Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Информационные характеристики окружающей среды и способы их получения 12
1.1. Окружающая среда Санкт-Петербурга и Ленинградской области и их информационные характеристики 12
1.2. Понятие о жизненном цикле программного обеспечения 22
1.3. Модели жизненного цикла ПО 25
1.4. Методологии и технологии проектирования ИС 28
1.5. Структурный подход к проектированию ИС 32
1.5.1. Функциональное моделирование SADT 34
1.5.2. Типы связей между функциями 41
Основные выводы по главе 1 45
Глава 2. Математические модели окружающей среды как основа математического обеспечения систем управления защитой 46
2.1. Экологическая устойчивость 46
2.2. Математические модели переноса примесей в атмосфере и океане 50
2.3. Математические модели гидрохимических воздействий 58
2.4. Математические модели управления динамикой атмосферных загрязнений для размещения производственных предприятий 70
Основные выводы по главе 2 77
Глава 3. Инфраструктура информационного обеспечения 78
3.1. Понятие об инфраструктуре 78
3.2. Цели и задачи обработки экологической информации 84
3.3. Компьютерная сеть как система массового обслуживания 91
3.4. Исследование характеристик многоканальных КВС 95
3.5. Исследование математических моделей многоканальных КВС 100
Основные выводы по главе 3 ПО
Глава 4. Компьютерные вычислительные сети распределенных систем с приоритетным обслуживанием
4.1. Приоритетное обслуживание в распределенных системах 110
4.2. Очереди процесса обслуживания на периоде занятости 115
4.3. Разгрузка сервера 123
4.4. Обслуживание в КВС с абсолютным приоритетом 125
4.5. Моделирование производительности компьютерной сети 136
Основные выводы по главе 4 143
Заключение 144
Литература
- Окружающая среда Санкт-Петербурга и Ленинградской области и их информационные характеристики
- Экологическая устойчивость
- Понятие об инфраструктуре
- Приоритетное обслуживание в распределенных системах
Введение к работе
Большой интерес в последние годы к повышению качества управления процессами защиты окружающей природной среды связан с пониманием серьезных последствий нарушения ее качества. Это, прежде всего, загрязнение воздуха, воды, почвы, истощение природных ресурсов, влияние катастроф на среду.
Вопросы управления охраной окружающей среды решаются пока неэффективно и здесь можно выделить следующие основные причины: отсутствие необходимой информации для лиц, принимающих решения, неадекватность используемых данных, неопределенность и трудности установления причинно-следственных связей между критериями оценки окружающей среды, наличие ошибочных мнений о невозможности применения аналитических методов в исследованиях, субъективные факторы.
Катастрофы природного характера в 2004 г., которые предотвратить было невозможно, но иметь упреждающую информацию об их неизбежности и тем самым значительно сократить ущерб и сохранить жизни многих десятков тысяч людей, говорят в пользу сказанного выше.
Одним из основных вопросов, который решается при управлении - это получение достоверной информации и в необходимом объеме. Этому посвящены исследования многих ученых и, прежде всего, следующих: Гаскарова Д.В., Гавича И.К., Вавилина В.А., Варжапетяна А.Г., Доданова А.Г., Иванище-ва В.В., Киселева В.Б., Новоселова О.Н., Солдатенко С.А., Строганова В.И., Фомина А.Ф, Юсупова P.M.
Однако применение локальных и глобальных вычислительных сетей для сбора, обработки и передачи информации о состоянии экосистем исследованы еще недостаточно, что сдерживает их практическое использование.
Данные вычислительные сети принадлежат к так называемым распределенным системам, основной задачей которых является облегчение пользовате-
лям доступа к удаленным ресурсам и обеспечение их совместного использования. Ресурсы могут быть виртуальными, однако традиционно они включают в себя принтеры, компьютеры, устройства хранения данных, файлы и данные. WEB - страницы и сети также входят в этот список [95].
Распределенные системы обладают рядом специфических свойств, к которым относятся прозрачность (определяется степенью прозрачности), открытость (наличие стандартного синтаксиса и семантики), масштабируемость (масштабируемость по размеру, географически, в административном смысле).
Значительно меньше исследований по вопросам управления охраной окружающей среды. Публикации по итогам этих исследований носят частный характер и поэтому весьма проблематично их использование.в более общих случаях, например, в масштабах региона. Здесь необходимо отметить, прежде всего, труды следующих ученых: Горстко А.Б., Гурмана В.И., Каплина Б.Г., Копсова М.М., Моисеева Н.Н., Тарко A.M., Поспелова Д.А., Сомова А.И.
