вычислительные системы в информатике. вычислительные системы (копия). В россии в xvixvii веках появилось намного более передовое изобретение

• Название: В россии в xvixvii веках появилось намного более передовое изобретение
• Анкор: вычислительные системы в информатике
• Дата: 23.05.2023
• Размер: 0.79 Mb.
• Имя файла: вычислительные системы (копия).docx
• Тип: Анализ; #1153303
• страница: 10 из 12

Основные понятия и определения

 Показатели эффективности

Эффективность ЭВМ (систем, сетей телекоммуникаций)  — это ее способность до­стигать поставленную цель в заданных условиях применения и с определенным качеством.

 Конкретизируя это понятие, можно ска­зать, что эффективность ЭВМ (систем, сетей телекоммуникаций) — это характеристика, отражаю­щая степень их соответствия  своему назначению, техническое совершенство и экономическую целесообразность. Понятие эф­фективности связано с получением некоторого полезного резуль­тата — эффекта использования машины или системы. Эффект дос­тигается ценой затрат определенных ресурсов, поэтому эффектив­ность системы часто рассматривается в виде соотношения между эффектом (выигрышем) и затратами.

Показатель эффективности ЭВМ (систем , сетей телекоммуникаций)  — количественная характерис­тика эффективности, рассматриваемая применительно к определенным условиям их  функционирования. При оценке эф­фективности ЭВМ, особенно в таких режимах работы, как режим разделения времени, диалоговый режим, режим «запрос—ответ», необходимо учитывать характеристики трудовой деятельности че­ловека, взаимодействующего с машиной (оператора, программис­та, пользователя). Следовательно, ЭВМ, оператор и производст­венная среда рассматриваются как система «человек—машина» (СЧМ).

Показатель эффективности ЭВМ определяется процессом ее функционирования, он является функционалом от этого процесса.

В общем виде

    W = W (t,L_П, LТП, L_a, L_Д, L_y ),          

где: W— множество показателей эффективности ЭВМ (систем , сетей телекоммуникаций) ; t— время;

L_П, LТП, L_a,, L_Д, L_y  — множества параметров   соответственно   входящих по­токов требований (запросов) на обслуживание (LП ), технических и общесистем­ных программных средств   ( L_ТП ), алгоритмов обработки информации (L_а ), дея­тельности пользователей (Lд), условий функционирования систем   (L_y).

В свою очередь

                                            LД   = {LТ, LВ,LН }

где: LТ, L_B, L_Н — множества выходных показателей деятельности пользователей ЭВМ соответственно точностных   (L_T),    временных (L_B), надежностных  (L_Н).

Значения компонентов множеств L_T, L_B, L_Hопределяются кон­кретными процессами деятельности пользователей (операторов ) в рассматриваемой системе, средствами, которые имеются в их распоряжении для выполнения своих функций, и условиями работы.

В соответствии с конкретизацией понятия эффективности пока­затели множества Wможно разделить на три группы:

                                            W = {Wц   Wф   Wэ}

где : Wц - показатели целевой эффективности ЭВМ, или эффективности исполь­зования (целевого применения) ЭВМ, это количественная мера соответствия ЭВМ своему назначению:

Wф— показатели эффективности функционирования ЭВМ, или технической эффективности ЭВМ, это количественная мера, отражающая техническое совер­шенство машины;

Wэ  — показатели экономической эффективности ЭВМ, это количественная мера экономической целесообразности ЭВМ.

Показатели целевой эффективности ЭВМ.

Выбор показателей целевой эффективности ЭВМ определяется ее назначением, в свя­зи с чем имеет место большое многообразие показателей группы Wц .  

С помощью этих показателей оценивается эффект (целевой результат), получаемый за счет решения тех или иных задач на ЭВМ, а не вручную (если эти задачи вообще могут быть решены вручную в приемлемые сроки) или с использованием других, ма­лоэффективных средств. Для количественной оценки этого эф­фекта могут применяться самые различные единицы измерения.

