Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Модель диалоговой системы для повышения эффективности функционирования вычислительных центров коллективного пользования 15
1.1. Анализ диалоговых систем и основные направления их совершенствования применительно к вычислительным центрам коллективного пользования 15
1.2. Исследование характеристик диалоговых информационно-справочных систем 31
1.3. Исследование и выбор структуры хранения данных для диалоговых информационно-справочных систем...40
1.4. Исследование модели данных диалоговых информа ционно-справочных систем и их программного обеспечения 51
Глава II. Исследование и выбор распределительного алгоритма, требуемого объема памяти и количества терминалов в диалоговых информационно-справочных системах 66
2.1. Характеристика и анализ распределительных алгоритмов 66
2.2. Анализ и выбор распределительного алгоритма для диалоговых информационно-справочных систем .78
2.3. Исследование управления памятью, определение ее объема и выбор оптимального количества терминалов для диалоговых информационно-справочных систем 85
2 2.3.1. Задача выбора оптимального количества терминалов для диалоговых информационно-справочных
систем 91
Глава III. Реализация диалоговой информационно-справочной системы для вычислительных центров коллективного пользования 96
3.1. Принципы построения, функциональные возможности и создание диалоговой информационно-справочной системы ОРАКУЛ 96
3.2. Реализация программ и функции команд системы ОРАКУЛ 114
3.2.1. Реализация системы 139
3.3. Влияние системы ОРАКУЛ на эффективность функционирования вычислительных центров коллективного
пользования 152
Заключение 162
Литература
- Исследование характеристик диалоговых информационно-справочных систем
- Исследование модели данных диалоговых информа ционно-справочных систем и их программного обеспечения
- Анализ и выбор распределительного алгоритма для диалоговых информационно-справочных систем
- Реализация программ и функции команд системы ОРАКУЛ
Введение к работе
Составной частью долговременной экономической политики Коммунистической партии нашей страны является комплекс мероприятий, направленных на дальнейшую интенсификацию народного хозяйства, за счет ускорения научно-технического прогресса во всех его отраслях, и повышения на этой основе эффективности общественного производ-. ства. "В одиннадцатой пятилетке Ставится задача ускорить техническое перевооружение производства, проводить линию на быстрейшее создание и повсеместное внедрение принципиально новой техники и материалов, применение в широких масштабах высокопроизводительной энерго и материалосберегающей технологий" [і] . В условиях развитого социализма эффективное хозяйствование предполагает, прежде всего, интенсификацию производства, т.е. получение наибольшего количества продукции с единицы оборудования, участка, предприятия "для обеспечения полного благосостояния и свободного всестороннего развития всех членов общества" [ЗІ . Вот почему на июньском Пленуме ЦК КПСС в докладе Генерального секретаря ЦК КПСС Ю.В.Андропова определено: "Главный путь к качественному сдвигу в производственных силах - это, конечно, переход к интенсивному развитию, соединение на деле преимуществ нашего социалистического строя с достижениями научно-технической революции. Причем, ее самого последнего этапа, который сулит технологический переворот во многих сферах производства [z\ .
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" [і] интенсификация и концентрация производства объявлены генеральным направлением в подъеме экономики нашей страны, столбовой дорогой в развитии ее производительных сил. В концентрации производства заложены большие возможности для более глубокой специализации и более активного внедрения научно-технических новшеств. В рамках процесса общей концентрации производства происходит и концентрация средств вычислительной техники. Электронная вычислительная техника проникает во все сферы производства на разных уровнях. За истекшую пятилетку вычислительные центры (Щ) обслуживали более 2300 АСУ различного назначения.
Применение автоматизированных систем управления и ЭВМ остается актуальной проблемой сегодняшнего дня. В (У) говорится: "...создать автоматизированные цехи и заводы, ...улучшить систему научно-технической информации и патентно-лицензионную работу. Расширить автоматизацию проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ с применением электронно-вычислительной техники". Эти задачи могут быть решены только с помощью мощных вычислительных средств на машиных, системах и комплексах высокой производительности, с большим числом емких носителей информации, с развитой коммуникационной сетью, связывающей мощные центральные процессоры с периферийным оборудованием и ЭВМ меньшей производительности и большей специализации, а также терминальные средства, обеспечивающие общение с вычислительными системами коллективного пользования. Таким образом, становится типичной иерархическая структура применения вычислительных средств. В центре информационно-вычислительной системы находятся мощные ЭВМ, далее - машины среднего класса или специальные ЭВМ и процессоры и далее - терминальное оборудование.
