68842

Критерії вибору та вибір архітектури комп’ютера та периферії

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Задачі вибору архітектури комп’ютера та периферії. Критерії вибору: вартість, продуктивність, надійність, пропускна здібність, модульний принцип побудови, масштабованість, сумісність програмного забезпечення. Орієнтування на клас задач. Модернізованість. Вибір основних складових комп’ютера

Украинкский

2014-09-26

1.96 MB

0 чел.

Тема 11.  Критерії вибору та вибір архітектури комп’ютера та периферії.

Задачі вибору архітектури комп’ютера та периферії.   Критерії вибору: вартість, продуктивність, надійність, пропускна здібність, модульний принцип побудови, масштабованість, сумісність програмного забезпечення. Орієнтування на клас задач. Модернізованість. Вибір основних складових комп’ютера: процесор, чипсет, тип та  об'єм ОЗП, материнська плата, відеокарта, диск, монітор. Вибір периферійних пристроїв комп’ютера:, СD, DVD, СD-R, CD-RW, флеш-пам’ять, принтер, сканер, мультимедіа, модем, факс-модем та ін.

11.1.Система вибору  показників архітектури комп’ютера та периферії застосовується для всіх складових на різних рівнях організаційної структури підприємства: починаючи зі стратегічного менеджменту і закінчуючи окремими технологічними операціями. Серед основних напрямів використання показників вибору архітектури комп’ютера та периферії  потрібно особливо виділити:

  •  щоденне прийняття управлінських рішень. При підготовці рішення показники ефективності дозволяють порівнювати альтернативи;
  •  планування вдосконалення ділових процесів. Показники ефективності дозволяють побачити, наскільки поліпшиться ефективність ділового процесу внаслідок реалізації запропонованих змін;
  •  ідентифікацію і усунення операцій, що не додають вартості. Показники ефективності дозволяють виявити операції в ділових процесах, для яких співвідношення "ефективність/витрати" є незадовільним.

При виборі архітектури комп’ютера та периферії для впровадження їх на підприємстві необхідно:

  •  пересвідчитися, що архітектури комп’ютера та периферії відповідатиме (відповідатимуть) основним потребам всіх користувачів. Для цього необхідно документально зафіксувати потреби бізнесу з тією мірою подробиць, якої буде достатньо для порівняння одних архітектур комп’ютерів  та периферії з іншими;
  •  при виборі архітектури комп’ютерів та периферії необхідно виходити з того, наскільки вони підходить для задоволення потреб бізнесу підприємства, а не на її присутність на ринку.

При впроваджені комп’ютерів та периферії, необхідно вирішувати основну задачу – вони повинні мати показники, які перевищують світові зразки або впроваджувані  комп’ютери та периферія повинні бути найкращими  і відповідати заданим показникам якості. Такий підхід дозволить забезпечити ефективність функціонування всього підприємства з використанням комп’ютерів та периферії.

11.2. Методи вибору та оцінки комп’ютерів та периферії. Для рішення поставленої задачі будемо розглядати загальну схему вибору і оцінки комп’ютерів та периферії по показниках якості як кінцевий автомат A. Автомат А задається:

А = < Xi, MB, Xj, MO, V >,     (11.1)

де:

Xi - дані про показники якості комп’ютерів та периферії;

MB - методи вибору оцінюваної комп’ютерів та периферії;

MO - методи оцінок показників якості комп’ютерів та периферії;

V - вихідні результати (оцінки) - показники якості вибраних комп’ютерів та периферії.

Визначимо через Pm множину комп’ютерів та периферії, тоді згідно з математичною теорією розпізнавання образів можна знайти такі ІС Pk Î { Pm }, які мають схожі показники якості і їх можна віднести до одного класу. Наприклад, комп’ютери (робочі станції), комп’ютери (севери), лазерні принтери (чорно-білі), факс- модеми  і т.і. Далі, в залежності від класифікаційного угрупування, їх розділяють на підкласи (комп’ютери - персональні комп’ютери, комп’ютери середнього класу, менфрейми; принтери- матрічні, лазерні (чорно-білі, кольорові),струменеві і.т.д.).

Якщо Pk - множина  комп’ютерів чи периферії певного класу і припустимо, Pr {Pk} - комп’ютери чи периферія, які відносяться до Рr-го підкласу класу Рk (тобто мають схожі показники якості), тоді виникає необхідність у виборі кращих або таких, що задовольняють заданим вимогам - для забезпечення виконання заданих функцій.  Для оцінки рівня якості комп’ютерів чи периферії визначені наступні задачі [1].

Загальна задача. Серед комп’ютерів чи периферії підкласу Рr (P1, P2,. .., Pj,..., Pm), які характеризується показниками Rr = {F(Xi, Ak)}, i=1,..., m; k=1,..., n вибрати Рj, для якого {F(Xi, Ak)}®opt. Де Xi кількісні показники, Ak

- якісні показники.

Часткова задача (1). Серед підкласу комп’ютерів чи периферії Рr (P1, P2,. .., Pj,..., Pm), які характеризується показниками Rr = {F(Xi, Ak)}, i=1,..., m; k=1,..., n вибрати Рj, для якого {F(Xi, Ak)}®opt, при Xi £ Li, Ak £ Mi, де Li і Mi обмеження що накладаються на кількісні і якісні показники.

Часткова задача (2). Серед підкласу комп’ютерів чи периферії Рr (P1, P2,. .., Pj,..., Pm), які характеризується показниками Rr = {F(Xi, Ak)}, i=1,..., l,..., m; k=1,..., s,..., n вибрати Рj, по конкретних показниках Xil, Aks, при il = 1,..., l і il £ m, ks = 1,..., s і ks £ n.

Модель процесу оцінки і вибору [1] (мал. 11.1) описує загальну ситуацію оцінки і вибору комп’ютерів чи периферії, а також показує залежність між ними.

Як можна побачити, оцінка і вибір можуть виконуватися незалежно один від одного або разом, кожний з цих процесів вимагає застосування певних критеріїв. Процес оцінки і вибору може переслідувати декілька цілей, включаючи одну або більше з наступних:

  •  оцінка декількох архітектур комп’ютерів чи периферії і вибір однієї з них;
  •  оцінка однієї архітектури і збереження результатів для подальшого використання;
  •  вибір однієї архітектури з використанням результатів попередніх оцінок.

Як видно з мал. 11.1, вхідною інформацією для процесу оцінки і вибору комп’ютерів чи периферії є:

  •  визначення потреб користувача;
    •  цілі і обмеження проекту;
    •  дані про доступні архітектури комп’ютерів чи периферії;
    •  список критеріїв, які використовуються в процесі оцінки.

Результати оцінки можуть включати результати попередніх оцінок. При цьому не треба забувати, що набір критеріїв, які використовувалися при попередній оцінці, повинен бути сумісним з поточним набором. Конкретний варіант реалізації процесу (оцінка і вибір, оцінка для майбутнього вибору або вибір, заснований на попередніх оцінках) визначається перерахованими вище цілями.

МАЛ. 11.1. Модель процесу оцінки і вибору

Елементи моделі процесу включають:

  •  цілі, припущення і обмеження, які можуть уточнюватися в ході процесу;
  •  потреби користувачів, які відображають кількісні і якісні вимоги користувачів до архітектури комп’ютерів та периферії;
  •  критерії, які визначають набір параметрів, відповідно до яких проводиться оцінка і прийняття рішення про вибір;
  •  формалізовані результати оцінок однієї або більше архітектур комп’ютерів та периферії;
  •  рішення, що рекомендується (звичайно, або рішення про вибір, або подальша оцінка).

Процес оцінки і/або вибору може бути початий тільки тоді, коли особа, група або підприємство, далі особа яка приймає рішення (ОПР), повністю визначила для себе конкретні потреби і формалізувала їх у вигляді кількісних і якісних вимог в заданій предметній області. Термін "вимоги" користувача далі означає саме такі формалізовані вимоги. ОПР повинна визначити конкретний порядок дій і прийняття рішень з будь-якими необхідними ітераціями. Наприклад, процес може бути представлений у вигляді дерева рішень з його послідовним обходом і вибором підмножин кандидатів для більш детальної оцінки. Опис послідовності дій повинен визначати потік даних між ними. Визначення списку критеріїв засноване на вимогах користувача і включає:

  •  вибір критеріїв для використання з наведеного далі переліку;
    •  визначення додаткових критеріїв;
    •  визначення області використання кожного критерію (оцінка, вибір або обидва процеси);
    •  визначення однієї або більше метрик для кожного критерію оцінки;
    •  призначення ваги кожному критерію при виборі.

