Cтраница 2
Они, вероятно, становятся наименее эффективными из всех, если вычислительная нагрузка немного увеличивается. Вместе с тем, они обычно легко применимы и не требуют вычисления частных производных первого порядка. [16]
Система, состоящая из одной или нескольких ЭВМ и аппаратуры передачи данных, обеспечивающей взаимодействие пользователей с ЭВМ, называется вычислительной системой коллективного пользования. Проектирование таких систем сводится к решению следующей задачи: для заданного распределения вычислительной нагрузки, характеризуемого местоположением источников задач и типами задач, генерируемых источниками, определить состав ЭВМ и структуру сети связи, при которой цена производительности 5 / Л имеет минимальное значение. Отметим, что при такой постановке задачи проектирования вычислительной системы критерий S / Л распространяется на всю систему, но не на ЭВМ, являющуюся лишь частью системы. Поэтому производительность Л Л, при которой минимизируется цена 5 / Л, определяется не только свойствами ЭВМ, но и свойствами потенциальных пользователей и аппаратуры передачи данных. [17]
Различие между двумя описанными подходами состоит в том, что при первом из них усложнение происходит вне отдельной ЭВМ, а при втором - внутри ЭВМ. Следовательно, система второго типа требует более сложной ОС, зато может гораздо лучше уравновесить вычислительную нагрузку по всему производству. Экономический эффект от применения системы того или иного типа ( включая промежуточные) постоянно колеблется. Стоимость вычислительных машин, равно как и дистанционных цифровых преобразователей, быстро снижается. Используются новые схемы кабельных связей внутри производства. Однако большие ЭВМ все еще являются основным источником вычислительной мощности. [18]
Современный уровень развития элементной базы вычислительной техники позволяет выполнять задатчик программного движения и узел сравнения в виде программных модулей, размещаемых в памяти той же УЦВМ, что и основной алгоритм обработки входной информации. В этом случае УЦВМ будет вырабатывать непосредственно сигнал ошибки и, очевидно, будет иметь большую вычислительную нагрузку. [19]
Так как УВМ работают в реальном масштабе времени, то для создания управляющих воздействий они должны выполнять большие объемы вычислений за короткий срок и в случайные моменты времени, обусловливаемые внешними событиями. Пиковые нагрузки, вызываемые режимом реального времени, требуют максимальной вычислительной мощности, намного большей, чем требовалось бы при постоянной вычислительной нагрузке. Обеспечивая работу в режиме разделения времени, при котором одна машина обслуживает много объектов ( задач, пользователей), УВМ должны иметь возможность реагировать на различные непредвиденные обстоятельства ( вплоть до аварий) и изменять при необходимости направление работы за счет приоритетного прерывания программ. В связи с этим предъявляются также повышенные требования к надежности УВМ, поскольку выход ее из строя может привести к выдаче неправильных управляющих воздействий и аварийному состоянию объекта управления. [20]
Не оправдались первоначальные и, как видится сейчас, несколько наивные представления о том, что основное достоинство сетей состоит в возможности перераспределения и выравнивания вычислительной нагрузки между включенными в сеть ЭВМ. В то же время возможность специализации вычислительных центров и, как следствие этого, разделение труда, казавшееся вначале несущественным побочным эффектом, оказались по крайней мере на настоящий период времени одним из наиболее значительных результатов использования сетей ЭВМ. [21]
Разработчик должен стремиться к 1) увеличению скорости передачи бит R до максимально возможной; 2) минимизации вероятности появления битовой ошибки РВ, 3) минимизации потребляемой мощности, или, что то же самое, минимизации требуемого отношения энергии одного бита к спектральной плотности мощности шума ЕЬ / NO, 4) минимизации ширины полосы пропускания W; 5) максимизации эффективности использования системы, т.е. к обеспечению надежного обслуживания для максимального числа пользователей с минимальными задержками и максимальной устойчивостью к возникновению конфликтов; и 6) минимизации конструктивной сложности системы, вычислительной нагрузки и стоимости системы. Конечно, разработчик системы может попытаться удовлетворить всем требованиям одновременно. Однако очевидно, что требования 1 и 2 противоречат требованиям 3 и 4; они предусматривают одновременное увеличение скорости R и минимизацию Рв, EiJNQ, W. Существует несколько сдерживающих факторов и теоретических ограничений, которые неизбежно влекут за собой компромиссы в любых системных требованиях. [22]
Значительное повышение качества работы системы дает применение адаптируемых ( интеллектуальных) задатчиков программного движения. Если программные модули УЦВМ оценивают характер влияния окружающей среды на движение объекта, вырабатывают тактику поведения объекта в новых условиях, корректируют программную траекторию, рассчитывают управляющие воздействия под новую программную траекторию, то такая система приобретает элементы интеллекта. Понятно, что вычислительная нагрузка УЦВМ таких систем значительно больше, чем в обычной системе. Удовлетворить требованию работы в реальном времени УЦВМ, построенной по классической фоннеймановской архитектуре, с каждым новым проектом становится все более сложнее. Однопроцессорная архитектура фон Неймана имеет физический предел, определяемый скоростью распространения электрических сигналов по линиям связи структурных модулей ЭВМ. Очевидно, что выход может быть найден в параллельной организации работы УЦВМ, когда данные и алгоритмы распределяются между несколькими, а может быть и очень многими, процессорами. [23]
