Оптимизация информационных потоков

Организация информационных потоков предполагает определение источников и потребителей информации в соответствии со специальными функциями и задачами управления; определение состава информации, периодичности ее циркуляции и форм представления; разработку документооборота; использование комплекса технических средств для организации потоков информации; установление порядка составления, оформления, регистрации, согласования и утверждения документов. Оптимизация информационных потоков на практике предполагает устранение противоречий в исходящих документах; рационализацию объема внешних потоков информации; устранение из потоков всех видов рассчитываемых, но не используемых показателей; исключение дублирования показателей и документов; сокращение суммарного времени, затрачиваемого на формирование всей системы показателей за счет сокращения числа «тактов» их формирования; упрощение структуры информационных потоков всех видов; уменьшение избыточности информации, представляемой субъектам управления различного уровня; оптимизацию состава базовых показателей и документов; восполнение недостаточности (дефицита) информации на конкретных уровнях управления, для конкретных субъектов управления; построение рациональных маршрутов движения документов в системе управления; оптимизацию режимов информирования с учетом информационных потребностей конкретных субъектов управления; корректировку направленности потоков информации; усиление обратной связи управления; снятие неоправданных для конкретной организации ограничений, связанных с доступом к конфиденциальной информации; специализацию подразделений, готовящих информацию для распространения вне организации; уточнение состава уровней согласования и сокращение избыточных подписей должностных лиц на отдельных документах; развитие справочно-поисковых систем; переход на использование безбумажных технологий.

Системы электронного документооборота предназначены для автоматизации движения потоков документов, их обработки и хранения. Соответствующее программное обеспечение позволяет разрабатывать шаблоны документов, правила их заполнения пользователями; формировать жизненные циклы документов; определять маршрутные схемы прохождения документов в организации; осуществлять регистрацию, учет документов в электронной форме; контролировать работу исполнителей и выполнение ими графиков выполнения работ; автоматизировать большую часть рутинных операций при составлении документов; отправлять и принимать поступающие документы; вести автоматизированное хранилище документов; обеспечивать конфиденциальность хранения и обработки документов.

Наиболее известные универсальные системы электронного документооборота: программа «1С: Электронный документооборот», «1С: Электронная почта»; программа «Галактика», модуль «Управление документооборотом»; «Документ – 2000».

ГЛАВА 6. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

Организационная техника

Организационная техника (оргтехника) - это средства механизации и автоматизации управленческого и ин­женерно-технического труда. Эти средства довольно разнообразны: в их числе «конторская мелочь» (карандаши, авторучки, ластики, клей и пр.), копировальная техника, телефон, телефакс и т. д. Оргтехника классифицируется по виду носителя информации, по функциональному признаку. По виду носителя информации различаютсясредства оргтехники, использующие несветочувствительные носители на бумажной основе, носители для репрографических процессов (термобумага, диазобумага, фотопленка, калька и т. д.), микро носители, звуко- и видео носители, а также магнитные носители.

По функциональному признаку принято выделять: средства составления и изготовления текстовых и табличных документов, средства репрографии и оперативной полиграфии, средства обработки документов, средства хранения, поиска и транспортировки документов, средства электросвязи, банковскую оргтехнику, а также прочие средства. Средства составления и изготовления текстовых и табличных документов – это ручные пишущие средства, пишущие машины, дик­тофоны и некоторая другая техника.

К средствам репрографии и оперативной полиграфии относятся средства фотографического копирования, диазографического копирования, электрофотографического копирования, термографического копирования, электронно-искрового копирования, микрографии, ризографического копирования, гектографической (спиртовой) печати, трафаретной (ротаторной) печати, оперативной офсетной печати.

В процессе копирования принимают участие оригинал, копия и посредник (промежуточный носитель, используемый для передачи изображения с оригинала на копию). Взаимное расположение и фи­зико-химические свойства копируемого материала, подлинника, по­средника, светочувствительного или другого воспринимающего слоя, на который производится репродуцирование, а также источника света характеризуют способ копирования. Выбор способов копирования определяется характером, форматом, назначением и последующим использованием документации.