Для вирішення задач вибору архітектури комп’ютерів та периферії досліджені методи багатокритеріальної оптимізації. Виділені основні підходи до вирішення задач вибору при наявності багатьох критеріїв:

  1.  отримання загальної оцінки архітектури комп’ютерів та периферії (агрегація оцінок), за умови існування єдиної шкали оцінок;
  2.  послідовне виявлення переваг однієї архітектури комп’ютерів та периферії перед іншими, одночасно з дослідженням області допустимих рішень;
  3.  упорядкування архітектур комп’ютерів та периферії, за перевагами, шляхом визначення відношення переваг і з урахуванням вагових критеріїв;
  4.  зменшення невизначеності і “непорівнюваності” шляхом попарного порівняння архітектури комп’ютерів та периферії. Цей підхід застосовується, якщо немає можливості порівнювати різні критерії, але можна визначити відношення "краще-гірше" для будь-яких оцінок кожної шкали. При цьому потрібне виконання двох умов:
  5.  особа, яка приймає рішення, може порівнювати дві архітектури комп’ютерів чи периферії по будь-кому з критеріїв;
  6.  існує функція корисності U(Xi) з безперервними першими похідними, за допомогою якої проводиться упорядкування.

Дослідження різних підходів при рішенні задач вибору архітектури комп’ютерів чи периферії дозволило зробити наступні висновки:

  •  перший підхід до рішення задач вибору архітектури комп’ютерів та периферії може бути здійснений, якщо показники якості  дискретні або неперервні в деякому інтервалі;
  •  другий підхід відрізняється тим, що показники якості архітектури комп’ютерів та периферії невідомі, число показників необмежено, оцінки неперервні;
  •  третій підхід полягає в тому, що архітектура комп’ютерів чи периферії порівнюються між собою по показникам якості, які можна порівнювати між собою як окремо, так і за допомогою ранжування ваги;
  •  четвертий підхід використовується при виборі архітектури комп’ютерів та периферії по деяких заздалегідь заданих показниках якості, наприклад: по продуктивності; за часом реакції і т.д.

Аналіз розглянутих підходів при рішенні задач вибору архітектури комп’ютерів та периферії для  підприємства [1] дозволив визначити, що найбільш прийнятним (і часто використовуваним) є третій підхід. Це пов'язано з тим, що він дозволяє на кожному етапі розвитку архітектури комп’ютерів та периферії порівнювати між собою різні варіанти і в залежності від переваг одного над іншим, здійснювати вибір кращого, або методом експертних оцінок або методом ранжування ваги [1].

11.3. Процес оцінки та вибору архітектури комп’ютерів та/чи периферії . Метою процесу оцінки є визначення функціональності і якості архітектури комп’ютерів та периферії для подальшого вибору. Оцінка виконується відповідно до конкретних критеріїв, її результати включають як об'єктивні, так і суб'єктивні дані по кожному засобу. Процес оцінки включає наступні дії:

  •  формулювання задачі оцінки, включаючи інформацію про мету і масштаби оцінки;
  •  визначення критеріїв оцінки, які витікають з визначення задачі;
  •  визначення засобів-кандидатів шляхом перегляду списку кандидатів і аналізу інформації про конкретні засоби;
  •  оцінка засобів-кандидатів в контексті вибраних критеріїв. Необхідні для цього дані можуть бути отримані шляхом аналізу саме засобів і їх документації, опиту користувачів, роботи з архітектури комп’ютерами та периферією, виконання тестових прикладів, експериментального застосування засобів і аналізу результатів попередніх оцінок;
  •  підготовка звіту за результатами оцінки.

Одним з найважливіших критеріїв в процесі оцінки може бути потенційна можливість інтеграції кожного типу  комп’ютерів та периферії  - кандидатів з іншими комп’ютерами та периферією, що вже знаходяться в експлуатації або плануються до використання в даній організації. Масштаб оцінки повинен встановлювати необхідний рівень деталізації, необхідні ресурси і міру застосовності. Наприклад, оцінка повинна виконуватися для набору з одного або більш конкретних ІС. Список ІС - можливих кандидатів, формується з різних джерел: оглядів ринку комп’ютерів та периферії, інформації постачальників, оглядів архітектури комп’ютерів та периферії і інших подібних публікацій. Наступним

кроком є отримання інформації про архітектуру комп’ютерів та периферії або отримання їх самих або і те, і інше. Ця інформація може складатися з оцінок незалежних експертів, повідомлень і звітів постачальників комп’ютерів та периферії, результатів демонстрації можливостей комп’ютерів та периферії з боку постачальників і інформації, отриманої безпосередньо від реальних користувачів. Самі комп’ютери та периферія можуть бути отримані шляхом придбання або іншими способами. Оцінка і накопичення відповідних даних може виконуватися наступними способами:

  •  аналіз комп’ютерів та периферії і документація постачальника;
    •  опит реальних користувачів;
    •  аналіз результатів підприємств, які використали дані комп’ютери та периферію;
    •  перегляд демонстрацій і опит демонстраторів;
    •  виконання тестових прикладів;
    •  застосування комп’ютерів та периферії в пілотних проектах;
    •  аналіз будь-яких доступних результатів попередніх оцінок.

Існують як об'єктивні, так і суб'єктивні критерії. Результати оцінки відповідно до конкретного критерію можуть бути двоякими, знаходитися в деякому числовому діапазоні, являти собою просто числове значення або мати яку-небудь іншу форму. Для об'єктивних критеріїв оцінка повинна виконуватися за допомогою відтворюваних процедур, щоб будь-який інший фахівець, який виконує оцінку, міг отримати такі ж результати. Якщо використовуються тестові приклади, їх набір повинен бути заздалегідь визначений, уніфікований і документований. По суб'єктивних критеріях оцінки  архітектури комп’ютерів та периферії, вона  повинна оцінюватися групою фахівців і ОПР, які використовують одні і ті ж критерії. Необхідний рівень досвіду фахівців і ОПР повинен бути заздалегідь визначений. Результати оцінки повинні бути документовані у стандартній формі (для полегшення подальшого використання) і, при необхідності, затверджені. Звіт за результатами оцінки повинен містити наступну інформацію:

  •  Вступ. Загальний огляд процесу і перелік основних результатів;
  •  Передумови. Мета оцінки і бажані результати, період часу, протягом якого виконувалася оцінка, визначення ролей і відповідного досвіду фахівців, що виконували оцінку;
  •  Підхід до оцінки. Опис загального підходу, включаючи отримані комп’ютери та периферію, інформацію, що визначає контекст і масштаб оцінки, а також будь-які припущення і обмеження;
  •  Інформація про комп’ютери та периферію. Вона повинна включати наступне:
  1.  найменування ;
  2.  дані про постачальника, включаючи контактну адресу і телефон;
  3.  конфігурацію технічних засобів;
  4.  вартісні дані;
  5.  опис архітектури комп’ютерів та перифері, і область застосування;
  6.  етапи оцінки. Конкретні дії, виконувані в процесі оцінки, повинні бути описані з мірою деталізації, необхідною як для розуміння масштабу і глибини оцінки, так і для її повторення при необхідності;
  7.  конкретні результати. Результати оцінки мають бути представлені в термінах критеріїв оцінки. У тих випадках, коли звіт охоплює ряд архітектур комп’ютерів та периферії або результати даної оцінки будуть співставлятися з аналогічними результатами інших оцінок, необхідно звернути особливу увагу на формат представлення результатів, який сприятиме такому порівнянню. Суб'єктивні результати повинні бути відділені від об'єктивних і повинні супроводжуватися необхідними поясненнями;
  8.  висновки;

10) додатки. Формулювання задачі оцінки і уточнений список критеріїв.

Процеси оцінки і вибору тісно пов'язані один з одним. Результати оцінки можуть привести до необхідності модифікації цілей вибору і/або критеріїв вибору та їх ваги. У таких випадках може бути потрібна повторна оцінка. Коли аналізуються остаточні результати оцінки і до них застосовуються критерії вибору, може бути рекомендоване придбання комп’ютерів та периферії. Процес вибору тісно пов'язаний з процесом оцінки і включає наступні дії:

  •  формулювання задач вибору, включаючи цілі, припущення і обмеження;
  •  виконання всіх необхідних дій по вибору, включаючи визначення і ранжування критеріїв, визначення комп’ютерів та периферії - кандидатів, збирання необхідних даних і застосування ранжованих критеріїв до результатів оцінки для визначення засобів з найкращими показниками. Для багатьох користувачів важливим критерієм вибору є інтегрованість комп’ютерів та периферії з існуючим середовищем;
  •  підготовка звіту за результатами вибору.

У процесі вибору можливе отримання двох результатів:

  •  рекомендації щодо конкретних  комп’ютерів та периферії;
  •  запит на отримання додаткової інформації до процесу оцінки.

Масштаб вибору повинен встановлювати необхідний рівень деталізації, необхідні ресурси, графік і очікувані результати. Існує ряд параметрів, які можуть бути використані для визначення масштабу, включаючи:

  •  використання попереднього відбору (наприклад, відбір тільки тих  комп’ютерів та периферії, які працюють на конкретній платформі);
  •  використання раніше отриманих результатів оцінки, результатів оцінки із зовнішніх джерел або комбінації того і іншого.

