2. Тестирование программ.

3. Исследовать на экстремум функцию:

F(x)= x₁² +3x₂² + 2x₃² ,

при условии

x₁ - x₂ + x₃ = 4

1. 1. 1 Основные положения телеобработки данных

Телеобработка данных — это такая организация информационно-вычислительного процесса, при которой ресурсы одной или нескольких ЭВМ одновременно используются многими пользователями через различные виды средств связи. Коллективное использование ЭВМ — важный фактор, определяющий прогресс в области вычислительной техники.

Системы телеобработки обеспечивают организацию двух основных методов обработки данных — пакетного и диалогового. Соответственно выделяются и два основных режима взаимодействия удаленного абонента с ЭВМ — режим пакетной передачи данных и диалоговый режим взаимодействия.

• Режим пакетной передачи предусматривает объединение некоторого набора данных по каким-либо признакам и группирование их в пакет, который пере­дается, как правило, за один сеанс связи. Его обработка в ЭВМ возможна после завершения передачи всего пакета и при отсутствии каких-либо дополнительных условий.

Величина пакета может быть различной — от несколь­ких тысяч до нескольких миллионов знаков. Время реакции ЭВМ на обработку этого пакета (сообщений) не лимити­руется. Практически к данному режиму приравниваются те случаи общения абонентов с ЭВМ, которые сопровож­даются прекращением связи после очередного этапа передачи данных и восстановлением ее спустя некоторое время для продолжения передачи данных или получения ответа.

• Диалоговый режим общения пользователя с ЭВМ характеризуется малым количеством данных, пере-даваемых в ЭВМ и получаемых из нее, и малым временем реакции ЭВМ на принятый запрос абонента. Время реак­ции ЭВМ в системе или сети не должно превышать нескольких секунд. Оптимальная во всех отношениях ве­личина реакции на запрос составляет 1—3 с.

В режиме пакетной обработки ввод-вывод данных можно легко упорядочить, при этом загрузка ЭВМ будет близка к оптимальной. В отличие от режима па­кетной обработки при реализации диалогового режима запросы абонентов поступают в любое время. Более того, одновременно могут поступать запросы сразу от многих абонентов, причем каждый из них может требовать сроч­ного ответа.

Организация режимов взаимодействия в системах и сетях телеобработки предусматривает сопряжение средств, отличающихся друг от друга принципами рабо­ты, формой и параметрами сигналов, способами кодиро­вания и представления данных, скоростью работы. Эти причины вызывают необходимость разработки стандар­тов, определяющих правила сопряжения технических и программных средств, составляющих вычислительную сеть или систему телеобработки.

В зависимости от архитектурных принципов теле­обработки (системная или сетевая) существуют различ­ные способы структурирования информации, методы кодирования данных, алгоритмы и протоколы взаимодей­ствия компонентов систем и сетей.

Классификация средств телеобработки на основные группы по существу не зависит от архитектурных прин­ципов телеобработки. И системная и сетевая телеобра­ботки состоят из программных и техниче­ских средств телеобработки. Программные средства включают в себя телекоммуникационные методы доступа. Технические средства включают в себя устрой­ства сопряжения ЭВМ с каналами передачи данных, абонентские пункты или абонентские средства доступа пользователя к ЭВМ, аппаратуру передачи данных. Однако функции программных и технических средств системной и сетевой телеобработки существенно отлича­ются.

Средства системной телеобработки обеспечивают удаленному пользователю, как правило, не имеющему своих вычислительных ресурсов, доступ к вычислительным ресурсам одного вычислительного комплекса через телефонные коммутируемые и выделенные каналы связи, теле­графные каналы сетей связи АТ-50, ПД-200 физические линии.

Средства сетевой телеобработки обеспечивают объединение различных вычислительных средств в сеть и доступ локальных и удаленных пользователей к распределенным в сети информационно-вычислительным ресурсам и базам данных.

1. 2 Системная телеобработка данных

Системная телеобработка определяется как взаимоувязанная совокупность технических и программных Средств, обеспечивающая коллективное использование ресурсов и баз данных одной ЭВМ (вычислительного Комплекса) большим количеством пользователей, под­ключенных к ЭВМ через средства связи и передачи данных

Основными средствами системной телеобработки данных являются телекоммуникационные методы доступа, Мультиплексоры передачи данных, абонентские пункты, anaparypa передачи данных.

