11.Эффективность функционировая вычислительных машин, систем,сетей и телекоммуникаций; пути её повышения.

Эффективность функционирования ТВС как некоторой человеко-машинной системы — это ее способность достигать поставленной цели в заданных условиях применения и с определенным качеством или, иначе: это комплексное операционное свойство целенаправлен­ного процесса ее функционирования, характеризующее приспособлен­ность этого процесса к достижению цели реализуемой системой опе­рации. Под целью понимается желаемый результат функционирова­ния, достижимый в течение определенного времени. Операция — это упорядоченная совокупность взаимосвязанных действий, направленных на достижение заданной цели. Под системой понимается сово­купность взаимосвязанных эргатических и неэргатических элементов (аппаратных, программных, информационных средств, обслуживаю­щего их персонала, пользователей), непосредственно участвующих в процессе выполнения операции.

Объектом исследования теории эффективности является операция, т.е. процесс применения (функционирования) системы. Применитель­но к ТВС под операцией понимается упорядоченная совокупность вза­имосвязанных действий эргатических и неэргатических элементов сети, направленных на удовлетворение запросов пользователей.

Предметом исследования этой теории являются закономерности оптимальной организации процесса функционирования системы, а применительно к ТВС — закономерности оптимальной (или рациональ­ной) организации процессов удовлетворения запросов пользователей.

Следовательно, понятие эффективности относится к операции, к процессу функционирования системы, а не непосредственно к системе, когда используется другое понятие — качество. Качество системы — это совокупность ее свойств, обусловливающих пригодность системы удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назна­чением. Под свойством системы понимается ее объективная особен­ность, проявляемая при создании и эксплуатации (использовании) сис­темы. Важно подчеркнуть, что понятие эффективности функциониро­вания системы является более широким, чем понятие качества системы. Эффективность зависит от качества, но не наоборот. Оценивание эф­фективности связано не только со свойствами системы, но и со свой­ствами результата ее функционирования и ресурсов, затрачиваемых на достижение данного результата, т.е. с оцениванием объектов, не включаемых в систему. Иначе говоря, эффективность функциониро­вания системы определяется не только свойствами системы, но и спо­собами и условиями ее применения. Понятие эффективности предус­матривает совместный анализ эффекта и затрат на его достижение.

Иногда для краткости вместо длинного термина «эффективность процессов функционирования системы» употребляют более короткий термин «эффективность системы», имея в виду при этом ту же трак­товку.

Вопросы оценки эффективности функционирования сетей необхо­димо рассматривать в тесной связи с теми целями, которые достига­ются (или должны быть достигнуты) при их использовании. Это положение является ключевым в самом определении эффективности. В связи с этим в дальнейшем эти вопросы будем рассматривать применительно к корпоративной вычислительной сети (КВС), так как оценка эффек­тивности ее функционирования (особенно выбор показателей эффек­тивности) напрямую согласуется с задачами производственно-хозяй­ственной деятельности (ПХД) корпорации, использующей КВС в ка­честве технической базы по решению всех задач.

При оценке эффективности функционирования КВС следует ба­зироваться на основополагающих, методологических предпосылках, которые заключаются в следующем:

1. КВС принадлежит к классу человеко-машинных систем (СЧМ). Это относится и к отдельным функциональным частям сети (подсисте­мам): абонентским системам, сетям передачи данных и их звеньям и узлам, центрам обработки информации КВС и др. Следовательно, при исследовании эффективности сети независимо от ее принадлеж­ности к тому или иному типу СЧМ необходимо учитывать парамет­ры и характеристики всех трех компонентов: человека (обслуживаю­щего персонала сети и пользователей), машины (программно-аппа­ратных средств сети) и производственной среды.

Деление СЧМ на типы производится по трем признакам :

а) по виду эксплуатации (использования) системы. По этому при­знаку СЧМ делятся на три типа:

• СЧМ регулярного (постоянного) применения в течение более или менее длительного времени;

• СЧМ многоразового применения, используемые периодически, при­чем периодичность использования, т.е. включения системы в ре­жим целевого применения определяется назначением системы и требованиями по ее поддержанию в работоспособном состоянии. В перерывах между работой в режиме целевого применения про­водится профилактическое обслуживание системы;

• СЧМ одноразового применения, используемые однократно, при­чем длительность использования определяется назначением систе­мы и зависит от сложившихся условий ее функционирования. В ос­тальное время с определенной периодичностью выполняются ра­боты по поддержанию СЧМ в работоспособном состоянии;

