Структура КТС. 
Проектирование информационно-управляющих систем

С точки зрения технической реализации КТС можно рассматривать как систему, состоящую из комплекса разнородных машин. В техническом комплексе АСУ можно выделить также центральную часть, состоящую из нескольких ЭВМ, и периферийную — внешние ЭВМ и другие устройства, которые обмениваются информацией с центральной частью. Т. е. каждый периферийный пункт может состоять из персональных ЭВМ более низкого ранга и обслуживающих внешних устройств, т. е. представлять собой систему более низкого уровня.

Указанная особенность построения иерархической структуры КТС позволяет использовать единый аппарат и единые методы исследования таких структур.

Предъявляемые требования к КТС и имеющийся или разрабатываемый арсенал средств вычислительной техники и каналообразующей аппаратуры ставят задачу определения оптимальной структуры КТС. Эту задачу нельзя решить успешно без детальной проработки вопросов построения АСУ и информационных связей данной системы с другими системами. В свою очередь, без строго научного исследования принципов построения КТС невозможно выбрать оптимальную структуру вычислительной системы и обосновать ее техническое оснащение, наилучшим образом удовлетворяющее работе АСУ.

ЭВМ выбирают путем сопоставления таких параметров, как время выборки, емкость оперативной памяти, время выполнения арифметических операций и т. д. Анализ таких параметров дает общее представление о качестве процессора. В то же время при такой оценке не учитываются параметры периферийного оборудования, скорость передачи данных между отдельными устройствами, информационная избыточность, вводимая в передаваемые данные, ненадежность отдельных устройств, которые во многом определяют возможности вычислительной системы. Поэтому оценка и выбор ЭВМ на основе сопоставления отдельных параметров применимы лишь при решении научно-технических задач, где нередко определяющими являются параметры центрального процессора.

Более объективно можно оценить работу всех устройств ЭВМ, используя метод оценки по типовым работам. Такую оценку можно произвести, если задать машине определенную работу и затем проанализировать ее выполнение. При этом задаваемая машине работа должна хорошо отражать те реальные загрузки, которые возникнут в процессе функционирования системы. К типовым работам в АСУ относятся обновление информационных массивов, сортировка данных, решение типовых задач и т. д.

Предварительные оценки отдельных параметров процессора можно также производить на основании определения объемов вычислительных работ, что пригодно для ориентировочного расчета вычислительного оборудования, особенно на первых этапах разработки АСУ.

В подавляющем большинстве АСУ являются многоуровневыми системами с развитой схемой обмена информации как между уровнями в данной системе, так и с различными уровнями управления других систем. В таких системах применяются многомашинные комплексы, использующие различные режимы работы, например, мультипрограммный режим, мультиобработку и разделение времени.

В многомашинных комплексах операционная система автоматически распределяет работу ЭВМ и в случае отказа и восстановления одного процессора осуществляется перераспределение работ. Отказы в работе отдельных устройств ЭВМ, а также заявки потребителей на пользование вычислительными средствами носят случайный характер. Включение каналов обмена информацией с соседними системами и помехи, действующие на каналы передачи, как показали исследования, носят вероятностный характер. Таким образом, расчеты, связанные с выбором КТС, следует производить с учетом этих вероятностных характеристик. Поэтому для исследования выбора структуры КТС наиболее приемлемым является метод математического моделирования.

Для расчета параметров КТС должна быть создана модель функционирования системы, в которой в качестве аргументов выступают величины, характеризующие потоки входной информации, алгоритмы обработки информации по каждой задаче, алгоритмы функционирования подсистем, алгоритмы функционирования внутрипроцессорных операционных систем и общей операционной системы АСУ, объемно-временные характеристики хранимой информации; надежностные характеристики блоков ЭВМ, внешних и периферийных устройств, характеристики помех, действующих на каналы передачи данных, применяемые методы повышения помехоустойчивости передачи данных. В качестве искомых величин могут использоваться рабочие параметры устройств, способы организации вычислительных процессов, а также параметры, характеризующие эффективность функционирования системы.

После составления адекватной модели, отображающей взаимосвязь этих величин, а также возможности структурной перестройки модели, ее следует оптимизировать по одному или нескольким параметрам эффективности. Результаты оптимизации — значения обобщенных рабочих параметров, на основании которых можно рассчитать тип оборудования и его количество, а также информационно-логическую связь в комплексах технических средств (КТС). Модель должна учитывать пространственное размещение источников информации, а также сложившиеся связи между потребителями информации. На основании разработанной модели должна обеспечиваться возможность не только первоначального выбора параметров системы, но и расчета этих параметров в дальнейшем при развитии системы, постановке новых задач, а также включение в КТС новых, более совершенных средств по мере их освоения промышленностью.

При подключении к системе удаленных ЭВМ, терминалов, автономных функциональных групп или других АСУ неизбежно применение специализированной аппаратуры связи.