РОЗДІЛ 2
ФОРМАЛІЗАЦІЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМНИХ ОБ’ЄКТІВ КС
Глобальна модель, системні об’єкти, системні функції, функціональні об’єкти
комп’ютерних систем
Глобальна модель комп’ютерної системи вперше була запропонована Николайчуком
Я.М. у вигляді взаємодії пятьох типів системних об’єктів (рис.2.1) [16].
Рис.2.1. Глобальна модель комп’ютерної системи:
Р – процесор, Д – дані, СПД – система передавання даних, ОУ – об’єкт
управління, О – оператор.
Кожен з наведених системних об’єктів може виконувати в середовищі КС чотири
системні функції:
– формування даних ;
– передавання даних;
– цифрова обробка даних;
– приймання та зберігання даних.
Тобто, кожен з системних об’єктів (СО) може бути одним з функціональних
об’єктів наступного типу:
– джерело інформації (ДІ);
– середовище передавання інформації (СПІ);
– середовище цифрової обробки інформації (СОІ);
– приймач інформації (ПІ).
Отже, системні об’єкти КС характеризуються дуальними (поліфункціональними)
властивостями, що в значній мірі ускладнює методологію проектування та
теоретичні основи оптимізації параметрів КС.
Виходячи з класифікації п’яти системних об’єктів КС, можна побудувати таблицю
пар їхньої взаємодії через інтерфейсні засоби комунікацій (табл.2.1).
Таблиця 2.1
СПД
ОУ
P>P
P>Д
P>СПД
P>ОУ
P>О
Д>P
Д>Д
Д>СПД
Д>ОУ
Д>О
СПД
СПД>P
СПД>Д
СПД>СПД
СПД>ОУ
СПД>О
ОУ
ОУ>P
ОУ>Д
ОУ>СПД
ОУ>ОУ
ОУ>О
О>P
О>Д
О>СПД
О>ОУ
О>О
Очевидно, що для вивчення названих інтерфейсних взаємодій СО та використання їх
при проектуванні КС необхідно описати взаємодію 25–ти їхніх пар. В той же час,
враховуючи, що теорія, методологія та техніка реалізації КС на основі
стандартних технічних засобів, міжнародних протоколів та інтерфейсів достатньо
повно подана у відповідних виданнях та інструкціях, при проектуванні низових
рівнів проблемно–орієнтованих та спеціалізованих КС особливу увагу слід
надавати вивченню системних характеристик об’єктів управління та їх взаємодії з
іншими об’єктами КС . Дані взаємодії ОУ та СПД з іншими СО відображені в
табл.2.1 відповідним фоном. Широка різноманітність реальних ОУ (наприклад,
космічні апарати, літаки, підводні та наземні човни, атомні станції,
енергетичні та нафтопромислові системи, транспортні засоби, інформаційні
системи, телекомунікації та інше) вимагає відповідної проблемної орієнтації та
адаптації КС до характеристик ОУ при проектуванні та іналізі діючих КС. Ця
адаптація потребує по - новому осмислити формалізацію опису характеристик
системних об’єктів [124, 126, 133, 134].
2.2. Формалізація опису характеристик системних об’єктів КС
У загальному випадку ресурсні характеристики СО проектованої КС можуть бути
достатньо повно описані функціоналом, який заданий коефіцієнтом та четвіркою
параметрів
, (2.1)
де –час використання ресурсу, –швидкість виконання системних операцій
(формування, передавання, цифрова обробка та зберігання даних), –об’єм
використовуваного ресурсу пам’яті, –системні функції.
При цьому границі зміни параметрів задаються системою нерівностей
(2.2)
де – час формування, передавання, цифрової обробки та зберігання даних,
використання технічного засобу та інше, –пропускна здатність каналу зв’язку,
максимальна швидкість читання/запису, максимальна частота обміну даними та
інше, – максимальний об’єм пам’яті, що використовується (ОЗП, ПЗП, магнітних,
оптичних, та твердих копій носіїв), – максимальний ресурс системних функцій
(операційні системи, пакети прикладних програм тощо).
Якщо задати нормовані границі зміни кожного параметра (2.1) в діапазоні від 0
до 1, то реалізація коефіцієнта отримає вигляд:
.
Даний коефіцієнт доцільно привести до безрозмірної форми на основі функції
адитивності , що забезпечує діапазон зміни в межах та відповідає гіпотезі про
статистичну незалежність ресурсних параметрів СО (2.1). При цьому економічна
собівартість руху даних може бути обчислена на основі рівняння [40]:
, (2.3)
або , (2.4)
де – відповідно прибутки та затрати на реалізацію функцій СО.
На рисунку 2.2 показані характеристики собівартості руху даних на рівні
формалізованого опису системного об’єкту.
Рис.2.2. Характеристики собівартості руху даних системного об’єкту
Аналогічні формули можуть бути застосовані для інших системних об’єктів, в яких
формальні параметри будуть відрізнятися наступними системними функціями:
– процесор (апаратне, системне та прикладне програмне забезпечення );
– дані (зберігання даних в архівах, способи кодування даних, захист від
помилок, захист від несанкціонованого доступу, семантичні властивості даних
і.т.д. ) ;
– мережеве програмне забезпечення, оптимізація маршрутів передавання даних,
використання спецканалів, інформаційна технологія моделювання руху даних ;
– характеристики стаціонарності, нестаціонарності, квазістаціонарності,
інформаційні технології кодування станів та контролю їхнього відхилення від
норми, статистичні, кореляційні та ентропійні моделі, функції керування та
побудови моделей руху даних;
– система знань та професійних навиків і.т.д.
Функціонал характеристик системних об’єктів в багатьох випадках доцільно
розширити до п’яти параметрів шляхом диференціації параметру швидкості
виконання системних операцій, тобто –швидкість запису (вхідний інформаційний
потік), –швидкість зчитування (вихідний інформаційний потік), звідки
характеристики системного об’єкта будуть описуватися параметрами:
. (2.5)
Характеристика (2.5) дозволяє врахувати аси