Поскольку спагетти-модель выглядит как перевод один к одному аналоговой карты, пространственные отношения между объектами ( топология), например, такие, как положение смежных областей, - подразумеваются, а не записываются в компьютер в явном виде. И все отношения между всеми объектами должны вычисляться независимо. Результатом отсутствия такого явного описания топологии является огромная дополнительная вычислительная нагрузка, которая затрудняет измерения и анализ. Но так как спагетти-модель очень сильно напоминает бумажную карту, она является эффективным методом картографического отображения и все еще часто используется в компьютеризованной картографии, где анализ не является главной целью. Кроме того, это представление оказывается весьма близким к языку управления многих плоттеров, что упрощает преобразование и повышает его эффективность. Отрисовка на плоттере данных спагетти-модели обычно довольно быстрая по сравнению с другими. [24]
При планировании вычислительных работ в АСУП определяется оптимальное в заданном смысле календарное распределение множества вычислительных задач системы по отдельным вычислительным средствам ( ВС) - оптимальное расписание вычислительных работ. В общем случае задача составления оптимального плана вычислительной нагрузки комплекса вычислительных средств ( КВС) может быть сформулирована так: при заданном КВС и известном объеме вычислительных работ найти такое распределение вычислительной нагрузки, при котором показатель эффективности работы КВС в АСУП принимает экстремальное значение. [25]
Таким образом, с одной стороны, имеют место требования пользователя, специфицируемые в виде ресурсного запроса, а с другой стороны, реально выделяемые ресурсы, гарантирующие выполнение пользовательской программы. При этом уровни запрашиваемых и выделяемых ресурсов могут не совпадать. Действительно, положим, что планировщик решает задачу балансировки вычислительной нагрузки узлов в неоднородной системе по всей совокупности независимых работ в течение некоторого временного интервала. N свободных процессорах типа j % большей производительности, то во избежание простоя процессоров типа ji планировщик может загрузить именно их этой работой. [26]
Стоит отметить, что процесс разбора сверху вниз управляет применением распознавателей первичных элементов. Каждый распознаватель, кроме первого в нашем примере, не должен применяться ко всей сцене; вместо этого распознаватель анализирует только локальную область изображения. Это свойство целенаправленности грамматического разбора сверху вниз уменьшает не только вычислительную нагрузку на распознаватели первичных элементов, но также и вероятность неправильного обнаружения этих элементов. [27]
Верхний уровень ВС составляют вычислительные комплексы ВК2 и ВК4, связанные как с машинами нижнего уровня, так и между собой, что позволяет организовать их взаиморезервирование. Каждый из ВК верхнего уровня выполняет комплекс задач по одному из работающих конверторов. При выходе из строя одного из комплексов другой принимает на себя часть вычислительной нагрузки отказавшего ВК, сокращая собственный список задач при параллельной работе двух конверторов. [28]
При планировании вычислительных работ в АСУП определяется оптимальное в заданном смысле календарное распределение множества вычислительных задач системы по отдельным вычислительным средствам ( ВС) - оптимальное расписание вычислительных работ. В общем случае задача составления оптимального плана вычислительной нагрузки комплекса вычислительных средств ( КВС) может быть сформулирована так: при заданном КВС и известном объеме вычислительных работ найти такое распределение вычислительной нагрузки, при котором показатель эффективности работы КВС в АСУП принимает экстремальное значение. [29]
Алгоритмы машинной графики органично приспособлены к реализации на транспьютерной сети. Например, обратное трассирование лучей обеспечивает полную независимость вычислений для каждого рецептора. Поэтому простейшим построением вычислительной системы является независимое использование отдельных транспьютеров для отдельных рецепторов, или чередующихся отдельных строк ( столбцов), или полей, разбросанных в виде шахматного поля. Вычислительная нагрузка на различные части экрана рецепторов распределяется очень неравномерно. Трассирующий луч, не пересекающий объекты сцены, отрабатывается очень быстро, так как процедуры пересечения луча с примитивами завершаются по сокращенному пути из-за отсутствия решений. Поэтому транспьютеры должны быть распределены по экрану как можно равномернее. Удачным построением можно назвать столбцовое ( строковое) чередование, что еще удобно и с точки зрения программирования. [30]