У тому випадку, якщо попередні оцінки виконувалися з використанням різних наборів критеріїв або виконувалися з використанням конкретних критеріїв, але різними способами, результати оцінок повинні бути представлені в узгодженій формі. Після завершення даного кроку оцінка кожної архітектури комп’ютерів та периферії повинна бути представлена в рамках єдиного набору критеріїв і повинна бути порівнювана з іншими оцінками. Алгоритми, що зазвичай використовуються для вибору, можуть бути засновані на масштабі або ранзі. Алгоритми, засновані на масштабі, обчислюють єдине значення для кожної архітектури комп’ютерів та периферії шляхом множення ваги кожного критерію на його значення (з урахуванням масштабу) і складання всіх добутків. Архітектура комп’ютерів та периферії з найвищим результатом отримує перший ранг. Алгоритми, засновані на ранзі, використовують ранжування архітектури комп’ютерів та периферії - кандидатів по окремих критеріях або групах критеріїв у відповідності зі значеннями критеріїв в заданому масштабі. Потім, аналогічно попередньому, ранги зводяться разом і обчислюються загальні значення рангів.

При аналізі результатів вибору передбачається, що процес вибору завершений, архітектура комп’ютерів та периферії вибрана і рекомендована до використання. Проте, може виникнути потреба у більш точному аналізі для визначення міри залежності значень ключових критеріїв від відмінностей в значеннях характеристик комп’ютерів та периферії - кандидатів. Такий аналіз дозволить визначити, наскільки результат ранжування архітектури комп’ютерів та периферії залежить від оптимальності вибору вагових коефіцієнтів критеріїв. Він також може використовуватися для визначення істотних відмінностей між архітектурою комп’ютерів та периферії з дуже близькими значеннями критеріїв або рангами. Якщо жодна з архітектури комп’ютерів та периферії не задовольняє мінімальним критеріям, вибір (можливо, разом з оцінкою) може бути повторений для інших архітектур комп’ютерів та периферії - кандидатів.

Якщо відмінності між кандидатами неістотні, додаткова інформація може бути отримана шляхом повторного вибору (можливо, разом з оцінкою) з використанням додаткових або інших критеріїв. Рекомендації по вибору повинні бути суворо обгрунтовані. У разі відсутності адекватних архітектур комп’ютерів та периферії, як було відмічено вище, рекомендується розробити нову  архітектури комп’ютерів та периферії чи модифікувати існуючу.

Критерії оцінки і вибору формують базис для процесів оцінки і вибору і можуть приймати різні форми, включаючи:

  •  числові виміри в широкому діапазоні значень, наприклад, об'єм необхідної пам'яті;
  •  числові міри в обмеженому діапазоні значень, наприклад, простота освоєння, виражена в балах від 1 до 5;
  •  двійкові міри (істина/брехня, так/ні), наприклад, здатність підключення тих чи інших видів периферійного обладнання;
  •  міри, які можуть приймати одне або більше з кінцевих множин значень, наприклад, ОС, які підтримується вибраною архітектурою комп’ютерів.

Типовий процес оцінки і/або вибору може використовувати набір критеріїв різних типів [1]. Структура набору критеріїв приведена на мал. 11.2.

МАЛ. 11.2. Структура набору критеріїв

Кожний критерій має бути вибраний і адаптований експертом з урахуванням особливостей конкретного процесу. У більшості випадків тільки деякі з множини описаних нижче критеріїв виявляються прийнятними для використання, при цьому також додаються додаткові критерії. Вибір і уточнення набору критеріїв, є критичним кроком в процесі оцінки і/або вибору.

11.4. Аналіз і вибір комп’ютерів та периферії  в залежності від моделі функціонування інформаційних систем.

Сучасний етап економічного розвитку підприємств в світі, характеризується розширенням і вдосконаленням форм і методів управління ними з використанням ІС, які застосовують комп’ютери та периферію різного типу та класу. Розвиток ІС на підприємствах в останні 30 років наочно демонструє ефект маятника: централізована модель обробки інформації на базі мейнфреймів, яка домінувала до середини 80-х років, усього за декілька років поступилася своїми позиціями розподіленій архітектурі однорангових мереж персональних комп'ютерів (ПК), але потім почався зворотній рух до централізації ресурсів системи, і сьогодні в фокусі уваги виявилася технологія клієнт/сервер, яка ефективно об'єднує переваги своїх попередників. Дослідження ІС має намір розглянути процес їх розвитку як послідовність чотирьох хвиль еволюції:

  •  перша хвиля (1960-1970 рр.): ІС будувалися на базі мейнфреймів по принципу "одне підприємство - один центр обробки", а стандартом середовища виконання додатків була ОС MVS фірми IBM;
  •  друга хвиля (1970-1980 рр.): перші кроки децентралізації ІС, в процесі якої інформаційні технології в організаціях і установах використовують міні-комп'ютери класу DEC VAX, IBM AS/400. Паралельно активно впроваджуються високопродуктивні СУБД типу DB2, ADABAS і пакети прикладних програм типу SAS, Walker і ін. Таким чином, кардинальною новиною ІС другої хвилі була дворівнева модель організації системи "мейнфрейм - міні-комп'ютери" з інформаційною основою у вигляді централізованої бази даних і прикладних пакетів. Наприклад, для ВМС Північного флоту колишнього СРСР: Североморськ - мейнфрейм і централізовані бази даних та прикладні пакети; військові бази - міні-комп'ютери на базах флоту і кораблях;
  •  третя хвиля (1980 - 1990 рр.): бум розподіленої обробки, головною рушійною силою якою був масовий перехід користувачів з мейнфреймів і міні-комп'ютерів на ПК (за деякими оцінками, на кінець 1994 р. сектор ПК складав майже 60% комп'ютерного ринку, а світовий парк ЕОМ цього класу нараховував більше ніж 170 млн. штук). Логіка централізованого управління в країнах соцтабору і корпоративного бізнесу в інших країнах світу зажадала об'єднання розрізнених ЕОМ (робочих місць) в єдину ІС - з'явилися обчислювальні мережі і розподілена обробка.

Однак дуже скоро в однорангових мережах стали виявлятися перші ознаки ієрархічності - спочатку у вигляді виділених файл-серверів, серверів друку, телекомунікаційних серверів, а потім і серверів додатків. На якийсь час зростаючу потребу в концентрації ресурсів ІС, відповідальних за адміністрування системи, підтримку централізованої (корпоративної) БД і виконання пов'язаних з нею централізованих додатків, вдалося задовольнити в моделі середнього підприємства або підрозділів великих організацій, за рахунок використання UNIX - серверів та розподіленої БД на базі СУБД ORACLE. Цей процес проходив з високою інтенсивністю, так наприкінці 2001 року в світі було встановлено 2,5 млн. UNIX-cеpвеpів і робочих станцій. Така структура ІС означає, до деякої міри, повернення до дворівневої моделі другої хвилі, але зрозуміло з у новій якості. Так, з розвитком ІС третього покоління ідея чистої (однорангової) розподіленої обробки помітно почала здавати позиції ієрархічній моделі клієнт/сервер.

  •  четверта хвиля (1990 -? ??? рр.): знаходиться в фазі становлення, але дослідження дають можливість зробити висновок, що характерною рисою сучасних ІС є їх ієрархічна організація за якої централізована обробка і єдине управління ресурсами ІС на верхньому рівні поєднуються з розподіленою обробкою на нижніх. Подібна побудова ІС є свого роду компромісом між бажанням використовувати комфорт графічного інтерфейсу індивідуальних додатків і вимогами максимальної доступності даних для всіх клієнтів системи, підвищенням швидкості обробки, простоти адміністрування і зниження експлуатаційних витрат.

Засновуючись на сказаному можна зробити висновок, що сьогодні можливі чотири форми організації стратегії функціонування інформаційних систем на підприємстві, які забезпечують:

  •  централізоване зберігання і обробку інформації при централізованому управлінні економіко-виробничими об'єктами;
  •  централізоване зберігання і обробку інформації при децентралізованих або незалежних системах управління (за допомогою систем колективного користування);
  •  розподілене зберігання і обробку інформації при централізованому управлінні;
  •  розподілену обробку і зберігання при децентралізованому управлінні.

При цьому, розподілена обробка даних дозволяє:

  •  прискорити обробку інформації за рахунок максимального наближення засобів обробки даних до місць їх виникнення і використання;
  •  ефективно задовольняти різноманітні і швидкозмінні інформаційні потреби управлінського персоналу;
  •  забезпечувати прийняття рішень щодо об'єктів оперативного управління;
  •  знижувати витрати на утримання всієї ІС;
  •  збільшувати гнучкість і підвищувати живучість систем (вихід з ладу одного комп'ютера не приводить до відмови всієї системи);
  •  виконавцям безпосередньо брати участь в процесі управління;
  •  підвищувати якість і надійність в прийнятті рішень.