Интенсификация работ обслуживающего персонала и пользователей вычислительных центров коллективного пользования (ВЦКП) возрастает с каждым годом, что определяется усложнением объектов управления, увеличением длительности их функционирования, ростом разнообразия технических средств. В этих условиях резервы повышения производительности труда пользователей и обслуживающего персонала ВЦКП следует искать в усовершенствовании и автоматизации средств управления вычислительным процессом (ВП) на ВЩШ. При этом абсолютные размеры экономии труда пользователей и обслуживающего персонала ВЦКП образуются за счет экономии овеществленного труда при выполнении следующих работ: отладка и запуск программ, ввод и редактирование текстов программ и данных, выдача инструкций и справок по управлению ВП, решение комплексов задач АСУ и АСУТП. Ш.Энгельс писал: "Повышение производительности труда заключается именно в том, что доля живого труда уменьшается именно в том, что доля прошлого труда увеличивается, но увеличивается так, что общая сумма труда, заключающаяся в товаре, уменьшается; что, следовательно, количество живого труда уменьшается больше, чем увеличивается количество прошлого труда" [4 J .
•Создание удобной вычислительной обстановки на ВЦКП, оптимизирующей вычислительный процесс и сокращающей непроизводительные расходы обслуживающего персонала и программистов, - это процесс разработки и использования на ВЩШ диалоговой информационно-справочной системы (ДИСС), позволяющей пользователям отлаживать и эксплуатировать свои программы с терминалов в диалоговом режиме, осуществлять ввод и редактирование как текстов программ, так и данных. По запросу пользователей ДИСС должна выдавать на терминал или печать требуемые справки, вести в диалоговом режиме управление решением задач АСУ и АСУ ТП. Так как ДИСС подобного типа будет использоваться на ВЦКП параллельно с непрерывным вычислительным процессом по решению задач, она должна использовать минимальные ресурсы ЭВМ, иметь минимальное время реакции на запрос пользователя, обладать достаточно простыми и надежными средствами ввода-вывода, манипуляции, хранения и защиты данных.
В начале 70-х годов был разработан ряд диалоговых систем, способствующих только значительному ускорению отладки программ 20, 28 3 . Однако, эти системы базировались на использовании мощных ЭВМ, терминалов типа пишущей машинки и не предоставляли пользователям сервисных функций и справочных данных, необходимых для эффективной организации вычислительного процесса. Созданные ранее диалоговые системы, как правило, постепенно наращивались дополнительными средствами и, в связи с этим, они все более усложнялись. Сейчас происходит обратный процесс их упрощения, создания логически более стройных и простых систем. В настоящее время общепринятым принципом является децентрализация обработки информации на ВЦКП и наиболее эффективным способом диалоговой отладки признается использование терминалов, подключенных к сравнительно небольшим моделям ЭВМ. В связи с растущей сложностью решаемых задач, общесистемного и прикладного программного обеспечения, необходимость ускорения принятия решений при управлении вычислительным процессом, быстрой и достаточно полной отладкой программ/требует расширения функциональных возможностей и увеличения эффективности ДИСС, применяемых на ВЦКП. Таким образом, в настоящее время назрела необходимость нового, комплексного подхода к созданию ДИСС, предусматривающего: объединение отладки программ с автоматизированным обслуживанием пользователей, т.е. с режимом программного управления пользователем при вводе программ и данных; конструирование и тестирование программ; выполнение вычислительных работ, решение задач, выдачу инструкций по управлению вычислительным процессом и расшифровку диагностических сообщений при сбоях оборудования, программ и ЭВМ; эффективное сочетание совместной работы пользователей по отладке программ и решением задач технологических комплексов АСУ, АСУП, АСУ ТП в режиме разделения времени.
Среди широкого круга проблем, направленных на реализацию указанного подхода к созданию и организации ДИСС для ВЦКП, в диссертационной работе выделены следующие проблемы: организация данных в базе данных (ВД); минимизация поиска данных в Щ системы; построение алгоритмов, минимизирующих память ЭВМ и время реакции системы на запрос пользователя, построение эффективных алгоритмов ввода-вывода данных, возможности работы пользователя с системой в реальном масштабе времени.
Реализация этих решений на единой теоретической и инструментальной основе приведет к сокращению затрат: при создании, внедрении и функционировании программного обеспечения; времени ЭВМ, перфокарт и бумаги; облегчит работу пользователей и обслуживающего персонала ВЦКП. Таким образом, если установлено, что существует возможность практического изменения с помощью ДИСС управления вычислительным процессом и решением задач на ВЦКП, то критерий эффективности для такой системы - есть общая сумма затрат времени, материальных ресурсов и труда, сэкономленных в результате внедрения системы. К.Маркс дает основополагающие положения относительно применения и внедрения машин (систем) в коммунистическом обществе, а именно: "Если рассматривать машины исключительно как средство удешевления продукта, то граница их применения определяется тем, что труд, которого стоит их производство, должен быть меньше того труда, который замещается их применением" 5]. Изложенным и определяется тема диссертационной работы, посвященная исследованию и разработке теоретических основ создания и организации ДИСС для ВЦКП, а также в анализе и обобщении опыта разработки и применении этих систем.
