5.6. Модель управления информационной сетью

Функциональная модель управления информационной сетью связи, объединяющей источники и получателей сообщений, представлена на рис. 5.9. Такая система управления типична для современных телефонных сетей связи. Решающее устройство (коммуникатор или коммутатор) осуществляет соединение источника сообщений с получателем по заявке (набору номера телефона получателя). Сеть может работать в полностью автоматизированном режиме. Участие оператора сводится к контролю режимов работы и проверке работоспособности элементов системы.

В более сложных системах сбора, обработки и хранения информации, а также в АСУ часто приходится решать сложные математические задачи, а также задачи оптимизации, и выбора и принятия решений. Типовые решения сложных математических задач выполняют параллельно с организацией циклов, путем решения более простых математических задач стандартными методами.

Рис. 5.9. Функциональная схема системы управления сетью связи

Обычно используют следующие стандартные методы.

1. Решение системы алгебраических уравнений:

AX=G → x=Bx+G, где B=E-A,

A и B –матрицы, Е – единичная матрица,

Х и G – векторы, причем Х - вектор неизвестных.

2. Решение системы алгебраических уравнений сводится к вычислению собственных значений матрицы A:

|λ₁ 0 0 0 |

|0 λ₂ 0 0 |

А → |0 0 ... 0 |

|0 0 0 λ_i| ,

λ_i – собственное значение.

3. Решение экстремальных задач сводится к поиску координат {x_i*}, соответствующих минимуму или максимуму функционала:

С₁х₁+С₂х₂+…С_nхn= min (max), где С_i - постоянные.

Задача решается при ограничениях x_i ≥0, i=1, 2,..n.

4. Решение экстремальных задач осуществляется градиентными методами (простейший - движение в сторону максимального градиента).

5. Решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений (задача Коши, используется метод Рунге-Кута {ỳ_i} = fi(t, y₁,…y_m)).

Таким образом, решение сложных задач сводится к решению типовых задач стандартными методами и типовыми процедурами.

5.7. Модель вычислителей для сложных задач

Вычисление сложных задач может проводиться одиночным высокопроизводи-тельным вычислителем или вычислительной системой с параллельным алгоритмом коллектива вычислителей.

Характерные особенности вычислительной системы с одиночным высоко-производительным вычислителем: последовательность выполнения операций, фиксированная структура, конструктивная неоднородность элементов и связей между ними (предельная скорость вычислений V10⁹ операций в секунду).

Характерные особенности вычислительной системы с параллельным алгоритмом коллектива вычислителей согласно Дж. Фон-Нейману: параллельность выполнения задач, переменная логическая структура, структурная однородность элементов и связей, переменная связь между элементами, программное управление режимом связей, увеличивается число операций VN (N - число ЭВМ) увеличивается сложность задач, увеличивается информационная база (общая память).

Структурная схема вычислительной системы с параллельным алгоритмом коллектива вычислителей (коллективного вычислителя), объединенных общей шиной связи, приведена на рис. 5.10 . Как видно на схеме, отдельные вычислители (ЭВМ) являются узлами сети вычислителей, которые связаны общим коммуникационным каналом. Иногда один из вычислителей является приоритетным (центральный процессор) и в нем заложена программа управления другими процессорами. В этой схеме пользователи имеют общий доступ ко всем вычислителям и всем базам данных.

Рис. 5.10. Структурная схема коллективного вычислителя с магистральной связью

Структурная схема вычислительной системы коллектива вычислителей, объединенных друг с другом, приведена на рис. 2.11. Как видно на схеме, отдельные вычислители (ЭВМ) являются узлами сети вычислителей, которые связаны коммуникационными каналами (линиями связи).

Рис. 5.11. Структура коллективного вычислителя со связью между узлами