Лек14_2Т_2011р

Лекция 14

Тема 9. Режимы обработки данных

Определение режимов обработки данных в информационных потоках

Данные в информационных потоках являются последовательностью символов фиксированной длины. Обработка данных - процесс выполнения последовательности операций над ними в соответствии с заданием пользователя или в соответствии с прикладной программой. Обработка данных может осуществляться одним процессором (или их группой) в одной или нескольких информационных системах, работающих параллельно. В последнем случае происходит распределенная обработка данных. Обработка может осуществляться в двух режимах, первый из которых является интерактивным режимом, а второй - фоновым режимом. Информационная система может выполнять обработку данных поочередно, но чаще всего она работает в режиме распределенного времени.

Режимом распределенной обработки данных называется способ выполнения заданий с обеспечением порядка распределения ресурсов системы между заданиями. Руководители работы назначают задания оперативной и внешней памяти, устройствам ввода/вывода, процессорному времени и другим ресурсам в нужной последовательности и с учетом атрибутов заданий - имен пользователей, приоритетов заданий, сложности задач и вычислений.

Фоновый режим является технологией, по которой выполнение прикладных программ происходит в период освобождения ресурсов компьютера от высокоприоритетных задач. В фоновом режиме выполняются прикладные программы с низким приоритетом и вспомогательные операции. Данный режим, как правило, поддерживается многозадачными операционными системами. Прикладная программа, выполняемая в данном режиме, также называется фоновой.

Порядок распределения ресурсов между заданиями влияет на время пребывания задания в системе, на производительность системы, на стоимость решения задач и на другие характеристики системы и процессов обработки задач. В свою очередь характеристики системы влияют на способы взаимодействия пользователей с системой, то есть на интенсивность взаимодействия и длительность взаимодействия. Таким образом, режим обработки данных связан с организацией процесса функционирования системы и отображается в первую очередь на характеристиках системы.

Проектирование компьютеризированных информационных технологических процессов АТП выполняется с ориентацией на режимы их реализации. В свою очередь, режимы реализации информационных технологий зависят от долгосрочных особенностей решаемых задач: периодичности, срочности, требований к скорости обработки данных (сообщений), а также от режимных возможностей в первую очередь применяемых ЭВМ и технических средств.

Существуют следующие режимы обработки данных: 1) пакетный; 2) реального масштаба времени; 3) разделения времени; 4) регламентный; 5) запрашиваемый; 6) диалоговый; 7) телеобработки; 8) интерактивный; 9) однопрограммный; 10) мультипрограммный.

Вычислительные системы и комплексы в большинстве случаев используются в режиме коллективного доступа, то есть с системой взаимодействует коллектив пользователей; задания при этом выполняются в мультипрограммном режиме.

1) Пакетный режим не предоставляет пользователю возможности непосредственного общаться с ЭВМ. Сбор и регистрация информации, ввод и обработка ее не совпадают во времени. Сначала пользователь собирает информацию, формируя ее в пакеты в соответствии с типом задач или какого-то другого признака. Как правило, это задачи неоперативного характера, с долговременным сроком действия результатов решения.

После завершения приема информации выполняется ее ввод и обработка, то есть происходит некоторая задержка получения ожидаемых результатов. В большинстве случаев этот режим используется при централизованном способе обработки информации.

Пакетная обработка данных характеризуется следующим: 1) большим объемом ввода/вывода данных и вычислений, приходящихся на одно взаимодействие пользователя с системой (на одну задачу); 2) низкой интенсивностью взаимодействия; 3) возможностью значительного времени ожидания ответа. Пакетная обработка типична для вычислительных центров научно-технического профиля, систем обработки учетно-статистических данных, результатов геофизических измерений.

В пакетном режиме организация процесса в системе имеет целью не минимизацию времени ответа, а снижение стоимости обработки данных за счет эффективного использования ресурсов системы.