Цель и задачи исследования. Целью исследования являлась разработка теоретических принципов создания и организации новых моделей диалоговых информационно-справочных систем коллективного доступа для ВЦКП, обладающих функциями диалоговых систем отладки программ, информационно-справочных систем, сервисных программ по обслуживанию и управлению вычислительным процессом и позволяющих: - производить многопультовую (используя дисплеи и терминалы) отладку программ; - обеспечивать пользователей с БД системы инструкциями, сервисными функциями для управления вычислительньм процессом (ВП) и расшифровкой диагностических сообщений при сбоях аппаратуры, оборудования, ЭВМ; при ошибках в программных средствах; - экономно использовать ресурсы вычислительной системы (ВС); - в минимальный период времени обрабатывать запросы и выдавать ответы пользователям с БД системы; - вводить с терминалов, перфокарт, магнитных лент (МЛ), магнитных дисков (Щ) тексты программ, данные, инструкции и требуемую документацию в БД; - выводить на терминалы, перфокарты, МЛ, Щ и в виде листингов - программы, данные, результаты решения задач и документацию; - документировать программы, задачи и системы. В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи: - создание математической модели ДИСС с учетом минимизации времени реакции на обработку запросов и выдачу ответов пользователям; - исследование и выбор оптимальной структуры представления и хранения данных в Щ ДИСС; - исследование и выбор программных средств, обеспечивающих эффективную связь ДИСС с терминалами, а также оптимальную работу по управлению и поддержанию ЕД системы; - исследование и выбор организации обработки запросов (заданий) центральным процессором (ЦП) ЭВМ; - оптимальное управление памятью ДИСС и выбор ее объема; - выбор количества терминалов для ДИСС; - организация внедрения ДИСС на ВЦКП. Предмет и объект исследования. Предметом исследования являются диалоговые системы отладки программ и системы управления базами данных на ВЦКП с целью эффективного управления работами: по отладке программ и данных, выдаче справок и инструкций по управлению вычислительным процессом, решению задач и систем. Базовым объектом исследования выбран ВЦКП ИК им.В.М.Глушкова АН УССР. Правомерность выбора такого объекта исследования основывается на том, что интенсивность и количество выполняемых работ по разработке и эксплуатации математического обеспечения, пакетов прикладных программ и систем здесь значительная. Так, ВЦКП ИК им.В.М.Глушкова АН УССР обслуживает более 5 тыс. пользователей, работающих с ЭВМ в мультипрограммном режиме и системами коллективного доступа. Здесь сосредоточено множество типов моделей ЕС ЭВМ, обеспеченных оперативной памятью от 256 Кб до 8 Мгб, локальными и удаленными терминалами. Кроме того, для более глубокого изучения работ по вопросам организации Ш на вычислительных центрах (ВЦ) были проведены исследования на следующих объектах: ВЦ ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени института электросварки им.Е.О.Патона, ВЦ Киевского авиационно-производст-венного объединения им.50-летия Октября, ВЦ Киевского научно-производственного объединения "Квант", Главном информационно-вычислительном центре (ГИВЦ) Министерства водного хозяйства УССР, ВЦ Главного управления торговли (г.Киев), Львовском кустовом ВЦ Министерства промышленных и строительных материалов УССР (г.Львов), ВЦ Симферопольского госуниверситета (г.Симферополь).
Методология и методика исследования. Теоретической и методологической основой диссертационной работы послужили труды классиков марксизма-ленинизма, решения съездов и пленумов ЦК Коммунистической партии Советского Союза по вопросам интенсификации производства, рационального использования потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов, улучшения качества работы с помощью применения автоматизированных систем управления информационно-справочных систем (ИСС), диалоговых систем коллективного доступа и электронно-вычислительной техники. В ходе исследования изучались и критически анализировались работы отечественных и зарубежных специалистов по созданию и организации диалоговых систем программирования, ИСС, систем управления базами данных, по теории и практике оптимизации ресурсов, временных характеристик ДИСС, организации внедрения и использования систем на ВЦ и ВЩШ.
