Пакетный режим обработки информации на компьютере требует
Обновлено: 04.07.2024
Все эти сведения собираются в каком-то одном месте, после чего по соответствующим признакам задается очередность заданий, и они начинают выполняться одно за другим. Данная система называется системой пакетной обработки заданий.
В системах, реализующих пакетную обработку информации, очередность выполнения заданий определяет операционная система компьютера (ОС). Определение очередности выполнения заданий, готовых к обработке, является функцией автоматического планировщика заданий в ОС. При планировании очередности предпочтение отдается заданиям с оговоренной высокой степенью срочности либо таким, которые по предварительным оценкам потребуют малого времени на обработку. Задания менее срочные, а также такие, которые требуют большего времени на обработку, откладываются. Однако для тех заданий, которые стоят в очереди уже давно, степень срочности автоматически повышается.
В отношении степени срочности или предварительной оценки времени, необходимого для выполнения конкретного задания, трудно каждый раз определять объективные критерии. Обычно поступающие на ЭВМ задания ранжируются (располагаются в возрастающие или убывающие по важности ряды) с помощью пяти градаций: <экспресс>, <срочно>, <безотлагательно>, <с обычной скоростью> и <с малой скоростью>. Плата за пользование машинным временем повышается со степенью приоритетности. Степень приоритетности, обозначенная <с малой скоростью>, означает, что задание можно пускать, когда очереди вообще нет и компьютер простаивает. Задания с самым низким уровнем приоритетности называются фоновыми заданиями.
Если говорить о предварительной оценке времени, необходимого для выполнения задания, то нередко бывает, что программа не укладывается в отведенное для нее время и задание снимается со счета. Обычно предполагаемое для решения время берут с запасом, и если его не хватило, задание все равно снимают по лимиту времени. Бывает, что уже через секунду ясно, что задача не будет решена в отведенное ей время, но, как и в случае останова машины Тьюринга, операционная система данную ситуацию оценить не сможет.
В системе с пакетной обработкой хорошо работать, если задания велики. Тогда коэффициент использования ЭВМ будет высоким. Такой метод практикуется в вычислительных центрах университетов и других высших учебных заведений. Там компьютеры работают круглосуточно, и если в очередях наступает перерыв, в систему вводятся фоновые задания.
Фоновые задания можно всегда прервать, сбросить промежуточные данные на внешний накопитель, a потом в удобное время запустить со средины счета. К категории фоновых заданий относятся программы диагностики работоспособности компьютерной системы или развлекательные программы, например вычисляющие число л с точностью в несколько тысяч десятичных знаков.
Недостаток систем с пакетной обработкой заданий состоит в том, что от момента постановки задания на очередь до получения готовых результатов счета проходит значительное время. Данная ситуация подобна работе почты или почтового ящика. Время, которое проходит от ввода задания в машину до выдачи на руки пользователю готового результата счета, либо время от получения этого результата до постановки на очередь следующего задания на эту же тему называется временем обращения. Для пакетного режима работы ЭВМ время обращения заданий может составлять от нескольких часов до нескольких дней.
В общем случае режимы обработки данных на компьютере подразделяют на однопрограммные и многопрограммные.
Исторически однопрограммные режимы появились первыми. При их реализации все основные ресурсы компьютера (время работы процессора, оперативная память и другие) полностью отдаются в монопольное владение пользователя. Однопрограммный режим может иметь модификации: однопрограммный режим непосредственного доступа и однопрограммный режим косвенного доступа.
В режиме непосредственного доступа пользователь получает компьютер в полное распоряжение: он сам загружает задания, инициирует их, наблюдает за ходом решения и выводом результатов. Этот тип режима характеризуется весьма низкой полезной загрузкой технических средств.
