Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Методологические принципы оценки уровня использования ЭВМ
1.1. Развитие организационных форм использования ЭВМ : 9
1. 2. Исследование существующих подходов к оценке уровня использования ЭВМ , 21
1.3. Показатели и методы оценки уровня использования ЭВМ 33
Глава 2. Анализ существующего состояния использования ЭВМ
2. 1. Анализ территориального размещения вычислительных мощностей и состава парка ЭВМ 49
2. 2. Анализ показателей уровня использования ЭВМ 67
2. 3. Анализ комплектации оборудования ВЦ и пути
ее улучшения ' 107
Глава 3. Основные пути повышения уровня использования ЭВМ
3.1. Совершенствование процессов обработки информации 121
3. 2. Рациональное распределение вычислительных ресурсов 135
3. 3. Моделирование оптимального распределения вычислительных ресурсов 143
Заключение 156
Список использованной литературы
- Исследование существующих подходов к оценке уровня использования ЭВМ
- Показатели и методы оценки уровня использования ЭВМ
- Анализ показателей уровня использования ЭВМ
- Рациональное распределение вычислительных ресурсов
Введение к работе
В решениях ХХУІ съезда КПСС предусматриваются ускорение научно-технического прогресса, всемерное внедрение хозяйственного расчета, интенсификация экономики, повышение качества и эффективности общественного производства. Партия ставит задачу всестороннего совершенствования стиля и методов хозяйствования.
Общеизвестно, что повышение эффективности управления народным хозяйством возможно на базе широкого внедрения автоматизированных систем управления (АСУ). В материалах ХХУІ съезда КПСС сказано, что в настоящее время необходимо "... обеспечить дальнейшее развитие и повышение эффективности сети автоматизированных систем управления и вычислительных центров коллективного пользования, продолжая их объединение в единую общегосударственную систему сбора и обработки информации для учета, планирования и управления" ( 5,с.90).
В связи с этим возникает ряд проблем, требующих четкого теоретического и практического решения. К важнейшим из них относится совершенствование управления вычислительными центрами и разработка методологических принципов оценки и повышения уровня использования ЭВМ.
На современном этапе наиболее распространенной формой эксплуатации вычислительной и организационной техники являются вычислительные центры, количество и мощность которых постоянно возрастают. ВЦ создаются и функционируют в различных отраслях и звеньях народного хозяйства, в том числе и в Узбекской ССР.
Современный Узбекистан - республика многоотраслевой индустрии и высокоразвитого сельского хозяйства. Здесь сформировался ряд крупных межотраслевых производственных комплексов: хлопковый (включая земледелие и перерабатывающую промышленность);; цветной
4 металлургии; топливно-энергетический; машиностроения и металлообработки; промышленности стройматериалов и строительной индустрии; комплекс по производству предметов потребления и продуктов питания и др). Формирование и развитие этих комплексов способствует специализации производства, совершенствованию рационального размещения производительных сил республики.
Ныне в Узбекистане насчитывается более 100 вычислительных центров. ВЦ, играющие важную роль в экономике, являются частью информационно-вычислительной системы республики. В эту систему входят машиносчетные станции и бюро, отделы АСУ предприятий и организаций. Но именно ВЦ, как показывает опыт, особенно перспективны. Со временем они будут доминировать в организационно-техническом обеспечении АСУ различных уровней и назначений. Отсюда - актуальность научного и прикладного интереса к процессам организации деятельности ВЦ.
Интерес этот нашел отражение в ряде исследований. И все же практический опыт функционирования ВЦ в УзССР еще недостаточно изучен и обобщен. Так, в числе экономических аспектов деятельности ВЦ требуют глубокого изучения процессы развития организационных форм использования вычислительной техники, совершенствования управления вычислительными центрами, выбора комплекса технических средств для различных типов ВЦ. Разработка и исследование этих аспектов важны для повышения эффективности действующих и создаваемых ВЦ как на современном этапе, так и в перспективе, в условиях создания ВЦ коллективного пользования и сетей ВЦ на территории республики.
Внедрение хозяйственного расчета на ВЦ, расширение функций ВЦ по обслуживанию объектов управления, рост числа пользователей, увеличение количества и сложности решаемых задач, усложне-
5 ниє комплекса технических средств и реализация принципиально новых режимов обработки информации - вот факторы, обусловливающие настоятельную необходимость аналитического рассмотрения вопросов, связанных с задачей повышения и совершенствования уровня использования ЭВМ.