Научная новизна результатов исследования. На основании проведенных исследований автором были получены следующие научные результаты: - разработаны принципы создания диалоговой информационно-справочной системы, которая выполняет функции диалоговой отладки программ, информационно-справочной системы, программ ввода, редактирования текстов программ и данных, обеспечивает пользователей ВЦКЇЇ сервисными средствами; - исследованы структуры представления данных в базах данных и предложена для ДИСС такая структура, которая обеспечивает минимальное время доступа к данным и оптимальное использование памяти на магнитных носителях; - научно обоснованы методы расчета временных характеристик дасс; - исследованы и предложены программные средства, обеспечивающие эффективную связь ДИСС с терминалами; - исследована и разработана организация обработки запросов, поступающих в ДИСС, центральным процессором ЭВМ; - исследована и разработана организация и управление оперативной памяти ЭВМ при обработке запросов ДИСС; - исследованы и реализованы алгоритмы оптимального выбора количества оперативной памяти ЭВМ и терминалов для ДИСС; - создана диалоговая информационная система ОРАКУЛ, реализующая разработанные теоретические методы. Практическая ценность и реализация результатов работы. На основе приведенного исследования диссертантом создана ДИСС ОРАКУЛ. Система на стадии разработки, производства и эксплуатации программных средств позволяет: вести с терминалов ЕС-7920 и дисплеев ЕС-7906 отладку программ на любом из языков программирования для ЕС ЭВМ; вводить исходные тексты программ и данные с перфокарт, дисплеев, терминалов, магнитных лент и осуществлять их контроль; создавать новые разделы программ, процедур и заданий в системных и личных библиотеках с перфокарт, дисплеев, терминалов или других библиотек или используя при создании множество входов; редактировать файлы простой и сложной структуры с экранов дисплеев и терминалов; выполнять запуск программ или комплексов задач с терминалов; вести и тиражировать документацию программных средств; обеспечивать пользователей и обслуживающий персонал ВЦКП сервисом по обслуживанию и управлению вычислительным процессом; сократить ресурсы ЭВМ.
Система ОРАКУЛ может использоваться как фактографическая информационно-справочная система. В качестве данных в базе данных в системе могут храниться и обрабатываться реквизиты широкого спектра документов, а именно: аннотации о книгах в библиотечных фондах; планы организаций, министерств и ведомств; аннотации о патентах; данные о больных.
Разработанные автором в диссертации теоретические методы создания и организации ДИСС ОРАКУЛ, ее программное обеспечение внедрены в Киевском научно-производственном объединении "Квант" (Акт о внедрении ДИСС ОРАКУЛ-П от 25.II.I98I г.); ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институте электросварки имени Е.О.Патона (Акт о внедрении ДИСС ОРАКУЛ-П от 24.12.81 г.); ВЦ Симферопольского государственного университета (Акт приема-передачи научно-технической разработки от 10.10.82 г.), ЩКП ИК АН УССР (Акт о внедрении системы ОРАКУЛ-П от 27.10.1981 г.), ВЦ Главного управления торговли (Акт о внедрении научно-исследовательской работы от 17.06.82г.), Киевском авиационно-производственном объединении им.50-летия Октября (Акт о внедрении научно-исследовательской работы от 28.10.82г.), ГИВЦ Министерства водного хозяйства УССР (Акт о внедрении научно-исследовательской работы от 20.12.82 г.), Львовском кустовом ВЦ Министерства промышленных и строительных материалов УССР (Акт о внедрении научно-исследовательской работы от 20.12.82 г.). Общий экономический эффект от внедрения разработок составляет 496 тыс. руб. в год. Информационное, алгоритмическое и программное обеспечение по выполненным диссертантом разработкам сдано в Республиканский и Государственный фонд алгоритмов и программ.
Научные публикации по результатам исследования. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ общим объемом i9,S печатных листов, в которых отражены основные положения диссертации. Результаты исследований, изложенные в диссертационной работе, были доложены на 3-х Всесоюзных конференциях (г.Ленинград, 1982 г.; г.Киев, 1981 г.; г.Киев,1981 г.), УШ симпозиуме по проблеме избыточности в информационных системах (г.Ленинград, 1983 г.) и 7-ми республиканских конференциях и семинарах (г.Киев, 1975 г.; г.Киев, 1982 г.; г.Киев, 1982 г.; г.Севастополь, 1982 г.; г.Киев, 1981 г.; г.Черновцы, 1980 г.; г.Киев, 1983 г.) по вопросам диалоговых систем программирования, банков данных, ИСС, программному обеспечению, эффективной организации работ и процессов на ВЦ и ВЦКП.
Структура и краткое содержание работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и заключения.
Во введении показывается актуальность выбранной темы, определяются задачи и цели исследования.
В первой главе проведено исследование моделей диалоговых систем программирования, ИСС и БД. Целью исследования является создание модели и определение характеристик системы, которая будет выполнять функции диалоговой отладки программ, ИСС, систем ввода и редактирования документов сложной структуры, сервисных средств обслуживания Ш. Вместе с этим система имеет минимальное время реакции на запросы пользователей и использует минимальные ресурсы ЭВМ. В результате анализа разработана модель ДИСС, структура представления данных на внутреннем уровне Щ и программное обеспечение системы. Составлены выражения, позволяющие количественно определить время реакции системы на запрос пользователя и ее производительность.
Во второй главе исследуются распределительные алгоритмы обработки заданий (запросов), поступающих в ДИСС, центральным процессором. Исследуются задачи выбора оптимального объема памяти и количества терминалов для ДИСС. Основываясь на приведенных исследованиях, доказано, что распределительный алгоритм с передним и задним планами, дополненный алгоритмом, оптимизирующим квант времени, выделяемый заданиям системы, будет наиболее приемлемым для ДИСС.