11.4.1. Вибір платформи, конфігурації і базових компонент інформаційної системи. Організація ІС підприємств на базі моделі четвертого покоління дозволить ефективно її використовувати за умови якісного вибору платформи, конфігурації і базових компонент інформаційної системи, таких як:

  •  мережева ОС, призначена для забезпечення основних мережевих сервісів, для організації спільного доступу до файлів і принтерів, для роботи серверу додатків при реалізації моделі "клієнт-сервер";
  •  сервер БД, що забезпечує виконання всіх операцій з БД, зберігання і підтримку цілісності БД, високу доступність і швидкість обробки даних;
  •  сервер електронної пошти, що дозволяє організувати обмін повідомленнями на внутрішньому і зовнішньому рівнях, налагодити організацію спільної роботи користувачів в рамках організації, а також групове та індивідуальне планування;
  •  сервер віддаленого доступу, що забезпечує співробітникам віддалених філіалів підприємства прозорий доступ до корпоративних даних і основних мережевих ресурсів і сервісів;
  •  сервер управління системою, що дає можливість централізовано вирішувати задачі мережевого адміністрування, надаючи зручні засоби віддаленого управління і діагностування системи, обліку апаратного і програмного забезпечення.

Особливу роль відіграє постачальник Internet-послуг, який забезпечує підприємство інформаційними ресурсами Web-вузлів (мал. 6.13), інтерактивним доступом до баз даних, засобів пошуку, і інформаційних систем, які передають повідомлення у відповідь на запити користувача (мал. 6.14). Архітектура Internet-Intranet ІС підприємства може якісно працювати тільки при виробленні і виборі ефективної політики і ефективних процедур безпеки для підприємств, ІС яких підключені до Internet. За використання ефективної політики і ефективних процедур безпеки в Internet підприємства, повинен відповідати постачальник (провайдер) Internet-послуг.

11.4.2. Вибір архітектури комп’ютера та периферії (апаратної платформи і конфігурації ІС). Вибір архітектури комп’ютера та периферії ІС являє собою надзвичайно складну задачу. Це пов'язано, зокрема, з характером прикладних систем, який значною мірою може визначати робоче навантаження ІС. Однак часто виявляється важко з достатньою точністю передбачити саме навантаження, особливо у випадку, якщо система повинна обслуговувати декілька груп різнорідних за своїми потребами користувачів. Наприклад, іноді навіть безглуздо говорити, що для кожних N користувачів необхідно в конфігурації сервера мати один процесор, оскільки для деяких прикладних систем, зокрема, для ІС в області управління атомною станцією, можуть бути потрібні 2-4 процесори для забезпечення запитів оператора (користувача). З іншого боку, навіть одного процесора на сервері може бути цілком достатньо для підтримки 15-40 користувачів, які працюють з прикладним пакетом "Галактика", "Бест", "1С Підприємство", "Oracle*Financial". Інші прикладні системи ІС можуть виявитися ще менш вибагливими. Але потрібно пам'ятати, що навіть якщо робоче навантаження вдається описати з достатньою точністю, звичайно швидше можна тільки з'ясувати, яка конфігурація не справиться з даним навантаженням, а ніж з упевненістю сказати, що дана конфігурація системи буде обробляти задане навантаження, якщо тільки відсутній певний досвід роботи з додатком.

Аналіз наведений в [ 1] показує, що робоче навантаження істотно визначається "типом використання" ІС. Наприклад, в ІС можна виділити сервери NFS, сервери управління базами даних і ОС, які працюють в режимі розділення часу. Ці категорії елементів ІС перераховані в порядку збільшення їх складності. Як правило, сервери СУБД значно більш складні, ніж сервери NFS, а сервери розділення часу, особливо ті, які обслуговують різні категорії користувачів, є найбільш складними для оцінки. На щастя, існує ряд спрощуючих факторів. По-перше, навантаження на ІС в середньому згладжується особливо при наявності великого колективу користувачів (хоч майже завжди мають місце передбачувані піки). Наприклад, відомо, що навантаження на систему досягає пікових значень через 1-1.5 години після початку робочого дня або закінчення обідньої перерви і різко падає під час обідньої перерви. З великою імовірністю навантаження буде наростати до кінця місяця, кварталу або року. По-друге, універсальний характер більшості найбільш складних для оцінки ІС, які працюють в режимі розділення часу, передбачає і велику різноманітність додатків, які виконуються на них, і які, в свою чергу, стараються завантажити різні частини системи. Далеко не всі додатки інтенсивно використовують процесорні ресурси, і не всі з них пов'язані з інтенсивним введенням/виведенням. Тому суміш таких додатків на одній ІС може забезпечити досить рівномірне завантаження всіх ресурсів. Природно неправильно підібрана суміш може дати протилежний ефект.

Всі, хто має справу із задачею вибору ефективної конфігурації  (архітектури комп’ютерів та периферії) ІС, повинні починати з визначення відповідей на два головних питання: який сервіс повинен забезпечуватися системою і який рівень сервісу може забезпечити дана конфігурація. Маючи набір цільових показників продуктивності кінцевого користувача і вартісних обмежень, необхідно спрогнозувати можливості певного набору компонентів, які включаються в конфігурацію ІС. Хто спробував це зробити, знає, що подібна оцінка складна і пов'язана з неточністю. Чому оцінка конфігурації ІС така складна? Як приклад, можна назвати деякі з причин:

  •  подібна оцінка прогнозує майбутнє: передбачувану комбінацію пристроїв, майбутнє використання програмного забезпечення, майбутніх користувачів;
  •  конфігурації апаратних і програмних засобів складні, пов'язані з визначенням множини різнорідних по своїй суті компонентів системи, внаслідок чого складність швидко збільшується. Декілька років тому існувала тільки одна обчислювальна парадигма: мейнфрейм з терміналами. У наш час за вибором користувача можуть використовуватися декілька обчислювальних парадигм з великою різноманітністю можливих конфігурацій системи для кожної з них. Кожне нове покоління апаратних і програмних засобів забезпечує настільки більше можливостей, ніж їх попередники, що відносно нові уявлення про їх роботу постійно руйнуються;
  •  технологічні удосконалення в напрямах розробки комп'ютерної техніки - апаратних засобів, функціональної організації систем, операційних систем, ПО СУБД, ПО "середнього" шару (middleware), постійно ростуть. У той час, коли який-небудь виріб набув широкого використання і добре вивчений, він часто розглядається як вже застарілий;
  •  доступна споживачеві інформація про системи, операційні системи, програмне забезпечення інфраструктури (СУБД і монітори обробки трансакцій) як, правило, носить дуже загальний характер. Структура апаратних засобів, на базі яких працюють програмні системи, стала настільки складною, що експерти в одній області рідко є такими в іншій;
  •  інформація про реальне використання систем рідко є точною. Більш того користувачі завжди знаходять нові способи використання обчислювальних систем, як тільки стають доступними нові можливості;

При стількох невизначеностях дивно те, що багато конфігурацій комп’ютерів та периферії  ІС працюють досить добре. Оцінка конфігурації комп’ютерів та периферії все ще залишається деяким видом мистецтва, але до неї можна підійти і з наукових позицій. Набагато простіше вирішити, що певна конфігурація комп’ютерів та периферії не зможе обробляти певні види навантаження, ніж визначити з упевненістю, що навантаження може оброблятися при певних обмеженнях продуктивності. Більш того реальне використання ІС показує, що має місце тенденція заповнення всіх доступних ресурсів. Як наслідок, ІС, які мають навіть деякі надмірні ресурси, згодом не зможуть сприймати додаткове навантаження.

Для проведення аналізу конфігурації комп’ютерів та периферії, ІС (під якою розуміється весь комплекс комп'ютерів, периферійних пристроїв, мереж і програмного забезпечення) повинна розглядатися як ряд сполучених компонентів. Наприклад, мережі ІС складаються з клієнтів, серверів і мережевої інфраструктури. Мережева інфраструктура ІС включає середовище (часто декількох типів) разом з мостами, маршрутизаторами і системою мережевого управління, яка підтримує її роботу. До складу клієнтських систем і серверів входять центральні процесори, ієрархія пам'яті, шин, периферійних пристроїв і ПО. Обмеження продуктивності деякої конфігурації у будь-якому напрямі (наприклад, в частині організації дискового вводу/виводу) звичайно можуть бути передбачені виходячи з аналізу найбільш слабких компонентів. Оскільки сучасні ІС майже завжди включають декілька співпрацюючих систем, точна оцінка повної конфігурації вимагає її розгляду як на макроскопічному рівні (рівні мережі), так і на мікроскопічному рівні (рівні компонент або підсистем). Ця ж методологія може бути використана для настроювання ІС після інсталяції її компонент: мережевих ОС, ОС, СУБД, графічних пакетів, броузерів і т. п. При цьому, настроювання всієї системи і мережі виконується, як правило, після попередньої оцінки і аналізу вузьких місць. Більш точно, настроювання конфігурації являє собою процес визначення найбільш слабких компонентів в ІС і усунення вузьких місць. Потрібно зазначити, що вибір тієї або іншої апаратної платформи, конфігурації і ОС визначається рядом загальних вимог, а також переліком задач, рішення яких є першочерговим. Перша група задач, як відмічено вище - бізнес-задачі. Друга група задач не пов'язана з конкретною областю діяльності і являє собою загальні вимоги до комп’ютерів та периферії ІС ( див. розділ 3.[1]):

  •  відношення вартість/продуктивність;
  •  надійність і відмовостійкість;
  •  масштабованість;
  •  сумісність і мобільність програмного забезпечення;
  •  економічна ефективність,
  •  а також:
  •  організація спільного використання файлів і принтерів;
  •  забезпечення доступу до корпоративної бази даних;
  •  можливість обміну повідомленнями;
  •  настільні додатки для повсякденних операцій;
  •  підключення до Internet;
  •  забезпечення зв'язку з віддаленими філіями.