Актуальность данной задачи и определила выбор темы диссертации, главных ее исследовательских направлений.
Основной целью диссертационного исследования является разработка теоретических положений и практических рекомендаций по вопросам оценки уровня использования ЭВМ и определения основных путей его повышения. Для достижения этой цели в работе были решены следующие задачи:
проанализированы и исследованы главные признаки организационных форм использования вычислительной техники и определены основные тенденции их дальнейшего развития, применительно к народному хозяйству УзССР;
исследованы существующие подходы к оценке уровня использования ЭВМ и предложены пути их совершенствования;
сформулированы основные принципы построения системы показателей для оценки уровня использования ЭВМ;
разработаны система показателей и методы их оценки для определения уровня использования ЭВМ в вычислительных центрах республики;
проанализирован уровень использования ЭВМ на различных предприятиях, в организациях, министерствах и ведомствах, имеющих ЭВМ или ВЦ, а также в различных ВЦ, находящихся на самостоятельном балансе, и намечены основные пути повышения эффективности использования ЭВМ;
разработана методика определения оптимальной конфигурации
КТС на основе использования метода распознавания образов и осуществлен расчет оптимального состава KTG;
выработаны рекомендации по рациональной организации технологических процессов обработки информации в ВЦ, позволяющие значительно улучшить степень эффективности использования ЭВМ;
построена модель оптимального размещения вычислительных мощностей по республике, а также предложен метод оптимального распределения нагрузок между ЭВМ.
Объектом исследования явились организационные формы использования вычислительной техники и автоматизированных систем управления различных предприятий, организаций, министерств и ведомств республики, имеющих ЭВМ.
Теоретической и методологической основой исследования явились труды классиков марксизма-ленинизма, материалы съездов КПСС, соответствующие постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР , методические указания Государственного комитета по науке и технике по вопросам совершенствования управления народным хозяйством, его отраслями и повышения эффективности АСУ и ВЦ.
При выполнении диссертации были изучены труды отечественных и зарубежных ученых, проектные, инструктивные и методические материалы, рекомендации научных конференций, практические разработки предприятий по обработке информации, периодическая литература по рассматриваемой проблеме. Экспериментальная часть исследования основывается на результатах обследования ряда республиканских вычислительных центров и автоматизированных систем управления.
В диссертации обобщены данные теоретических и практических исследований, выполненных автором с 1978 по 1983 гг. в области разработки методики наиболее эффективного использования ЭВМ.
В процессе исследования применялись методы экономического
7 анализа и математической статистики машинной обработки информации, методы экспертных оценок, а также элементы теории игр.
Новизна работы определяется содержащейся в ней концепции оценки уровня использования ЭВМ и определением основных параметров, оказывающих существенное влияние на эффективность их функционирования. На основе исследования существующих подходов к оценке уровня использования ЭВМ доказана необходимость в ее совершенствовании. С помощью математических методов разработаны модели оптимального построения технологических процессов, распределения объемов информации и самих ЭВМ по территории республики.
Доказано, что распределение нагрузок между вычислительными центрами наиболее оптимально может быть осуществлено на основе теории игр. Предложена модель рационального размещения вычислительных центров.
Результаты диссертационного исследования использованы в вычислительном центре Министерства водного хозяйства и Госплана УзССР. Теоретические и практические рекомендации по определению уровня использования ЭВМ для различных вычислительных центров предприятий, организаций, министерств и ведомств дали возможность наметить основные пути повышения интенсивности работы ЭВМ и -как следствие - производительности труда для ряда вычислительных центров республики.
Реализация на практике основных положений диссертационной работы позволила:
выявить основные тенденции, оказывающие влияние на уровень использования ЭВМ, и провести исследования степени влияния этих тенденций;
установить единую систему показателей для оценки уровня использования ЭВМ;
применить в практике работы ВЦ ряд разработанных автором и реализованных на ЭВМ моделей, которые способствуют более равномерному распределению вычислительных мощностей по территории
республики и рациональному распределению нагрузки между отдельными ЭВМ.
