Модель «чёрный ящик» векторной вычислительной системы

Модель «черный ящик» — это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь входные и выходные величины, а структура и внутренние процессы не известны. Название модели «черный ящик» образно подчеркивает полное отсутствие сведений о внутреннем содержании «ящика»: в этой модели задаются, фиксируются, перечисляются только входные и выходные связи системы со средой (даже «стенки ящика», т. е. границы между системой и средой, в этой модели обычно не описываются, а лишь подразумеваются, признаются существующими). Графическая модель типа «черный ящик» отображает только связи системы со средой, в виде перечня «входов» и «выходов» .

Во многих случаях достаточно содержательного словесного описания входов и выходов, тогда модель «черного ящика» является просто их списком. Пытаясь максимально формализовать модель «черного ящика», мы приходим к заданию двух множеств Х и Y входных и выходных переменных, но никаких других отношений между этими множествами фиксировать нельзя (иначе это уже будет не «черный», а прозрачный ящик).

Модель «черного ящика» часто оказывается не только очень полезной, но в ряде случаев единственно применимой при изучении систем. Это относится к таким исследованиям, в результате проведения которых нужно получить данные о системе в обычной для нее обстановке, где следует специально заботиться о том, чтобы измерения как можно меньше влияли на саму систему. Другая причина того, что приходится ограничиваться только моделью «черного ящика» , — действительное отсутствие данных о внутреннем устройстве системы.

Проблема построения модели типа «черный ящик» заключается в правильном определении цели исследуемой системы. Цель — это субъективный образ (абстрактная модель) несуществующего, но желаемого состояния среды, которое решило бы возникшую проблему. Вся последующая деятельность, способствующая решению этой проблемы, направлена на достижение поставленной цели, т. е. как работа по созданию системы. В инженерной практике момент формулирования цели — один из важнейших этапов создания систем. Обычно цели уточняются итеративно, с многократными изменениями и дополнениями. Любая модель, в том числе модель «черный ящик», должна отвечать следующим требованиям:

• 1. Адекватности модели — соответствие действительности предсказаний, сделанных на основе моделей, и соответствие целям проектов, сделанных на основе моделей.
• 2. Экономичности по времени, энергии, материалам и др.

Сложность построения модели «черный ящик» заключается в множественности входов и выходов. Главной причиной множественности входов и выходов в модели «черного ящика» является то, что всякая реальная система, как и любой объект, взаимодействует с объектами окружающей среды неограниченным числом способов. Строя модель системы, мы из этого бесчисленного множества связей отбираем конечное их число для включения в список входов и выходов. Критерием отбора при этом является целевое назначение модели, существенность той или иной связи по отношению к этой цели. Особое значение этот момент имеет при задании цели системы, т. е. при определении ее выходов. Реальная система неизбежно вступает во взаимодействия со всеми объектами окружающей среды, поэтому важно, как можно раньше, лучше всего еще на стадии построения (проектирования) модели, учесть все наиболее важное. В результате главную цель приходится сопровождать заданием дополнительных целей. Важно подчеркнуть, что выполнения только основной цели недостаточно, что невыполнение дополнительных целей может сделать ненужным или даже вредным и опасным достижение основной цели.

Приступим к построению модели «черный ящик» векторной вычислительной системы. Главной целью данной системы является объединение процессоров для более быстрой работы процесса. В таблице 1 представлена графическая схема входов и выходов для данной системы. Туда же входят и нежелательные входы и выходы.

Таблица 1 — Описание входов и выходов модели «чёрный ящик».

Ниже представлена схема модели чёрного ящика для нашей системы (см. рис. 1).

Рисунок 1 — Графическая модель векторной вычислительной системы.