В числе средств обработки документов: фальцевальные, биговальные, перфорирующие и резательные, листоподборочные и сортировальные; скрепляющие, склеивающие и переплетные, конвертовскрывающие, резательные, адресовальные, штемпелевальные, дистройеры (уничтожители документов) и др.

Средства хранения, поиска и транспортировки документов включают в себяпервичные средства хранения документов (папки, конверты, коробки и т. п.) и вторичные средства хранения документов (шкафы, сейфы, ящики, стел­лажи, картотечное оборудование и т. п.). Сюда относятся также тележки для транспортировки документов, лифтовое оборудование, транспортеры, конвейеры, пневматическая почта, оборудование для хранения электронных носителей информации.

Под банковской оргтехникой понимаютустройства, предназначенные для обработки купюр, монет, пластиковых кредитных карт. Сюда относятся оборудование для проверки подлинности банкнот, для счета купюр, устройства для упаковки банкнот, а также банкоматы.

Выбор средств оргтехники осуществляется с учетом следующих основных факторов: объемно-временные характеристики документооборота, в частности, объем копируемых документов; фирма-производитель; технические и эксплуатационные характеристики оборудования, его стоимость; стоимость расходных материалов и частота их смены; организация и стоимость эксплуатации технических средств; эргономические характеристики оборудования и степень его влияния на здоровье человека.

Средства электросвязи: средства и системы стационарной и мобильной телефонной связи; средства и системы телеграфной связи; средства и системы факсимильной передачи информации.

К средствам электросвязи относятся средства и системы телефон­ной, телеграфной связи, факсимильной передачи информации и пр. Телефонная станция - это здание с комплексом технических средств, предназначенных для коммутации каналов телефонной сети. На телефонной станции производится соединение определенных телефонных каналов - абонентских и соединительных линий на время телефонных переговоров и их разъединение по окончании пе­реговоров.

Телефонный аппарат служит для передачи и приема речевой ин­формации и обычно состоит из двух основных частей: коммутацион­но-вызывной, предназначенной для соединения и разъединения або­нентов, и разговорной, обеспечивающей прием и передачу речи. Объем потока речевых сообщений на сетях телефонной связи пре­валирует над потоками других видов информационных сообщений, включая передачу данных. В современных телефонных аппаратах широко применяются специализированные большие интегральные схемы функционального назначения, а также микропроцессорные системы, обеспечивающие автономное получение широкого спектра дополнительных возможно­стей и превращающие телефонный аппарат в многофункциональное абонентское телефонное устройство. Сотовым (мобильным) радиотелефоном является средством поддержки постоянного контакта, поскольку разговор продолжается и тогда, когда абонент перемещается из одной «соты» (зона обслуживания базовой станции) в другую.

Пейджер - это компактный радиопри­емник, который работает в диапазоне УКВ и принимает закодиро­ванные в определенном формате текстовые и цифровые сообщения. Для того чтобы передать что-либо клиенту пейджинговой компании, необходимо знать его личный абонентский номер и номер опера­торского бюро компании. Но в отличие от сотового телефона связь обычно осуществляется только в одну сторону. Существуют модели пейджеров, обладающие возможностями передачи сообщений (твейджеры). Недостаток пейджинговой свя­зи - зависимость от телефонной линии: чтобы отправить сообще­ние, нужно звонить по телефону. Кроме того, нет возможности узнать, получено ли адресатом направленное сообщение.

В настоящее время актуально внедрение квазиэлектронных и электронных автоматических те­лефонных станций (АТС) с программным управлением, создание цифровых и волоконно-оптических систем связи, справочно-информационных систем, связь с которыми осуществляется по автомати­чески коммутируемой телефонной сети.