Разработанная автором и проверенная на практике методика выбора оптимальной конфигурации КТС может быть использована для ВЦ различных уровней и назначений.
Основные методологические положения и практические выводы исследования легли в основу анализа основных показателей работы вычислительных центров и планирования информационно -вычислительных работ системы Госплана и Минводхоза; УзССР, что подтверждается соответствующими документами.
Результаты исследований были изложены автором на научной сессии, посвященной 50-летию Ташкентского института народного хозяйства (1981) и на научной конференции, посвященной 50-летию института текстильной и легкой промышленности (1982). Эти результаты обсуждались проблемно-координационным советом ТашИНХ; они будут использованы в процессе работы по теме: "Региональные особенности и проблемы создания, совершенствования системы обработки информации в межотраслевых и территориальных комплексах на базе ВЦКП".
Основные положения диссертации отражены в пяти печатных работах общим объемом 1,4 п.л.
Исследование существующих подходов к оценке уровня использования ЭВМ
Совершенствование управления экономикой на современном этапе осуществляется по многим направлениям. Значительная роль в деле улучшения управления производством и повышения эффективности труда принадлежит автоматизации обработки экономической информации на основе использования экономико-математических методов и ЭВМ.
В условиях научно-технического прогресса внедрение электронно-вычислительных машин в сферу управления народным хозяйством имеет не только экономические, но и социальные цели. Затраты,идущие на автоматизацию, в основном направлены на совершенствование управления экономическими объектами, повышение производительности труда работников управления, снижение трудоемкости и сокращение сроков выполнения работ, улучшение качества работ и - как следствие - на высвобождение части работников из сферы управления в сферу производства.
Наибольший удельный вес в затратах, связанных с автоматизацией управления, падает на приобретение и эксплуатацию вычислительной техники и, в частности, ЭВМ.
В условиях массового применения вычислительных машин большое значение приобретает проблема оценки уровня использования ЭВМ. Научными и практическими работниками (100, 101, 102, 105, 107) разработан ряд методик, позволяющих проводить детальный анализ показателей функционирования АСУ. Накоплен определенный ґ гг опыт по анализу качества функционирующих АСУ и определению ос -новных показателей, позволяющих оценить эффективность решения как отдельных, локальных задач, так и функционирования АСУ в целом.
Вместе с тем следует подчеркнуть, что исследованию уровня использования ЭВМ как основного вида технических средств по обработке информации уделяется недостаточное внимание.
Под уровнем использования ЭВМ подразумевается степень использования из потенциальных возможностей, как специфических средств труда, предназначенных для переработки информации.
При разработке основных принципов оценки уровня использования ЭВМ следует исходить из двух факторов: I/ особенностей самих ЭВМ; 2/ оценки достигнутого уровня использования ЭВМ.
Характерной особенностью функционирования ЭВМ является то, что повышение уровня их использования осуществляется без изменения основных рабочих характеристик машины и ее устройства. Такие показатели, как быстродействие, скорость ввода - вывода и другие, постоянны. Отсюда вывод, что эффективность использования ЭВМ в большей степени зависит от факторов, не связанных с конструктивными особенностями машины.
К таким факторам, по нашему мнению, можно отнести: рациональное распределение нагрузки между ЭВМ с учетом их мощности, оптимизацию технологических процессов обработки информации, улучше і ниє структуры рабочего времени ЭВМ, а также улучшение параметров загрузки рабочих устройств ЭВМ, совершенствование алгоритмов и программ, организацию наиболее рациональных режимов работы ЭВМ и др.
С экономической точки зрения конечной целью учета и анализа использования техники, как и других ресурсов, является не только оценка достигнутого уровня, но и выявление величины внутрипроизводственных резервов и определение путей их рационального применения.
Для оценки уровня использования ЭВМ необходима система соответствующих показателей. Их разработка, по нашему мнению,должна базироваться на следующих принципах ( 18,22,46 ).
1. Принцип целевой функциональности показателя. Данный принцип определяет целевое назначение показателя из системы показателей и обеспечивает соответствие показателя целям оценки процесса или явления.
2. Принцип взаимной системной увязки, который предполагает, что построенная система показателей должна обладать единством цели.
3. Принцип определенности, заключающийся в том, что каждый показатель должен использоваться для определенных функций, присущих ему одному.