В диссертации решаются задачи математического обеспечения распределенных систем для эффективного решения задач управления защитой окружающей среды.
Получение информации о состоянии внешней среды связано с некоторыми особенностями, которые состоят в следующем:
наличие большого количества точек съема информации;
рассосредоточенность точек контроля;
неоднозначность информации, снимаемой даже в близлежащих точках;
ограниченность возможностей контроля;
необходимость первичной обработки объема информации непосредственно на месте ее получения;
передача информации на значительные расстояния;
преобразование информации для последующего принятия решения об управляющих воздействиях;
защита информации от несанкционированного доступа, связанного с незаконным ее использованием и изменением.
Перечисленные особенности получения и преобразования информации налагают определенные трудности на выработку управленческих решений. Поэтому в диссертации основное место уделено вопросам получения, обработке, передаче, хранению и использованию информации для выработки управлений охраной окружающей среды.
В связи с этим целью исследований является разработка математического обеспечения распределенных систем, выявления закономерностей, лежащих в основе функционирования экообъектов, получение характеристик и структуры информационного обеспечения автоматизированной системы управления охраной окружающей среды.
Для решения поставленной цели в диссертации решаются следующие основные задачи:
производится качественное исследование окружающей среды и даются количественные оценки на примере Санкт-Петербурга и Ленинградской области;
предлагается методика применения объектно-ориентированного подхода для создания структурных и функциональных схем распределенных систем;
разрабатываются математические модели переноса примесей в атмосфере и океане, математические модели управления динамикой атмосферных загрязнений для размещения производственных предприятий, гидрохимических воздействий на водоемы, на основе которых анализируются вопросы информационного обеспечения процесса управления;
создается программное обеспечение и производится математическое моделирование процесса загрязнения водоемов и атмосферы;
производится исследование информационной вычислительной сети как системы массового обслуживания с бесприоритетным и с приоритетным обслуживанием;
разрабатываются рекомендации по использованию результатов исследований в системе управления охраной окружающей среды.
Предметом исследований является математическое обеспечение распределенных систем предназначенных для управления охраной окружающей среды. Исследования проводятся на основе анализа информационных характеристик математических моделей переноса примесей в атмосфере и океане, миграции загрязнителей, динамики атмосферных загрязнений, гидрохимических воздействий на водоемы с производством численного моделирования и получения количественных характеристик.
Решение поставленных задач производится на основе системотехнических позиций с применением методов объектно-ориентированного программирования, что позволяет с большей объективностью учесть влияние окружающей среды, взаимозависимость критериальных оценок, получаемую информацию для принятия эффективных решений.
Научная новизна исследований состоит:
в комплексном подходе, связанным с учетом основополагающих факторов, таких как вредные выбросы в атмосферу и в водную среду промышленными предприятиями, средствами транспорта, электрическими станциями, уничтожение лесов в результате строительства, которые влияют на экологическую устойчивость, на объективность получаемой информации для управления техническими средствами защиты;
в математических моделях динамики загрязнений вредными веществами и их распада в водной среде и атмосфере, миграции, происходящих в окружающей среде и результатах их количественного исследования;
в получении теоретических результатов по исследованию динамики миграции загрязнителей атмосферы и водных ресурсов, по величинам крити-
ческих значений вредных примесей, влияющих на устойчивость экосистемы к внешним воздействиям и отличающихся адекватностью данных исследований реальным процессам;
в разработанных методиках оценки качественных показателей информационных систем, таких как возможность многоканального обслуживания, обеспечение приоритетности предоставления услуг, степень защищенности от внешних вторжений, которые позволяют создавать структуры распределенных систем управления.
Разработанные методические положения, математические модели, способы выбора рациональной структуры вычислительных информационных сетей внедрены в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций при проведении учебного процесса, в ОАО «Канонерский судоремонтный завод».
На защиту выносятся:
Математические модели и результаты аналитических и численных исследований характеристик окружающей среды как объекта для получения информации в распределенной системе.
Методика выбора рациональной структуры компьютерной информационной сети, основанная на объектно-ориентированном подходе.