2) Диалоговый и запрашиваемый режимы предоставляют пользователю возможность непосредственного взаимодействия с вычислительной системой в процессе работы. Программы обработки данных находятся в памяти ЭВМ постоянно; ЭВМ доступна пользователю либо в любое время, либо на протяжении определенного выделенного времени.

Активный диалог - режим взаимодействия пользователя и программной системы, который характеризуется равноправием его участников. Обычно для организации активного диалога используются директивные (командные) языки, или языки, близкие к естественным.

Пассивный диалог - режим взаимодействия пользователя и программной системы, инициатива ведения которого принадлежит программной системе. При этом программная система ведет за собой пользователя, требуя от него в точках разветвления вычислительного процесса дополнительную информацию, необходимую для принятия заложенных в алгоритм решений. Запросы к пользователю строятся обычно либо в виде перечня команд, либо в виде шаблонов.

Диалоговый режим требует определенного уровня технического оснащения рабочего места пользователя - наличия терминала или ЭВМ, связанной с центральной вычислительной системой каналами связи. Этот режим используется для доступа к информации, вычислительным ресурсам и программному обеспечению. Возможность работы в диалоговом режиме может быть ограничена во времени начала и конца работы, а может быть и неограниченной.

Диалоговый режим создает максимальные удобства для пользователя, обеспечивая постоянный контроль вводимых данных (программ и начальных данных), минимальное время ответа, возможность оперативного вмешательства пользователя в процесс решения задачи и оперативный доступ пользователя к системе. За счет этого минимизируются потери из-за простоя пользователей в ожидании результатов, некорректных действий пользователей; или "неожиданного" поведения программ.

Однако диалоговый режим обеспечивается за счет использования системы с большой производительностью, что требует больших капитальных вложений. Кроме того, стоимость выполнения программы в диалоговом режиме больше, чем в пакетном, из-за немалых расходов, связанных с управлением процессами со стороны операционной системы.

3) Режим реального масштаба времени обеспечивает способность вычислительной системы взаимодействовать с контролируемыми или управляемыми процессами в темпе их реализации. Время реакции ЭВМ должно удовлетворять темпу контролируемого процесса или требованиям пользователей и иметь минимальную задержку.

Как правило, этот режим используется при децентрализованной и распределенной обработке данных. В системах управления реальными объектами, построенных на основе ЭВМ, процесс управления сводится к решению фиксированного набора задач.

4) Режим телеобработки предоставляет возможность удаленному пользователю взаимодействовать с вычислительной системой с помощью линий связи. Удаленность пользователей от компьютера и наличие между ними специфического средства передачи данных (линии связи) порождает необходимость специальных действий пользователей для организации доступа к системе и завершении сеанса работы.

Кроме того, линии связи налагают ограничение на форму и на время обмена данными между пользователями и компьютером. Эти ограничения требуют специальных способов организации данных и доступа к ним, что отражается на структуре используемых прикладных программ.

5) Интерактивный режим допускает возможность двустороннего взаимодействия пользователя с системой, то есть у пользователя есть возможность влиять на процесс обработки данных.

6) Режим разделения времени позволяет системе выделять свои ресурсы группе пользователей по очереди. Вычислительная система настолько быстро обслуживает каждого пользователя, что создается впечатление одновременной работы нескольких пользователей. Такая возможность достигается за счет соответствующего программного обеспечения.

7) Однопрограммный и мультипрограммный режимы характеризуют возможность системы работать одновременно с одной или несколькими программами. В общем случае процесс решения задачи сводится к последовательности этапов процессорной обработки, вводу и выводу данных и обращений к внешним запоминающим устройствам.

При этом задача в каждый момент времени обрабатывается, как правило, одним устройством; другие не могут использоваться до завершения работы этого устройства и поэтому могут распределяться для выполнения других задач.

Режим одновременной обработки нескольких задач называется мультипрограммным. При этом процессы обработки, относящиеся к разным задачам, одновременно выполняются разными устройствами системы, способными функционировать параллельно.

Целью мультипрограммирования является увеличение производительности системы.

3