б) по роли и месту человека-оператора (ч-о) в системе. Здесь выде­ляются три вида СЧМ: целеустремленные системы (тип С1), в которых процесс функционирования полностью определяется человеком; целенаправленные системы (тип С2), в которых человек и техничес­кие средства рассматриваются как равнозначные элементы системы; целесообразные системы (СЗ), в которых человек не управляет про­цессом функционирования, а лишь обеспечивает его. При исследовании эффективности этих систем необходим соответственно человеко-системный, равноэлементный или системотехнический подход;

в) по степени влияния трудовой деятельности человека-оператора на эффективность функционирования СЧМ. Здесь выделяют три типа СЧМ [13]: системы типа А, в которых работа оператора выпол­няется по жесткому технологическому графику; системы типа В, в ко­торых такой график отсутствует, поэтому оператор может изменять темп и ритм своей работы; системы типа С, для которых характерным является задание конечного результата (заданный объем продукции в любом случае должен быть обеспечен).

Для целей исследования эффективности функционирования КВС деление СЧМ на типы Cl, С2, СЗ является первичным, а деление на типы А, В, С — вторичным, т.е. сначала необходимо наметить подход к исследованию рассматриваемой системы в зависимости от роли и места в ней человека, а затем установить ее принадлежность к одному из типов: А, В или С.

КВС можно отнести к таким видам СЧМ:

а) по виду использования это СЧМ регулярного (постоянного) при­менения (в них профилактические работы проводятся без выключе­ния сети, в оперативном режиме). Однако отдельные подсистемы и звенья КВС могут относиться к СЧМ многоразового применения: это отдельные абонентские системы или ЛВС, которые могут периоди­чески отключаться ввиду отсутствия необходимости в их использова­нии или переключаться на проведение профилактических работ;

б) по роли и месту человека-оператора (ч-о) в сети они являются целенаправленными СЧМ, в которых человек и материальные (неэргатические) объекты рассматриваются как равнозначные элементы. Соотношение значимости этих элементов может быть различным, но не таким, чтобы сеть следовало относить уже к другому типу — целе­устремленным (когда ч-о полностью определяет процесс функциони­рования КВС) или целесообразным (когда ч-о лишь обеспечивает про­цесс функционирования сети);

в) по степени влияния трудовой деятельности ч-о на эффектив­ность функционирования человеко-машинные системы относятся главным образом к типу В, в которых жесткий технологический гра­фик работы ч-о отсутствует. Он может изменять темп и ритм своей работы, и здесь особенно явно ощущается зависимость эффективно­сти функционирования сети от ч-о. Однако могут быть и такие слу­чаи, когда сеть, рассматриваемая в обычном режиме как СЧМ типа В, работает как система типа С, для которой характерным является задание конечного результата (заданный объем работы в любом слу­чае должен быть выполнен, например передача фиксированного объе­ма новостей всем адресатам за приемлемое или заданное время). Сле­довательно, одна и та же сеть для одних пользователей рассматрива­ется как система типа В, а для других — как система типа С.

Степень детализации при учете характеристик трудовой деятельнос­ти ч-о в ходе исследования эффективности функционирования сети опре­деляется типом КВС и наличием достоверных данных по этим характе­ристикам. Однако практически, принимая во внимание непостоянство состава обслуживающего персонала сети, тем более пользователей, и, как следствие, отсутствие достоверных сведений об индивидуальных ха­рактеристиках их трудовой деятельности, приходится пользоваться ожи­даемыми усредненными характеристиками этой деятельности.

2. Оценка эффективности функционирования КВС должна осуще­ствляться всесторонне, так как сама эффективность является наиболее общим, интегральным свойством, обусловливающим качество операции. Она зависит от всех факторов, влияющих на процесс про­ведения операции.

В связи с этим эффективность целесообразно рассматривать как интегральное свойство, определяющее:

• степень соответствия сети своему назначению (целевая эффектив­ность);

• техническое совершенство сети (техническую эффективность);

• экономическую целесообразность (экономическую эффективность).

3. Эффективность КВС должна оцениваться с учетом влияния на процессы функционирования сети всех факторов.