При определении и выборе требуемого объема памяти для данного класса систем приведено исследование организации распределения оперативной памяти (ОП) ЭВМ и памяти на внешних магнитных носителях. В результате исследования определено, что ОП ЭВМ, которую использует ДИСС, необходимо распределять разделами. Это позволит экономить ресурсы ЭВМ и увеличит производительность ДИСС. В данной главе приведена математическая постановка задачи "Определение оптимального количества терминалов для ДИСС". В соответствии с постановкой задачи разработан моделирующий комплекс программ расчета количества терминалов для ДИСС.
В заключительной главе рассматриваются вопросы организации практической реализации и функционирования ДИСС ОРАКУЛ, разработанной на основании теоретических исследований, приведенных в первой и второй главах диссертации. На основании результатов разработки и практической применимости системы обоснована экономическая эффективность от ее использования на ВЦКП.
Работа выполнена в Специальном конструкторско-технологическом бюро программного обеспечения (СКТБ ПО) Института кибернетики им. В.М.Глушкова All УССР и на кафедре "Организация и проектирование вычислительных установок и систем" Киевского института народного хозяйства им.Д.С.Коротченко.
Исследование характеристик диалоговых информационно-справочных систем
Анализ и оценка характеристик вычислительных систем освещен в литературе немногими авторами [46, 58., 74, 77 ]. Практика создания диалоговых систем программирования ИСС [49, 50, 52] и их организации на ВЦ и ВІЩІ показала, что анализ и оценка характеристик систем важна с технической, экономической и обществен?-ной точки зрения. Так, например, если взять производительность ДИСС, ее можно интерпретировать как технический эквивалент экономического понятия ценности (потребительной стоимости). Иначе говоря, производительность - есть то, что делает систему ценной для пользователей [105]. Подобно ценности, производительность является только одной из двух сторон реальности в экономическом мире, другой же стороной являются затраты пользователя (цена). Решения относительно ДИСС, будь - то о разработке, приобретении, внедрении и модификации почти всегда диктуются главными факторами: затратами и производительностью. Поэтому, при оценке характеристик ДИСС необходимо показать насколько уменьшатся затраты пользователей и ресурсы ЭВ Л при эксплуатации системы, а также насколько хорошо указанная система будет выполнять свои функции.
ДИСС ВЦКП, предназначены для ввода и редактирования данных и программ, отладки программ и эффективного управления и организации вычислительным процессом, представляют собой совокупность программ и данных, которые используют ресурсы вычислительных систем. Пользователи ДИСС конкурируют друг с другом за доступ к ограниченным ресурсам вычислительных систем. Существует несколько способов распределения ресурсов ДИСС. Например, если разрешить пользователю системы иметь свой канал связи, магнитный диск, буфер оперативной памяти, то в этом случае за отдельным пользователем закрепляется отдельный ресурс, и мы будем иметь совокуп ность частных систем. К сожалению, этот метод является очень дорогим по двум причинам: во-первых, при этом ресурс остается закрепленным за пользователем в течение времени, когда он в нем не нуждается, и, во-вторых, не используется преимущество одновременного доступа множества пользователей к большому числу ресурсов [105, Юб].
Исследуем ДТ1СС, представленную на рис.1 По использованию программ, входящих в систему, и режиму обработки заданий она может быть однопрограммной и мультипрограммной. В первом случае только одно задание (запрос) в определенный момент времени находится в оперативной памяти ЭВМ. Когда вьшолнение задания (запроса) заканчивается или его время будет превосходить квант времени, заданный для его выполнения, задание разгружается из оперативной памяти (0П). В 0П ЭВМ загружается другое задание, готовое к выполнению, и, в соответствии с порядком очереди, задания выполняются строго последовательно. На каждом этапе обработки задания работает какое-то одно устройство - процессор, устройство ввода, устройство вывода. Откуда следует, что обработка заданий в однопрограммном режиме не обеспечивает загрузку ресурсов ЭВМ, так как незадействованные устройства простаивают. Для уменьшения простоев оборудования необходимо совмещать во времени работы, выполняемые отдельными устройствами. С этой целью управляющая программа ДИСС должна загружать в ЭВМ множество заданий. Пока одно задание ждет завершение ввода данных процессор выполняет вычисления для другого задания, а программы управления теледоступом выдают данные или результаты решений на терминалы и т.д. Однако, при отладке программ, управлении вычислительным процессом, выдаче инструкций или разъяснений диагностических ошибок ОС возникают особенные ситуации. Так, пользователь системы, выполнив с терминала запуск программы, ждет результата, получив результат, осуществляет поиск ошибок или анализ расчетов и т.д.
