систем. Многопроцессорные системы относятся к системам совмещенного типа. Более того, учитывая успехи микроэлектроники, это совмещение может быть очень глубоким. При появлении новых сверхбольших интегральных схем (СБИС) появляется возможность иметь в одном кристалле несколько параллельно работающих процессоров.

Распределенные и совмещенные многомашинные системы сильно различаются оперативностью взаимодействия в зависимости от удаленности ЭВМ. Время передачи информации между соседними электронно-вычислительными машинами, соединенными обычным кабелем, может быть много меньше времени передачи данных по каналам связи. Как правило, все производимые в мире электронные компьютеры имеют средства прямого взаимодействия и средства подключения к компьютерным сетям. Для персональной электронно-вычислительной машины такими средствами являются модемы и сетевые карты как элементы техники связи.

По методам управления элементами вычислительные системы различают централизованные, децентрализованные и со смешанным управлением. Помимо параллельных вычислений, производимых элементами системы, необходимо выделять ресурсы на обеспечение управления этими вычислениями. В централизованных за это отвечает главная, или диспетчерская, ЭВМ (процессор). На нее возлагается распределение нагрузки между элементами, выделение ресурсов, контроль состояния ресурсов, координация взаимодействия. Централизованное управление в системе может быть жестко установлено или эти функции могут быть переданы другому компьютеру (процессору), что помогает повысить надежность системы. Централизованные системы имеют более простые операционные системы. В децентрализованных функции управления распределены между ее элементами. Каждая ЭВМ системы сохраняет известную автономию, а необходимое взаимодействие между элементами устанавливается по специальным наборам сигналов. С развитием компьютерных систем и, в частности, электронных компьютерных сетей, интерес к децентрализованным системам неуклонно растет. В системах со смешанным управлением совмещаются процедуры централизованного и децентрализованного управления. Перераспределение функций выполняется во время вычислительного процесса в зависимости от текущей ситуации.

По принципу закрепления вычислительных функций за отдельными ЭВМ различают системы с жестким и плавающим закреплением функций. В зависимости от типа вычислительной системы следует решать задачи статического или динамического размещения программных модулей и массивов данных, обеспечивая необходимую гибкость системы и надежность ее функционирования.

По режиму работы вычислительных систем различают системы, работающие в оперативном и неоперативном временных режимах. В оперативном временном режиме обычно используют режим реального масштаба времени. Этот режим характеризуется жесткими временными ограничениями для решения системных задач и предполагает высокую степень автоматизации ввода и вывода и обработки данных. Наибольший интерес исследователей всех степеней (аналитиков, дизайнеров и пользователей) представляют структурные особенности компьютерной системы. Производительность компьютера в целом зависит от того, насколько структура компьютерной системы соответствует структуре задач, решаемых в этой системе. Структурные признаки, в свою очередь, отличаются многообразием: топология управляющих и информационных связей между элементами системы, иерархия уровней взаимодействия элементов, способность системы к перестройке и перераспределению функций. В наибольшей степени структурные характеристики определяются архитектурой системы.

2. СОСТАВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Конфигурация – это состав вычислительной системы.

Средства вычислительных систем бывают программные и аппаратные. Программные и аппаратные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Это важно, так как часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора программного или аппаратного решения являются производительность, эффективность и стоимость. Как правило аппаратные решения оказываются дороже, а для реализации программных решений требуется наиболее высоко квалифицированный персонал.

2.1. КОНФИГУРАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

На выбор конфигурации вычислительной системы решающее влияние оказывает технологический процесс ее работы в конкретных производственных условиях. Можно выделить следующие стандартные этапы работы:

Зарождение данных, т.е. формирование первичных сообщений, которые фиксируют результаты хозяйственных операций, параметры производственных процессов, свойства объектов и субъектов управления, содержание юридических и нормативных актов и т.д.
Накопление и систематизация данных, т.е. организация такого размещения данных, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защиту их от искажений, потери связности, утраты и т.п.
Обработка данных — процессы, в результате которых на основе ранее накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, рекомендательные, аналитические, прогнозные. Производные данные тоже могут быть подвергнуты дальнейшей обработке и принести сведения более глубокой обобщенности и т.д.
Отображение данных — представление данных в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего — это вывод на печать, т.е. изготовление читаемых человеком документов. Также широко используются такие виды преобразования, как построение графических иллюстративных материалов (диаграммы, графики, видео-граммы, пиктограммы), формирование звуковых и видео-сигналов.

