Эффективность функционирования вычислительных машин

Волгоградский государственный  педагогический

университет. 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

Дисциплине: «Вычислительные  системы,

  сети и телекоммуникации». 

Тема: "Эффективность функционирования

  вычислительных машин" 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка 

Математического факультета

2 курса, специальность "Прикладная информатика(в сервисе)"

гр. ПИ-21

Чекаловой В.В. 

Проверил: 

Буров Иван Петрович 
 
 
 

Волгоград 
 

Содержание:

1. Введение.

2. Эффективность информационных машин

3. Локальные показатели эффективности

4. Показатели  прагматической эффективности

5. Показатели  технико-эксплуатационной эффективности

6. Показатели  экономической эффективности

7. Показатели целевой эффективности

8. Эффективность ТВС и пути ее повышения

9. Эффективность ИС и пути ее повышения

10. Список  используемой литературы

Введение. 

Эффективность — это свойство выполнять поставленную цель в заданных условиях использования и с определенным качеством. Показатели эффективности характеризуют степень приспособленности к выполнению поставленных задач и являются обобщающими показателями оптимальности функционирования, зависящими от локальных показателей, каковыми являются надежность, достоверность, безопасность. 

Операционная  система в наибольшей степени  определяет облик всей вычислительной

системы в целом. ОС выполняет по существу мало связанные функции:

• обеспечение пользователю удобств посредством предоставления для него расширенной виртуальной машины;
• повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

Конкретизируя это понятие, можно сказать, что эффективность вычислительных машин – это характеристика, отражающая степень соответствия сети своему назначению, техническое совершенство и экономическую целесообразность. Понятие эффективности связано с получением некоторого полезного результата - эффекта использования ЭВМ. 

Эффект достигается  ценой затрат определенных ресурсов, поэтому эффективность сети часто рассматривается в виде соотношения между эффектом (выигрышем) и затратами.

Показатель эффективности (ПЭ) с - количественная характеристика ЭВМ, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее функционирования.  

При оценке эффективности ЭВМ необходимо учитывать характеристики трудовой

деятельности  человека, взаимодействующего с ней.  

Показатель эффективности  ЭВМ определяется процессом ее функционирования, он является функционалом от этого процесса. В общем виде  W=W(t,Lп,Lтп,Lа,Lд,Lу).

где W - множество  ПЭ сети;

t - время;

Lп, Lтп, Lа, Lд, Lу  - множества параметров соответственно  входящих потоков запросов на обслуживание пользователей (Lп), технических и программных средств сети (Lтп), алгоритмов обработки и передачи информации в сети (Lа), деятельности пользователей (Lд), условий функционирования сети (Lу). 

В свою очередь Lд ={Lт, Lв, Lн}, где Lт, Lв, Lн - множества выходных показателей деятельности пользователей ЭВМ соответственно точностных (Lт), временных (Lв), надежностных (Lн). Значения компонентов множеств Lт, Lв, Lн определяются конкретными процессами деятельности пользователей в рассматриваемой ЭВМ, средствами, которые имеются в их распоряжении для выполнения своих функций, и условиями работы.  

В соответствии с конкретизацией понятия эффективности  показатели множества W

можно разделить  на три группы: W=(Wц, Wф, Wэ), где Wц- показатели целевой эффективности ТВС, или эффективности использования (целевого применения) ЭВМ, это количественная мера соответствия сети своему назначению;

Wт- показатели  технической эффективности ТВС,  это количественная мера, отражающая техническое совершенство ; Wэ - показатели экономической эффективности ТВС, это количественная мера экономической целесообразности . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Локальные показатели эффективности.

Эффектность ЭВМ является сложным, интегральным свойством, зависящим от ряда простых свойств, влияющих на оптимальность функционирования машин, таких как:

• действенность, то есть степень удовлетворения системой своего предназначения (прагматическая' эффективность, прагма — действие);
• техническое совершенство (техническая эффективность);
• простота и технологичность разработки и создания (технологическая эффективность);
• удобство использования и обслуживания (эксплуатационная эффективность) и ряда других. Свойства эффективности количественно характеризуются показателями эффективности.

В общем  случае показатель эффективности  R зависит от ряда параметров. Основную роль среди них играют собственные параметры системы (α₁ ,α _,…, α_n.) и параметры внешней среды (β₁ ,β₂ ,…,β_n) обусловливаемые условиями и способами использования системы. Таким образом:

R =(α₁ ,α _,…, α_n ; β₁ ,β₂ ,…,β_n) 

Некоторые параметры α и β могут учитываться в виде ограничений. Наконец и помимо параметров системы и внешней среды, показатель эффективности зависит и от архитектуры  (структуры, характера связей между компонентами) и от закономерностей функционирования , слабо поддающихся формализованному описанию и оценке- эти характеристики учитываются видом функции алгоритмом eё вычисления.