Телекоммуникационные методы доступа предназначе­ны для управления разнообразными по номенклатуре и принципам работы абонентскими пунктами, подклю­ченными к ЭВМ через мультиплексоры передачи данных и выделенные или коммутируемые каналы связи.

А Мультиплексоры передачи данных (МПД) обеспечи­вают подключение к ЭВМ и одновременную работу мно­гих абонентских пунктов.

Абонентский пункт (АП) является взаимосвязанным комплексом устройства ввода-вывода, устройства управ-ления и аппаратуры передачи данных, предназначенным для связи удаленного пользователя вычислительной си­стемы с центральной ЭВМ посредством каналов связи. А Аппаратура передачи данных (АПД) — это устрой­ства преобразования сигналов, автоматического вызова . И ответа, переговорно-вызывные устройства и т. д., пред­назначенные для установления связи между абонентом

Рис. 1. 1. Компоненты системной телеобработки и их взаимосвязь:

ППП—пакеты прикладных программ; ТА—телеграфный пятиэлементный аппарат; АП — абонентский пункт; УПС — устройство преобразования сигналов; ТМД — телекоммуникационный метод доступа; АТ-50, ПД-200 — телеграфные сети; ТФОП — телефонная сеть

и ЭВМ, преобразования дискретной формы сигнала в аналоговую или другую форму, пригодную для передачи по тем или иным типам каналов связи.

Для организации канала передачи данных между абонентским пунктом и ЭВМ используются различные типы устройств преобразования сигналов (УПС): на телефон­ных каналах — модемы; на телеграфных каналах — УПС телеграфные (УПС ТГ); на физических линиях — УПС низкого уровня (УПС НУ) или УПС ФЛ. Компоненты системной телеобработки данных ЕС ЭВМ и их взаимо­связь приведены на рис. 1. 1.

Подключение МПД к ЭВМ ЕС осуществляется через байт-мультиплексный канал ввода-вывода. Подключение МПД и АП к аппаратуре передачи данных осуществляется по стыку С2 в соответствии с требованиями ТОСТ

, 18145—81. Взаимодействие абонентских пунктов с ЭВМ осуществляется в зависимости от типа АП по алгорит-.

мам синхронной п о з н а ч н о и передачи д а н н ы х в соответствии с требованиями нормативного материала межправительственной комиссии по вычисли­тельной технике (НМ МПК по ВТ 73—84) в коде КОИ-7 и ДКОИ и по алгоритмам стартстопной передачи в коде КОИ-7 и пятиэлементном коде (для телеграфных аппа­ратов).

Все компоненты системной телеобработки данных

Обычно взаимодействуют в полудуплексном ре­жиме, когда информация в каждый момент времени

передается только в одном направлении, а ответы после передачи каждого блока информации — в другом.

Общая физическая среда, служащая для связи смеж­ных устройств в системе или сети, называется звеном. Многопунктовое звено данных — это такая организация звена, когда к одному каналу связи подсоединено не­сколько абонентских пунктов (в отличие от однопунктовогo звена, где имеется только один АП). В многопунктовых звеньях АП работают в р е ж и м е п одчинения T. е. в режиме, когда прием и передача данных от АП

осуществляются по инициативе ЭВМ. В однопунктовых зввньях обмен данными может начинаться как по инициативе ЭВМ, так и, по инициативе АП (режим сопер-

ничe ест в а); можно также использовать режим подчи-

нения.

1. 3 Сетевая телеобработка данных

А Сетевая телеобработка определяется как взаимо- увязанная совокупность унифицированных логических и физических средств, протоколов, интерфейсов, обеспечивающая возможность распределения управляющих и обрабатывающих мощностей, а также баз данных по сети Такая телеобработка обеспечивает коллективное

использование ресурсов и баз данных одной или не-скольких территориально рассредоточенных ЭВМ большим количеством пользователей, подключенных к ЭВМ через средства связи и передачи данных.