Сообщения, формируемые на этапе зарождения данных, могут иметь разный вид: либо машиночитаемое сообщение, либо обычный бумажный документ, либо то и другое одновременно. Что именно - определяет разработчик конфигурации вычислительной системы в зависимости от требуемой степени автоматизации процесса; от бюджета, выделенного на создание системы; от управленческой функции, в рамках которой сообщение создано и т.д. Сообщения, имеющие массовый характер, обязательно переводятся в машиночитаемый вид, так что создание такого сообщения предпочтительно заканчивать на машинном носителе. Специальная аппаратура, реализующая эти операции, носит собирательное название «средства регистрации первичной информации» или «средства сбора данных». Она включает измерители различных типов (хронометры, счетчики, электронные весы, расходомеры), считыватели штрихкодов, считыватели магнитных карт, машины для счета банкнот и т.п.

Потребности этапов 2 и 3 обычно удовлетворяются базовыми средствами вычислительной техники, в основном - компьютерами. В то же время, информация по некоторым видам управленческих и коммерческих функций вполне может накапливаться и обрабатываться и более дешевыми средствами оргтехники (приборы для использования «электронных» денег, калькуляторы, электронные записные книжки и т.п.).

Средства, обеспечивающие восприятие информации человеком, т.е. средства отображения данных (этап 4), также тяготеют к цифровой вычислительной технике. Это – лазерные, матричные, струйные, светодиодные принтеры, специальные звуковые и видео-карты различной мощности, модемы, проекторы компьютерных изображений, устройства оцифровки фото- и видео- изображений.

2.2. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относят устройства и приборы, реализующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную аппаратную конфигурацию, ориентированную на выполнение конкретных видов работ, и собираются из готовых узлов и блоков.

Согласование между отдельными узлами и блоками осуществляется с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами.

Протокол – это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для согласования их работы с другими устройствами.

Интерфейсы, присутствующие в архитектуре вычислительных систем можно разделить на последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный – группами битов. Количество битов одной посылки определяется разрядностью интерфейса. Так, например, восьмиразрядные параллельные интерфейсы передают 8 бит за цикл.

Параллельные интерфейсы обычно имеют наиболее сложное устройство и более высокую производительность. Их применяют, когда важна скорость передачи данных. Устройство последовательных интерфейсов проще. Их называют асинхронными интерфейсами, так как не нужно синхронизировать работу передающего и принимающего устройства.

Производительность последовательных интерфейсов измеряют битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с), а параллельных интерфейсов - байтами в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с).

2.3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Программа – это упорядоченная последовательность команд. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами.

Программное и аппаратное обеспечение работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть можно говорить о межпрограммном интерфейсе. Такой интерфейс основан на соответствующих технических условиях и протоколах взаимодействия. На практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней. Выделяют четыре уровня программного обеспечения (ПО) компьютера: базовый, системный, служебный и прикладной, которые образуют пирамидальную конструкцию.

Базовый уровень. Это самый низкий уровень ПО. Он обеспечивает взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Обычно базовые программные средства входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ) или Read Only Memory (ROM). Соответствующие программы и данные записываются «прошиваются» в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ) или Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM). В этом случае изменение содержания можно выполнить непосредственно в составе вычислительной системы (флэш-технология) или вне на специальных устройствах (программаторах).

Системный уровень – переходной. Программы, работающие на этом уровне, выполняют «посреднические» функции, обеспечивая взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением.

От программного обеспечения этого уровня зависят эксплуатационные характеристики вычислительной системы. Так, например, при подключении нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Программы, обеспечивающие взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств.