Таким чином, базовими компонентами ІС, необхідними для рішення першочергових задач є конфігурація ІС. Сьогодні типовий сервер має 512 Мгб оперативних пам'яті (ОП) і 120-240 Гбайт дискової пам'яті . Якщо вимоги до сервера високі, то потрібно сконцентруватися на оцінці так званого "суперсервера" - системи, яка включає в себе пристрої пам'яті великої місткості, високошвидкісні шини і декілька процесорів. Суперсервери використовуються, звичайно, аби усунути "вузькі місця". "Вузьке місце" - це місце або умова в мережі ІС, що зменшує доступність ресурсів. Швидкість, з якою мережа ІС обробляє піковий трафік, називається пропускною спроможністю. На пропускну спроможність впливають декілька чинників, включаючи кабельну систему, продуктивність сервера і продуктивність робочих станцій. "Вузькі" місця на сервері впливають на пропускну спроможність всієї мережі ІС, тому важливо закуповувати обладнання, яке може справитися із навантаженням мережі і усунути "вузькі місця". У разі неадекватності кабельної системи, плат мережевого інтерфейсу або сервера, коли багато користувачів одночасно звертається до мережі, продуктивність падає. З іншого боку, продуктивність може падати і коли усього лише один користувач звертається до локальної мережі ІС. Це буває в тому випадку, коли даний користувач завантажує сервер інтенсивними обчислювальними задачами або використовує кабель для передачі великих файлів даних. Хоч вимоги до сервера мережі ІС важко оцінити заздалегідь, поки фактично немає в розпорядженні власне мережі, і користувачі не приступили до роботи, правильне планування і оцінка допоможуть більш точно визначити, де можуть виникати "вузькі місця", і що треба зробити, аби зменшити їх вплив на продуктивність.

Розглянемо наступні методи поліпшення ефективності (продуктивності) ІС (деякі з них досить дорогі).

1). Сервер повинен мати:

  •  адекватну ОП. Рекомендується починати з 512 мегабайт;
  •  високопродуктивний жорсткий диск великої місткості;
  •  високопродуктивну шину, таку як EISA, PCI, SCSI;
  •  високопродуктивні інтерфейсні плати з 32- або 64-розрядним інтерфейсом і великими буферами.

2). Мережа ІС:

  •  необхідно використати в локальній мережі ІС плати Ethernet 100 Мбіт/с або 1 Гбіт/с, або відповідні технологій, які додатково збільшать продуктивність мережі;
  •  для зв'язку сегментів локальних мереж необхідно використати високошвидкісні міжмережеві кабелі і маршрутизатори;
  •  якщо мережа ІС має багато (більше ніж 40) робочих станцій, розбивати її на сегменти не більше ніж по 20 робочих станцій.

Для збільшення швидкості роботи мережевих ОС, що використовуються на серверах (наприклад, NetWare, Windows NT/2000 сервер, UNIX, OS/2, Linux), необхідно нарощувати ОП. ОП (RAM - Random Access Memory) визначає допустимий об'єм і швидкість процедур, які одночасно виконуються і використову ється для організації файлових кеш-буферів, буферів передачі даних і інших задач. Основні виробники: Micron, Motorola, Texas Instruments. Основні параметри: тип пам'яті (наприклад, FPM, EDO, SDRAM, DDR), час доступу (> 233нс), об'єм, в мегабайтах - Mb (сучасний стандарт: 512 -1024Mb).

Пам'ять на диску. Жорсткий диск сервера - це один з основних чинників, що впливає на продуктивність мережі ІС. Жорсткий диск, (HDD - Hard Disk Drive), це накопичувач інформації на якому зберігається програмне забезпечення і файли користувача, важливий не тільки об'єм жорсткого диска, але і надійність, швидкодія (основні виробники: Quantum, Western Digital, IBM, SeaGate). Основні параметри: протокол передачі даних (IDE, SCSI), час доступу (8-10мс), швидкість обертання (IDE - 7400 об/хв, SCSI - 10000 об/хв), об'єм, в гігабайтах - Gb (сучасний стандарт >120 Gb). Ще декілька років тому було дуже важливо правильно оцінити потрібний тип дисковода і його продуктивність. Сьогодні більшість серверних систем мають жорсткі диски з надзвичайно високими показниками об'єму пам'яті і продуктивності. Потреби в дисковому просторі важливо оцінити заздалегідь. Диск сервера повинен містити файли додатків, а також файли даних. Користувачам ІС також необхідна дискова пам'ять для їх особистих додатків і даних. Потрібно почати з диска, що відповідає вашим найближчим потребам і який забезпечує можливості для майбутнього їх росту. Деякі мережеві ОС (наприклад, NetWare 4.x/5х ) використовують технологію стиснення, яка зменшує об'єм текстових файлів ASCII приблизно на 50%. Цей додатковий простір також треба брати до уваги, але не всі файли можуть стискатися з таким коефіцієнтом.

Системи архівації і зберігання резервних копій. Система архівації на сервері є іще однією важливою вимогою до умов експлуатації комп’ютерів та периферії ІС. Якщо відбувається централізація серверів, то виконувати архівацію значно дешевше і легше. Наприклад, адміністратор ІС, у визначений час може виконувати на всіх серверах процедуру архівації. Якщо сервери не централізовані, то повинен виконувати архівацію кожний підрозділ ІС , реалізовуючи автоматичні системи архівації, або можна архівувати дані централізовано, що може вплинути на продуктивність. Централізована архівація може являти собою ефективну за вартістю можливість. Наприклад, можна приєднати до мережі виділену для цієї мети систему архівації великої місткості, яка буде забезпечувати архівацію для групи серверів. Або можна використати системи архівації на магнітній стрічці, системи копіювання на оптичних дисках або системи дублювання, які працюють в реальному часі і дублюють не тільки дані, але і апаратне забезпечення. Існує ряд систем автоматичної архівації. Дуже зручні системи зі змінними магнітними або оптичними дисками, оскільки при необхідності вони забезпечують швидкий доступ до збережених файлів.

RAID - системи для серверів ІС. Основні задачі, які дозволяють вирішити RAID, це забезпечення відмовостійкості дискової системи і підвищення її продуктивності. Відмовостійкість досягається за рахунок того, що вводиться надлишковість. У RAID об'єднується більше дисків, ніж це необхідно для отримання необхідної місткості. Продуктивність дискової системи підвищується за рахунок того, що сучасні інтерфейси (зокрема, SCSI) дозволяють здійснювати операції запису і читання фактично одночасно на декількох дисках.

МАЛ. 11.3. Масив з паралельним доступом

Тому в першому н наближенні можна розраховувати, що швидкість запису або читання, у разі застосування RAID, збільшується пропорційно до кількості дисків, які об'єднуються в RAID. Можливість одночасної роботи з декількома дисками можна реалізувати двома способами: з використанням паралельного доступу (parallel-access array) (мал. 11.3) .

У випадку, наведеному на мал. 11.4 швидкість запису (рівно як і швидкість читання) збільшується пропорційно до кількості дисків, об'єднаних в RAID. Для організації незалежного доступу робочий простір дисків також розмічається на зони певного розміру (блоки). Однак, на відміну від попереднього випадку, кожний запит на запис або читання обслуговується тільки одним диском (мал. 11.4).

МАЛ. 6.21. Масив з незалежним доступом.

МАЛ. 11.4. Масcив з незалежним доступом

Природно, в цьому випадку швидкість запису буде не вищою, ніж при роботі з одним диском. Однак масив з незалежним доступом в кожний момент часу може обслуговувати одночасно декілька запитів, кожний диск обслуговує свій запит.

Таким чином, обидва архітектурних рішення сприяють підвищенню продуктивності ІС, але механізм підвищення продуктивності у цих рішень різний. Відповідно, властивості RAID істотно залежать від того, який з цих двох механізмів в ньому використовується. Саме тому при порівнянні RAID різного рівня насамперед необхідно порівнювати розмір логічних блоків. Точніше кажучи, не власне розмір, а співвідношення розміру блоку і величини запиту на обслуговування (обсяг інформації, що підлягає запису або читанню).