В это время, управляющая программа ДИСС обеспечивает загрузку центрального процессора, каналов и устройств другими заданиями. Таким образом, при мультипрограммном режиме, осуществляется загрузка всех устройств, что позволяет сократить материальные затраты на создание и организацию работ ВЦКП. Затраты,требуемые для создания и организации работ ЕЦКП, можно еще более сократить. С этой целью необходимо создать специализированную ДИСС для ВЦКП. ДИСС ВЩШ, кроме режимов отладки и редактирования программ и данных с терминалов, редактирования файлов простой структуры и вывода результатов работы на экраны терминалов, должна быть мультипрограммной; иметь базу данных (БД) с инструкциями по управлению Ш; обладать простыми и довольно надежными программами ввода-вывода документов (файлов) простой и сложной структуры, обеспечивать эффективное управление вычислительным процессом.
Однако, если время реакции (ответа) диалоговой системы на запросы пользователей большое, то как показали исследования, пользователи отказываются от таких систем. Таким образом, одним из главных критериев оценки ДИСС ВЦКП является время реакции системы на запросы пользователей. Для ДИСС ВЦКП, работающей в реальном масштабе времени, время реакции определяется как время измеряемое от момента нажатия пользователем клавиши "Ввод" на терминале и до момента появления на экране терминала первого символа ответа.
При создании ДИСС ЕЦКП, работающей в реальном масштабе времени, предложим, что имеется поток /П -заданий к ресурсу системы, где в качестве заданий могут быть как задания на выполнение, трансляцию, редактирование программ, так и запросы о выдаче справок и инструкций.
Исследование модели данных диалоговых информа ционно-справочных систем и их программного обеспечения
Ядром любой системы базы данных является модель данных или концептуальная модель [10, 16, 34, 38, 87], которая будет выражать абстрактное представление операционных данных объекта. Концептуальная схема, описывающая концептуальную модель, есть описание различных типов объектов.
В рассматриваемом случав диагностика ошибок, коды сбоев технических устройств и ЭШ, исходные, объектные и загрузочные модули программ, инструкции по управлению вычислительным процес-- сом есть те объекты, которые характерны для ВЦКП. Для других предприятий это будут другие типы объектов. Особенно важна при разработке концептуальной схемы ее устойчивость. Под этим понимается, что некоторая статья схемы (например, описание объекта) с момента ее введения в концептуальную схему не должна изменяться до тех пор, пока не произойдет изменение в той части реального мира, к описанию которой относится данная статья. Очевидно, что неустойчивая концептуальная схема приводит к неустойчивым внешним схемам и связанными с ними прикладными программами. Расширение схемы с целью отображения ею большей части реального мира, по сравнению с прежней, не противоречит основной цели -устойчивости концептуальной схемы.
В настоящее время имеются три широко известных подхода к проектированию концептуальной схемы баз данных, а именно: реляционный, иерархический и сетевой.
Реляционный подход к данным основан на том, что файлы, удовлетворяющие определенным ограничениям, могут рассматриваться как математические отношения. Основным свойством реляционных структур данных является то, что связи между кортежами представлены исключительно значениями данных в столбцах, полученных из пула значений (домена). Иерархическое представление данных основано на том, что каждый экземпляр записи приобретает свой смысл только тогда, когда он рассматривается в своем контексте, т.е. подчиненная запись не может существовать без предыдущей по иерархии, что является основным свойством иерархии структур данных. Сетевое представление данных основано на том же принципе, что и иерархическое, однако сеть, по сравнению с иерархией, является более общей структурой, что позволяет более непосредственно моделировать соответствие типа "многие- ко многим". Основным свойством сетевых структур есть то, что заданный экземпляр записи может иметь произвольное число непосредственно предшествующих экземпляров записей. Как уже отмечалось, пользователи системы представляют себе данные, находящиеся в базе данных посредством внешней модели. Внешняя модель является информационным содержанием базы данных в том виде, в каком его представляет конкретный пользователь, хотя внешняя запись не обязательно совпадает с хранимой записью. Каждая внешняя модель определяется посредством внешней схемы, которая в основном состоит из описаний всех типов внешних записей этой внешней модели. Таким образом, при козданий БД СПИ БЦКП необходимо определить: какая информация СЇЇП должна содержаться в базе данных и её количественный состав в символах; информационные связи между объектами; способ представления данных в базе данных; структуру хранения данных в БД; взаимодействие пользователя с базой данных; контроль полномочий и процедур проверки достоверности данных в БД.
Исследования проводимые на БЦКП Ж АН УССР показывают, что для определения содержимого информации СПИ и способа представления данных в БД необходимо: провести анализ работы программистов, операторов и обслуживающего персонала БЦКП. Анализ поз воляет выявить: требуемые инструкции по управлению вычислительным процессом; наиболее часто встречающиеся ошибки в программах, коды сбоев аппаратуры оборудования и ЭШ; требования программистов и обслуживающего персонала к составу БД её количественным и качественным характеристикам. Организация базы данных [52], позволяет сделать вывод, что наиболее оптимальную связь между объектами СПИ можно построить в виде матрицы [53], увязывающей по реквизитам: входные документы (инструкции, коды и сообщения сбоев аппаратуры, оборудования, коды и сообщения ошибок PL И , Ассемблера и т.д.) и таблицу инвертированных справочников.
Анализ СШ (п.1.3) показывает, что данные на ВЦКП представляют собой набор имен СШ и набор содержательных частей сообщений. Поэтому наиболее приемлемой организацией на внутреннем уровне БД будет иерархичесісая организация данных с инвертированными списками (ИСП) по каждому имени (коду) к содержательной части каждого СШ [87]. При такой организации информация имен (кодов) СШ имеет иерархическую структуру, а содержательная часть - последовательную, что обеспечивает минимизацию времени поиска и памяти на внешних носителях (МД, МЛ).
Анализ и выбор распределительного алгоритма для диалоговых информационно-справочных систем
В работах, связанных с проектированием и созданием информационно-справочных и диалоговых систем, обслуживающих пользователей в реальном масштабе времени, приходится принимать решение о выборе распределительного алгоритма для управления вычислительным процессом. Это решение оказывает очень важное влияние на некоторые функции системы, а именно: обслуживание множества пользователей за терминалами с одновременным использованием ресурсов ЭВМ; на производительность ДИСС - обслуживание заданий (запросов) пользователей в реальном масштабе времени; на экономичность ДИСС - удовлетворение функций системы за минимальную цену.
Однако, проблема выбора распределительных алгоритмов обсуждается редко и решается формально [Юб] . Основная причина состоит в том, что каждый распределительный алгоритм (исследование алгоритмов приведено в п.2.1) имеет своеобразие и уникальные характеристики. Таким образом, необходимо из приведенных в п.2.1 распределительных алгоритмов выбрать такой, с помощью которого управляющая программа ДИСС будет осуществлять управление работой множества пользователей, обслуживание заданий пользователей будет производиться в реальном масштабе времени и за минимальную цену.
Основываясь на исследованиях, приведенных в п.2.1, распределительные алгоритмы кругового опроса, обслуживания в обратном порядке, с передним и задним планами выделяют заданиям (запросам) ut квант времени. В течение выделенного ді кванта времени обслуживается одно из заданий, затем обслуживается следующее задание и т.д. Принцип обслуживания заданий в течение ді кванта времени, при правильной реализации управляющей программы ДИСС, является тем фактором, с помощью которого все распределительные алгоритмы позволяют обслуживать множество пользователей ДИСС. В прило жении I представлена управляющая программа (0#АКМ,3) диалоговой информационно-справочной системы ОРАКУЛ (система и название системы разработаны автором). Система обслуживает задания, поступающие из 32 терминалов, при этом пользователи могут работать с 99 библиотеками и базой данных. В управляющей программе системы реализован распределительный алгоритм с передним и задним планами.
Однако, при использовании различных распределительных алгоритмов в ДИСС ее производительность, а значит и затраты времени ЭВМ (цена выполняемых работ), будут различны. Для доказательства этого определим основные свойства распределительных алгоритмов, основываясь на исследованиях, приведенных в п.2.1:
1. Дискриминация заданий (запросов) в ДИСС, использующих рас пределительный алгоритм кругового опроса и алгоритм обслуживания в обратном порядке, является линейной, т.е. время ответа зависит от времени обслуживания, в соответствии со строго линейньм законом, из которого следует [10, 19, 21, 78] , что задание, которому нужно в два раза большее время на обслуживание, пребывает в системе вдвое дольше. Использование в диалоговых системах распределительного алгоритма с передним и задним планами приводит к тому, что очень длинное задание ожидает обслуживания ЦП в системе до тех пор, пока будут полностью обслужены все присутствующие короткие задания, т.е. очень длинное задание получает обслуживание только в течение свободного времени системы, которое образовалось бы при отсутствии этого задания (т.е. в течение 1-А )
2. Среднее время ответа в диалоговых информационно-справочных системах, которые используют распределительный алгоритм кругового опроса и алгоритм обслуживания в обратном порядке, не зависит от вида распределения времени обслуживания річ , а зависит только от среднего значения времени обслуживания. Зту зависимость можно выразить следующим образом:
Выражение (47) показывает независимость времени ответа в системе от дисперсии или внешних моментов времени обслуживалия, а также, что среднее время ожидания »(v, конечно, если 2 и t ос. В ДИСС, использующих распределительный алгоритм с передним и задним планами, среднее время ответа является обратной величиной средней интенсивности обслуживания, предоставляемого заданию (запросу) с достигнутым обслуживанием t секунд, т.е. система проводит наибольшую дискриминацию против длинных заданий (запросов).
Реализация программ и функции команд системы ОРАКУЛ
После того, как выполнена планировка задания, на дисплей-консоль ЕС ЭВМ выводится сообщение кСистема ОРАКУЛ готова к работе -7920/7906?. Затем на ЕС-7066 или ЕС-7920 необходимо нажать клавишу "Вв", в результате чего на экран выводятся две верхние строки - управляющая зона, с помощью которой производится управление системой (см.рис.7). Остальные десять строк на ЕС-7906 или двадцать строк на ЕС-7920 отводятся под информационную зону. Строки этой зоны нумеруются в системе сверху вниз с номерами, соответственно, 0, I, 2, 3..., 9 (ЕС-7906) или 0, I,...,19 (ЕС-7920).
Управляющая зона системы содержит некоторые значения управляющих полей, записанные прописными буквами, специальными символами и строчными буквами. Значения, записанные прописными буквами и специальными символами, являются безусловными, зафиксированными в определенных позициях, и изменению не подлежат. Значения, записанные строчными буквами, задаются пользователем и определяют характер выполняемой в данный момент функции. Эти значения называются управляющими полями. Положение каждого конкретного поля также фиксировано в определенной позиции управляющей зоны. На рис.7 представлены две строки управляющей зоны, а также начальное содержимое экрана. Рассмотрим назначение полей .в управляющей зоне: opt - режим выполнения действий, начальное значение ; I - номер библиотеки, из которой поступает информация. При использовании системы в качестве ИСС значение данного поля не учитывается. При использовании системы в качестве системы отладки значение I представляет собой номер библиотеки, с которой необходимо работать,и может принимать значение: I I 99. Начальное значение I равно единице. ОТКУДА - источник поступления информации. В этом поле может присутствовать: - код сообщения, содержащий не более 8 символов. Если код сообщения начинается с цифры, то при выдаче запроса необходимо перед цифровой частью ставить символ М; - имя (код) описания процедуры или инструкции программисту, оператору; - имя программы (подпрограммы), содержащейся в библиотеке с номером I; -&IISPL , если необходимо сформировать программу (подпрограмму), сообщение (СПП) с ЕС-7920 или ЕС-7906; - tfCARD , если информация СПП (сообщения, программы, подпрограммы) поступает с перфокарт; - ### - признак выдачи списка имен программ, содержащихся в оглавлении библиотеки, (при задании в поле "ОТКУДА" значения tffftf печать имен начинается с начала оглавления); О - номер библиотеки, куда поступает информация (при использовании системы в качестве ИСС значение данного поля не используется).
При эксплуатации системы в качестве диалоговой системы отладки значение 0 представляет собой номер библиотеки, с которой необходимо работать,и может принимать значение: I ± О 99 - начальное значение 0 равно единице; КУДА - направление пересылки информации. В этом поле могут присутствовать: - имя (код) сообщения; - имя (код) инструкции; - имя программы, подпрограммы, процедуры; - # DSPL - если информация остается на дисплее и никуда не направляется; - ft LIST - если информация должна быть выдана на печать; - ### - признак выдачи списка имен программ, подпрограмм до конца оглавления библиотеки; - $ CARJ) - если информация должна быть выдана на перфокарты; СООБЩЕНИЕ - сообщение системы о выполненной или выполняемой работе; і - условный номер строки (в пределах 10 строк информационной зоны для ЕС-7906 и 20 строк - ЕС-7920), после которой начинается вставка новых записей или которая удаляется. Начальное значение равно 8 (восемь); "КОД" - код команды, который задается в режиме выполнения команд. В режиме сканирования содержит пробелы; "ШАГ" - шаг сканирования записей, выдаваемых на дисплей. Начальное значение равно 0001, т.е.шаг поступления записей на терминал равен I (единице). Если допустим "ШАГ"=20, то это означает, что на терминал будут выдаваться первые 10 записей каждой группы из 20 записей, начиная с номера, указанного в строке информационной зоны; "ДАТА" - дата работы с системой, задается в форме дд/мм/гг, где дц - день в месяце, мм - номер месяца, гг - год выдачи. Значение даты выводится в заголовке каждого распечатываемого на АЦПУ сообщения, программы, подпрограммы (СПП); "ИМЯ" - значение идентификатора, распечатываемого перед каждым СПП (обычно, это фамилия пользователя); "СОСТОЯНИЕ" - информация системы о ее состоянии. Если поле не содержит никаких символов, то это указывает, что система занята выполнением некоторой работы. В случае отсутствия работы на экране дисплея отображается текст \JMTAVENTlONkожидание); "ВРЕМЯ" - интервал сканирования. Задается в виде i.tfkrL, где it - секунды, Ixk - сотые доли секунды. При работе с системой, с целью просмотра диагностики ошибок, справок о работе с процедурами ОС, программ, подпрограмм - пользователь системы должен в поле "О" указать значение "пробел", а в поле "КУДА" - UdSPL . Система предусматривает два типа сканирования: автоматическое и ручное.
Автоматическое сканирование, характеризуется тем, что записи "движутся" на экране терминала непрерывно, со сдвигом на величину "ШАГ", при этом значение "ШАГ" устанавливается пользователем равным К единице), что приводит к сдвигу записи на экране на единицу вверх. Для фиксации содержимого экрана необходимо нажать клавишу "Вв". После остановки сканирования пользователь может выполнить необходимые действия над его содержимым.