Основная задача при создании средств сетевой теле­обработки и вычислительных сетей — обеспечение глубо­кой функциональной совместимости всех компонентов, что требует абсолютно нового по сравнению с созданием средств системной телеобработки подхода к принципам их организации. Этот подход выражается в том, что созданию комплекса средств сетевой телеобработки и вычислительных сетей предшествует разработка логиче- ской модели сети, называемой архитектурой сетевой телеобработки или сетевой архитектурой. Необходимость создания и развития сетевых архитектур обусловлива­лась главным образом двумя причинами:

1) сетевая архитектура является функционально-логической основой параллельной разработки комплекса аппаратных и программных средств телеобработки мно­гими коллективами разработчиков;

2) при построении больших вычислительных систем и сетей возникают проблемы организации взаимодействия их компонентов, а также проблемы совместимости, свя­занные с разнообразием используемых средств. Эти проблемы решаются путем разработки универсальных правил, по которым должны соединяться и взаимодей­ствовать разные вычислительные средства. Причем эти правила разрабатываются таким образом, чтобы отдель­ные компоненты систем и сетей могли эффективно взаимодействовать, а вся система или сеть могла разви­ваться с. учетом эволюции как отдельных ее компонентов, так и системы или вычислительной сети в целом.

А Под сетевой архитектурой понимается совокупность принципов и правил функционально-логической и структурно-физической реализации как отдельных компонентов сетей телеобработки, так и систем и сетей, построен­ных из этих компонентов.

Данный подход был с успехом использован при раз­работке различных сетевых архитектур (DECNET фирмы Digital Equipment Corporation, SNA фирмы International Busyiness Machine), на базе которых были реализованы технические и программные продукты, получившие ши­рокое распространение. В СССР были разработаны аналогичные сетевые архитектуры и средства получивщие название однородных вычислительных сетей. Это архитектура открытых систем сетевой телеобработки ОССТ) для ЕС ЭВМ и сетевая архитектура системы /малых ЭВМ (САСМ) для СМ ЭВМ Однородность перечисленных сетевых архитектур Обусловлена прежде всего тем, что в сеть обычно связыфирмой ваются однотипные средства, разрабатываемые одной мой. Подключение к такой сети средств других производителей возможно только при условии соблюдения в них стандартов, принятых в однородной архитектуре Другой подход состоит в разработке единой универсальной сетевой архитектуры независимо от типов применяемых в ней средств. Такие сетевые архитектуры Называются неоднородными и разрабатываются, как правило, международными коллективами специалистов.

Наибольшее признание получила сетевая архитектура

Вычислительных открытых систем (ВОС), разрабатываемая Международной организацией по стандартизации (МОС).

Несмотря на то что эта архитектура еще разрабатывается, тем не менее некоторые выпущенные стандарты МОС

•позволили начать реализацию архитектуры ВОС для широкого круга применений.

В настоящее время созданы крупные международные коллективы, состоящие из специалистов сотен фирм, в Задачу которых входят реализация и проверка технических и программных средств в соответствии со стандар- ми архитектуры ВОС. Среди них следует выделить так Зазываемую группу пользователей MAP/TOP, реализую­щую архитектуру ВОС для автоматизации производства manufacture Automation Protocols), технической и конструкторской деятельности (Technical and office Protocols В архитектуре ВОС используется понятие системы— логического объекта, представляющего собой автономию совокупность технических и программных средств. Реальным представлением системы могут быть ЭВМ многомашинный комплекс, абонентский пункт, буферное Коммутационное устройство и т. д. Системы связаны друг с другом физической средой. В некоторых архитектурах Вместо термина система используется термин узел Открытость системы состоит, с одной стороны, в возможности взаимодействия пользователей или программ одной системы с пользователями или программами других систем, а с другой — в возможности функционального расширения (изменения) системы без измененйия существующей (остальной) части системы или сети.

В сетевой архитектуре все системы (узлы) логически разделяются на ряд одинаковых строго унифицирован­ных функциональных уровней, каждый из которых вы­полняет определенные функции.

Для описания взаимодействия компонентов в сети используются протоколы и интерфейсы. Протокол можно определить как совокупность логических и процедурных характеристик механизма связи между функциональными компонентами одного функционального уровня. Интер­фейс устанавливает правила взаимодействия между функциональными компонентами, расположенными в смежных уровнях и входящими в одну и ту же систему. В связи с многоуровневым характером сетевой архитек­туры имеется комплекс протоколов и интерфейсов, набор которых соответствует функциональным уровням архи­тектуры.