Другие программы системного уровня отвечают за взаимодействие с пользователем. Благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них непосредственно зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и к взаимодействию с пользователем. Наличие ядра операционной системы – непременное условие возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программы этого уровня взаимодействуют с программами базового и системного уровней. Служебные программы называются утилитами. Основное назначение утилит – это автоматизация работ по проверке и настройке компьютерной системы. Зачастую утилиты используют для расширения или улучшения функций служебных программ.

В использовании служебных программ существует два направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. При интеграции с ОС служебные программы включают в состав операционной системы для изменения потребительских свойств системных программ, делая их более удобными для практической работы. При автономном функционировании служебные программы слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением. Примерами служебных программ являются диспетчеры файлов, архиваторы, средства мониторинга, диагностики, коммуникации и т.п.

Прикладной уровень. ПО прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых пользователь выполняет широкий спектр конкретных заданий – от производственных до творческих и развлекательных. Колоссально большой функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности. Примерами прикладных программных средств являются графические и текстовые редакторы, издательские системы, система управления базами данных, электронные таблицы, системы автоматизированного проектирования и другое.

3. ПОНЯТИЕ ОБ ИНФОРМАЦИОННОМ И МАТЕМАТИЧЕСКОМ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Наряду с аппаратным и программным обеспечением средств вычислительной техники (ВТ) в некоторых случаях целесообразно рассматривать информационное обеспечение, под которым понимают совокупность программ и предварительно подготовленных данных, необходимых для работы данных программ.

Рассмотрим, например, систему автоматической проверки орфографии в редактируемом тексте. Ее работа заключается в том, что лексические единицы исходного текста сравниваются с заранее заготовленным эталонным массивом данных (словарем). В этом случае для успешной работы системы, помимо аппаратного и программного обеспечения, необходимы специальные наборы словарей, которые подключаются извне. Это пример информационного обеспечения ВТ.

В специализированных компьютерных системах (бортовых компьютерах автомобилей, судов, самолетов, ракет, космических летательных аппаратов и т. п.) совокупность информационного и программного обеспечения называют математическим обеспечением. Как правило, оно «жестко» записывается в микросхемы постоянно-запоминающего устройства и может быть изменено только путем замены ПЗУ или его перепрограммирования на специальном оборудовании.

3.1 ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Цель подсистемы информационной поддержки - своевременно создавать и выдавать достоверную информацию для принятия управленческих решений.

Информационное обеспечение — совокупность единой системы кодирования и классификации информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Унифицированные системы документации создаются на государственном, республиканском, отраслевом и региональном уровнях. Главная цель — это обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного производства. Разработаны стандарты, где устанавливаются требования:

к унифицированным системам документации;
к составу и структуре реквизитов и показателей;
к унифицированным формам документов различных уровней управления;
к порядку внедрения, ведения и регистрации унифицированных форм документов.

Однако, несмотря на существование унифицированной системы документации, при обследовании большинства организаций постоянно выявляется целый комплекс типичных недостатков:

чрезвычайно большой объем документов для ручной обработки;
работа с большим количеством документов отвлекает специалистов от решения непосредственных задач;
одни и те же показатели часто дублируются в разных документах;
имеются показатели, которые создаются, но не используются, и др.

Поэтому устранение указанных недостатков является одной из задач, стоящих при создании информационного обеспечения.

Схемы информационных потоков отражают маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения первичной информации и использования результатной информации. Анализируя структуру таких систем, можно разработать меры для улучшения общей системы управления. В качестве примера простейшей схемы потока данных мы можем привести схему, в которой учтены все этапы написания заметки или записи в базу данных набора сотрудников - с момента собеседования до выхода заказа на момент его назначения.

Построение схем информационных потоков, с помощью которых можно выявить объемы информации и построить ее детальный анализ, обеспечивает:

исключение дублирующей и неиспользуемой информации;
классификацию и рациональное представление информации.

При этом подробно должны рассматриваться вопросы взаимосвязи потока информации по уровням управления. Следует обнаружить, какие показатели необходимы для принятия управленческих решений, а какие нет. К каждому исполнителю должна поступать только та информация, которая используется.