Примеры показателей целевой   эффективности:

• 
  точностные ( W_T), надёжностные (Wн) и временные  (W_B)  по­казатели, широко применяемые в системах специального назначе­ния для оценки эффективности использования в них ЭВМ в ка­честве вычислительно-управляющего органа (например, прирост вероятности выполнения некоторого задания, сокращение време­ни на выполнение этого задания, повышение точности решения некоторой задачи);
  
• 
  временные показатели целевого использования ЭВМ в управ­лении на различных его уровнях, характе­ризующие повышение оперативности управления;
  

Здесь могут быть две группы этих показателей: а) показатели эффективности применения ЭВМ для составления краткосрочных, текущих планов. Эффект опреде­ляется тем, что разработка планов с помощью ЭВМ осуществля­ется быстрее, точнее и полнее, с учетом большего количества фак­торов; б) показатели эффективности применения ЭВМ для состав­ления долгосрочных (перспективных) планов, в этом случае эффект определяется не только тем, что разработанный с помощью ЭВМ перспективный план будет получен быстрее и окажется точ­нее и полнее, но что он вообще стал возможным благодаря ис­пользованию ЭВМ;

• 
  показатели, характеризующие повышение качества продукции, технология производства которой включает использование ЭВМ;
  
• 
  показатели, характеризующие экономику производства продук­ции с применением ЭВМ (например, повышение производитель­ности труда, увеличение объема выпускаемой продукции, сниже­ние себестоимости продукции и т. д.), если цель использования ЭВМ заключается именно в улучшении характеристик производ­ственно-хозяйственной деятельности предприятия или организа­ции. В этом случае показатели целевой эффективности одновре­менно являются и показателями экономической эффективности.
  

Показатели технической эффективности ЭВМ.

 С помощью этих показателей оценивается эффективность ЭВМ как технического средства при работе ее в различных режимах. При этом не при­нимается во внимание эффект, получаемый за счет реализации результатов решения задач на ЭВМ.

Примеры показателей технической эффективности ЭВМ.

1. Интегральная пропускная способность ЭВМ на отрезке вре­мени [0, t ]:



где : n0 ( 0,t ) , nП( 0,t ) — число запросов, соответственно обслуженных системой на отрезке времени [0, t]и поступивших на этом же отрезке.

Интегральная пропускная способность показывает, как в среднем ЭВМ справляется с обслужи­ванием входящего потока запросов от момента начала отсчета ра­боты до некоторого момента t(например, за смену, сутки, месяц).

1. Динамическая пропускная способность d_д(Dt, t), представ­ляющая собой отношение числа запросов п₀ (Dt, t), обслуженных системой на интервале Dt, к моменту времени t,  к числу запросов п_п (Dt, t), поступивших в систему на том же интервале Dtи к тому же моменту:

                            d_д(Dt, t) = п₀ (Dt, t) :  п_п (Dt, t)

2. Динамическая пропускная способность позволяет судить о том, как ЭВМ справляется с обслуживанием входящего потока за­просов на любом заданном (наиболее характерном) отрезке вре­мени к любому текущему моменту.

 

3. Показатели эффективности функционирования ЭВМ в режи­ме разделения времени:

Т₀ — среднее время реакции на запрос абонента;

Ммакс — максимально возможное число активных абонентов, т. е. абонентов, обращающихся с запросами к ЭВМ в данный мо­мент времени;

Кз — коэффициент задержки обслуживания абонентов; это от­ношение среднего времени реакции на запрос абонента при мак­симальном количестве активных абонентов к этому же времени при минимальном их количестве.

4.    Показатель эффективности функционирования ЭВМ в режи­ме пакетной обработки — Т_знз (время на реализацию заданного на­бора задач).

5.    Показатели эффективности дисциплин обслуживания запро­сов с учетом их приоритетов:

Toi— среднее время обслуживания запросов i-го приоритета (без учета времени ожидания обслуживания);

Tпрi —  среднее время пребывания в системе запросаi-ro прио­ритета (складывается из среднего времени ожидания обслужива­ния и среднего времени собственно обслуживания);

Kзi = T₀i:Ti1  —  коэффициент задержки обслуживания запроса i-го приоритета, где T_i1 —  среднее время обслуживания запроса первого (высшего) приоритета.

На выбор основных показателей технической эффективности оказывает влияние назначение ЭВМ.

Показатели экономической эффективности ЭВМ.