В режиме косвенного доступа пользователь не имеет прямого контакта с устройствами компьютера. Из подготовленных заданий пользователей составляется пакет заданий. Процессор обслуживает программы пользователей строго в порядке их следования в пакете. Процесс выполнения очередной программы не прерывается до полного ее завершения. Только после этого процессор как ресурс отдается в монопольное владение следующей очередной программе. Доступ пользователя к ресурсам компьютера осуществляется косвенно средствами ОС, организующими автоматический переход от обслуживания одного задания пользователя к другому. Режим косвенного доступа имеет существенный недостаток. Он не позволяет полностью исключить случаи простоя процессора или непроизводительного его использования. Всякий раз, когда очередная программа, вызванная в процессор, предварительно не обеспечена данными, процессор вынужден простаивать.
Многопрограммный режим обработки данных на компьютере позволяет одновременно обслуживать несколько программ пользователей. Реализация режима требует соблюдения следующих непременных условий:
· независимости подготовки заданий пользователями;
· автоматического управления вычислениями;
· разделения ресурсов компьютера в пространстве и времени.
Различают следующие виды многопрограммной работы: классическое мультипрограммирование (пакетный режим), режим разделения времени, режим реального времени и целый ряд производных от них.
Пакетный режим (мультипрограммирование) характеризуется тем, что задачи подготавливаются автономно от компьютера, собираются в пакет, а затем вводятся оператором в машину.
При использовании этого режима пользователь не имеет непосредственного общения с компьютером. Сбор и регистрация информации, ввод и обработка не совпадают по времени. Вначале пользователь собирает информацию, формируя ее в пакеты в соответствии с видом задач или каким-то другим признаком. Как правило, это задачи неоперативного характера, с долговременным сроком действия результатов решения. После завершения приема информации производится ее ввод и обработка, т.е., происходит задержка обработки. Пакет заданий упорядочивается в соответствии с приоритетами заданий, и обслуживание программ ведется в порядке очередности. Обычно процессор обслуживает наиболее приоритетную программу. Как только ее решение завершается, процессор переключается на следующую по приоритетности программу. В этом режим во многом похож на режим косвенного доступа. В режиме мультипрограммирования имеется существенное отличие. Если при обслуживании наиболее приоритетной программы создается ситуация, что вычисления не могут быть продолжены (например, требуется ввести дополнительные данные), то прерывание обслуживания сопровождается передачей управления следующей по приоритетности программе. Но как только условия, препятствующие продолжению наиболее приоритетной задачи, отпадут, процессор вновь возвращается к продолжению решения ранее прерванной программы. Подобные прерывания и передачи управления могут многократно наслаиваться друг на друга. Это позволяет до минимума сократить непроизводительные простои процессора. Число задач, находящихся в системе, называется уровнем мультипрограммирования. Этот режим используется, как правило, при централизованном способе обработки информации.
В качестве недостатка надо отметить, что в режиме мультипрограммирования улучшение качества обслуживания пользователей по сравнению с косвенным доступом не предусматривается. Здесь также отдельные программы могут надолго монополизировать процессор, блокируя тем самым программы других пользователей.
Режим имеет целью обеспечить минимальное время обработки пакета заданий и максимально загрузить процессор.
Режим реального масштаба времени означает способность вычислительной системы взаимодействовать с контролируемыми или управляемыми процессами в темпе протекания этих процессов. Время реакции компьютера должно удовлетворять темпу контролируемого процесса или требованиям пользователей и иметь минимальную задержку. Данные обрабатываются в соответствии с динамикой происходящих процессов. В системах управления реальными объектами, построенных на основе ЭВМ, процесс управления сводится к решению фиксированного набора задач. Каждая задача инициируется либо периодически, либо при возникновении определенных ситуаций в системе. При этом темп инициирования задач и время получения результатов вычислений жестко регламентируются динамическими свойствами управляемого объекта: технологической установки, подвижного объекта и др. Это означает, что на время решения задач управления налагаются ограничения, определяющие предельное допустимое время ответа для задач. Режим, при котором организация обработки данных подчиняется темпу процессов вне системы обработки данных (СОД), называется обработкой в реальном масштабе времени.