Все меньшее значение имеют телеграфные сети:

- внутригосударственная сеть общего пользования для передачи телеграмм между отделениями телеграфной связи (ОП);

- внутригосударственная сеть, предназначенная для телеграфной связи между различными предприятиями и организациями (АТ50);

- международная сеть телеграфной связи общего пользования меж­ду отделениями связи нашей страны и зарубежных стран;

- международная телеграфная сеть для передачи сообщений между предприятиями и организациями во всем мире (TELEX - teleprinter exchange service).

Сеть TELEX включает в себя телексные узлы, специальные ли­нии связи и конечные абонентские устройства – телетайпы. Парамет­ры телетайпов стандартизированы Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии.

В числе прочих средств оргтехники многофункциональные центры, средства защиты, компьютерные аксессуары. Использование компьютерных аксессуаров - необходимое сред­ство удовлетворения жестких требований современной эргономики и охраны здоровья. Компьютерные аксессуары можно условно классифицировать следующим образом:

- средства хранения и транспортировки дискет и компакт-дисков (коробки, боксы, контейнеры и пр.);

- многофункциональные стационарные средства для хранения но­сителей, размещения дополнительных приспособлений и т. д.;

- средства защиты здоровья от негативного воздействия техничес­ких средств (экранные фильтры различного типа и назначения, под­ставки под кисти рук и т. п.);

- средства защиты технических средств от воздействия окружаю­щей среды (жесткие и гибкие чехлы и пленки для клавиатуры и фун­кциональных блоков технического средства);

- средства, расширяющие функциональные возможности компь­ютера или средств оргтехники (манипуляторы различной конструк­ции, коммутаторы, коммутационные кабели и т. п.);

- средства обслуживания и ремонта (специализированные наборы инструментов для ремонта ПК и средств оргтехники, чистящие жид­кости и салфетки, вакуумные пылесосы и пр.);

- средства эргономики (коврики для мыши, подставки для мони­торов и принтеров, специальные столы для техники, зажимы для бумаг и т. п.).

 

6.2. Вычислительная техника

Вычислительная техника – это технические устройства, предназначенные для автоматической или автоматизированной обработки информации, осуществляемой под управлением программ. Вычислительная система - это совокупность конкретных устройств и программ, предназначенных для обслуживания одного рабочего места, участка работы или конкретной организации. Устройством, объединяющим все остальные технические средства в единое целое, в вычислительную систему, является компьютер. Это электронная вычислительная машина, действующая по программе и предназначенная для обработки, накопления, хранения и транспортировки информации. Компьютеры классифицируют по назначению, по уровню специализации, по типоразмерам. Каждой категории компьютеров соответствует своя программно-аппаратная конфигурация.

По назначению различаются большие электронно-вычислительные машины (ЭВМ), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ (персональные компьютеры). В свою очередь, персональные компьютеры подразделяются на массовые, деловые, портативные, развлекательные; а также на серверы и рабочие станции. Границы между указанными типами компьютеров весьма условны, прежде всего, в силу интенсивного развития вычислительной техники. Большие электронно-вычислительные машины являются высоко производительными и имеют весьма высокую стоимость. В частности, суперкомпьютеры представляют собой вычислительные системы с предельно высокими характеристиками мощности и информационных ресурсов, они используются в фундаментальных научных исследованиях, метеорологии, военной и космической областях. Персональный компьютер это вычислительная система, ресурсы которой предназначены для обеспечения деятельности одного работника (пользователя), иначе говоря, автоматизированного рабочего места (АРМ) управленца или специалиста. Персональный компьютер выполняет все необходимые функции вычислительной машины при предельно низкой цене. Мини-ЭВМ (корпоративные компьютеры) представляют собой переходные варианты по соотношению цены и производительности, они обеспечивают совместную деятельность группы управленцев в рамках организации, проекта, сферы деятельности, основанную на использовании одни и тех е информационно-вычислительных ресурсов. Используются в крупных финансовых, производственных организациях, на предприятиях сферы сервиса для обслуживания большого количества пользователей.

