1.2.Понятие вычислительной системы

Что же такое вычислительная система?

Термин вычислительная система появился в начале — середине 60-х гг. при создании ЭВМ третьего поколения. Это время знаменовалось переходом на новую элементную базу — интегральные схемы. Следствием этого явилось появление новых технических решений: разделение процессов обработки информации и ее ввода-вывода, множественный доступ и коллективное использование вычислительных ресурсов в пространстве и во времени. Появились сложные режимы работы ЭВМ — многопользовательская и многопрограммная обработка.

Отражая эти новшества, и появился термин «вычислительная система». Он не имеет единого толкования в литературе, его иногда даже используют применительно к однопроцессорным ЭВМ. Однако общим здесь является подчеркивание возможности построения параллельных ветвей в вычислениях, что не предусматривалось классической структурой ЭВМ.

Под вычислительной системой (ВС) будем понимать совокупность одного или нескольких компьютеров или процессоров, программного обеспечения и периферийного оборудования, организованную для совместного выполнения информационно-вычислительных процессов¹. Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.

Самыми важными предпосылками появления и развития вычислительных систем служат экономические факторы. Анализ характеристик ЭВМ различных поколений показал, что в пределах интервала времени, характеризующегося относительной стабильностью элементной базы, связь стоимости и производительности ЭВМ выражается квадратичной зависимостью — «законом Гроша»²:

Построение же вычислительных систем позволяет значительно сократить затраты, так как для них существует линейная формула:

где:

Сэвм, Свс — соответственно стоимость ЭВМ и ВС;

К 1 и К2 — коэффициенты пропорциональности, зависящие от технического уровня развития вычислительной техники;

Пэвм, Пi— производительность ЭВМ и i-го из п комплектующих вычислителей (ЭВМ или процессоров).

Кроме выигрыша в стоимости технических средств, следует учитывать и дополнительные преимущества. Наличие нескольких вычислителей в системе позволяет совершенно по-новому решать проблемы надежности, достоверностирезультатов обработки, резервирования, централизации хранения и обработкиданных, децентрализации управления и т.д.

1.3.Информационно-вычислительная сеть

С термином вычислительные системы неразрывно связано понятие информационно-вычислительная сеть.

Информационно-вычислительная сеть (возможное название — вычислительная или компьютерная сеть) представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Основное назначение информационно-вычислительных сетей (ИВС) — обеспечение эффективного предоставления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети посредством организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.

В последние годы подавляющая часть услуг большинства сетей лежит в сфере именно информационного обслуживания. В частности, информационные системы, построенные на базе ИВС, обеспечивают эффективное выполнение следующих задач:

1. Хранение данных;

2. Обработка данных;

3. Организация доступа пользователей к данным;

4. Передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Эффективность решения указанных задач обеспечивается:

1. Распределенными в сети аппаратными, программными и информационными ресурсами;

2. Дистанционным доступом пользователя к любым видам этих ресурсов;

3. Возможным наличием централизованной базы данных наряду с распределенными базами данных;

4. Высокой надежностью функционирования системы, обеспечиваемой резервированием ее элементов;

5. Возможностью оперативного перераспределения нагрузки в пиковые периоды;

6. Специализацией отдельных узлов сети на решении задач определенного класса;

7. Решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети.

Основные показатели качества ИВС:

1. Полнота выполняемых функций. Сеть должна обеспечивать выполнение всех предусмотренных для нее функций и по доступу ко всем ресурсам, и по совместной работе узлов, и по реализации всех протоколов и стандартов работы;

2. Производительность — среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени реакции системы на запрос пользователя.

3. Значительную долю времени реакции составляет передача информации в сети. Следовательно, важной характеристикой сети является ее пропускная способность. Пропускная способность определяется количеством данных, передаваемых через сеть (или ее звено — сегмент) за единицу времени.

4. Надежность сети — важная ее техническая характеристика.

5. Поскольку сеть является информационной системой, то более важной потребительской характеристикой является достоверность ее результирующей информации (показатель своевременности информации поглощается достоверностью: если информация поступила несвоевременно, то в нужный момент на выходе системы информация недостоверна).

6. Современные сети часто имеют дело с конфиденциальной информацией, поэтому важнейшим параметром сети является безопасность информации в ней. Безопасность — это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.

7. Прозрачность сети — еще одна важная потребительская ее характеристика. Прозрачность означает невидимость особенностей внутренней архитектуры сети для пользователя: в оптимальном случае он должен обращаться к ресурсам сети как к локальным ресурсам своего собственного компьютера.

8. Масштабируемость — возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.

9. Универсальность сети — возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей³.