3.8. Режимы работы компьютеров

Под режимом работы компьютера понимают способ функционирования системы. Режим работы прежде всего определяется тем, как пользователь может участвовать в процессе обработки данных на компьютере: иметь непосредственный доступ к системе, либо принимать решение после завершения машиной задания.

При непосредственном доступе (характерен для персонального компьютера) пользователь может вмешиваться в процесс решения задачи через индивидуальное устройство (клавиатуру, пульт), вводя необходимые коррективы в данные и выполняемые машиной команды.

При доступе на уровне заданий пользователем предварительно определяется конкретный объем работы (задание) для системы, которое помещается в устройство ввода компьютера. Может быть подготовлено несколько автономных заданий, которые образуют так называемый пакет заданий. При этом каждое задание имеет свои исходные данные и управляющие операторы. Из сформированного пакета каждое задание поступает на обработку последовательно без участия человека, и пользователь не имеет возможности вмешиваться в процесс обработки заданий до полной обработки пакета.

При многопрограммной (мультипрограммной) организации обработки данных возможно несколько режимов работы компьютера: пакетный, режим разделения времени, диалоговый, режим "запрос — ответ", режим реального времени.

В отличие от машин с однопрограммной организацией решения задач компьютеры, работающие в многопрограммном режиме, располагают значительно более развитыми аппаратно-программными средствами. В числе аппаратных средств присутствуют таймеры, системы прерываний, сегментации и защиты памяти машины и др.; программное обеспечение дополняется специальными управляющими и контролирующими программами.

Пакетный режим. Суть пакетного режима рассмотрена выше. При многопрограммной обработке каждое задание идентифицируется в зависимости от важности задачи, срочности решения, информационной взаимосвязи задач. Параллельность выполнения заданий, выбор их очередности и выделение для них аппаратных ресурсов обеспечивает управляющая программа-супервизор.

Режим разделения времени. При этом режиме процессорное время последовательно поделено между группой обрабатываемых заданий (решаемых задач). По окончании выделенного задаче кванта времени задача возвращается в очередь ожидания обслуживания. При большом числе независимых пользователей каждый из них имеет одновременный и непосредственный доступ к компьютеру со своих терминалов (устройств ввода-вывода). Специальные аппаратно-программные средства обеспечивают распределение ресурсов системы между пользователями и могут изменять величины квантов времени между задачами.

Такой режим создает видимость у пользователя, что ему отданы все ресурсы компьютера и что его задача моментально включается в обработку.

Диалоговый режим. Характеризуется обменом сообщениями между пользователем и выполняемой программой. Выполнив законченный цикл обработки данных, диалоговая программа выдает пользователю информацию (результатную либо вопросного характера) и приостанавливает работу, ожидая реакцию со стороны пользователя. Пользователь может в любое время вмешаться в работу диалоговой программы, послав ей новые инструкции или приостановить ее работу.

Режим "запрос — ответ". Может быть организован для повышения загрузки ресурсов компьютера. Учитывая, что внешние запросы от пользователя могут поступать через какие-то промежутки времени, компьютер решает рутинные фоновые задачи. Поскольку машины специализируются на обработке запросов заранее определенных типов, каждому типу запросов должна соответствовать своя программа, постоянно находящаяся в памяти компьютера. Получив запрос, машина прерывает решение фоновой задачи, вызывает нужную программу и, выдав результаты запроса пользователю, вновь переходит к решению фоновой задачи. Этот режим работы компьютера удобен для таких задач, как резервирование мест в гостиницах, продажа билетов на различные виды транспорта, выдача справочных сообщений и др.

Режим реального времени. Применим для объектов, нуждающихся в непосредственном и постоянном контроле параметров их состояния и управления (космические объекты, технологические установки непрерывного производства). