Глава 4ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Процесс обработки данных в информационной технологии преследует определенную цель — решение с помощью ЭВМ вы­числительных задач, отображающих функциональные задачи той системы, в которой ведется управление. Для реализации этой цели должны существовать модели обработки данных, соответствую­щие алгоритмам управления и воплощенные в машинных про­граммах.

4.1. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Процесс обработки может быть разбит на ряд связанных меж­ду собой процедур (рис. 4.1) — организацию вычислительного процесса (ОВП), преобразование данных и отображение данных.

Данные

Содержание процедур процесса обработки данных представ­ляет его концептуальный уровень; модели и методы, формализу­ющие процедуры обработки данных в ЭВМ, логический уро­вень; средства аппаратной реализации процедур — физический уровень 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 вычислительно - го 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  Обработка заданий осуществляется в виде их непрерывного потока. Разме­щенные на диске задания образуют входную очередь, из которой они выбираются 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  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 и обрабатывать их. Повто­

рить поступившие данные невозможно, поэтому потеря их не­допустима.

В ЭВМ используют также режимы, называемые однопрог- раммными 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.