Факторы, определяющие эффективность функционирования КВС, можно разбить на такие группы:

а) свойства самой сета:

• общие: готовность, надежность, живучесть, ремонтопригодность;

• индивидуальные: структура сети, функциональные возможности сети в целом и ее эргатических и неэргатических элементов;

б) свойства привлекаемых ресурсов:

• количество ресурсов каждого типа;

• качество привлекаемых ресурсов;

в) свойства условий функционирования сети:

• неуправляемые (природные условия, воздействие источников по­мех, интенсивность неуправляемых потоков запросов пользовате-. лей и др.);

• управляемые (организация функционирования, реализуемые спосо­бы доступа к передающей среде и управления обменом данных и др.). ,

4. В рамках комплексного исследования эффективности КВС, уз­лов и звеньев должна предусматриваться оценка эффективности вне­дрения новой техники (новых аппаратных, программных и информа­ционных средств) и технологий.

Новая техника и технологии (НТТ), внедряемые в КВС, могут быть разделены на три группы:

• НТТ-1 — новая техника и технологии, непосредственно участвую­щие в процессе производства продукции, т.е. в процессе удовлет­ворения запросов пользователей. К ним относятся: новые аппарат­ные и программные средства, непосредственно участвующие в пе­редаче и обработке информации по запросам пользователей; новые информационные средства, используемые для удовлетворения этих запросов; новые сетевые технологии, также непосредственно исполь­зуемые в процессе производства продукции сетей;

• НТТ-2 — новая техника и новые информационные технологии, используемые для управления ПХД корпорации, ее отделений и пред­приятий. К ним относятся новые средства информатизации корпо­рации и автоматизации управления ее ПХД. Непосредственно в производстве продукции они не участвуют;

НТТ-3 — новые средства, входящие в состав эргономического обес­печения и предназначенные для повышения эффективности трудо­вой деятельности операторов (администраторов, пользователей) человеко-машинных систем, функционирующих в составе КВС. Принадлежность внедряемых средств и технологий к одной из ука­занных групп определяется их назначением. Например, на таком пред­приятии, как центр обработки информации (ЦОИ) сети, компьютер может входить в первую группу, если он непосредственно участвует в решении задач по запросам пользователей, или во вторую группу, если он включен в состав АСУ ЦОИ, или в третью группу, если он исполь­зуется как средство повышения эргономичности одной из СЧМ ЦОИ. В связи с этим для полноты исследований необходимо рассматривать эффективность внедрения всех трех групп НТТ.

Необходимость и целесообразность деления НТТ на три группы объясняются следующими факторами:

• принципиальным различием техники и технологии указанных групп по своему непосредственному целевому назначению (хотя конечная цель их использования одна и та же — повышение объе­ма и качества выпускаемой продукции сети, т.е. повышение эф­фективности функционирования сети, увеличение количества и качества предоставляемых услуг, повышение интеллектуального уровня услуг), что в свою очередь отражается на методологии оценки эффективности их применения и особенно на требованиях по эффективности;

• наличием специфики при формировании методологических и ме­тодических основ оценки эффективности использования НТТ раз­личных групп. Следовательно, правомерным и целесообразным является такой

подход, когда методология оценки эффективности внедрения НТТ

включает:

• методологические основы такой оценки, общие для НТТ всех трех Групп;

• методологические аспекты, специфические для оценки эффектив­ности внедрения НТТ различных групп.

5. КВС — сложная человеко-машинная система, процесс функцио­нирования которой определяется и характеризуется многими показа­телями и параметрами. В связи с этим проводить оценку эффективно­сти такой системы как единого и неделимого целого не всегда целесо­образно и нередко трудно осуществимо. Оценку можно проводить отдельно для крупных функциональных частей сети, таких, как ЛВС, входящих в состав КВС, сети связи, центры обработки информации и др. Полученные дифференциальные оценки используются для форми­рования интегральных оценок всей сети.

6. Оценка эффективности функционирования системы эргономи­ческого обеспечения разработки и эксплуатации (СЭОРЭ) КВС или функциональных частей может осуществляться автономно ввиду специфичности такой оценки. Эргономическое обеспечение (ЭО) ока­зывает существенное влияние на выходные технико-эксплуатацион­ные и технико-экономические характеристики сети, а также на каче­ство производимой сетью продукции с учетом того, что эта продук­ция имеет специфический характер (это результаты удовлетворения запросов пользователей сети). Требования по качеству продукции КВС во многом определяются ее видом. На первый план могут быть по­ставлены своевременность, достоверность, объем предоставляемой информации и др. Расходы на формирование и функционирование СЭОРЭ КВС, связанные с обеспечением требуемого качества продук­ции сети, должны иметь обоснованные ограничения, так как по мере роста требований по качеству эти расходы увеличиваются форсиро­ванно.