В этом режиме критично время отмены системы, а обработка данных по одному вопросу завершается до появления другого. Как правило, этот режим используется при децентрализованной и распределенной обработке данных.
Режим разделения времени предполагает способность системы выделять свои ресурсы группе пользователей поочередно. Вычислительная система настолько быстро обслуживает каждого пользователя, что создается впечатление одновременной работы нескольких пользователей. Решение различных задач происходит в одном мощном компьютере-сервере. Такая возможность достигается за счет соответствующего программного обеспечения.
Этот режим является более развитой формой многопрограммной работы компьютера. В этом режиме, обычно совмещенном с фоновым режимом классического мультипрограммирования, отдельные наиболее приоритетные программы пользователей выделяются в одну или несколько групп. Для каждой такой группы устанавливается круговое циклическое обслуживание, при котором каждая программа группы периодически получает для обслуживания достаточно короткий интервал времени – время кванта-т.
После завершения очередного цикла процесс выделения квантов повторяется. Это создает у пользователей впечатление кажущейся одновременности выполнения их программ. Если пользователю к тому же предоставляются средства прямого доступа для вывода результатов решения, то это впечатление еще более усиливается, так как результаты выдаются в ходе вычислений по программе, не ожидая завершения обслуживания всех программ группы или пакета в целом.
Условием прерывания текущей программы является либо истечение выделенного кванта времени, либо естественное завершение (окончание) решения, либо прерывание по вводу-выводу, как при классическом мультипрограммировании. Для реализации режима разделения времени необходимо, чтобы компьютер имел в своем составе развитую систему измерения времени: интервальный таймер, таймер процессора, электронные часы и т.д. Это позволяет формировать группы программ с постоянным или переменным кванта времени-т.
Регламентный режим характеризуется определенностью во времени отдельных задач пользователя. Например, получение результатных сводок по окончании месяца, расчет ведомостей начисления зарплаты к определенным датам и т.д. Сроки решения устанавливаются заранее по регламенту в противоположность к произвольным запросам.
Этот режим имеет специфические особенности:
· потери поступающих на вход компьютера заявок и данных к ним не допускаются, поскольку их не всегда можно восстановить;
поток заявок от абонентов носит, как правило, случайный, непредсказуемый характер;
· время реакции компьютера на внешние воздействия, а также время выдачи результатов i-й задачи должны удовлетворять жестким ограничениям вида tP<= tР ДОП ,где tP - время решения задачи; tР ДОП - допустимое время решения.
Специфические особенности режима реального времени требуют наиболее сложных операционных систем. Именно на базе этого режима строятся так называемые диалоговые системы, обеспечивающие многопользовательский режим: одновременную работу нескольких пользователей с компьютером. Диалоговые системы могут иметь различное содержание: системы, обслуживающие наборы данных; системы разработки документов, программ, схем, чертежей; системы выполнения программ в комплексе «человек – машина» и др.
Диалоговый режим обеспечивает возможность пользователя непосредственно взаимодействовать с вычислительной системой в процессе работы пользователя, что позволяет ему контролировать выполнение программ и оперативно вмешиваться в процесс решения, внося необходимые изменения. Этот режим обеспечивается диалоговыми ми, которые, как правило, распределяют машинные ресурсы (технические и программные) между многими пользователями. Он не позволяет максимизировать загрузку компьютера, но существенно уменьшает время, затрачиваемое на отладку и решение задачи на компьютере.
Программы обработки данных находятся в памяти компьютера постоянно, в результате программа доступна в любое время, или в течение определенного промежутка времени, когда компьютер доступен пользователю. Взаимодействие пользователя с вычислительной системой в виде диалога может быть многоаспектным и определяться различными факторами: языком общения, активной или пассивной ролью пользователя; кто является инициатором диалога – пользователь или компьютер; временем ответа; структурой диалога и т.д.