Іншим чинником, що впливає на продуктивність, є спосіб розміщення надлишкової інформації на серверах ІС. Надлишкова інформація може зберігатися на спеціально виділеному для цього диску і може розподілятися по всіх дисках. І, нарешті, в RAID різного рівня застосовуються різні способи обчислення надлишкової інформації. Це також впливає на характеристики RAID (надійність, насамперед, продуктивність і вартість). Основні способи: повне дублювання інформації, застосування кодів з корекцією помилок (застосовується код з корекцією одиночних помилок і виявленням подвійних помилок ECC код Хеммінга) і обчислення парності (Parity). Для забезпечення ефективності серверів ІС, комісією радників по RAID (RAID Advisory Board: RAB), стандартизовано 8 варіантів (рівнів) об'єднання дисків в масиви: від RAID-0 до RAID-7. Номери рівнів визначені просто в порядку, в якому були запропоновані різні варіанти і не пов'язані з характеристиками RAID. Застосовуються також комбіновані рівні, наприклад, рівень 0+1 означає RAID рівня 0, але в цей RAID об'єднані не одиночні диски, а декілька RAID рівня 1 (декілька дзеркальних дисків). При цьому, RAID-0, строго кажучи, не є надлишковим масивом (RAID); проте, даний термін широко застосовується і тому дозволений RAB. Рівні 6 і 7 з різних причин застосовуються дуже рідко. Наприклад, RAID 7 є зареєстрованою торговою маркою Storage Computer Corporation (SCC), тому застосовується виключно у виробах цієї фірми. Більш того деякі виробники RAID-контролерів рівнями 6 і 7 називають не стандартизовані або комбіновані рівні. Наприклад, в контролерах фірми Mylex під RAID рівня 6 мають на увазі комбінований рівень 0+1, а під RAID рівня 7 - об'єднання декількох дисків в один логічний. Класифікація рівнів RAID, складена з урахуванням зроблених вище зауважень, приведена [1].

У RAID рівнів 3, 4 і 5 застосовується обчислення парності шляхом застосування до записуваних блоків операції « виключне АБО» (XOR) (Parity), що дозволяє використати меншу кількість надлишкових дисків.

У RAID рівня 3 (Bit-Interleaved Parity) для забезпечення відмовостійкості вводиться один додатковий диск, на який записується додаткова (контрольна) інформація. При записуванні дані розбиваються на блоки, кожен з яких записується на окремий диск. Потім обчислюється контрольна сума, яка записується на додатковий диск. При виході з ладу будь-якого диска дані на ньому можна відновити за контрольним даними і даним, які залишилися на справних дисках. Як і в RAID рівня 2 розшарування даних для запису або читання здійснюється на рівні бітів (взагалі кажучи, допускається і розшарування на рівні байтів). Таким чином, в RAID рівня 3 реалізується практично в чистому вигляді архітектура з паралельним доступом.

RAID рівня 4 (Block-Interleaved Parity) відрізняється від RAID рівня 3 насамперед, великим розміром записуваного блоку даних (більшим, ніж розмір записуваних даних). Типове значення кратне розмірові сектора жорсткого диска. Це і є головна відмінність між RAID 3 і 4.

RAID рівня 5 (Block-Interleaved Distributed-Parity) так само, як і RAID рівня 4, відрізняється від RAID рівня 3 великим розміром блоку записуваних даних. Крім того, на відміну від RAID рівня 4, для зберігання надлишкової інформації не виділяється окремий диск, а контрольна інформація записується на різні диски по черзі. Таке розміщення надлишкової інформації дозволяє підвищити продуктивність дискового масиву, про що буде сказано далі. Однак, підкреслимо, головна відмінність RAID рівнів 3 і 5 складається, всупереч поширеній думці, не в методі зберігання надлишкової інформації, а в розмірі логічних блоків, які записуються на кожний диск. На відміну від RAID рівня 3, в RAID рівня 5 реалізується архітектура з незалежним доступом.

Продуктивність RAID. Основне застосування технологія RAID знайшла в серверах ІС. Тому такі показники як швидкість запису або швидкість читання важливі, звичайно, але не відображають здатність системи загалом (сервера) виконувати свою основну задачу обслуговувати одночасно велику кількість клієнтів. У реальних умовах ІС, в якій встановлено RAID (сервер), формує потік запитів до RAID на обслуговування. Принципи, покладені в основу побудови RAID дозволяють одночасно обслужити декілька таких запитів або швидше звільнитися (в RAID-3) для обслуговування чергового запиту. Проте, при інтенсивному потоці заявок на обслуговування, RAID може бути зайнятий обслуговуванням попередніх запитів. У цьому випадку черговий запит чекає, коли RAID звільниться. Таким чином, перевантаження RAID інтенсивним потоком запитів приводить насамперед до збільшення часу обслуговування чергового запиту. Тому у якості критерію продуктивності RAID прийнято вважати час очікування обслуговування при певній інтенсивності потоку запитів. Розглянемо, яким же чином принципи, закладені в RAID різного рівня, впливають на час очікування обслуговування.

Час очікування обслуговування. RAID різного рівня, природно, по-різному поводять себе при збільшенні кількості запитів. Це пов'язано насамперед зі співвідношенням розміру блоків на дисках і розміру даних, які записуються. Для ілюстрації на мал. 11.5 приведене співвідношення розміру запитів і розміру блоків для двох випадків: запис або читання великого файла («довгий» запит) і малого файла («короткий» запит).

МАЛ. 11.5. Співвідношення довжини запитів і розміру логічних блоків

Даний малюнок відповідає RAID рівня 3 або 4 (в залежності від величини запиту на обслуговування), організованого на трьох дисках. «Довгий» запит добре ілюструє особливості RAID рівня 3. Такий запит розбивається на окремі блоки. Половина цих блоків (відповідно до малюнка) записується на один диск, а половина на іншій. Одночасно на третій диск записується контрольна інформація. Операція обчислення парності - дуже швидка операція і легко реалізується апаратно.

Тому додатковими затримками часу, пов'язаними з обчисленням надлишкової операції, можна нехтувати. У результаті великий файл буде записаний або прочитаний у двічі швидше (для системи з 3-х дисків, як на мал. 6.19) ніж, коли запис здійснювався б на одиночний диск. Однак будь-який інший запит, що поступив в цей час, буде чекати обслуговування. Таким чином, при інтенсивному потоці запитів час очікування може бути вельми значним. «Короткий» запит відповідає режиму роботи RAID рівня 4 або 5. Якщо розмір файла, який записується, менше ніж розмір логічного блоку, то такий файл, природно, не може бути розбитий на частини. Він увесь розміщується на якому-небудь одному диску. Тому і швидкість запису повинна була б бути точно такою, як і при записі на одиночний диск. Однак контрольна інформація, пов'язана з блоком, який модифікується, відповідає всьому блоку, а не тільки тій частині, яка модифікується. Тому реально, щоб виконати запис, необхідно спочатку прочитати блок, який модифікується і контрольну суму, потім обчислити нове значення контрольної суми і тільки після цього записати модифікований блок і нове значення контрольної суми. Замість операції запису в RAID-5 і -4 фактично здійснюється операція «читання-модифікація-запис». Таким чином, в RAID рівня 4 і 5 швидкість запису практично удвічі гірша, ніж при використанні одиночного диска. Це найбільша проблема в RAID рівня 5, і виробники RAID- контролерів ведуть інтенсивні роботи по її подоланню. Однак наявність такої проблеми ще не свідчить про те, що RAID рівня 5 має низьку продуктивність або поступається за цим показником RAID рівня 3. При читанні, RAID рівня 4 або 5 може одночасно обслужити декілька запитів, завдяки чому продуктивність RAID рівня 5 може залишатися високою навіть при вельми інтенсивному потоці запитів на обслуговування. У RAID рівня 5 одночасно також може обслуговуватися і декілька запитів на запис. Саме для цього контрольна інформація розміщується не на одному диску, а чергується на всіх. Тому, загалом, час очікування обслуговування при інтенсивному потоці малих запитів в RAID рівня 5 виявляється кращим, ніж, наприклад, в RAID рівня 3. Типова залежність часу обслуговування запитів малого розміру (в потоці 25% запитів на запис) для RAID різних рівнів приведена на мал. 11.6.

 

МАЛ. 11.6. Залежність часу обслуговування запитів

від інтенсивності запитів.

Зазначимо, що умови вимірювання близькі до реальних умов в системі з централізованою базою даних клієнт - серверної технології.