Методология построения баз данных базируется на теоретических основах их проектирования. Для понимания концепции методологии приведем основные ее идеи в виде двух последовательно реализуемых на практике этапов:

Первый этап — обследование всех функциональных подразделений фирмы с целью:

понять структуру и специфику ее деятельности;
проанализировать существующую систему документооборота;
построить схему информационных потоков;
определить информационные объекты и соответствующий состав реквизитов (характеристик, параметров), описывающих их свойства и назначение.

Второй этап — построение концептуальной информационно-логической модели данных для обследованной на первом этапе сферы деятельности. В этой модели должны быть установлены и оптимизированы все связи между объектами и их реквизитами. Информационно-логическая модель является фундаментом, на котором будет создана база данных.

Для создания информационного обеспечения необходимо:

ясное понимание задач, целей, функций всей системы управления организацией;
совершенствование системы документооборота;
выявление движения информации от момента появления и до ее использования на различных уровнях управления, представленной для анализа в виде схем информационных потоков;
наличие и использование системы классификации и кодирования; владение методологией создания концептуальных информационно-логических моделей, отражающих взаимосвязь информации;
создание массивов информации на машинных носителях, что требует наличия современного технического обеспечения.

3.2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Математическое и программное обеспечение — совокупность математических методов, моделей, программ и алгоритмов для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

К средствам математического обеспечения относятся:

средства моделирования процессов управления;
типовые задачи управления;
методы математической статистики, математического программирования, теории массового обслуживания и др.

В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация.

К общесистемному ПО относятся комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации. Они предназначены для расширения функциональных возможностей компьютеров, контроля и управления процессом обработки данных.

Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ (ППП), реализующие разработанные модели разной степени адекватности, отражающие функционирование реального объекта.

Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Электронные вычислительные машины которые входят в вычислительные системы прошли все исторические этапы эволюции, которые прошли прочие технические устройства: от ручных приспособлений к механическим устройствам и далее к гибким автоматическим системам. Современный компьютер - это прибор. Его принцип действия - электронный, а назначение - автоматизация операций с данными. Гибкость автоматизации основана на том, что операции с данными выполняются по заранее заготовленным и легко сменяемым программам. Универсальность электронно-вычислительных машин основана на том, что любые типы данных представляются в нем с помощью универсального двоичного кодирования.

С развитием вычислительной техники расширяется сфера ее использования, изменяется терминология. Термины вычислительная машина, вычислительная система, вычислительная сеть выросли из своего дословного толкования в части прилагательного «вычислительная». Уже давно названные объекты выполняют не только и не столько вычисления, сколько преобразования информации, а именно: накопление, организацию, хранение, толкование информации, то есть представляют собой фактически информационные системы. Тем не менее еще и сейчас в литературе часто встречаются традиционные, исторически сложившиеся их названия. Что касается обозначения понятия вычислительная система, то в литературе имеются совершенно различные ее определения: от просто набора устройств обработки данных (автоматических или автоматизированных), от одиночного компьютера с его программным обеспечением, до совокупности нескольких взаимосвязанных вычислителей с их программным обеспечением и периферийным оборудованием, предназначенным для сбора, обработки, хранения и распределения информации. Вычислительная система может содержать лишь один компьютер, ибо начиная с 70-х годов компьютеры стали оснащаться многочисленными внешними устройствами, которые в совокупности действительно составляют систему.

Первые ЭВМ (автоматические электронные вычислительные машины с программным управлением) были созданы в конце 40-х годов XX века и представляли собой гигантские вычислительные машины, использовавшиеся только для вычислительной обработки информации. По мере развития электронно-вычислительные машины существенно уменьшились в размерах, но обросли дополнительным оборудованием, необходимым для их эффективного использования. В 70-х годах компьютеры из вычислительных машин сначала превратились в вычислительные системы, а затем в информационно-вычислительные системы.

Современная научно-техническая революция характеризуется гигантским возрастанием экономического и социального значения информационной деятельности как средства обеспечения научной организации, контроля, осуществления и управления общественного производства. Сформировалась и бурно развивается особая, находящаяся на самом острие научного и технического прогресса отрасль народного хозяйства - индустрия информатики, эффективная организация которой все в большей степени обусловливает эффективное функционирование всех прочих отраслей народного хозяйства.