 В качестве основных показателей этой группы можно использовать показа­тели, рекомендуемые существующими нормативными документа­ми :

Э_г — годовой экономический эффект, руб.;

Е_э — коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, 1/год;

Т_ок— срок окупаемости капитальных вложений, год.

Эти показатели могут быть как ожидаемыми, позволяющими судить об экономическойэффективности намеченной к использованию ЭВМ, так и фактическими, оценивающими эффективность используемой ЭВМ.

Величина  годового экономического эффекта Э_г определяется как разность приведенных затрат, связанных с созданием и эксплуатацией некоторой системы для базового и рассматриваемого (исследуемого) вариантов.  Под ба­зовым вариантом системы понимается такая система, которая вы­полняет свои функции без применения ЭВМ или с применением ЭВМ устаревшего образца. Рассматриваемая система — это си­стема, выполняющая те же функции, но с использованием совре­менной (или более подходящей) ЭВМ, экономическая эффектив­ность которой подлежит оценке.

Приведенные затраты  З_п представляют собой сумму текущих затрат  С и капитальных вложений К (или единовременных затрат, имеющих характер капитальных вложений), приведенных к оди­наковой размерности с помощью нормативного коэффициента эко­номической эффективности Е_н:

3_П    = С + Е_Н К.                    

Следовательно,

Э_г = З_П1 — ЗП2  = ( C1+ E_HK1 ) —  (С₂ + E_HK₂ ) =

= ( C1      —   C₂)  —   E_H ( K₂ — К1),     

где Зп1 , Зп2 — годовые приведенные затраты соответственно для базового и рас­сматриваемого вариантов системы;

С_1, С2   — годовые текущие затраты для этих же вариантов системы;

К₁, К₂   — капитальные вложения для базового и рассматриваемого вариан­тов системы.

Величины Е_э и Т_ок определяются по формулам:



T_ок   =   1 :Eg.                   

Использование предлагаемой ЭВМ экономически целесообраз­но, если выполняются условия

Е_Э ³ Е_Н или   Т_0К £ Т_Н,

где Т_н — нормативный срок окупаемости капитальных вложений.

 

Факторы, определяющие эффективность ЭВМ  (систем, сетей телекоммуникаций)

Анализируя ал­горитмы определения показателей эффективности ЭВМ(ВС, се­тей ЭВМ), можно выделить ряд факторов (параметров, характе­ристик), обусловливающих значения этих показателей. Их можно объединить в несколько групп.

Первую группу составляют факторы и параметры, характери­зующие входящие потоки запросов на обработку информации на ЭВМ:

• 
  число приоритетов (классов) потоков за­просов, интенсивность потоков запросов каждого класса;
  
• 
  объем входной информации по каждому запросу;
  
• 
  характер входной ин­формации (соотношение между алфавитной и цифровой информа­цией и др.);
  
• 
  формализованные требования по   времени   удовлетворения запросов (например, допустимое время пребывания за­просов в системе, допустимое время ожидания обслуживания за­проса).
  

Во вторую группу включаются факторы и параметры, характе­ризующие технические и общесистемные программные средства ЭВМ:

• 
  производительность; емкость оперативной памяти и ВЗУ;
  
• 
  формы представления данных, системы счисления, использу­емые для ввода и обработки информации;
  
• 
  степень развитости системы команд;
  
• 
  режимы работы и дисциплины обслуживания за­просов;
  
• 
  возможность подключения дополнительных устройств вво­да-вывода; полнота и глубина автоматического контроля выпол­нения операций и др.
  

Третью группу составляют факторы и параметры, характери­зующие методы и алгоритмы решения задач и удовлетворения за­просов:

• 
  возможность деления задачи на подзадачи;
  
• 
  количество используемых стандартных подпрограмм при решении задачи;
  
• 
  воз­можность использования пакетов прикладных программ, исполь­зуемые дисциплины обслуживания запросов и их характеристики.
  

В четвертую группу входят факторы и параметры, характери­зующие трудовую деятельность человека, взаимодействующего с ЭВМ (множества временных, точностных и надёжностных харак­теристик, которые могут быть использованы для оценки работы и операций, выполняемых пользователями, операторами, програм­мистами при взаимодействии их с ЭВМ).