Форми кривих для RAID різного рівня добре пояснюють поведінку системи з RAID в реальних умовах. RAID-0+1 забезпечує мінімальний час обслуговування при набагато більш інтенсивному потоці запитів, ніж всі інші рівні RAID. Більш того збільшення часу обслуговування при збільшенні інтенсивності потоку запитів відбувається плавно, завдяки чому зменшення продуктивності майже непомітне для більшості користувачів. Трохи гірші характеристики має система, яка використовує RAID-1. При збільшенні інтенсивності запитів збільшення часу обслуговування практично пропорційне числу запитів (приблизно еквівалентно кількості підключених до системи користувачів). Плавне зниження продуктивності добре сприймається користувачами. У більшості випадків саме RAID рівня 1 або рівня 0+1 забезпечують найкращу продуктивність в реальних ІС. RAID рівня 3 забезпечує дуже високу продуктивність при рідких запитах, але при збільшенні інтенсивності запитів збільшення часу обслуговування відбувається дуже швидко. Це не дозволяє рекомендувати RAID рівня 3 в серверах, і особливо в серверах, призначених для обслуговування БД ІС. RAID рівня 5 займає проміжне положення. Дещо по-іншому поводяться RAID при обслуговуванні великих запитів (інтенсивний обмін довгими файлами). Для таких додатків RAID-3 показує більшу продуктивність, ніж RAID-5. Можливості RAID-0 трохи скромніші, однак, кращі, ніж у RAID-3 і RAID-5. Ці умови виявляються дуже важкими для RAID-1. За часом обслуговування довгих запитів RAID-1 значно поступається всім іншим варіантам RAID. Як і раніше лідируючим виявляється RAID-0+1.

Мікропроцесори. Мінімальна система, на якій працює NetWare v.4, має мікропроцесор 80386. Однак для середніх мереж ІС рекомендується використовувати процесор Intel Pentium II/III, 350/700 MГц, 512 Kбайт L2 кеш, а для великих мереж рекомендується використовувати декілька серверів або суперсервери.

Конструкція шини. Кращий спосіб збільшення продуктивності сервера ІС складається в поліпшенні конструкції шини і використанні інтелектуальних мережевих адаптерів. Для малих систем підійде шина ISA. Для середніх і великих мереж - шини EISA і PCI.

Доступ до шини. Завдяки схемі доступу до шини, ЦП звільняється від деяких задач по обробці, переміщуючи виконання цих задач на співпроцесор або на іншу плату. Плата мережевого інтерфейсу зі схемою доступу до шини записує дані безпосередньо в пам'ять, що звільняє процесор для обробки інших задач операційної системи.

Кешуванння. Вузькі місця виникають, коли дані не переміщаються з пам'яті і в пам'ять з достатньою швидкістю. Кешування може усунути вузькі місця, зумовлені обміном між ЦП і пам'яттю і між дисковою пам'яттю і оперативною.

Дискові вводи-виводи. Одним з найбільш важливих питань при оцінці продуктивності є швидкість вводу-виводу. Можна усунути вузькі місця, використовуючи кращі канали диска з меншим середнім часом доступу.

Плати мережевого інтерфейсу. Плати мережевого інтерфейсу з поліпшеною технікою буферизації і доступу до шини (EISA і PCI). Рекомендується використовувати плати з 16- або 32-розрядним інтерфейсом. Ці рекомендації застосовуються як до сервера так і до будь-якої робочої станції, що генерує інтенсивний трафік.

Робочі станції. Робочі станції можуть стати причиною вузьких місць, коли вони вимагають дуже багато часу сервера, що приводить до інтенсивного трафіка. Як вже згадувалося, можна усунути вузькі місця, поліпшивши продуктивність плати мережевого інтерфейсу робочої станції, або використовуючи більш продуктивний мікропроцесор або шину. Можна розділити мережу на декілька сегментів, додавши на сервері окремі плати мережевого інтерфейсу для кожного сегмента.

Фізичне середовище мережі ІС. Вузьким місцем може бути також фізичне середовище мережі і методи доступу до фізичного середовища.

Мікропроцесор. Мікропроцесор - це серце будь-якої комп'ютерної системи. Для роботи мережевих ОС офісних ІС потрібен сервер на базі мікропроцесора Intel Pentium IV, 2400 MГц, 1024 Kбайт L2 кеш і промислові ІС 4 Intel Pentium IV Xeon, 2400 MГц, 1024 Kбайт L2 кеш.

Шина сервера. Шина комп'ютерної системи являє собою канал передачі даних, що використовується для обміну інформацією між пристроями вводу-виводу, пам'яттю і процесором. Тип шини має найважливіше значення для продуктивності сервера. На протязі ряду років в комп'ютерах використовувалася шина ISA, але нові більш швидкодіючі мікропроцесори, пристрої пам'яті і вводу-виводу зажадали від системної шини більш високої продуктивності. У кінці 80-х років IBM ввела шину MCA, а консорціумом фірм-розробників, включаючи Compaq, AST, Hewlett-Packard, Epson і Zenith, була розроблена шина EISA, які забезпечують більшу в порівнянні з ISA продуктивність.

11.5. Архітектура комп’ютерів та периферії мережевих ОС. Мережева ОС масштабу підприємства передусім повинна мати основні властивості корпоративних продуктів, в тому числі:

  •  масштабованість, тобто здатністю однаково добре працювати в широкому діапазоні різних кількісних характеристик мережі;
  •  сумісністю з іншими продуктами, тобто здатністю працювати в складному гетерогенному середовищі інтермережі в режимі plug-and-play;

Корпоративна мережева ОС повинна підтримувати більш складні сервіси. Подібно до мережевої ОС робочих груп, мережева ОС масштабу підприємства повинна дозволяти користувачам розділяти файли, додатки і принтери, причому робити це для більшої кількості користувачів і об'єму даних і з більш високою продуктивністю. Крім того, мережева ОС масштабу підприємства забезпечує можливість з'єднання різнорідних систем - як робочих станцій, так і серверів. Наприклад, навіть якщо ОС працює на платформі Intel, вона повинна підтримувати робочі станції UNIX, які працюють на RISC-платформах. Аналогічно, серверна ОС, яка працює на RISC-комп'ютері, повинна підтримувати DOS, Windows і OS/2. Мережева ОС масштабу підприємства повинна підтримувати декілька стеків протоколів (таких як TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, DECnet і OSI), забезпечуючи доступ до віддалених ресурсів, зручні процедури управління сервісами, включаючи агентів для систем управління мережею.

Важливим елементом мережевої ОС масштабу підприємства є централізована довідкова служба, в якій зберігаються дані про користувачів і розподілені ресурси мережі. Така служба, її називають також службою каталогів, забезпечує єдиний логічний вхід користувача в мережу і надає йому зручні засоби перегляду всіх доступних йому ресурсів. Адміністратор, завдяки наявності в мережі централізованої довідкової служби, позбавлений необхідності підтримувати на кожному сервері список користувачів, що пов'язано з великою кількістю рутинної роботи і потенційних помилок при визначенні складу користувачів і їх прав на кожному сервері. Важливою властивістю довідкової служби є її масштабованість, яка забезпечується розподіленою базою даних користувачів і ресурсів. Такі мережеві ОС, як Banyan Vines, Novell NetWare, IBM LAN Server, Sun NFS, Microsoft LAN Manager і Windows NT/2000 Server, можуть слугувати операційною системою підприємства.

Критеріями для вибору архітектури комп’ютера та периферії мережевої ОС масштабу підприємства є наступні характеристики:

  •  органічна підтримка багатосерверної мережі;
  •  висока ефективність файлових операцій;
  •  можливість ефективної інтеграції з іншими ОС;
  •  наявність централізованої масштабованої довідкової служби;
  •  хороші перспективи розвитку;
  •  ефективна робота віддалених користувачів;
  •  різноманітні сервіси: файл-сервіс, принт-сервіс, безпека даних і відмовостійкість, архівація даних, служба обміну повідомленнями, різноманітні бази даних і інше;
  •  різноманітні програмно-апаратні хост-платформи: IBM SNA, DEC NSA, UNIX;
  •  різноманітні транспортні протоколи: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, AppleTalk;
  •  підтримка різноманітних операційних систем кінцевих користувачів: DOS, UNIX, OS/2, Mac, Windows;
  •  підтримка мережевого обладнання стандартів Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCnet;
  •  наявність популярних прикладних інтерфейсів і механізмів виклику віддалених процедур RPC;
  •  можливість взаємодії з системою контролю і управління мережею, підтримка стандартів управління мережею SNMP.

Мінімальні вимоги до комп’ютерів та периферії наступні. По-перше, для нормальної роботи мережевої ОС, на підприємстві, необхідний щонайменше процесор Pentium IV>2400. Звичайно, підвищення потужності процесора бажане, але не обов'язкове. Набагато більше значення для підвищення загальної продуктивності системи має об'єм оперативної пам'яті, до речі, тільки для запуску Linux - 6 Мбайт, OS/2 - 4 Мбайта оперативної пам'яті, а для Windows NT - щонайменше 16 Мбайт. Для нормальної роботи Linux або OS/2 потрібно хоча б 128 Мбайта оперативної пам'яті, а для Windows NT/2000 Server - щонайменше 512 Мбайт. Що стосується дискової пам'яті, то мінімальні вимоги для Linux становлять 15 Мбайт, 32 Мбайт для OS/2 і 120 Мбайт для Windows NT/2000 Server. Для нормальної роботи потреба у дисковій пам'яті для Linux становить 2 GB, для OS/2 - 4GB і 8,4 GB для Windows NT/2000 Server. Інформація про потребу в оперативній і дисковій пам'яті наведена в табл. №1 і №2.