4. Принцип иерархической взаимосвязи, означающий возможность получения синтетических показателей более высокого уровня иерархии из некоторого множества показателей более низкого уровня.
5. Принцип минимального состава, предусматривающий возможно минимальное, но достаточное для объективной оценки количество показателей. Уровень достаточности, а, следовательно, объективности не может быть постоянной величиной и с течением времени меняется вместе с требованиями качества контроля того или иного экономического явления.
Показатели и методы оценки уровня использования ЭВМ
Возрастание роли вычислительной техники в решении задач управления народным хозяйством, совершенствование форм и методов ее использования настоятельно требуют разработки системы показателей для оценки уровня использования вычислительных мощностей.
В ходе исследования удалось собрать и обобщить данные о динамике роста вычислительных мощностей в республике за период с 1981 по 1984 годы.
Из табл. 1.2 видно, что с 1981 по 1984 гг. вычислительная мощность возрастает на 5,89 млн. операций в секунду. В этой связи встает проблема рационального использования средств вычислительной техники, при решении которых следует учитывать, что: затраты на вычислительную технику по республике из года в год увеличиваются; использование средств вычислительной техники требует значительного числа высококвалифицированных кадров; имеющиеся вычислительные мощности используются слабо.
Эти обстоятельства приводят к необходимости оценок работы ЭВМ.
Функционирование АСУ различных уровней и назначений в народном хозяйстве республики ставит перед разработчиками ряд сложных программно-технических и организационно-экономи ческих задач. К ним, в первую очередь, относятся выбор технических средств и программного обеспечения из серийно выпускаемых в настоящее время и разрабатываемых вычислительных средств, выработка требований к их технико- экономическим параметрам.
Следует отметить, что в настоящее время еще не разработаны система показателей и методы их расчета для оценки уровня использования ЭВМ.
Вычислительная техника различных предприятий, организаций, министерств и ведомств республики включается в состав производственных фондов и увеличивает их стоимость. Тем самым становится актуальным вопрос о наиболее рациональном ее использовании. В периодической печати, в работах ( 13, 15, 18, 59, 81, 118) вскрываются причины неэффективного использования имеющихся вычислительных средств. Одна из них - отсутствие системы показателей, позволяющих оценить уровень использования ВТ.
Выбор единых показателей должен быть достаточно обоснованным, чтобы обеспечить конкретные выводы. Практика, а также проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что выработка интегрального показателя оценки уровня использования ВТ является весьма сложной задачей. Однако по мере развития вычислительной техники и дальнейшего расширения сферы ее применения эта задача должна последовательно решаться .
При этом показатели оценки уровня использования ЭВМ должны многосторонне характеризовать все возможности ЭВМ, как в части технического и программного обеспечения, так и в части эксплуатации, использования и обслуживания. Но все эти показатели
не могут быть сведены к одному, даже к такому, как производительность ЭВМ. Интегральный показатель оценки уровня использования средств ВТ, по нашему мнению, должен явиться основой для определения стоимостных показателей эксплуатации ЭВМ и быть положен в основу для расчета с заказчиками.
Рассматривая методы оценки технико-экономических показателей эффективности использования средств вычислительной техники, изложенные в (15, 18, 54, 65, 71), можно отметить, что к настоящему времени создан определенный научно-технический задел для разработки отдельных подходов, методов и экономических моделей различного типа. Применяются аналитические модели, методы имитированного моделирования, игровые методы, методы оптимального планирования и проведения натурального эксперимента.
В этой связи для правильной оценки уровня использования средств вычислительной техники необходимо прежде всего иметь данные, характеризующие: I/ непосредственно конкретные модели ЭВМ или их устройства; 2/ степень организации вычислительного процесса; 3/ уровень работ, связанных с совершенствованием программных средств; 4/ основные параметры классов решаемых задач.
Если определение значений исходных данных в части характеристик отдельных технических средств не вызывает принципиальных затруднений (оно производится на основе имеющихся технических условий, технических описаний, каталогов цен и прочих материалов) то для оценки других групп исходных данных характерна более неопределенная ситуация.