Закономерности, лежащие в основе функционирования систем управления охраной окружающей среды.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
Региональная информатика-2002 (международная конференция); На кафедральных семинарах в СПГУВК «Математическое моделирование сложных систем».
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 109 наименования. Работа содержит 160 страницу печатного текста, 31 рисунок, 10 таблиц.
В первой главе дается понятие об окружающей среде, как об объекте автоматизированного управления. Исследование данного объекта ввиду его сложности.и неоднозначности производится с позиций системного подхода. Он позволяет систематизировать правила выбора верного решения, выявить связи между переменными, оценивающими состояние среды, существенно улучшить планирование при решении рассматриваемых проблем.
Делается глубокий анализ состояния внешней среды Санкт-Петербурга и Ленинградской области.
В данной главе рассматриваются также возможные схемы моделирования распределенных систем и возможные методы синтеза на основе объектно-ориентированных языков программирования и в частности на основе языка UML.
Во второй главе исследуются характеристики окружающей среды как объекта управления.
Опыт промышленного развития стран доказывает, что средства вкладываемые в охрану окружающей среды окупаются и приносят прибыль. В США свыше 30 компаний монополизировали выпуск очистных установок с гарантией комплектности поставки, монтажом и пуском оборудования. Экотехника превратилась в рентабельную продукцию и составляет доходную статью внешнеторговых операций.
Основными загрязнениями атмосферы являются сернистый газ, сульфаты, окислы азота, углеводороды, тяжелые металлы. Тяжелые металлы накапливаются в грунте, в результате их количество во много раз превосходит предельные нормы. Существующие методы и установки для очистки промышленных и сельскохозяйственных стоков не улавливают тяжелые металлы, а развитие безотходных технологий сильно отстает от потребностей.
Ставится и решается задача экологической устойчивости развития окружающей среды. Где под экологической устойчивостью развития понимается
возможность проживания с обеспечением активной трудовой деятельности и отдыха без патологических изменений в организме человека.
Проблема переноса загрязнения (примесей) в экологии очень важный вопрос. Появившиеся загрязнения в одном месте могут мигрировать и тем самым увеличивать концентрацию примесей совершенно в другом месте среды, причем расположенном на достаточно большом расстоянии от первоначальной точки. Подобное загрязнение произошло в результате Чернобыльской катастрофы, когда выпадение радиоактивных осадков происходило за несколько тысяч километров от места взрыва реактора (в Норвегии, Швеции, Ленинградской области). Предлагаются математические модели миграции загрязнителей и производится их численное исследование.
В третьей главе выполняется исследование характеристик распределенных систем информационного обеспечения АСУ охранной окружающей среды.
Основные затраты времени сотрудников региональных комитетов по охране окружающей среды связаны с получением, обработкой и анализом природоохранной информации. Надежностью данных, их полнотой и эффективностью использования, в конечном счете, определяются результаты деятельности комитетов - уменьшение воздействия негативных экологических факторов на окружающую среду.
Важнейшей характеристикой среды (воздуха, воды, почвы) является информация о составе и количественном содержании загрязняющих веществ в конкретной точке пространства. Источниками (способами) получения этой информации служат:
а) непосредственные измерения;
б) экстраполяция (по определенному закону) величин, полученных в од
ной точке пространства, на другую, где эти величины замерить трудно.
При решении задач мониторинга (т.е. рассмотрение функций координаты - концентрации - время) также встает вопрос об источниках информации.
Естественно, неправомерно ставить вопрос - какой из способов (а) или (б) «лучше», необходимо разумно их сочетать. Вопрос выбора источника информации встает при решении конкретных задач комитетов и «разумность» выбора, в основном, определяется:
точностью;
воспроизводительностью;
стоимостью;
возможностью (правомерностью) использования результата, полученного с помощью (а) и (б) в условиях действия утвержденных нормативных документов.
Многоуровневая структура управления рациональным состоянием экологической обстановкой может быть создана на основе распределенной компьютерной вычислительной сети (KBС).
С учетом исключительно высокой размерности задачи и невозможности её прямого решения существующими методами предлагается следующий подход и методическая схема решения. В основу решения задачи положен выбор конфигурации КВС на ранних стадиях проектирования с минимумом исходных данных и не требующих получения трудоемких характеристик решаемых задач.
На основе теории систем массового обслуживания производится исследование компьютерных вычислительных сетей (КВС).