Один из наиболее важных шагов в развитии технического и научного прогресса на сегодняшний день является микропроцессорная революция, для которой характерны широкое использование в системах обработки информации персональных компьютеров, микропроцессоров и принципиально новая организация обработки информации распределенная обработка, максимально приближающая вычислительные ресурсы к пользователю. По возможному влиянию на общество феномен персональных вычислений сравнивают лишь с изобретением книгопечатания. Системы автоматизированного поиска, хранения и обработки информации, центральным звеном которых является компьютер, обычно называют системами обработки данных, имея в виду, что преобразованию в этих системах подвергается формализованная информация на синтаксическом уровне, то есть данные. Предметом и продуктом труда систем обработки данных является информация.

Важным обстоятельством, обусловливающим необходимость ускоренного развития информационных систем, является ограниченность сырьевых, экономических, энергетических и человеческих ресурсов. Информация, включающая общественно-политические, технические, научные, и общекультурные знания, единственный вид ресурсов, который в ходе поступательного развития человечества не только не истощается, но увеличивается и вместе с тем содействует наиболее рациональному, эффективному использованию всех прочих ресурсов, их сбережению, а в ряде случаев созданию и расширению новых. Иными словами, информация в производственных системах выступает в известных пределах как взаимозаменяемый ресурс по отношению к энергетическим, трудовым, сырьевым и другим видам ресурсов. В зависимости от содержания и качества используемой для управления информации достижение заданной цели возможно различными путями и, соответственно, при различных затратах ресурсов.

Информация с философской точки зрения - мера организации системы. Повышение упорядоченности и организованности за счет привлечения дополнительной или более качественной информации нередко становится более важным фактором развития производства, нежели вовлечение в производство дополнительных объемов энергии, труда, сырья. Это тем более важно, что в первом случае система будет развиваться интенсивно, а во втором, при привлечении дополнительных материальных ресурсов, - экстенсивно. Использование информационных ресурсов повышает качество управления, ведет к интенсификации производства.

Следует преодолеть традиционные представления о том, что первостепенное значение придается прежде всего вещественным компонентам производства, и осознать, что информация также является неотъемлемой частью технологического процесса производства. Наступило время, когда информация стала таким же важным производственным ресурсом, как энергия и материя, таким же основным экономическим ресурсом научно-технического потенциала, как финансовые, трудовые и технические ресурсы. По отношению к информации должны быть сформулированы те же показатели и критерии оценки, разработаны такие же приемы и методы управления, что и к прочим ресурсам и элементам процесса производства.

Таким образом, современные тенденции развития вычислительных систем приводит к коренной перестройке технологии производства практически во всех отраслях промышленности, финансовой и коммерческой деятельности и, как следствие, к повышению производительности и улучшению условий труда населения. Именно поэтому современные специалисты должны владеть теоретическими знаниями в области информатики и практическими навыками использования вычислительной техники, систем связи и передачи информации, знать основы новых информационных технологий, уметь оценивать полноту и точность информации, влияющей на принятие управленческих решений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов. – М.: «Высшая школа», 1999. – 511с.
Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем, 2007. – 667 с.
Емельянов С.В Информационные технологии и вычислительные системы, 2010. – 104 с.
Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы, 2009. – 292 с.
Алексеев А.П. Информатика, 2001. – 346 с.
Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации, 2011. – 560 с.
Чекмарев Ю.В. Вычислительные системы, сети и коммуникации, 2009. – 184 с.
Бройдо В.Л. Вычислительные системы сети и телекоммуникации, 2004. – 703 с.
Паттерсон Д., Хеннесси. Дж. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем, 2012. – 784 с.
Таненбаум Э., Уэзеролл Д., Компьютерные сети, 2012. – 960 с.
Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ, 2006. – 320 с.
Мамзелев И.А. Вычислительные системы в технике связи, 1987. – 240 с.
Соломенчук В.Г., Соломенчук П.В., Железо ПК 2012, 2012. – 384 с.
Экономическая информатика и вычислительная техника / Под ред. В.П. Косарева, А.Ю. Королева. – М.: Финансы и статистика, 1996. - 336 с.