Пятую группу составляют факторы и параметры, характери­зующие условия работы и производственную среду, в которой функционирует система:

• 
  температура, влажность, уровень шумов, санитарно-гигиенические условия работы обслуживаемого персо­нала;
  
• 
  организация режима труда и отдыха операторов;
  
• 
  напряжен­ность труда и его эмоциональная сложность;
  
• 
  требования по опе­ративности выполнения операций и др.
  

В отдельную группу могут быть включены стоимостные пока­затели: затраты на приобретение и ввод в эксплуатацию ЭВМ и программного обеспечения, затраты на содержание обслуживаю­щего персонала, электроэнергию, вспомогательные материалы, тех­ническое обслуживание ЭВМ и др.

Методы оценки эффективности ЭВМ.

 Эффективность ЭВМ (систем, сетей телекоммуникаций) оценивается на различных этапах жизненного цикла системы — от этапа ее проектирования, когда выполняется априорная (доопытная) оценка с целью определения ожидаемой эффективности и решения вопроса о целесообразности реализации проекта, до этапа эксплуатации, когда проводится апостериорная (послеопытная, на основе конкретного опыта эксплуатации) оцен­ка с целью определения фактической эффективности, подтвержда­ющей пли в какой-то степени опровергающей прогнозы.

 Апостери­орная оценка эффективности обычно проводится методами прямого счета с ис­пользованием аналитических соотношений, характеризующих вли­яние различных факторов и параметров на показатели эффектив­ности.

Гораздо более сложной и трудоемкой задачей является апри­орная оценка, которая, как правило, осуществляется с помощью методов математического моделирования.

К математическим моделям ЭВМ, работающим в диалоговых режимах, когда необходимо учитывать характеристики пользова­телей (операторов), предъявляется ряд требований.

Основные из них следующие:

• 
  модель должна отражать роль и место человека в системе, поскольку именно она является предметом исследований при оцен­ке эффективности системы;
  
• 
  модель должна адекватно отражать деятельность операторов системы, в ней должны быть идентифицированы их различия и особенности;
  
• 
  модель должна охватывать основной и вспомогательный про­цессы функционирования системы. Под основным процессом по­нимается совокупность операций, в результате выполнения кото­рых достигается поставленная цель. Вспомогательные процессы — это процессы планирования и обеспечения (последние представля­ют собой совокупность операций, выполнение которых обеспечи­вает устойчивость основного процесса или его восстановление);
  
• 
  в модели системы должна быть предусмотрена возможность отражения параллельно протекающих процессов;
  
• 
  в модели должны сочетаться свойства описательности  и оце­ниваемости процессов функционирования;
  
• 
  язык модели должен быть доступен человеку и ЭВМ, посколь­ку экспериментальное исследование модели проводится на ЭВМ;
  
• 
  время, затрачиваемое на экспериментальные исследования ма­тематической модели системы, должно быть в пределах допусти­мого.
  

Существуют два класса математических моделей — аналитиче­ские и имитационные, отличающиеся принципами построения и методами исследования.

В аналитических моделях весь процесс функционирования исследуемой системы и отдельные его части представляются аналитически, в виде функциональных зависимо­стей (алгебраических и логических соотношений, интегрально-дифференциальных уравнений).

 В имитационных моделях процесс функционирования описывается (отображается) алгоритмически.

Преимущества и недостатки аналитических и имитационных мо­делей широко известны. Задача состоит в том, чтобы при исследо­вании эффективности системы использовать те и другие модели комплексно, в рациональном сочетании.

Аналитическое моделирование системы или отдельных ее под­систем следует использовать для следующих целей:

• 
  получения информации, с помощью которой можно было бы определить целесообразное направление дальнейших исследова­ний, проводимых методами имитационного моделирования, и тем самым уменьшить объем исследований;
  
• 
  уменьшения объема имитационного    моделирования    за    счет предварительного определения некоторых показателей и экстра­поляции отдельных результатов моделирования.
  

Имитационное моделирование позволяет провести исследова­ние системы более полно и глубоко, хотя его использование со­пряжено с большей трудоемкостью и обычно значительными за­тратами машинного времени ЭВМ.