Компьютерная вычислительная сеть (КВС) для контроля и определения характеристик экологической обстановки может быть построена на основе двух топологий:
линейной шины, в которой все рабочие станции присоединены к общему кабелю;
звезды, в которой все рабочие станции и сетевые.устройства присоединены с помощью кабелей радиально расходящихся из центра, таким центром обычно является файловый сервер.
Рассмотрение данных топологий позволяет утверждать, что одним из способов теоретических исследований КВС могут быть использованы задачи массового обслуживания. Подобные задачи возникают, когда требования на получение информации каким-либо клиентом или источником поступают на файл-сервер или на і - рабочую станцию в случайные моменты времени.
Выполнение этих требований определяется как обслуживание источников или клиентов.
Исследование КВС позволяет решить следующие задачи проектирования эксплуатации:
выявить производительность сети;
определить число заявок покинувших систему без полного обслуживания;
найти оптимальную конфигурацию;
выбрать аппаратные средства;
решить проблемы программного обеспечения.
В четвертой главе производится исследование КВС с приоритетным обслуживанием.
Решение об обслуживании заявки принимается на основе номера приоритета. С другой стороны решение может основываться на текущем состоянии сервера, например на типе обслуживаемой заявки или времени ожидания заявки.
Первое решение называется внесистемной приоритетной дисциплиной, второе внутрисистемной приоритетной дисциплины.
Наиболее изученными способами обслуживания являются внесистемные приоритетные дисциплины.
Для каждого приоритета обслуживания получена математическая модель, с помощью которых определяется конфигурация сети и её аппаратурный и программный состав.
Окружающая среда Санкт-Петербурга и Ленинградской области и их информационные характеристики
Санкт-Петербург и Ленинградская область является крупнейшим в России регионом с высокоразвитым промышленным, транспортным, сельскохозяйственным, научным и культурным потенциалом [204].
Регион занимает 85.3 тыс. км2, в нем проживает 6.48 млн. чел. Плотность населения 75.9 чел. на 1 км . Он простирается с запада на восток на 446 км, с севера на юг протяженность колеблется от 100 до 325 км. Имеет удобный выход к Балтийскому морю. Водоресурсный потенциал представлен крупнейши-ми в Европе резервуарами пресной воды - Ладожским (18.1 км ) и Онежским (9.7 км2) озерами, значительными запасами поверхностных и подземных вод [104].
Загрязнения атмосферного воздуха. По данным наблюдениям Севзапгидромета в 2003 году воздушный бассейн Санкт-Петербурга был наиболее загрязнен пылью, окислом углерода, диоксидом азота, фенолом и хлористым водородом.
В целом по городу средняя годовая концентрация диоксида азота составила 2 - предельно допустимые концентрации (ПДК). Средний уровень запыленности воздуха составил 1.3 ПДК. Средняя годовая и средние за месяц концентрации оксида углерода - в пределах санитарных норм, максимальная разовая концентрация 7.7 ПДК зафиксирована в октябре в Василеостровском районе.
Средняя за год концентрация фенола ниже ПДК. Максимальная из разовых концентраций была зафиксирована в августе во Фрунзенском районе.
Средняя концентрация аммиака превысила норму в 1.3 раза. По результатам наблюдений за содержанием тяжелых металлов установлено их присутствие в воздухе города в пределах санитарных норм.
По данным наблюдениям Севзапгидромета за уровнем загрязнения атмосферного воздуха городов Ленинградской области в 2003 году запыленность превышала санитарные нормы в городе Сланцы — в1.3 раза, в пос. Волосово - в 1.3 раза. Максимальные концентрации пыли зафиксированы на уровне 8.6 ПДК в городе Сланцы, в городе Луге, Выборге и пос. Волосово они достигали 4.6, 2.2 и 1.3 ПДК соответственно.
Превышены средние значения концентрации диоксида азота: в городе Луге - 2.3 ПДК, Выборге - 1.3 ПДК. Максимальные концентрации этого вещества составили в Выборге — 4.9 ПДК, Кингисеппе - 2.4 ПДК, Луге - 14.0 ПДК, Сланцах - 1.5 ПДК, Волосово -7.5 ПДК, Светогорске - 2.8 ПДК, Кириши - 1.4 ПДК.
Из специфических загрязняющих веществ повышенный уровень загрязнения сероводородом зафиксирован в городах Сланцы и Светогорске. Санитарные нормы были превышены в 23.8 и 2.6 раза соответственно.
Повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха формальдегидом зафиксирован в городе Светогорске - 3.7 ПДК.
Приведены данные по городам, имеющим посты наблюдений Севзапги-дромета. При решении задач управления охраной окружающей среды и в частности ограничения загрязнения атмосферного воздуха оказывается недостаточно мер, принимаемых только на национальном уровне [104]. Загрязнение региона обуславливается не только собственными выбросами, но и трансграничным переносом (миграцией) от других стран.
Экологическая устойчивость
Опыт промышленного развития стран доказывает, что средства вкладываемые в охрану окружающей среды окупаются и приносят прибыль. В США свыше 30 компаний монополизировали выпуск очистных установок с гарантией комплектности поставки, монтажом и пуском оборудования. Экотехника превратилась в рентабельную продукцию и составляет доходную статью внешнеторговых операций.
Фирмы многих стран, которые производят продукцию металлургии, цветных металлов, автомобилей, целлюлозы и бумаги, химических веществ, электрической энергии, что является причиной крупных загрязнений, взяли на себя значительную долю капиталовложений по осуществлению мер по борьбе за обеспечение экологической устойчивости развития. Некоторые фирмы создали исследовательские группы по разработке новейших технологий по защите окружающей среды.
В России в настоящее время почти не осталось естественных экосистем. Они превратились в антропогенные.
Так, основными загрязнителями атмосферы являются сернистый газ, сульфаты, окислы азота, углеводороды, тяжелые металлы. Тяжелые металлы накапливаются в грунте, в результате их количество во много раз превосходит предельные нормы. Существующие методы и установки для очистки промышленных и сельскохозяйственных стоков не улавливают тяжелые металлы, а развитие безотходных технологий сильно отстает от потребностей.
В результате загрязнения окружающей среды во многих странах Европы почва становится кислой на глубину распространения корневой системы деревьев. Нарушается способность корней поглощать воду и удерживать ее в ли стьях, растения утрачивают устойчивость к засухе и другим неблагоприятным факторам.
В почвах Европы наблюдается процесс необратимого подкисления, стоимость мероприятий по ликвидации этих явлений может оказаться за пределами экономических возможностей.
Современное сельское хозяйство имеет высокий уровень химизации. Однако использование химических средств, в режиме далеком от оптимального, может принести значительный вред.
Накопление в окружающей среде химических веществ происходит со скоростью, создающей угрозу благополучию человеческого общества.
В результате денитрификационных (распад азотистых соединений) процессов вызывающих значительные потери азота в виде газообразных окислов, в интенсивном земледелии потери вносимого азота достигли 30 - 45%. Это существенно влияет на перераспределение естественных потоков окислов азота в атмосфере. Рост содержания нитратов в водной среде приводит к эвтро-фикации водоемов (появление растений с излишком нитратов), гибели рыбы, болезням людей и животных. Если растения обычно не страдают от избытка в них нитратов, то для животных и человека эти соединения токсичны, особенно нитриты, токсичность которых в 10 раз выше токсичности нитратов.
Наибольший шанс потерять экологическую устойчивость имеют системы представленные на рис. 2.1 и 2.5.
Могут оказаться в неустойчивом состоянии системы рис. 2.3 и 2.6 в том случае, если амплитуды изменения показателей загрязнений превзойдут предельные значения.
В общем случае под экологической устойчивостью развития будем понимать возможность проживания с обеспечением активной трудовой деятельности и отдыха без патологических изменений в организме человека.
Такие условия проживания возможны, если параметры загрязнения окружающей среды не превосходят санитарных норм.
Понятие об инфраструктуре
Техническое, математическое, алгоритмическое, правовое обеспечение информационного процесса относится к понятию инфраструктуры информатизации. В общем случае в понятие инфраструктуры информатизации входят: - приёмно-передающая среда и каналы связи; - технические средства информатизации; - совокупность баз данных (БД) и баз знаний (БЗ), в том числе государственных, ведомственных, отраслевых, муниципальных, кооперативных, некоммерческих и т.д.; - алгоритмическое обеспечение, имитационное моделирование, задачи искусственного интеллекта, в том числе экспертные системы, оптимизацион ные задачи и т.д.; - программное обеспечение общекоммуникационных, общесистемных и пользовательских задач; - лингвистическое обеспечение, в том числе машинные словари, кодификаторы, классификаторы, рубрикаторы, языки программирования, информационно-поисковые языки; - кадровое обеспечение; - организационное обеспечение; - правовое обеспечение; - комплекс обслуживающих организаций.