При эксплуатации (использовании) КВС увеличиваются также расходы на контроль качества продукции, обусловленного эргоно­мическим обеспечением. Здесь важное значение приобретают органи­зационные формы и мероприятия по контролю, методы и средства контроля, задачи, функции и технология работы службы контроля (если есть необходимость в ее организации), методы и средства оцен­ки эффективности контроля.

Таким образом, при оценке эффективности (тем более экономи­ческой эффективности) системы эргономического обеспечения дол­жны учитываться расходы на достижение требуемого качества про­дукции сети, обусловленного функционированием этой системы, а также расходы на упомянутый выше контроль качества продукции.

Ниже рассматриваются основные методологические предпосыл­ки и аспекты оценки эффективности внедрения НТТ, осуществляемо­го с целью совершенствования уже эксплуатируемой КВС, Эти ас­пекты представлены отдельно для каждой из групп НТТ, а также об­щие для всех групп.

1. Оценка должна осуществляться с помощью системы показате­лей двух типов — интегральных (для интегральной, суммарной, обоб­щенной оценки) и частных (для оценки частного эффекта, получаемо­го при внедрении НТТ).

2. В результате внедрения НТТ, кроме целевого эффекта, может быть получен как прямой экономический эффект, имеющий непосред­ственное стоимостное выражение, так и косвенный экономический эффект, который оценивается с помощью временных, точностных, надежностных и других единиц измерения. Для оценки суммарного

Экономического эффекта, достигаемого при внедрении НТТ, необходимо учитывть прямой и косвенный эффекты.

Пути повышения эффективности использования ТВС.

Подключении к се­тям мощных, средних и малых вычислительных центров, которые использовались бы в ТВС как центры обработки и хранения информа­ции, а также о массовом подключении к сети персональных компью­теров, находящихся в индивидуальном пользовании граждан в домаш­них условиях. Такое сочетание трех организационных форм исполь­зования СВТИ (распределенной, централизованной и индивидуальной) способствует существенному повышению эффективности ТВС и уве­личивает возможности по расширению перечня предоставляемых ус­луг, их качества и оперативности.

2. Совершенствование технологии предоставления информацион­но-вычислительных услуг в рамках распределенной формы использо­вания СВТИ, когда формируются иерархические структуры сетей различного уровня. Развитие сетевых технологий, направленное на повышение эффективности использования общесетевых ресурсов, является предметом постоянного внимания разработчиков аппарат­ного и программного обеспечения ТВС.

3. Увеличение объемов работ по выпуску новых программных средств (сетевых операционных систем, прикладного программного обеспечения), созданию баз данных и баз знаний, экспертных и дру­гих интеллектуальных систем. Здесь основными мероприятиями яв­ляются: совершенствование системы планирования и разработки про­граммных средств, БД и БЗ, интеллектуальных систем, обеспечение координации разработки и внедрения этих средств и систем; расши­рение сети государственных и коммерческих предприятий, занимаю­щихся разработкой, фондированием, производством (тиражировани­ем) и поставкой пользователям программных средств; увеличение числа квалифицированных специалистов по программным средствам, особенно системных программистов.

Совершенствование организационных форм технического об­служивания СВТИ, используемых в сетях. Повышение эффективнос­ти обслуживания СВТИ осуществляется за счет соответствующих организационных и технологических мероприятий. Организационные мероприятия предусматривают создание более совершенных форм обслуживания СВТИ. Технологические мероприятия направлены на повышение уровня механизации и автоматизации эксплуатационных работ (контроль работоспособности аппаратных и программных средств, диагностика, устранение причин сбоев и отказов и т.д.).

Существуют две организационные формы технического обслужи­вания СВТИ — индивидуальная и централизованная. При индивиду­альной форме обслуживания СВТИ каждое предприятие, имеющее аппаратные и программные средства, используемые в рамках ТВС, сосредоточивает у себя весь штат специалистов по эксплуатации этих средств, большое количество дополнительного оборудования (ЗИП, сервисное оборудование для контроля и ремонта). Как правило, это отрицательно сказывается на экономической эффективности исполь­зования СВТИ. Положение усугубляется еще и тем, что при большом количестве СВТИ трудно обеспечить их эксплуатацию высококва­лифицированными специалистами. Практически единственное пре­имущество индивидуальной формы обслуживания по сравнению с централизованной состоит в том, что при отказах ЭВМ и других средств можно оперативно (не затрачивая времени на ожидание ре­монтной бригады, как это имеет место при централизованном обслу­живании) приступить к поиску неисправностей и ремонту,

Более прогрессивным и эффективным является комплексное цент­рализованное обслуживание СВТИ, осуществляемое сервисными пред­приятиями фирмы, отрасли, подотрасли.

