4.3. Распределенные и параллельные информационные системы. Процессы, коммутация и координация в распределенных и параллельных ис.

Распределенные ИС в первом приближении представляют совокупность параллельно работающих систем. Под системой здесь понимается определенная архитектура взаимодействующих компонент, отграниченных от их окружения. Если активности компонент могут иметь место одновременно, говорят о параллельно работающих системах, то есть о параллельных системах или о параллельно протекающих (параллельных) процессах. Если такие системы построены из отдельных, удаленных друг от друга в пространстве компонент, то говорят также о распределенных системах. Объединение ЭВМ в сеть, использование ЭВМ, обладающих несколькими активными компонентами (несколькими процессорами), и соединение вычислительных машин с техническими системами (управление процессами) приводят к распределенным вычислительным системам параллельно работающих ЭВМ и сетей ЭВМ. Использование распределенных вычислительных систем (РВС) и программирование для них требуют определенной методики для описания и анализа распределенных, параллельно работающих систем.

Для использования РВС применяются программы, которые на таких РВС выполняются параллельно и согласованно. При этом для описания параллелизма и координации, то есть синхронизации распределенных активностей, а также для обмена со-общениями (коммуникаций) между компонентами используются соответствующие языковые элементы. Даже тогда, когда в одной ЭВМ определенные активности физически имеют место не одновременно, а во времени выполняются строго последовательно, часто бывает целесообразно структуру действия системы описывать и интерпретировать как параллельно действующую систему. Часто одна ЭВМ используется одновременно многими пользователями. При этом взаимосвязано протекают различные активности. Типичным образом ЭВМ объединяются в вычислительные сети. Обе эти ситуации приводят к параллельным процессам. Структура больших программных систем может быть адекватно представлена и истолкована в взаимодействующих, параллельно работающих частей систематичных систем, подсистем.

Для описания, разработки и анализа РВС на первом плане стоит ряд аспектов их поведения, которые могут быть охвачены следующими терминами:

• распределение означает пространственное расположение (или же разделение) отдельных компонент системы;

• параллелизм относится к временным отношениям между действиями компонент системы, которые могут протекать одновременно (параллельно);

• интерактивность, реакция, коммуникация, координация, синхронизация касаются причинно-следственных отношений между пространственно разделенными и выполняемыми наряду друг с другом действиями. В связи с этими понятиями говорится, в частности, об обмене сообщениями и сигналами, с помощью которых компоненты распределенной системы могут осуществлять согласованное поведение;

• недетерминированность возникает, как правило, при моделировании РВС из-за целенаправленного опускания из рассмотрения (игнорирования) определенных дталей информации, например, временных взаимозависимостях в функционировании системы, которые являются существенными при принятии решений в ходе работы системы. Только благодаря искусно выбранным абстракциям сложные информационные системы могут быть описаны гибко и обозримо.

Параллельные системы в информатике встречаются в форме переключательных узлов и сетей ЭВМ. В процессе создания ИС структуры операционной системы моделируются с помощью распределенных систем. Также и архитектура ЭВМ может быть описана как распределенная система. В практической информатике многие применения моделируются как распределенные системы. Для описания и анализа параллельных систем необходима их математическая модель. Отдельное функционирование системы называется процессом. Процесс в общем случае состоит из множестве в событии, которые соответствуют выполнению действий (акций) и возникают в определенном причинно-следственном порядке. При каждом воплощении действия говорят о событии. Действие распределенной системы в соответствии с этим состоит из множества событий, причем каждому событию предписано действие. Различным событиям могут быть предписаны одни и те же действия.

Конечные процессы допускают наглядное представление с помощью направленного, ациклического графа с помеченными вершинами. Вершины представляют события и помечены действиями. При каждом воплощении действия говорят о событии. Действие распределенной системы в соответствии с этим состоит из множества событий, причем каждому событию предписано действие. Различным событиям могут быть предписаны одни и те же действия.

Ярким примером распределенной информационной системы, активно используемой в образовательных технологиях, является система Интернета, функционирующая в одноименной мировой глобальной сети.