Если инициатором диалога является пользователь, то он должен обладать знаниями по работе с процедурами, форматами данных и т.п. Если инициатор – компьютер, то машина сама сообщает на каждом шаге, что нужно делать с разнообразными возможностями выбора. Этот метод работы называется «выбором меню». Он обеспечивает поддержку действий пользователя и предписывает их последовательность. При этом от пользователя требуется меньшая подготовленность.
Взаимодействие человека с компьютером должно происходить в форме, удобной для человека. Существует несколько типов диалога – меню; вопросы, требующие ответа Да/Нет; шаблон; простой запрос и команда.
Реальные диалоговые системы используют несколько типов диалога, что позволяет повысить гибкость системы и снизить ее операционную сложность.
Диалоговый режим требует определенного уровня технической оснащенности пользователя. Возможность работы в диалоговом режиме может быть ограничена во времени начала и конца работы, а может быть и неограниченной.
Иногда различают диалоговый и запросный режимы, тогда под запросным понимается одноразовое обращение к системе, после которого она выдает ответ и отключается, а под диалоговым – режим, при которым система после запроса выдает ответ и ждет дальнейших действий пользователя.
Интерактивный режим предполагает возможность двустороннего взаимодействия пользователя с системой, т.е. у пользователя есть возможность воздействия на процесс обработки данных.
Режим телеобработки дает возможность удаленному пользователю взаимодействовать с вычислительной системой.
Телеобработка (удаленная обработка) – режим обработки данных при взаимодействии пользователей с СОД через линии связи. Телеобработка рассматривается в качестве самостоятельного режима обработки данных по следующим причинам. Во-первых, удаленность пользователей от СОД и наличие между ними специфического средства передачи данных – линии связи – порождает необходимость в специальных действиях пользователей при организации доступа к системе и завершении сеанса работы. Во-вторых, наличие линий связи налагает ограничения на форму и время обмена данными между пользователями и СОД. Эти ограничения приводят к необходимости специальных способов организации данных и доступа к ним, что в свою очередь отражается на структуре прикладных программ, используемых в режиме телеобработки.
Режим телеобработки характеризуется, прежде всего, спецификой доступа пользователя к системе и системы к данным, передаваемым через удаленные терминалы, т. е. связан в первую очередь с организацией обработки данных внутри СОД. При этом пользователи могут работать пакетном, диалоговом или «запрос–ответ» режимах. Каждый из этих режимов характеризуется специфичным способом взаимодействия пользователей с системой и соответствующим временем ответа.
Обработка информации является основной функцией компьютера. Для того чтобы числовая, текстовая, графическая и звуковая информация могла обрабатываться на компьютере, она должны быть представлены в форме данных.
Независимо от конкретного содержания процесса обработки данных пользователь взаимодействует с компьютером в одном из двух режимов: пакетном или диалоговом.
Пакетный режим обработки данных предполагает формирование ряда заданий (программ) в единый пакет с его последующим выполнением без непосредственного участия пользователя. Главным недостатком пакетной технологии является невозможность оперативного внесения изменений в процесс обработки в ходе его выполнения. В настоящее время благодаря широкому распространению персональных компьютеров степень использования пакетной технологии значительно уменьшилась. Фактически пакетный режим реализуется при начальной загрузке компьютера, когда последовательно в заданном порядке запускаются и выполняются заранее заданные последовательности программ. Черты пакетной технологии просматриваются при работе с электронной почтой, когда последовательно в автоматическом режиме осуществляется прием почты, проверка ее на наличие вирусов, отправка своих писем. [4]
Диалоговый режим требует определенного уровня технической оснащенности пользователя, то есть наличие терминала или ПЭВМ, связанных центральной вычислительной системой каналами связи. Этот режим используется для доступа к информации, вычислительным или программным ресурсам.