По уровняю специализации компьютеры делятся на универсальные и специализированные. Универсальные компьютеры пригодны для использования в самых различных областях, хотя их эффективность в этих областях различна. Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного, достаточно узкого круга задач. Так, бортовые компьютеры автомобиля, морских и речных судов, самолетов, комических аппаратов управляют средствами ориентации и навигации, осуществляют контроль состояния бортовых систем, поддерживают связь с диспетчерскими службами, выполняют функции оптимизации параметров работы различных устройств (в частности, оптимизацию расхода топлива), а также некоторые функции автоматического управления.

Сетевые серверы – это устройства, осуществляющие передачу информации между участниками глобальных и региональных сетей. Файловые серверы – это специализированные устройства, объединяющие компьютеры организации в единую сеть. Графические станции на базе мини-ЭВМ ориентированы на работу с графикой, используются при подготовке кино-, видеопродукции, в частности, рекламы.

По типоразмерам принято выделять настольные, портативные и карманные компьютеры. Настольными компьютерами оборудуют рабочее место. Размеры корпуса в настольном исполнении таковы, что позволяют пользователю самостоятельно и быстро изменять аппаратную конфигурацию за счет подключения (отключения) периферийных устройств или внутренних компонентов. Портативные компьютеры (иначе говоря, блокнотные или ноутбуки) имеют обычно массу в пределах 3 – 4 кг, размер экрана 12 – 16 дюймов. По своим техническим характеристиками они аналогичны недорогим базовым настольным компьютерам. Они удобны при транспортировке, их можно использовать в качестве средства связи благодаря возможности подключения к телефонной сети. Карманные компьютеры наиболее просты по сравнению с другими моделями, они оснащаются обычно оперативной памятью не менее 4 Мбайт, их вес не превышает 200 граммов. Специализированное программное обеспечение позволяет осуществить удаленный доступ к локальной сети организации. Подобного рода модели выполняют функции интеллектуальных записных книжек, а в сочетании с сотовым телефоном, специальным факс-модемом и мобильным принтером могут использоваться как мобильный офис. Их специализированные версии имеют повышенную вибро- и ударопрочность, оснащаются сканером штрих-кода и т.д.

В составе технического комплекса (иначе говоря, аппаратного обеспечения) по расположению относительно центрального процессорного устройства (CPU – Central Processing Unit) принято различать внутренние и внешние устройства. Внешними (периферийными) считаются большая часть устройств ввода-вывода и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

 

Персональные компьютеры

Базовую конфигурацию персонального компьютера составляют: системный блок, монитор, клавиатура, мышь. Системный блок – это основной узел компьютера, в его составе: материнская плата, накопитель на жестком диске, дисковод гибких дисков, дисковод компакт-дисков, видеокарта, звуковая карта. На материнской (иначе говоря, главной или системной) плате (Motherboard) располагаются следующие основные элементы:

- процессор – основная микросхема, выполняющая большую часть математических и логических операций;

- оперативная память (оперативное запоминающее устройство);

- постоянное запоминающее устройство;

- кэш-память, содержащая данные, необходимые для работы процессора в первую очередь и имеющая, по сравнению с оперативной памятью, меньшее время доступа;

- шинные интерфейсы.

Процессор (CPU – Central Processing Unit) – центральный арифметико-логический блок, который управляет вычислениями, программами и устройствами. Информация, располагающаяся в ячейках процессора, может рассматриваться как команды, как данные и как адресные данные. Важнейшие характеристики процессора: тактовая частота, разрядность, рабочее напряжение. В основе работы процессора лежит тактовый принцип, исполнение каждой команды занимает несколько тактов. Тактовые сигналы процессор получает от специальной микросхемы (тактового генератоа), которая входит в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате. Для различных процессоров тактовые частоты составляют от нескольких десятков Мгц до нескольких Ггц.

Разрядность процессора - количество бит, которое может обрабатываться процессором одновременно (за один такт). Современные процессоры обычно 32, 64 или 128-разрядные.