Под комплексным централизованным обслуживанием (КЦО) по­нимается выполнение комплекса работ, связанных с обеспечением эксплуатации аппаратных, программных и информационных средств ТВС. Эти работы осуществляются централизованно и направлены на повышение эффективности использования этих средств. В состав сер­висных предприятий и подразделений, реализующих функции КЦО, входят производственные, научные, учебные предприятия и под­разделения, располагающие необходимой материально-технической базой.

Основные функции КЦО:

• техническая подготовка ВЦ сетей, т.е. проектирование размеще­ния СВТИ на ВЦ, а также типового внутреннего оформления по­мещений ВЦ;

• ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание аппаратных средств сетей в гарантийный и послегарантийный периоды, т.е. проведение пусконаладочных, профилактических и ремонтно-восстановительных работ;

фондирование базового и прикладного программного обеспечения сетей, поставка его пользователям, ввод в эксплуатацию и сопро­вождение;

• тиражирование ОС, ППС, технической и учебно-методической до­кументации по СВТИ ТВС;

• подготовка и переподготовка специалистов-эксплуатационников

СВТИ ТВС.

Главная задача, которую постоянно решают сервисные предприя­тия по КЦО, заключается в создании устойчивых предпосылок для повышения эффективности использования СВТИ ТВС. Что же каса­ется реализации этих предпосылок, т.е. решения всех вопросов, не­посредственно обеспечивающих достижение и поддержание высокого уровня эффективного применения СВТИ, то это задача самих эксплу­атационников и пользователей сетей.

Указанные выше предпосылки создаются:

• обеспечением максимального значения производительного машин­ного времени ЭВМ сетей, что достигается своевременным и квалифицированным выполнением работ по их плановому техни­ческому обслуживанию, сопровождению базового программного обеспечения, вводу в эксплуатацию ЭВМ, восстановлению и ре­монту машин при неплановом техническом обслуживании;

• поставкой пользователям, вводом в эксплуатацию и сопровожде­нию необходимых программных средств, прежде всего наиболее совершенных версий операционных систем, ППС общего пользо­вания;

• оперативным и квалифицированным выполнением всех работ по технической подготовке ВЦ, функционирующих в составе ТВС;

• своевременной подготовкой и переподготовкой специалистов по

эксплуатации СВТИ ТВС.

Экономическая эффективность КЦО оценивается с помощью по­казателей, указанных в п. 17.2, причем величина Э_г определяется как разность приведенных затрат на проведение технического обслужи­вания СВТИ ТВС при индивидуальном и централизованном обслужи­вании.

Годовой экономический эффект при КЦО обусловлен следующи­ми факторами:

• увеличением производительного машинного времени ЭВМ ТВС за счет сокращения времени их простоев из-за ремонтно-восстановительных и профилактических работ, что достигается квалифици­рованным выполнением планового и непланового технического об­служивания машин и сопровождения базового программного обес­печения;

• увеличением Т_па благодаря сокращению сроков ввода в эксплуа­тацию ЭВМ ТВС и повышению качества пусконаладочных работ;

сокращением численности производственного персонала, занято­го вводом в эксплуатацию, техническим обслуживанием и ремон­том СВТИ, а также сопровождением программных средств;

• сокращением состава ЗИП, специального и сервисного оборудо­вания, эксплуатационной документации, необходимых для техни­ческого обслуживания СВТИ ТВС.

Годовой экономический эффект КЦО можно определять отдельно для сервисных предприятий и для предприятий, пользующихся услу­гами сервисных предприятий. Если и те, и другие являются предприя­тиями одной и той же фирмы (организации, отрасли, подотрасли), го­довой экономический эффект оценивается с учетом всех затрат на создание, внедрение и функционирование системы КЦО и всех видов экономии, получаемой за счет КЦО. Следовательно, учитываются затраты и экономия по всем предприятиям, которые держат свои СВТИ на централизованном обслуживании, и по всем сервисным предприя­тиям, осуществляющим КЦО СВТИ сетей.

5. Повышение эргономичности ТВС. Любая телекоммуникацион­ная вычислительная сеть, так же как и ее отдельные крупные компо­ненты (телекоммуникационная подсеть в целом или ее отдельные узлы связи, центры коммутации цепей, сообщений или пакетов, або­нентские системы, центры обработки и хранения информации), отно­сится к категории человеко-машинных систем, эффективность функ­ционирования которых определяется всеми составляющими: чело­веком, машиной, производственной средой. Пользователь сети не­посредственно взаимодействует с ЭВМ в составе абонентской сис­темы. Поэтому, рассматривая эргономичность ТВС в целом, не­обходимо прежде всего оценить эргономичность ЭВМ абонентской системы.