Но в  простейшем случае показатель эффективности  может определяться и одним Параметром системы, параметры внешней среды  могут вообще во внимание не приниматься. 
 
 
 
 
 

Показатели  прагматической эффективности 

Показатели  прагматической эффективности должны отражать количественную оценку достигаемого системой результата, степень достижения поставленной перед ЭВМ цели. С помощью этих показателей должна определяться полезность решения поставленных перед системой задач, полезность выполнения ею заданных процедур преобразования информации. 

В качестве таких  показателей могут выступать:

• показатели достоверности преобразования информации (были рассмотрены в разделе «Достоверность информационных систем»);
• D показатели безопасности
• показатели точности вычислений и преобразования информации, характеризующие степень близости результатной информации к истинной информации, отображающей реальный процесс:
• Q показатели полноты формирования результатной информации, характеризующие достаточность этой информации для правильного выполнения пользователем запланированных действии;
• показатели оперативности, показывающие, насколько быстро формируется результатная информация, не устарела ли она;
• показатели оперативности тесно связаны с актуальностью результатной информации — степенью сохранения ценности информации но времени, которая, в свою очередь, зависит от динамических характеристик результатной информации и интервалов времени се преобразования
• U показатели своевременности, учитывающие соответствие заданного и реального момента поступления результатной информации пользователю и т. д.

Некоторые названные  показатели коррелируют друг с другом и совместное их использование не всегда оправдано.

Следует обратить внимание на то, что все  прагматические показатели связаны  сформированием результатной информации, так как эта информация является продуктом деятельности ЭВМ и именно она предназначена для удовлетворения пользователем своих потребностей, должна быть полезна ему.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Показатели  технико-эксплуатационной эффективности 

Показатели  технической эффективности  должны оценивать техническое совершенство ЭВМ как эрготехнической машины при работе ее в различных режимах, оценивать научно-технический уровень организации и функционирования ее.

Научно-технический  уровень  характеризуется системой показателей, отражающих степень соответствия ее техническо-эксплуатационных характеристик современным достижениям науки и техники, научно-технического прогресса. 

Показатели техническо-эксилуатационной эффективности весьма разнообразны. В качестве таких показателей могут фигурировать все показатели надежности и большинство рейтинговых показателей: функциональные возможности, количество обслуживаемых абонентов, производительность, пропускная способность, трансфер, тактовая частота, временные задержки, емкость памяти, эксплуатационные характеристики, технологии обслуживания и т. п. — их подробное перечисление здесь вряд ли целесообразно.

На выборе конкретных показателей технико-эксплуатационной эффективности для характеристики ЭВМ кардинальным образом сказываются назначение и прикладная область использования . Так, в качестве обсуждаемых показателей могут в ряде случаев использоваться и частные экономические характеристики: удельные затраты на выполнение тех или иных процедур преобразования информации и т. д. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Показатели  экономической эффективности 

Использование только прагматических, технических, технологических  и эксплуатационных показателей эффективности приводит к локальной оценке эффективности ЭВМ. Но ведь необходимость создания обычно диктуется экономическими и социальными интересами.

Улучшение локальных  показателей тоже является средством совершенствования экономических и социальных показателей, и все же непосредственно социально-экономические факторы должны быть основными при научно обоснованном подходе к оценке эффективности ЭВМ.

Социальный  эффект должен учитываться обязательно, ведь именно обеспечение определенных социальных показателей может являться основной целью создания ЭВМ, в то же время ее функционирование  может давать и отрицательные побочные эффекты (повышение уровня излучений, например). В общем случае социальная и экономическая эффективности взаимно связаны. Однако эта взаимосвязь является сложной: повышение экономичности ЭВМ часто приводит к отрицательным социальным последствиям. Для оценки социальных последствий пока не найдены, а часто вообще не применимы экономические методы измерения, базирующиеся на определении стоимостных показателей. Поэтому, если и используются социальные показатели эффективности, они чаще всего формулируются на качественном уровне.

Кардинальными обобщающими показателями эффективности  ЭВМ являются показатели экономической эффективности, характеризующие целесообразность произведенных на создание и функционирование ЭВМ затрат. Эти показатели должны сопоставлять затраты и результаты; затраты па разработку, создание и внедрение ЭВМ, а также текущие затраты на ее эксплуатацию, с одной стороны, и, с другой стороны, результаты — прибыль, получаемую в результате использования и социальный эффект, обусловленный функционированием. Расчет затрат обычно не составляет большого труда, а вот расчет результатов остается сложной, кардинальной нерешенной проблемой, особенно это касается материального количественного учета социального эффекта.