Степень интеграции чипа – плотность расположения транзисторов на площади кристалла, составляет несколько миллионов и даже несколько десятков миллионов транзисторов при площади кристалла ориентировочно в 100 – 300 мм².

Рабочее напряжение процессора в настоящее время составляет менее 2 В. Понижение рабочего напряжения позволяет, с одной стороны, уменьшить расстояние между структурными элементами в кристалле процессора без угрозы электрического пробоя, а с другой – понизить тепловыделение и значит увеличить производительность без риска перегрева.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM – Random Access Memory), иначе говоря, оперативная память или память с произвольной выборкой, - используется для хранения переменной информации для процессора и других устройств. При запуске системы или прикладной программы происходит загрузка данных из постоянной памяти в оперативную. Величина оперативной памяти определяет размер и число программ, которые могут выполняться одновременно. ОЗУ состоит из модулей – однорядных (SIMM) или двухрядных (DIMM). SIMM-модули имеют объемы 4, 8, 26, 32 Мбайта, DIMM-модули – объемами 16, 32, 64, 128 Мбайт. Для массовых моделей компьютеров размер ОЗУ составляет в настоящее время 128 – 256 Мбайт.

Время доступа к ОЗУ для SIMM-модулей составляет 50 – 70 нс, для DIMM-модулей – 7 – 10 нс. Важное свойство ОЗУ – зависимость от внешнего источника питания: при выключении энергопитания компьютера данные, содержащиеся в ОЗУ, теряются.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM – Read Only Memory) представляет собой микросхему, способную хранить информацию длительное время, в том числе при выключенном питании компьютера. Программы записывают («зашивают») в ПЗУ в процессе его изготовления. В ПЗУ записываются программы базовой системы ввода-вывода, которые проверяют состав и работоспособность вычислительной системы, обеспечивают взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

Кэш-память (Cache) – дорогостоящая сверхоперативная память, располагаемая внутри процессора и используемая для уменьшения количества обращений к оперативной памяти, а значит, увеличения производительности компьютера. Кэш-память, в зависимости от ее вида, реализуется в кристалле процессора или располагается на материнской плате, имеет объем от нескольких десятков Кбайт до нескольких Мбайт и работает на частоте процессора или на более низкой частоте материнской платы.

Накопитель на жестком диске (винчестер или HDD – Hard Disk Drive) это устройство, предназначенное для длительного хранения больших объемов информации – данных и программ. Физически это устройство представляет собой несколько соосных пластин (дисков), которые вращаются с высокой скоростью. Каждая из указанных пластин имеет две рабочие поверхности с магнитным покрытием. Над рабочей поверхностью располагается головка для чтения-записи данных. При вращении диска головка «парит» над рабочей поверхностью на высоте в несколько тысячных долей миллиметра, поскольку между нею и поверхностью образуется аэродинамическая подушка. Емкость каждой пластины современных жестких дисков достигает 6,4 Гбайт, при теоретическом пределе существующей технологии изготовления 20 Гбайт. Производительность жесткого диска зависит, главным образом, от характеристик интерфейса, связывающего его с материнской платой, и составляет от нескольких Мбайт/с до 60 Мбайт/с. Жесткий диск весьма чувствителен к ударам и перегрузкам.

Шинные интерфейсы материнской платы – наборы проводников, которые связывают устройства системного блока между собой и позволяют подключать другие устройства через стандартные разъемы (слоты). От типа применяемой шины зависит пропускная способность материнской платы. Одна из наиболее популярных в настоящее время – технология USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная магистраль). Шина USB позволяет подключить до 256 устройств, максимальная длина кабеля – до 5 м, имеет производительность до 480 Мбит/с, что является достаточным для таких низкоскоростных устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик. Дает возможность подключать оборудование в «горячем режиме», т.е. без предварительного отключения компьютера, а также формировать локальную сеть, но не более, чем из 16 компьютеров.

Дисковод гибких дисков (FDD – Floppy Disk Drive) предназначен для считывания и записи информации на дискеты (гибкие магнитные диски). Дисковод может быть встроен в системный блок или выполнен в виде отдельного устройства. Дискеты используются в качестве резервного (временного) средства хранения, а также для транспортировки информации. Это малонадежные носители информации, чувствительные к пыли, влаге, температурным перепадам, внешним электромагнитным полям. Современные дискеты имеют размер 3,5 дюйма и емкость 1,4 Мбайт.

Дисковод компакт-дисков - применяется для считывания и записи информации на компакт-диски. Запись и считывание информации на таких дисках осуществляется с помощью лазерного луча в инфракрасном диапазоне (780 нм). Стандартный диск имеет емкость 600-900 Мбайт. Срок хранения информации на дисках, по имеющимся оценкам, превышает 30 лет. Благодаря большой емкости лазерные диски используются для хранения мультимедийной информации (текст, графика, музыка, видео). Скорость чтения данных для дисковода компакт-дисков измеряется в кратных долях. В качестве исходной единицы принята скорость, характерная для первых серийных образцов, - 150 Кбайт/с. Современные устройства имеют производительность 4х, … 32х, т.е. от 600 Кбайт/с до 4,8 Мбайт/с и выше. Широкое распространение этих устройств обусловлено их низкой стоимостью и большой емкостью.

Основные разновидности дисководов компакт-дисков оперируют с CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD дисками. Существуют и различного рода комбинированные устройства, записывающие и читающие DVD-R и CD-RW диски. Практически все программные продукты сейчас поставляются на дисках CD-ROM. Дисководы CD-R позволяют осуществлять запись компакт-дисков. Дисководы CD-RW дают возможность многократно (не менее 1000 раз) записывать и стирать информацию.

DVD (Digital Versatible Disk – цифровой много целевой диск) при тех же размерах, что и обычный компакт-диск, вмещает до 17 Гбайт, при этом используется лазерный луч красного диапазона – 650 и 635 нм. Увеличение емкости диска и скорости чтения достигнуто за счет уменьшению в два раза размера элементов данных – лунок на поверхности диска, считываемых лазером. Алгоритмы сжатия информации отвечают стандартам, устанавливающим значительно более высокие требования к качеству изображения и звука, близкие к студийным форматам. Недостаток – высокая стоимость как дисководов, так и носителей DVD. В определенном смысле катализатором распространения DVD являются новые технологии мультимедиа, которые требуют все больше места для хранения информации и все более широко используются практически во всех сферах бизнеса и развлечений.

Видеокарта (видеоадаптер) – дочерняя плата, на которую возложено выполнение всех функций, связанных с управлением экраном (видеоконтроллера, видеопроцессора, видеопамяти), подключается к материнской плате. Основным параметром видеокарты является обеспечиваемое ею разрешение экрана (до 16,7 миллионов цветов). Для каждого размера экрана существует соответствующее оптимальное разрешение экрана. Применение заниженного разрешения имеет своим следствием увеличение элементов изображения, однако их количество на экране недостаточно для эффективной работы. Использование завышенного разрешения на экране малого размера вызывает быстрое утомление зрения. Большая часть современных прикладных и развлекательных программ предполагает работу с разрешением экрана 800 х 600 точек, поэтому наиболее распространенный размер экрана – 15 дюймов. Объем видеопамяти составляет обычно 16 Мбайт. Видеоускорение означает, что часть операций, связанных с построением изображений, осуществляется аппаратно – на микросхемах видеускорителя, а не за счет математических вычислений, выполняемых основным процессором.

Звуковая карта – дочерняя плата, выполняющая операции, связанные с обработкой речи, звука, музыки. Специальный разъем позволяет подключить микрофон. Разрядность звуковой карты определяет количество бит, используемых при оцифровке, т.е. переводе сигнала из аналоговой формы в цифровую. Более высокая разрядность уменьшает погрешности, связанные с оцифровкой. Наиболее распространены 32 и 64-разрядные звуковые карты.

Монитор – первичное устройство вывода информации, обеспечивающее визуальное представление данных. Это один из наиболее дорогостоящих компонентов компьютерной системы. Важнейшие требования к монитору: устойчивость изображения, безопасность работы пользователя, небольшое потребление энергии. Основной параметр – размер изображения по диагонали в дюймах. Стандартными являются размеры 14″, 15″, 17″, 19″, 20″, 21″. Разрешение монитора составляет от 640х480 до 1800х1440 пикселей. Частота смены изображения (регенерации) (частота кадров) показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью изменить изображение. Минимальным считается частота 75 Гц (изображение воспринимается человеческим глазом как устойчивое), нормативным – 85 Гц, комфортным – 100 Гц и более.

Современные мониторы являются жидкокристаллическими. По сравнения с мониторами на базе электронно-лучевой трубкой они имеют следующие преимущества: высокую четкость изображения, отсутствие геометрических искажений, дрожания и мерцания, меньшую вероятность появления бликов, малые габариты и вес, пониженное энергопотребление.

Характеристика клавиатуры и мыши даны в параграфе 7.5. «Периферийные устройства».

 

6.4. Суперкомпьютеры

В настоящее время в самых разных областях использования вычислительной техники самым критичным является моделирование процессов, которое ведется для изучения параметров вычислений от точки к точке в условиях внешнего воздействия в течение времени. Любая область пространства содержит бесконечное число точек, поэтому для полного описания материальной среды в общем случае необходимо бесконечное число данных. Рассматривая среду как сетку, состоящую из конечного множества узлов (точек), равномерно распределенных по всей исследуемой области, исследователи концентрируют внимание на изменении параметров среды только в узлах сетки. Чтобы получить более точное решение, необходимо уменьшать ячейки сетки, иначе говоря, увеличивать точность, а значит, и объем вычислений.

Качество моделирования зависит от степени адекватности модели соответствующему фрагменту действительности, качества компьютерной программы, а также производительности вычислительной системы. Для некоторых приложений, где велика размерность модели, ключевое значение приобретает производительность вычислительной системы.

Производительность компьютера определяется, главным образом, его элементной базой и его архитектурой – логической организацией в представлении программиста. Архитектура суперкомпьютера позволяет параллельно (одновременно) выполнять похожие операции. Производительность суперкомпьютера может повышаться также вследствие углубления специализации входящих в его состав процессоров. Рост производительности суперкомпьютеров сдерживает, с одной стороны, ограниченность возможности разбиения данных для одновременного выполнения вычислений на потоке, а с другой – стоимость процессоров, используемых для параллельной обработки данных. Дело в том, что стоимость суперкомпьютера растет линейно с увеличением количества простых процессоров, тогда как его производительность повышается гораздо медленнее в связи с возрастанием количества связей и невозможностью эффективно использовать все процессоры.

Производительность современных суперкомпьютеров измеряется в мегафлопах – миллионах операций с «плавающей точкой» в секунду, гигафлопах – миллиардах операций (Гфлоп), а иногда и в терафлопах - триллионах операций (Тфлоп). «Плавающая точка» относится к двоичному представлению чисел, которые записываются в виде произведения, где один множитель имеет величину между 0,1 и 1, а другой – является степенью числа 10. Так, число 17000000 записывается как 0,17х10 . Основные характеристики суперкомпьютеров: максимальная реально достигаемая производительность и теоретически возможная пиковая производительность. Их стоимость колеблется в зависимости от технических характеристик и фирмы-производителя от нескольких тысяч до десятков миллионов долларов США.

Кластерная система – это объединение компьютеров, которое выступает как единое целое для операционной системы, системного программного обеспечения, прикладных программ и пользователей. Преимуществами кластерной системы является, во-первых, минимальная стоимость создания и эксплуатации - более низкая, чем у суперкомпьютеров. Во вторых, - возможность мгновенного перехода с вышедшего из строя узла на другой, исправный узел, т.е. высокая отказоустойчивость.