Одной из основных задач развития инфраструктуры информатизации является создание приемно-передающей и каналообразующей информационной среды, которая должна включать самые разнообразные виды и средства связи и технологию их использования. Приемно-передающая среда должна обеспечивать, наряду с традиционными средствами связи (радио, телевидение, теле 79
фон, телеграф), широкое использование новых информационных услуг (электронная почта, видеотекст, телетекст, факсимиле, видеотелефон, кабельное телевидение, мультимедиа, пейджинговая связь и т.д.)
Основным направлением развития средств связи на ближайшие годы является переход на новую технологическую базу, предусматривающую элек-тронофикацию технических средств (цифровая телефония), освоение новых передающих сред (лазерных, спутниковых, волоконно-оптических и др.). При передаче информации ограниченного доступа приемно-передающая среда должна полностью удовлетворять требованиям по защите информации.
Формирование информационного пространства, информатизация органов городского управления предполагают следующие решения в части технического обеспечения: - типизация технической базы, ориентировка на мировые достижения в области вычислительной, репрографической техники (средства копирования), аппаратное обеспечение для создания компьютерных сетей; - использование передовых информационных технологий в построении компьютерных сетей, организации баз данных, информационном обслуживании; - формирование единой коммуникационной среды, основывающейся на использовании цифровых сетей стандарта ISDN, беспроводных сетей связи, выхода в глобальные сети; - модернизация устаревшего парка технических средств, системного программного обеспечения, пакетов прикладных программ.
Все компьютерное и телекоммуникационное оборудование, на котором будет обрабатываться информация ограниченного доступа, должно быть сертифицированным и пройти специальные исследования на предмет информационной защищенности в уполномоченных на это организациях.
Включают в себя разработку типовой технологии сбора, обработки, накопления, передачи и представления информации в виде баз и банков данных на основе использования информационно-вычислительных сетей. Организуется формирование банков данных и банков знаний, как проблемно-ориентированных, так и общего назначения. Создаются и поддерживаются в современном состоянии распределенные банки информации на базе муниципальной компьютерной сети передачи данных в трех уровнях: город, район, муниципальные службы и предприятия.
Базы и банки данных, создаваемые за счет бюджетных средств, должны предусматривать возможность их последующей интеграции в единое информационное пространство Российской Федерации.
Алгоритмическое обеспечение информатизации включает: выбор и создание методов и средств решения многовариантных, плохо формализуемых задач, создание имитационных моделей, обеспечивающих подготовку и принятие взвешенных управленческих решений основными службами города.
Применение методов искусственного интеллекта, в том числе использование экспертных систем и оболочек, позволит аккумулировать знания наиболее квалифицированной и опытной части работников аппарата управления и использовать эти знания при подготовке и принятии решений следующими поколениями чиновников.
Оно включает в себя выбор программного продукта, позволяющего решать массовые .задачи в системах организационно-технического управления (документооборот, планирование, финансы и статистика, социальные задачи и т.д.) с целью создания типовых проектных решений.
Для нормального развития информатизации в регионе необходимо организовать во всех звеньях муниципального хозяйства сбор, хранение, обработку и обмен информацией с последующим их объединением в единую информационную среду.
При этом должны быть определены взаимовыгодные условия обмена информацией с предприятиями, учреждениями, территориальными органами управления.
Сегодня особенно четко вырисовывается необходимость ограничения потока разработок индивидуальных проектов компьютеризации, которые ведутся в течение последних десяти лет без существенного повышения качества проектных решений. Поэтому в качестве одной из важнейших организационных задач необходимо принять разработку типовой комплексной информационно-вычислительной системы управления.
Основные задачи организационного обеспечения: - разработка распорядительных, нормативных, методических материалов, регламентирующих проведение работ по информатизации в городе, увязанных с соответствующими материалами области и основывающихся на документах федерального уровня; - формирование в структуре муниципального управления специализированных подразделений по информатизации, обеспечивающих единую техническую политику, проводящих оперативную работу; - координация деятельности структур муниципального управления по информатизации с отраслевыми и ведомственными структурами аналогичного профиля.