Диалоговая технология обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с пакетной технологией:
1. возможность настройки ресурсов компьютера под индивидуальные запросы пользователя;
2. оперативное внесение изменений в процесс обработки данных на основе анализа промежуточных результатов
3. параллельная работа ряда пользователей над общей задачей с использованием возможностей сетевых технологий;
4. использование экранных подсказок и справочной системы;
5. оперативный поиск в глобальных сетях;
6. возможность преобразования данных и результатов их обработки (в виде таблиц, графиков, диаграмм и др.);
7. ускорение процессов отладки программного обеспечения;
8. возможность визуального контроля (использование шаблонов, справочников для ввода типовых данных, ввода данных по образцу и др.);
9. оперативное управление контролем доступа к информационным ресурсам с учетом уровней привилегий пользователей.
Режим реального масштаба времени означает способность вычислительной системы взаимодействовать с контролируемыми или управляемыми процессами в темпе протекания этих процессов. Время реакции ЭВМ должно удовлетворять темпу контролируемого процесса или требованиям пользователей и иметь минимальную задержку. Как правило, этот режим используется при децентрализованной и распределенной обработке данных.
Режим телеобработки дает возможность удаленному пользователю взаимодействовать с вычислительной системой.
Интерактивный режим предполагает возможность двустороннего взаимодействия пользователя с системой, т.е. у пользователя есть возможность воздействия на процесс обработки данных.
Режим разделения времени предполагает способность системы выделять свои ресурсы группе пользователей поочередно. Вычислительная система настолько быстро обслуживает каждого пользователя, что создается впечатление одновременной работы нескольких пользователей.
Однопрограммный и многопрограммный режимы характеризуют возможность системы работать одновременно по одной или нескольким программам. Регламентный режим характеризуется определенностью во времени отдельных задач пользователя. Сроки решения устанавливаются заранее по регламенту в противоположность к произвольным запросам. [5]
2.4. Режимы обработки информации на компьютере
Вычислительные средства участвуют в процессе обработки информации в двух основных режимах: пакетном или диалоговом.
В случае, когда технология обработки информации на компьютере представляет собой заранее определенную последовательность операций, не требующую вмешательства человека, и диалог с пользователем отсутствует, информация обрабатывается в так называемом пакетном режиме. Суть его состоит в том, что программы обработки данных последовательно выполняются под управлением операционной системы как совокупность (пакет) заданий. Операционная система обеспечивает ввод данных, вызов требуемых программ, включение необходимых внешних устройств, координацию и управление технологическим процессом обработки информации.
Задачи, решаемые в пакетном режиме, характеризуются следующими свойствами:
• алгоритм решения задачи формализован, вмешательства пользователя не требуется;
• наличие большого объема входных и выходных данных, в основном хранящихся на устройствах хранения информации (например, жестких дисках компьютеров);
• расчет выполняется для большинства записей входных файлов;
• длительное время решения задачи — как правило, обусловлено большими объемами обрабатываемых данных;
• регламентность — задачи решаются с заданной периодичностью.
Пакетный режим возник первым и широко использовался с середины XX в., когда обработка информации на ЭВМ осуществлялась в специально создаваемых вычислительных центрах. Заказчики подготавливали исходные данные (обычно на перфокартах или перфолентах) и отправляли их в вычислительный центр, где данные обрабатывались и результаты обработки возвращались заказчику. С развитием персональных ЭВМ (начиная с 80-х гг. прошлого века) обработка данных стала осуществляться, в основном, непосредственно потребителями, поэтому в настоящее время пакетный режим используется достаточно редко. Сегодня более распространен диалоговый режим, когда необходимо непосредственное взаимодействие пользователя с компьютером и на каждое свое действие пользователь получает немедленные ответные действия компьютера. Диалоговый режим позволяет пользователю интерактивно управлять порядком обработки информации и получать результатные данные в виде необходимых документов либо файлов [6].
Таким образом, с точки зрения участия или неучастия пользователя в процессе обработки информации все информационные технологии могут быть разделены на пакетные и диалоговые.
Читайте также: