Системная технология

* При исследовании технологии систем информатики возникает еще одна задача исследования – моделирование систем информатики, как больших систем. Рассмотрим основные особенности моделирования на примере вычислительных систем – ВС. Нас будут интересовать системные особенности моделей. При изучении архитектуры ВС не меньшее внимание, чем структуре и процессам производства вычислений в соответствии с заданным алгоритмом, уделяется функциональным связям в системе, т.е. структуре и процессам взаимодействия в ВС, как в большой системе. Для наделения ВС определенными возможностями используют, как известно, средства двух видов: аппаратные и программные. Каждая программа – это некоторая последовательность соединения аппаратных средств в электрическую (механическую, оптическую или др.) схему, обеспечивающую преобразование электрических (оптических и др.) сигналов в соответствии с заданным алгоритмом решения конкретной задачи. Одна из целей синтеза архитектуры ВС – достижение оптимального соотношения между аппаратными и программными средствами вычислительной техники для того класса задач, на который рассчитана ВС. В терминах классификации систем, изложенной в разделе 3.1, можно определить программу как концептуальную систему реализации алгоритма решения задачи на ВС. Система технических средств или аппаратная система, составленная из аппаратных средств ВС – это эмпирическая система физико-технической реализации процессов преобразований информации.

Проектирование новой ВС или использование средств имеющейся ВС для решения задач переработки информации состоит в нахождении моделей эмпирической (из имеющихся аппаратных средств) и концептуальной (из имеющихся программных средств) систем, составляющих модель полной целенаправленной системы – ВС. Каждая из этих систем – концептуальная и эмпирическая, в свою очередь, может рассматриваться как полная система.

Итак, модель вычислительной системы, реализующей определенный алгоритм решения ι-й конкретной задачи, это некоторая полная система S_ι, представляющая собой совокупность программной (концептуальной) S_ιK и физической, аппаратной (эмпирической) S_ιf систем. Каждая из этих систем, напр., S_ιK, также может быть описана как полная система, состоящая из основной (S_ιKa, в случае S_ιK), реализующей процесс переработки и преобразований информации в соответствии с заданным алгоритмом, и дополнительной (S_ιKe в случае S_ιK), реализующей процесс взаимодействия между элементарными процессами основного процесса:

S_ι=< S_ιf, S_ιk>; S_ι= ιa, S_ιe>; S_ιf = < S_ιfa, S_ιfe>; S_ιK = ιKa, S_ιKe>.

Математические модели систем S_ι, S_ιf, и S_ιK изоморфны, в соответствии с результатами раздела 3.2. Изоморфны и модели систем внутри каждой совокупности систем: совокупности систем {S_ιf, S_ιfa , S_ιfe} и совокупности систем {S_ιK, S_ιKa, S_ιKe}, соответственно.

В свою очередь, модели любой из этих систем представят собой совокупность процесса и структуры:

S_ι = <Р_ι, С_ι>; S_ιa =<Р_ιа, С_ιа>; S_ιе = <Р_ιе, С_ιе>;

S_ιf = <Р_ιf,С_ιf >; S_ιfa =<Р_ιfа,С_ιfа>; S_ιfe =<Р_ιfе,C_ιfе>;

S_ιк = <Р_ιк,С_ιк >; S_ιKa =<Р_ιKа, С_ιKа>; S_ιKе =<Р_ιKе,C_ιKе>.

При создании системы S_ιa основное внимание уделяется реализации структуры С_ιа для осуществления основного системного процесса Р_ιа – процесса переработки и преобразования информации в соответствии с заданным алгоритмом, при создании системы S_ιe – реализации системного процесса взаимодействия Р_ιе и структуры С_ιе для реализации процесса взаимодействия. Составив систему S_ιa из элементов некоторой функционально полной системы элементов вычислительной техники, мы должны определить требования к организации взаимодействий между элементами системы S_ιa с помощью элементов системы S_ιe. Затем должен произойти синтез системы взаимодействий S_ιe, и при этом необходимо решить, что реализовывать в виде элементов системы S_ιf, т.е. в виде технических средств, а что – в виде программных средств, т.е. в виде элементов системы S_ιK. Такая последовательность многократно повторяется с целью нахождения оптимального соотношения аппаратных и программных средств при соответствующем оценивании эффективности каждой конкретной реализации.