Приоритетное обслуживание в распределенных системах
В КВС, которые обеспечивают работу распределенных систем, необходимо использование программного обеспечения для приоритетного обслуживания со стороны серверов. Особенно это относится к системам, обеспечивающих контроль и управление средствами защиты окружающей среды. Основные теоретические идеи такого обслуживания изложены в [100]. Из к - требований на обслуживание могут быть і - требований отличающихся определенным приоритетом. Причем эти требования можно выстроить по степени "важности": і(1 і к) здесь 1 - высший приоритет обслуживания, к - низший приоритет. Приоритетная заявка определяет правила для принятия таких решений: какую заявку брать на обслуживание в момент готовности сервера для принятия следующей заявки; продолжать или прервать обслуживание заявки, находящейся в сервере. Решение об обслуживании заявки принимается на основе номера приоритета. С другой стороны решение может основываться на текущем состоянии сервера, например на типе обслуживаемой заявки или времени ожидания заявки.
На основании [100] первое решение называется внесистемной приоритетной дисциплиной, второе внутрисистемной приоритетной дисциплиной. Наиболее изученными способами обслуживания являются приоритетные внесистемные дисциплины.
Если считать, что j - требования не обладают приоритетом, то требование на обслуживание і всегда выбирается на обслуживание раньше j - го, причем (i j). Когда j - требование уже находится в сервере, а і - только посту-пило, то возможны следующие варианты: 1. Абсолютный приоритет: обслуживание j - го требования немедленно прерывается, начинается обслуживание требования і - го класса. 2. Относительный приоритет: обслуживание j - го требования продолжается до окончания. 3. Смешанный приоритет: сервер в зависимости от времени обслуживания j - требования выбирает вариант п.1 или п.2. В свою очередь абсолютный приоритет в зависимости от того, как происходит прекращение обслуживания j -требования может быть: абсолютный приоритет с дообслуживанием: обслуживание возобновляется с того момента, когда произошло прерывание; абсолютный приоритет с повторением обслуживания: требование обслуживается заново с тем же временем; абсолютный приоритет с обслуживанием заново: требование обслуживается заново с новым временем. В литературе принято считать систему с бесконечным источником требований приоритетной моделью с бесконечными источниками, если же источники конечны, то системы называются моделями с конечными источниками. Модели с конечными источниками могут быть: сложные модели, в которых требования каждого класса поступают из различных конечных источников; модели, в которых два или более типов требований поступают из одного и того же конечного источника.
В модели второго вида поступление в систему (сервер) требований некоторого класса может влиять на поступление требований других классов, для моделей первого вида это влияние отсутствует.
Поэтому исследования моделей первого вида проще, чем второго. Рассмотрим систему (модель) с приоритетным обслуживанием с одним сервером, на который из независимых или конечных источников поступают требования вида к(к 2). Требования же і -го источника характеризуются пу ассоновским потоком интенсивностью Х[ (для бесконечного потока). Если же поток конечен, т. е. имеет Ni требований, то каждое требование поступает из источника после пребывания в нем на обслуживание в течении времени, распределенного по экспоненциальному закону со средним значением \С . Причем длительность обслуживания требований і - го вида (1 і к) есть независимые одинаково распределенные случайные величины, имеющие плотность Sj(x). При наличии в очереди требований і - го и j - го классов (i j), требования і - ые поступают на обслуживание раньше j - ых, даже если последние поступили на обслуживание раньше.
На основании обозначений приведенных в [90] эту модель можно обозначить как Mi, М2, ..., Мк / Gi, G2, ..., GK / 1 / N1, N2, ..., NK. Поскольку рассматриваются только приоритетные процессы с пуассоновским входным потоком, общим распределением времени обслуживания и одним сервером (для ЛВС) это обозначение упрощается до (Ni, N2, ..., NK).
Исследование данного типа систем стало возможным после введения понятия цикла обслуживания [2].
Цикл обслуживания данного требования определяется как период времени, который начинается в момент, когда требование поступает на обслуживание, и заканчивается в тот момент, когда сервер освобождается для обслуживания следующего требования этого класса. Если в течении интервала обслуживания не поступит требование более высокого приоритета, то цикл обслуживания будет равен времени обслуживания. В течении данного цикла рассматривается обслуживание только одного неприоритетного требования, и поэтому число неприоритетных требований равно 1 или 0. Цикл разбивается на две фазы: на первый Ь, неприоритетное требование находится в системе, во второй Ьг требование после обслуживания покидает систему и обслуживаются приоритетные требования.