Одним из действенных путей повышения эффективности функци­онирования СЧМ (в том числе ЭВМ, ВЦ, ТВС) является обеспечение необходимого уровня их эргономичности путем оптимизации трудо­вой деятельности операторов (пользователей) системы и условий ее осуществления. Организация эффективного взаимодействия челове­ка и техники за счет внедрения различных эргономических мероприя­тий и разработок, составляющих систему эргономического обеспече­ния разработки и эксплуатации (СЭОРЭ) СЧМ, зачастую дает боль­ший эффект, чем аналогичные по масштабам чисто технические решения.

Эргономичность ЭВМ (сетей ЭВМ) — это совокупность эргоно­мических свойств машины. Следовательно, это обобщенное, интег­ральное свойство ЭВМ, определяющее степень учета эргономичес­ких требований при ее разработке, производстве и эксплуатации. Эр­гономические требования к ЭВМ определяются свойствами человека-оператора и характеристиками среды использования. Они предъявляются к ЭВМ с целью повышения эффективности взаимодействия человека с машиной. Эргономические свойства ЭВМ — это свойства, которые проявляются в системе «человек — машина» для удовлетворения эргономических требований.

Если эргономичность ЭВМ достаточно высока, то это означает, что она обладает совокупностью свойств, обеспечивающих возмож­ность эффективного динамического взаимодействия человека-опера­тора и ЭВМ в целях выполнения системой «человек — машина» по­ставленных задач. Поскольку эффективность СЧМ существенно за­висит от ее эргономичности, понятие эргономичности имеет еще и такую интерпретацию: эргономичность — это свойство системы из­менять свою эффективность в зависимости от степени учета возмож­ностей человека в процессе создания и эксплуатации системы.

При функционировании ТВС и ее звеньев нередки ситуации, когда по той или иной причине (отказы элементов сети, недостаточная про­пускная способность сети, высокая интенсивность запросов на обслу­живание, превышающая возможности сети) запросы пользователей не могут быть немедленно удовлетворены и из них формируются очере­ди (рассматриваются системы без потерь заявок на обслуживание). В таких случаях приходится решать задачу определения дисциплин об­служивания запросов (ДОЗ). Выбор ДОЗ оказывает существенное влияние на эффективность функционирования сети в целом или от­дельных ее подсистем, звеньев и узлов, Вопросы выбора ДОЗ ниже рассматриваются применительно к случаю, когда обслуживающей системой является ЭВМ. Это типичный случай, так как в любом зве­не ТВС формирование и рассасывание очередей запросов пользовате­лей осуществляются с помощью ЭВМ.

Дисциплина обслуживания — это правила, согласно которым зап­росы выбираются из очереди для обслуживания. Вопрос о выборе дисциплины обслуживания возникает в тех случаях, когда запросы не идентичны: они различаются по времени, затрачиваемому на об­служивание, по допустимому времени ожидания обслуживания, по размерам штрафа за каждую единицу времени пребывания в очере­ди и т.д.

Обслуживание запросов может осуществляться с учетом или без учета их приоритетов. Приоритет запроса — его характеристика, определяющая место запроса в очереди на обслуживание.

Приоритет назначается либо в соответствии с характером зада­чи, решаемой по этому запросу, либо в соответствии с той ролью, которую играет в обслуживающей системе источник запроса (або­нент). В связи с этим может оказаться, что два запроса на решение одной и той же задачи относятся к различным уровням приоритета, если они исходят от различных абонентов. В то же время запросы на решение различных задач, поступающие от одного и того же абонен­та, могут иметь различный приоритет в зависимости от характера задач.

При выборе дисциплины обслуживания запросов необходимо удов­летворить ряд требований:

• обслуживать запросы высшего приоритета в кратчайшее время;

• обслуживать запросы низшего приоритета в приемлемые для або­нентов сроки (во всяком случае в такие сроки, которые бы не дали повода абонентам отказаться от услуг обслуживающей сис­темы);

• полнее загружать ЭВМ полезной работой, т.е. выполнением про­грамм абонентов (от того, какая будет принята дисциплина об­служивания, зависит частота переключения ЭВМ с выполнения одной программы на другую, а значит, и суммарная потеря вре­мени на эти переключения);

• уменьшить среднее время реакции ЭВМ на запрос и среднее число запросов, ожидающих обслуживания;

• обеспечить относительную простоту реализации выбранной дис­циплины обслуживания.