Анализ показателей уровня использования ЭВМ
Анализ показателей уровня использования ЭВМ В первой главе данной работы был определен круг основных показателей, оценивающих уровень использования ЭВМ, согласно которым эффективность эксплуатации ВТ в республике характеризуется в основном среднесуточной загрузкой и использованием рабочего времени машины.
Анализ данных табл. 2.9 показывает, что имеющаяся в распоряжении министерств и ведомств Узбекской ССР электронно-вычислительная техника загружена неравномерно. Так, ЭВМ третьего поко ления в среднем загружены около 13 часов в сутки против 15 часов по нормативу. Если учесть, что цена машино-часа работы ЭВМ моделей EC-I022, М-4030, EG-I030 равна 75 рублям и пренебречь стоимостью машино-часов других моделей в целом по министерствам и ведомствам Узбекской ССР, то только в одном 1983 году недосипользо-вано вычислительной мощности на сумму 38 тыс.руб.
Относительно низка среднесуточная загрузка в ГВЦ Минстроя, ВЦ Минздрава и др. Более высокая среднесуточная загрузка - 17,5 часа в ВЦ Госплана УзССР, где функционируют ЭВМ типа ЕС-ЮЗЗ (2 комплекта) и EC-I020. Следует отметить, что превышение среднесуточной загрузки ЭВМ в ВЦ Госплана достигнуто за счет наиболее рационального использования возможностей операционной системы.
На рис. 3 показана динамика роста среднесуточной загрузки ЭВМ по Узбекской ССР. Из этого рисунка также видно, что загрузка различных моделей ЭВМ крайне неравномерна. Анализ использования ЭВМ по показателю загрузки позволил выявить основные причины неудовлетворительного использования вычислительной техники. К их числу относятся: ведомственный подход при распределении техники ( на это было обращено внимание в 2.1) и, как следствие, недостаточные объемы обрабатываемой информации, плохое использование вычислительных мощностей машин, нерациональная организация технологических процессов обработки информации, неправильный выбор конфигурации средств вычислительной техники, слабое использование возможностей самой ЭВМ и, в частности, ее операционной системы.
В табл. 2.10 дана характеристика парка ЭВМ по их группам. Как видно из табл. 2.10 в общем парке ЭВМ удельный вес первой группы составляет 1,1%, второй группы - 59,5%, третьей группы -39,4%. Следует отметить, что за последние пять - семь лет наблюдается рост парка машин более совершенных моделей - таких, как EC-I020, EC-I022, ЕС-ЮЗО и др.
Анализ данных среднесуточной загрузки ЭВМ по областям республики с 1978 по 1983 г.г. ( табл. 2.12 ) показал, что и в этом разрезе данная техника загружена крайне неравномерно. Наибольшая загрузка машин в 1983 г. составила около 13 часов в Ташкенте,Бухаре, Янгиюле, наименьшая - 7,3 часа в Ангрене, Фергане, Гулис-тане.
В зависимости от ведомственной принадлежности ВЦ, данные, характеризующие показатель среднесуточной загрузки ЭВМ, сведены в табл. 2.II.
Из таблицы видно, что наибольшая среднегодовая загрузка ЭВМ в ВЦ АН УзССР и на вычислительных центрах промышленных предприятий.
Недостаточно полно используются ЭВМ в отраслевых министерствах и ведомствах. Так, в РИВЦ Минавтодора и Минкомхоза и других, среднесуточная загрузка составляет 5,6 - 11,0 часов.
ВЦ предприятий, организаций, НИИ работают намного ниже своих возможностей. Не решаются проблемы поиска оптимального варианта, дающего наибольший экономический эффект в использовании вычислительных мощностей. На большинстве ВЦ, как показали данные нашего исследования, преобладает однопрограммный режим работы. ЭВМ используются в основном для составления различного рода ведомостей, начисления заработной платы, учета нарядов и т.д.,т.е. для таких операций, которые можно было бы выполнять на более простых машинах, например, мини ЭВМ.
Среднесуточная загрузка ЭВМ больше на предприятиях, внедривших АСУ, и в ВЦ с длительным сроком функционирования. Это ВЦ Узбекбрляшу и Министерства торговли УзССР. Однако и здесь приблизительно около 30% машинного времени используется непроизводительно.