Кластерные системы позволяют эффективно реализовывать технологии параллельных баз данных, когда большое количество одновременно работающих процессоров разделяет доступ к одной базе данных. Это весьма актуально для предприятий с непрерывным циклом производства.

Области применения суперкомпьютеров и кластерных систем следующие: метеорология, аэродинамика, сейсмология, военные исследования, атомная и ядерная физика, физика плазмы, математическое моделирование сплошных сред. С их помощью моделируются испытания на прочность, гидравлические процессы, электромагнитные поля, осуществляются химические и иные расчеты. Подчеркнем, что ключевое значение для эффективного использования компьютеров имеет качество отражения реальности математической моделью, на основе которой производятся вычисления.

В качестве примера приведем один и наиболее мощных в мире суперкомпьютер NEC EARTH Simulator, применяемый для прогнозирования природных катаклизмов и моделирования погодных условий. Он имеет размеры с трехэтажный дом. Исследования проводятся «Научным и технологическим центром моря» (г. Канагава, Япония). Производителем компьютера является компания NEC. Данный суперкомпьютер состоит из 640 узлов, каждый из которых включает в себя 8 специализированных процессоров NEC Vector. Его реально достигаемая производительность превышает 35 Тфлоп.[38]

 

6.5. Периферийные устройства персонального компьютера

Периферийные устройства подключаются к интерфейсам компьютера и предназначены для выполнения вспомогательных операций, по назначению они подразделяются на устройства ввода данных, устройства вывода данных, устройства хранения данных, устройства обмена данными. Устройства ввода данных, в свою очередь, подразделяются на устройства ввода знаковых данных, устройства командного управления, устройства ввода графических данных. К числу устройств ввода знаковых данных относятся различного вида клавиатуры.

Клавиатура – это клавишное устройство управления компьютером, используется для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления. Клавиатура совместно с монитором образуют интерфейс пользователя. Обычно выделяются следующие области клавиш: алфавитно-цифровая, функциональная, управления курсором, служебная. Алфавитно-цифровые клавиши могут работать в нескольких регистрах и применяться для ввода нескольких символов. Схемы закрепления символов национальных алфавитов за алфавитно-цифровыми клавишами отражаются в раскладке клавиатуры. Общепринятым являются их совпадение с раскладками клавиатур пишущих машинок. Раскладки клавиатуры именуются по символам, закрепленным за первыми клавишами верхней строки алфавитной области: ЙЦУКЕНГ (русская) и QWERTYU (английская).

Функциональная область включает в себя 12 клавиш от F1 до F12 в верхней части клавиатуры. Функции этих клавиш зависят от операционной системы, а также работающей в данный момент прикладной программы.

Клавиши управления курсором позволяют перемещать страницу или ее фрагмент вверх или вниз, переключают режим вставки и замены, удаляют символы и блоки текста, перемещают курсор.

Служебными клавишами приходится пользоваться особенно часто, поэтому они имеют нередко увеличенный размер. Эти клавиши позволяют, в частности, подтвердить команду или обозначить окончание абзаца (Enter), ввести строчную букву (Shift), стереть только что введенный знак (Backspace), дать команду на печать текущего состояния экрана (Print Screen) и т.д.

Устройствами командного управления являются различного рода специальные манипуляторы. В их числе мышь, трекбол, пенмаус, джойстики и т.д. Мышь - устройство манипуляторного типа, предназначенное для управления вычислительной системой и программами. Оно имеет, обычно две - три кнопки и вращающийся регулятор. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением на экране графического символа (указателя мыши). Монитор в сочетании с мышью образуют графический интерфейс пользователя. Выбор объекта управления на экране осуществляется путем установления на него указателя мыши. Приемы работы с мышью: щелчок (пользователь нажимает и быст