Первые два требования являются взаимоисключающими, так как предоставление льготных условий срочным запросам осуществляет­ся за счет запросов более низких приоритетов. И наоборот, стремле­ние уменьшить среднее время обслуживания запросов низких приори­тетов неизбежно связано (при прочих равных условиях) с необходи­мостью сокращения перечня запросов, принадлежащих высшему приоритету. В связи с этим при выборе дисциплины обслуживания возникает задача нахождения компромиссного решения, удовлетво­ряющего в той или иной степени указанным требованиям. Разработ­ка оптимальной дисциплины обслуживания — задача исследования операций, требующая для своего решения привлечения методов ма­тематической статистики, теории очередей, а также учета ряда сооб­ражений инженерного характера. Оценка качества такой дисципли­ны производится обычно с помощью стоимостной функции, или фун­кции штрафа за ожидание обслуживания.

Типы дисциплин обслуживания запросов. Все дисциплины обслу­живания запросов можно разбить на две группы:

• дисциплины обслуживания без учета приоритетов (бесприоритет­ное обслуживание);

• дисциплины обслуживания с учетом приоритетов.

В первой группе объединены простейшие дисциплины, обычно не учитывающие ценности поступающих на обслуживание запросов и их временных характеристик. Для запросов не устанавливается ни­какой дифференциации по степени их важности и срочности.

К числу наиболее распространенных дисциплин первой группы относятся;

• круговое циклическое обслуживание, или обслуживание запросов в порядке их поступления;

• обслуживание в инверсном порядке по принципу «последний при­шел — первый обслужен».

Круговое циклическое обслуживание представляет собой наиболее простую дисциплину обслуживания. При круговом обслуживании предполагается, что для всех абонентов стоимость ожидания резуль­татов выполнения их программ по заявкам одинакова. Все поступаю­щие в машину заявки формируют одну общую очередь. В случае ра­боты ЭВМ в режиме разделения времени (с квантованием времени, требуемого иа реализацию программ по запросам абонентов) выпол­няемые программы по очереди получают одинаковый квант времени /,,„. Если за время одного кванта выполнение программы по заявке i-го абонента не заканчивается, производится ее прерывание и проис­ходит переход к выполнению программы очередного абонента. При этом программа /-го абонента устанавливается в конец очереди. Оче­редь формируется в порядке поступления заявок, т.е. по принципу «первый пришел — первый обслужен». Если в процессе выполнения программ абонентов длина кванта времени не изменяется, говорят, что обслуживание заявок осуществляется в соответствии с алгорит­мом кругового циклического обслуживания с постоянным квантом времени. Если же длина кванта изменяется, например, в зависимости от длины очереди заявок на обслуживание, имеет место алгоритм кру­гового циклического обслуживания с переменной длиной кванта вре­мени.

В отличие от кругового циклического обслуживания при обслу­живании в инверсном порядке учитывается ценность заявки. Наибо­лее ценной считается та заявка, которая поступила позже других, находящихся в очереди и ожидающих обслуживания. Ценность этой заявки определяется тем, что в ней содержится самая «свежая» ин­формация о состоянии данного объекта или процесса.

При обслуживании в инверсном порядке рекомендуется дисциплина обслуживания с выбыванием из очереди устаревших заявок. Очередь имеет ограничения по длине, т.е. по числу заявок, которые могут в ней находиться в ожидании обслуживания. Если с приходом новой, /-и заявки очередь переполняется, ее покидает та из заявок, которая поступила в систему раньше других заявок, находящихся в очереди. Следовательно, заявка замешает в очереди наиболее устаревшую заявку, после чего отправляется на обслуживание. При такой дисциплине обслуживания суммарная ценность заявок, находящихся в очереди, увеличивается и уменьшаются убытки из-за задержки обслуживания заявок и их потери. Средняя длина очереди не изменяется, зато уменьшается среднее время ожидания обслуживания заявок, поскольку теряется часть наиболее дол­го ожидавших и поэтому наиболее обесцененных заявок.

В любой дисциплине обслуживания с учетом приоритетов должны быть заложены правила, согласно которым принимаются следующие два решения:

• какую заявку из числа ожидающих в очереди (одной или несколь­ких) принимать на обслуживание в момент готовности ЭВМ для принятия следующей заявки;

• прерывать или продолжать обслуживание (поскольку оно начато) заявки до его завершения или до окончания кванта времени, выде­ленного этой заявке.