Анализ данных использования парка ЭВМ по натуральным и стоимостным показателям в ВЦ различных министерств и ведомств показывает ( табл. 2.14), что еще велик удельный вес недовыполнения объема работ в натуральном выражении. Так, при анализе производственно-хозяйственной деятельности 20 вычислительных центров выявлено отклонение в размере 4363,5 руб. в сутки. Иными словами, недовыполнение планового объема работ составило 15%. Среди вычислительных центров наибольшее недовыполнение плана в натуральном выражении наблюдалось в КВЦ ДСК - на 34%, РИВЦ Минавтодора - на 38% ВЦ Минстроя - на 47%, ВЦ Минсельстроя - на 46%.
Рациональное распределение вычислительных ресурсов
Существенное влияние на оптимизацию технологического процесса обработки информации оказывает метод организации данных на магнитных носителях. В настоящее время на большинстве ВЦ республики применяется два основных метода организации данных: последовательный и прямой.
Анализ, проведенный во П главе показывает, что из-за недо-укомплектации или неправильного выбора технических средств во многих ВЦ республики отсутствует достаточное количество накопителей на магнитных дисках большого объема с произвольным доступом, в связи с чем массивы хранятся на магнитных лентах, и, следовательно, отрабатываются в режиме последовательного доступа. На последовательную организацию данных в большинстве ВЦ существенное влияние оказала сложившаяся ранее структура (конфигурация ) КТС, где преобладали накопители на магнитных лентах. Кроме того, при меняемые в республике машины третьего поколения, оснащенные накопителями на магнитных дисках, имеют недостаточную вычислительную мощность, а наличие в основном комплекте двух дисководов, из которых один - системный, не позволяет осуществлять эффективную обработку массивов в режимах, отличающихся от последовательного доступа.
Широкому применению последовательно организованных массивов в АСУ производством способствовал характер задач, решаемых в настоящее время, при которой прямой и индексно-последовательный доступ значительно уступает по эффективности последовательному. Индексно-последовательный и прямой доступ эффективны лишь в том случае (36,55,92), если из главного массива должно быть отобрано всего несколько процентов общего количества записей. В условиях специфики решения экономических задач, реализуемых в ВЦ республики, алгоритмы большинства (60%) задач сводятся к последовательному преобразованию исходных массивов, упорядоченных определенным образом или вовсе не упорядоченных в результирующие массивы. Причем для получения необходимых табуляграмм все массивы, участвующие в их получении, должны быть одинаково упорядочены в пределах одного программного модуля. Организация данных на машинных носителях имеет немаловажное значение при рационализации технологического процесса обработки информации. Выбор того или иного метода зависит от специфики решаемых задач, развития технических и программных возможностей вычислительной техники.
Разбиение сложных задач на ряд фаз приводит к тому, что весь алгоритм решения задачи распадается на этапы, в процессе выполнения каждого из которых все массивы сохраняют свою упорядоченность; между этапами выполняются вспомогательные программные фазы, обеспечивающие требуемую для следующего этапа упоря доченность массивов.
На степень оптимальности технологии обработки данных и использования машинных ресурсов существенное влияние оказывает выполнение логических и арифметических операций.
Время выполнения арифметических и логических операций, как показали данные исследования (88) исчисленные с использованием средних величин, равно приближенно 25% времени от реализации программных модулей по задачам. Уменьшение этого времени в несколько раз значительно улучшит использование машинных ресурсов. Например, при уменьшении этого времени вдвое улучшение использования машинных ресурсов возрастает лишь на 13%. При этом ускорение выполнения логико-арифметических операций вдвое потребует сильного усложнения модуля,- вызовет затраты большего количества ресурсов на стадии его разработки и снизит живучесть модуля.
Относительная независимость степени использования ресурсов ЭВМ от качества программной реализации логической и арифметической частей модулей позволяет произвести довольно глубокую унификацию и типизацию программных модулей, выполняющих отдельные фазы технологического процесса обработки данных, без существенного ущерба для эффективности использования машинных ресурсов.
Разбиение алгоритма задач на программные фазы однозначно определяет технологический процесс обработки данных на ЭВМ. Схема технологического процесса решения задач в ВЦ является почти исчерпывающим источником исходных данных для решения задач оптимального использования ресурсов ЭВМ на стадии выполнения задачи на ЭВМ.