Наиболее важными функциями протоколов на всех уровнях сетевой телеобработки являются защита от ошибок, управление потоками данных в сети, защита сети от перегрузки и выполнение операций по маршру­тизации сообщений и оптимизации использования ресур­сов в сети. Защита от ошибок сохраняет досто­верность передаваемых данных. Управление по­токами данных и защита сети от пере­грузки обеспечивают возможность распределения ре­сурсов сети телеобработки между многочисленными поль­зователями, предоставляя каждому из них необходимые услуги. Выполнение операций по маршрутизации сообщений и оптимизации ис­пользования ресурсов в сети обеспечивает большую степень доступности услуг сети путем образо­вания нескольких маршрутов между двумя пунктами.

При разработке протоколов и интерфейсов учитыва­ется свойство открытости с целью их дальнейшего раз­вития и обеспечения взаимодействия с другими сред­ствами и системами. Это свойство является следствием общего требования открытости, предъявляемого к архи­тектуре сетевой телеобработки.

2. Тестирование программ.

Тестирование – тесно связано с отладкой. Однако предназначено для выявления грубых ошибок, которые не нарушают работоспособность программы, но не дают ей возможности выдавать правильный результат. Для выявления подобного несоответствия необходимо заготовить тесты, которые не только выявляют ошибочность функционирования, но и позволяют локализовать подозрительное на ошибку место программы.

На протяжении 70х годов произошел переход с ламповой элементарной базы построения ЭВМ на полупроводниковую, а затем, на базу интегральных схем. Это было связано с повышением ее компактности, удешевлением, серьезным повышением эффективности. В результате этого перехода потребовались сложные программные комплексы для решения новых проблем и задач. Появилась проблема, которая выражалась в том, что используемые ранее методы конструкторского программирования оказались неэффективными. С появлением необходимости разработки программируемых систем резко встает вопрос о повышении производительности труда программиста, об облегчении этапов отладки и тестирования программ, о понимании большими коллективами программистов не только своих участков работы, но и всей решаемой проблемы, а также облегчении решения этапа объединения отдельных частей в большой комплекс.

Одним из пионеров новой методики стал Дейкстра, в 1968 году заявил о необходимости исключить из состава языков программирования высокого уровня оператора goto. Позднее была сформулирована четкая система правил, названная структурным программированием.

Эта система представляет собой ряд ограничений и правил, которые обеспечивают соответствие любой программы строгому образцу, исключая запутанность, порождающую ошибки и затрудняющую тестирование. Одним из главных вопросов. Побудивших Дейкстру к новой методике стала необходимость облегчения тестирования программных комплексов в наиболее полном объеме. Необходимость в этой процедуре вызвана следующим:

1. трудоемкость и стоимость тестирования больших программных комплексов возрастает экспоненциально с увеличением их размеров. При этом есть мнение, что стоимость проверки любого изменения в сложном комплексе более чем в сто раз превышает стоимость внесения этого изменения.

2. В сложных системах, требующих постоянного сопровождения и развития, ошибки присутствуют всегда

3. Издержки от испытания сложных комплексов постоянно возрастают, по мере того, как люди возлагают на ЭВМ все более ответственные функции.

Одним из выходов может стать разработка сложных и дорогостоящих методов тестирования программ (их эффективность является спорной). Дейкстра заложил в своей методике автоматическое доказательство правильности создаваемой программы, то есть требование правильности программы выполняется на любом этапе ее конструирования. Структурное программирование обладает тем дополнительным преимуществом, что повышает читаемость программы.

1. Исследовать на экстремум функцию:

F(x)= x₁² +3x₂² + 2x₃² ,

при условии

x₁ - x₂ + x₃ = 4

Составляем функцию Лагранжа

Достаточное условие:

• равенству нулю частных производных ф-ии Лагранжа по всем переменным.

• матрица вторых производных положительно определена.

Решая систему, находим x₁ = 2,182; x₂ = -0,727; x₃ = 1,091 .

Матрица вторых производных :

= 48, т.е. определена отрицательно, это точка min.