Итак, экономическая эффективность  характеризует отношение результатов — величины прибыли к величине суммарных затратна создание и эксплуатацию ЭВМ. Но часто в качестве показателя экономической целесообразности создания машины выступает и показатель экономического эффекта, количественно равный прибыли за вычетом нормы прибыли с произведенных единовременных (капитальных) затрат. Поэтому в качестве показателей экономической эффективности обычно используются:

1.   Годовой экономический эффект:

Э= Э_год – Е_и * К.

2.   Коэффициент  экономической эффективности капитальных  вложений:

Е=Э_год *К.

3.   Срок  окупаемости (в годах) капитальных  вложений:

где К— единовременные (капитальные) затраты (вложения) на создание ЭВМ,

 Э_год — годовая экономия (прибыль), получаемая при использовании ,

Е_и — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений. Коэффициент Е_н должен должен характеризовать уровень эффективности капитальных вложений в хозяйство страны, и при рыночной экономике он должен быть не меньше процентной ставки банковского кредита. Если использовать названные показатели в качестве критерия для принятия решения о целесообразности создания ЭВМ, то они должны быть следующими: Э>0.Е>Е_и. Т>1/Е_и.

Поскольку расчет величины годовой эффективности  вызывает обычно серьезные затруднения, на практике часто используется иные экономические показатели, а именно:                                                 

1.  Показатель  годовых приведенных затрат;

З_и=С + Е_и*К

2. Показатель «полной стоимости владения»:

З=К+Т_сс *С

где С - годовые текущие (эксплуатационные) затраты на ЭВМ,

Т_сс — срок службы (в годах) ЭВМ, обусловленный ее физическим или моральным старением.  
 
 
 
 

Методы  оценки эффективности  ЭВМ. 

Эффективность оценивается на различных стадиях жизненного цикла ЭВМ - от

этапа ее проектирования, когда выполняется априорная (доопытная) оценка с целью определения ожидаемой эффективности и решения вопроса о целесообразности реализации проекта, до этапа эксплуатации, когда проводится апостериорная (послеопытная), на основе конкретного опыта эксплуатации) оценка с целью определения фактической эффективности, подтверждающей или в какой-то степени

опровергающей прогнозы. Апостериорная оценка обычно проводится методами прямого счета, с использованием аналитических соотношений, характеризующих влияние различных факторов и параметров на показатели эффективности.  

Гораздо более  сложной и трудоемкой задачей  является априорная оценка, которая, как правило, осуществляется с помощью методов математического моделирования.  

К математическим моделям сложных кибернетических человеко-машинных систем работающим в диалоговом режиме, когда необходимо учитывать характеристики человека (пользователя, оператора,  администратора сети), предъявляется ряд требований.  

Основные из них следующие:  

• модель  должна отражать роль и место человека в системе, поскольку именно она является предметом исследований при оценке эффективности; 
• модель должна адекватно отражать деятельность операторов ЭВМ(пользователей ), в ней должны быть идентифицированы их различия и особенности; 
• модель должна охватывать основной и вспомогательный процессы функционирования ЭВМ. Под основным процессом понимается совокупность операций, в результате выполнения которых достигается поставленная цель.

Вспомогательные процессы - это процессы планирования и обеспечения (последние представляют собой совокупность операций, выполнение которых обеспечивает устойчивость основного процесса или его восстановление); 

• в модели системы должна быть предусмотрена возможность отражения параллельно протекающих процессов; 
• в модели должны сочетаться свойства описательности и оцениваемости процессов функционирования;
• язык модели должен быть доступен человеку и ЭВМ, поскольку экспериментальное исследование модели проводится на ЭВМ;
• время, затрачиваемое на экспериментальное исследование математической модели системы, должно быть в пределах допустимого.

Существуют два  класса математических моделей - аналитические  и имитационные, отличающиеся принципами построения и методами исследования.  

В аналитических моделях весь процесс функционирования исследуемой машины и отдельные его части представляются аналитически, в виде функциональных зависимостей (алгебраических и логических соотношений, интегрально-дифференциальных уравнений).  

В имитационных моделях процесс функционирования описывается (отображается) алгоритмически. Преимущества и недостатки аналитических и имитационных моделей широко известны. Задача состоит в том, чтобы при исследовании эффективности использовать те и другие модели комплексно, в рациональном сочетании.  