Таблиця № 1

Потреба в оперативній пам'яті

Вимоги до системи

Linux

OS/2

Windows NT/ 2000 Server

Тільки командний рядок, ніяких графічних середовищ (OS/2 і NT/2000 Server в цьому режимі не працюють)

2 МБ

Немає

немає

Тільки завантаження системи (Linux під управлінням X)

6 МБ

4 МБ

16 МБ

Типовий склад операційної системи (одне або два повністю встановлених додатки)

16 МБ

16 МБ

64 МБ

Користувач, працюючий з певними додатками одночасно

32 МБ

32 МБ

128 МБ

Кваліфікований користувач, який працює з великою кількістю додатків одночасно

64 МБ

64 МБ

256 МБ

Всі чотири ОС, представлені вище, підтримують багатозадачний режим роботи, при якому одночасно виконується декілька користувацьких додатків. Можна одночасно форматувати диск, вивантажувати файл з Internet або BBS, редагувати статтю в текстовому процесорі. У порівнянні з MS-DOS це істотний крок уперед. Windows NT/2000 Server підтримують також багатопроцесорний режим роботи, який, проте, орієнтований (сьогодні) на роботу тільки з процесорами Pentium. Для Linux існує розробка мережевого планувальника, який дозволяє перетворити декілька Linux-машин на базі дешевих процесорів 80386 в деяку подобу багатопроцесорної системи (Purdue's Adapter for Parallel Execution and Rapid Synchronization). Крім того, можна об'єднати декілька Linux-машин в один віртуальний багатопроцесорний суперкомп'ютер і навіть створити гетерогенну мережу в якій розрахункові задачі буде виконувати блок Linux-машин, а ввод/вивід даних можна виконувати на Sun, SGI, або на Windows. Windows NT і Linux підтримують також динамічне кешування дискової пам'яті, в той час як в OS/2 реалізовано традиційний підхід, що полягає у виділенні фіксованого об'єму пам'яті (від 512 Кбайт до 2 Мбайт).

Таблиця №.2

Потреба в дисковій пам'яті

Linux

OS/2

Windows NT/2000 Server

Мінімальна установка системи

Linux, POSIX, до 15 МБ

OS/2, OS/2 32- і 16-біт, 32 МБ

Windows NT, Win32, 120 МБ

Типова установка

Linux, + DOS, X/Window, додатки, 60 МБ

OS/2, + DOS, Win32, додатки, 32 МБ

Windows NT/2000, + DOS, Office2000, POSIX і інше, 180 МБ

Повна установка системи

Linux + додатку для одного користувача від 1,2 GB

OS/2 + додатку і доповнення для одного користувача 1,5 GB

Windows NT/2000 + додатку і доповнення для одного користувача 4 GB

Linux + всі додатки і доповнення для кваліфікованого користувача і роботи в локальній і глобальній мережі 2 GB

OS/2 + всі додатки і доповнення для кваліфікованого користувача і роботи в локальній і глобальній мережі 4 GB

Windows NT/2000 + всі додатки і доповнення для кваліфікованого користувача і роботи в локальній і глобальній мережі 8,4 GB

У результаті продуктивність Linux та NT виявляється істотно вищою, оскільки необхідні для обробки дані в більшості випадків виявляються вже в кеш-пам'яті. На відміну від OS/2 і Windows NT багатокористувацька робота підтримується Linux в повному об'ємі. Локальні користувачі, віддалені термінали, підключені через модеми, користувачі, підключені до локальної обчислювальної мережі, без яких-небудь обмежень, можуть одночасно працювати з графічними і символьно-орієнтованими додатками. Для багатьох практичних ситуацій ця можливість ставить Linux поза конкуренцією. Linux має також ряд засобів забезпечення безпеки системи, що запобігають спробам злому системи.

Основні характеристики і можливості розглянутих систем зведені в табл. № 3.

При виборі  комп’ютерів та периферії, потрібні  характеристики ОС, які дозволять вибрати оптимальні параметри комп’ютерів та периферії.

Таблиця № 3.

Порівняльні характеристики мережевих ОС

Параметр

Linux

OS/2

Windows NT/2000

1

2

3

4

Багатозадачність

Так

Так

Так

Багатопотокова обробка

Так

Так

Так

Багатопроцесорність

Немає

Розробляється

Так

Підтримка паралельної роботи

Так

Немає

Немає

Багатокористувацький режим

Так

Немає

Немає

Легкість переносу ОС на іншу платформу

Немає

Немає

Так

Динамічне кешування диска

Так

Немає

Так

Максимальний об'єм пам'яті, що виділяється одному процесу

3 Гбайт

512 Мбайт

2 ГБайт

Підтримувані мережеві протоколи

TCP/IP

Так

За плату

Так

NFS

Так

За плату

Так

IPX/SPX

Так

За плату

За плату

IBM LAN Server

Немає

За плату

Немає

Microsoft LAN Server

Немає

Немає

Так

Підтримувані файлові системи

FAT (DOS)

Так

Так

Так

HPFS (OS/2)

тільки читання

Так

Так

NTFS (Windows NT)

Немає

Немає

Так

EXT2 (Linux)

Так

Немає

Немає

ISO9660 (CD-ROM)

Так

Так

Так

Network File System (NFS)

Так

За плату

Так

Coherent (UNIX)

Так

Немає

Немає

Stacker

Немає

Так

Немає

1

2

3

4

Підтримувані додатки

DOS

Так

Так

Так

16- розрядні додатки Windows

Розробляється

Так

Так

16- розрядні додатки OS/2

Немає

Так

Так

32- розрядні додатки Windows

Немає

Немає

Так

32- розрядні додатки OS/2

Немає

Так

Немає

POSIX-сумісні додатки

Так

Немає

Так

Додатки для Macintosh

Розробляється

Немає

Немає

Додатки SCO UNIX

Так

Немає

Немає

Клієнти X/Window

Так

Немає

Немає

Вартість операційних систем

Рекомендована ціна фірми-виробника

Безкоштовно

$199

$495

1. Ф. А. Левченко, О. І. Пасічник, В. С. Трохименко «Ефективність інформаційних систем». Підручник. К.:КНЕУ,2004 р , ftp://10.1.1.66/Pidruchnyky/EfektyvnistInformaciynyhSystem/


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72450. Эпоха «великих реформ» в России 753 KB
  «Эпоха Великих реформ», подготовка и проведение, которых растянулись на несколько десятилетий, была временем, когда правительство предприняло одну из наиболее последовательных попыток модернизировать весь уклад жизни огромной империи.
72451. ИСТОРИЯ И ТЕОРИЯ МАССОВЫХ ПРАЗДНИКОВ 1.38 MB
  Изучение истории и теории возникновения и эволюции праздников предполагает исследование как духовных, так и зрелищных составляющих празднично-обрядовой культуры разных народов. Их роль в деле рекреации человека, восстановлении его физических и духовных сил необычайно велика...
72452. ИСТОРИЯ ПСИХОЛОГИИ 606.5 KB
  Конспект лекций курса «История психологии» содержит информацию об основных этапах развития психологии как науки, о базовых идеях и понятиях, их появлении, усложнении и преем-ственности. В курсе освещены вопросы, касающиеся изменения в различные исторические периоды собственно предмета...
72454. ИСТОРИЯ ОТЕЧЕСТВА 498.5 KB
  В середине XVI века население России составило 5 млн. В течение года он опустошал казну истратив 05 млн. Император ограничил привилегии дворян заключил в 1800 году союз с Наполеоном вступил в переговоры с Папой Римским и договорился об объединении Православной и Католической Церквей предписал...
72455. История России 558.5 KB
  Природно-климатические особенности Восточной Европы. Взгляды на происхождение славян. Восточные славяне в VI-VIII веках новой эры. Быт, нравы, религия, политическая история. Образование государства у восточных славян. Норманнская теория. Киевская Русь - раннефеодальное государство 1Х-Х1 веков.
72456. Разработка информационных систем на базе мобильных интерфейсов 2.52 MB
  В процессе работы были проведены исследования в области городских информационных систем на базе мобильных интерфейсов, изучены подходы к реализации подобных систем для платформы Android. Результатом работы стала прототипная реализация приложения (Туристическая карта) для мобильных устройств на платформе Android.
72457. ПРЕДМЕТ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ИСТОРИИ. ИСТОРИЯ РОССИИ – НЕОТЪЕМЛЕМАЯ ЧАСТЬ ВСЕМИРНОЙ ИСТОРИИ 168.5 KB
  Сущность формы функции исторического знания Методы и источники изучения истории; понятие и классификация исторического источника Отечественная историография о прошлом и настоящем: общее и особенное Методология и теория исторической науки История России - неотъемлемая часть всемирной истории...
72458. Социология Э. Дюркгейма. Принцип социологизма и его применение к анализу социальных фактов 82.5 KB
  Эмиль Дюркгейм (1858-1917) – фр. социолог и философ, родоначальник фр. социологической школы, первый в мире профессор социологии, основатель и издатель журнала «Социологический стодневник» (1896-1913). Преподавал в университетах Бордо и Парижа, осуществил институциализацию социологии во Франции.