Виртуальные ресурсы в компьютерных сетях. Виртуальные накопители, виртуальные внешние устройства, виртуальная память и виртуальные процессоры.

Виртуальный — слово, используемое для описания несуществующих предметов, которые выглядят как настоящие.

Под понятием виртуальных ресурсов в компьютере подразумевается аналоги физических устройств, по какой либо причине, отсутствующие явно.

Самый активно используемый виртуальный ресурс в операционной системе – память.

Когда речь заходит о виртуальных процессорах, как правило, имеют в виду процессоры старых марок, которые программно или аппаратно «изображаются», эмулируются на современных процессорах. Так, например, аппаратно реализуется эмуляция процессора 8086 внутри процессоров 80386 и более старших. Еще один, из случаев применения, это кросс-системы, системы, когда на одном типе процессора разрабатывают программы для другого типа процессора (иногда еще не существующего).

Виртуальные сетевые адаптеры, как правило, предназначены для «обмана» операционной системы с тем, чтобы выполнять через них обычные сетевые операции. Примером таких виртуальных сетевых адаптеров являются коммуникационные порты, обычно используемые для управления мышью или модемом. Назначение ВМ виртуального внешнего устройства может быть как постоянным, так и временным. С точки зрения ВМ виртуальное устройство ничем не отличается от реального, оно имеет в ВМ свой физический адрес и ВМ управляет им как реальным устройством.Внешние устройства например, накопители на магнитных лентах.

Виртуальная память - технология, разработанная ради увеличения общего объема памяти, организации множества адресных пространств памяти, их защиты и автоматизации процесса перемещения машинного кода и данных между основной памятью компьютера и вторичным хранилищем.

В настоящее время технология виртуальной памяти имеет аппаратную поддержку на всех современных процессорах.

В случае расположения данных на внешних запоминающих устройствах память может быть представлена отдельным файлом или специальным разделом на жёстком диске.

Также существует термин swap, означающий виртуальную память (точнее способ её представления) или файл подкачки.

Использование технологии виртуальной памяти позволяет:

-упростить адресацию памяти клиентским программным обеспечением;

-рационально управлять оперативной памятью компьютера (хранить в ней только активно используемые области памяти);

-изолировать процессы друг от друга (процесс полагает, что монопольно владеет всей памятью).

Виртуальный процессор является представлением ядра физического процессора в операционной системе логического раздела, использующего общие процессоры.

При установке и запуске операционной системы на сервере без логических разделов, операционная система подсчитывает число операций, которые она может выполнить одновременно, подсчитывая число процессоров сервера. Например, если установить операционную систем на сервер с восемью процессорами, каждый из которых одновременно может выполнять две операции, операционная система сможет выполнить одновременно 16 операций. Точно также при установке операционной систем в логический раздел, использующий выделенные процессоры, операционная система подсчитывает число операций, доступных для выполнения одновременно, пересчитывая число выделенных процессоров, присвоенных данному логическому разделу. В обоих случаях, операционная система легко может вычислить, сколько операций она способна выполнить одновременно, подсчитав число доступных процессоров.

Однако, при установке операционной системы в логическом разделе, использующем общие процессоры, операционная система не может вычислить число операций, основываясь на дробном числе логических процессоров, выделенных данному логическому разделу. В этом случае встроенное ПО сервера должно сообщить об объеме процессорной мощи, доступном операционной системе, как об общем числе процессоров. Это позволяет операционной системе подсчитать число операций, которые она может выполнить одновременно. Виртуальный процессор является представлением физического процессора в операционной системе логического раздела, использующего общие процессоры.

49. Классификация задач оптимального управления:

В общем случае задачу управления нельзя ограничивать только достижением некоторого значения вектора состояния . Может оказаться, что в таком строгом достижении этого состояния и нет необходимости: важно, чтобы состояние динамической системы не вышло из некоторой области, определяющей многообразие допустимых значений вектора состояния. Естественно, каждому заданному закону управления соответствует закон изменения координат вектора состояния, то есть траектория “движения” управляемого объекта в фазовом пространстве. Зачастую процесс управления осуществляется с “ограниченными ресурсами”, то есть закон управления не может быть произвольным, а должен выбираться из некоторого множества Ω. Математически задача оптимального управления может быть сформулирована так. Дан управляемый динамический объект, вектор состояния которого подчиняется системе уравнений (7.1)

Информацию о текущем векторе состояния x (t) мы получаем из наблюдений z = f (x).

Закон управления u (t) определяется с помощью процедуры минимизации функционала вида Q (x, z, u; t)=min.

Этот функционал и определяет цель управления.

Пусть x (t₀) дано. Задача формулируется так, что окрестность x (t₁) достигается за некоторый фиксированный отрезок времени T=t₁ – t₀. Тогда задачу относят к типу задач с фиксированным временем и свободным концом траектории.

Другая постановка. Конец траектории строго фиксирован, то есть x (t₁) задано. Требуется найти такое управление и, которое сообщает динамическому объекту траекторию, минимизирующую функционал Q. Время перехода от начального состояния к конечному не фиксировано. Тогда это задача с закрепленными концами фазовой траектории и свободным временем.

В частном случае, взяв в качестве функционала время T, получим задачу на максимальное быстродействие.

Например, задача управления состоит в том, чтобы перевести космический аппарат с одной круговой орбиты на другую, тоже круговую, но более высокую. Такой перевод может быть осуществлен с помощью двух импульсов управления. Если высота новой орбиты задана, то время такого перевода не фиксировано. Имеем задачу со свободным временем и закрепленными концами.

Второй вариант – запуск искусственного спутника Луны. С круговой орбиты около Земли космический аппарат с помощью импульса переводится на орбиту, вытянутую в сторону Луны. По достижении космическим аппаратом окрестности Луны необходимо скорректировать орбиту и превратить ее в круговую около Луны. Эту коррекцию можно выполнить различными способами. Возникает задача: как сэкономить топливо? Здесь концы траектории не закреплены, а ведется поиск закона управления с минимальной энергией, решающего задачу достижения результата за ограниченное допустимое время.

Минимизация функционала – классическая задача вариационного исчисления. В разных прикладных задачах те или иные преимущества имеют:

а) метод динамического программирования Р. Беллмана,

б) метод, основанный на “принципе максимума” Л. Понтрягина.

Последний – более распространен в небесной механике и астродинамике.