 Аналитическое моделирование системы или отдельных ее подсистем следует использовать для следующих целей:

• получения информации, с помощью которой можно было бы определить целесообразное направление дальнейших исследований, проводимых методами имитационного моделирования, и тем самым уменьшить объем исследований;
• уменьшения объема имитационного моделирования за счет предварительного определения некоторых показателей и экстраполяции отдельных результатов моделирования.

Имитационное  моделирование позволяет провести исследование системы более полно и глубоко, хотя его использование сопряжено с большей трудоемкостью и значительными затратами машинного времени ЭВМ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вывод

При разработке и создании собственно компьютеров существенный и устойчивый приоритет в последние годы имеют сверхмощные компьютеры — суперкомпьютеры и миниатюрные и сверхминиатюрные ПК. Ведутся, поисковые работы по созданию компьютеров 6-го поколения, базирующихся на распределенной «нейронной» архитектуре — нейрокомпьютеров. В частности, в нейрокомпьютерах могут использоваться уже имеющиеся специализированные сетевые МП — транспьютеры. Транспьютер — микропроцессор сети со встроенными средствами связи.

Например, транспьютер  IMS T800 при тактовой частоте 30 МГц имеет быстродействие 15 млн операций/с. а транспьютер Intel WARP при 20 МГц — 20 млн операций/с (оба транспьютера 32-разрядные).

Ближайшие прогнозы по созданию отдельных устройств компьютера:

• микропроцессоры с быстродействием 1000 MIPS И встроенной памятью 1С Мбайт;
• встроенные сетевые и видеоинтерфейсы;
• плоские (толщиной 3-5 мм) крупноформатные дисплеи с разрешающей способностью 1200 х 1000 пикселов и более;
• портативные, размером со спичечный коробок, магнитные диски емкостью более 100 Гбайт; терабайтные дисковые массивы на их основе сделают практически ненужным стирание старой информации.

Уже сегодня  пользователям глобальной информационной сети Интернет стала доступной практически любая, находящаяся в хранилищах знаний этой сети неконфиденциальная информация.                                                                     ' Можно почитать или посмотреть, например, любую из нескольких сотен религиозных книг, рукописей или картин в библиотеке Ватикана, оформленных в виде файлов, послушать музыку в Карнеги Холл, «заглянуть» в галереи Лувра или в кабинет президента США в Белом доме; пользователи этой суперсети могут получить для изучения интересующую их статью или подборку статей по нужной тематике, могут «опубликовать» в сети свою новую работу, обсудить ее с заинтересованными специалистами.

В сети Интернет реализован принцип «гипертекста», согласно которому абонент, выбирая встречающиеся в читаемом тексте ключевые слова, может получить необходимые дополнительные пояснения и дополнительные материалы для углубления в изучаемую проблему. Используя этот принцип, абоненты могут прочитать электронную газету, персонифицированную на любую интересующую его тематику, с любой степенью подробности и достоверности. Электронная почта Интернета позволяет получить почтовое отправление из любой точки земного шара (где есть терминалы этой сети) через 5 с, а не через неделю или месяц, как это имеет место при использовании обычной почты.

В Массачусетсском  университете (США) создана электронная  книга, куда можно записывать любую  информацию из сети; читать эту книгу  можно, отключившись от сети, автономно, в любом месте. Сама книга в твердом переплете содержит тонкие жидкокристаллические индикаторы — страницы с бумагообразной синтетической поверхностью и высоким качеством «печати». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы. 

1. В.Л Бройдо «Вычислительные системы, сети и  телекоммуникации

2. Чекмарев  Ю.В. «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»: Учебное пособие

3. В.Ф.Мелехин, Е.Г.Павловский  «Вычислительные машины, системы и сети» : учебник для студ. высш. учеб. заведений. 2-е изд.

4. А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко «Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы»

5. Истомин Е.П., Неклюдов С.Ю., Чертков А.А. «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»: Учебник для вузов

6. Б.В. Костров «Телекоммуникационные системы и вычислительные сети»

7. С. А. Пескова, А. В. Кузин, А. Н. Волков «Сети и телекоммуникации»

8.   Анкудинов  Г.И. «Сети ЭВМ и телекоммуникации»

9.   Галкин В.А., Григорьев Ю.А «Телекоммуникации и сети» .

10. Абилов  А.В «Сети связи и системы телекоммуникаций»

11. Максимов  Н.В., Попов И.И., Партыка Т.Л. - Архитектура  ЭВМ и вычислительные системы: Учебник  Изд. 2-е, перераб.