В зависимости от того, как принимается первое из указанных реше­ний, приоритетные дисциплины могут быть внесистемными или внутри­системными. При использовании внесистемной приоритетной дисципли­ны решение о выборе следующей заявки для обслуживания принимается внесистемно, оно зависит лишь от номера приоритета, соответствую­щего классу, к которому принадлежит заявка. Если в системе обслужи­вания q различных классов заявок, то каждому классу приписывается свой приоритетный признак (номер) i, причем I s i s q. Классу заявок с высшим приоритетом присваивается признак 1, а классу заявок с низ­шим приоритетом — признак д. Чем выше уровень приоритета заявки, тем меньше его приоритетный номер. Каждому уровню приоритета соот­ветствует своя очередь, составленная в порядке поступления заявок этого уровня. Заявка, которая должна обслуживаться следующей, выби­рается из непустой очереди заявок наивысшего приоритета.

в те­кущий момент.

В любой дисциплине обслуживания с учетом приоритетов должны быть заложены правила, согласно которым принимаются следующие два решения:

• какую заявку из числа ожидающих в очереди (одной или несколь­ких) принимать на обслуживание в момент готовности ЭВМ для принятия следующей заявки;

• прерывать или продолжать обслуживание (поскольку оно начато) заявки до его завершения или до окончания кванта времени, выде­ленного этой заявке.

В зависимости от того, как принимается первое из указанных реше­ний, приоритетные дисциплины могут быть внесистемными или внутри­системными. При использовании внесистемной приоритетной дисципли­ны решение о выборе следующей заявки для обслуживания принимается внесистемно, оно зависит лишь от номера приоритета, соответствую­щего классу, к которому принадлежит заявка. Если в системе обслужи­вания q различных классов заявок, то каждому классу приписывается свой приоритетный признак (номер) i, причем I s i s q. Классу заявок с высшим приоритетом присваивается признак 1, а классу заявок с низ­шим приоритетом — признак д. Чем выше уровень приоритета заявки, тем меньше его приоритетный номер. Каждому уровню приоритета соот­ветствует своя очередь, составленная в порядке поступления заявок этого уровня. Заявка, которая должна обслуживаться следующей, выби­рается из непустой очереди заявок наивысшего приоритета.

Решение о выборе заявки для обслуживания при использовании внутрисистемной дисциплины принимается внутрисистемно, т.е. оно полностью или частично базируется на заключениях, касающихся те­кущего состояния ЭВМ, например времени ожидания заявок в те­кущий момент.

При использовании дисциплины обслуживания с относительным приоритетом с приходом заявки /-го приоритета обслуживание заяв­ки у'-го приоритета не прерывается. Оно продолжается до его полного завершения, если время, необходимое для обслуживания заявки /-го приоритета, не квантуется, или до окончания кванта времени, выде­ленного этой заявке, в случае квантования времени на обслуживание заявок. Следовательно, при такой дисциплине обслуживания возмож­на ситуация, когда в данный момент обслуживается заявка не самого высокого приоритета из числа имеющихся в очереди.

Для дисциплины обслуживания^ абсолютным приоритетом харак­терно немедленное прерывание обслуживания заявки у-го приорите­та, как только в системе появилась заявка 1-го приоритета (/ < у), ко­торая и начинает обслуживаться. При обслуживании с прерыванием в любой момент времени осуществляется обслуживание заявки с выс­шем приоритетом из числа имеющихся в очереди.

Дисциплина обслуживания с абсолютным приоритетом имеет сле­дующие модификации:

• абсолютный приоритет с дообслужяванием. При такой дисципли­не выполнение программы возобновляется по заявке у-го приори­тета, начиная с точки прерывания;

• абсолютный приоритет с повторением обслуживания. В этом слу­чае выполнение прерванной программы начинается не с точки пре­рывания, а либо с той точки, которая соответствует началу пре­рванного кванта времени, если время на выполнение программ по заявкам абонента квантуется, либо с самого начала программы, если это время не квантуется.

В дисциплине обслуживания со смешанным приоритетом заложе­ны возможности обслуживания заявок в соответствии либо с абсо­лютным приоритетом, либо с относительным приоритетом в зависи­мости от времени непрерывного обслуживания заявки у-го приорите­та. Обслуживание заявки у-го приоритета немедленно прерывается с приходом заявки более высокого, ('-го приоритета, если она непрерыв­но обслуживалась в течение времени, меньшего значения (_П (точка пе­реключения), и продолжается до полного завершения или до оконча­ния выделенного кванта времени, если она обслуживалась в течение времени, большего или равного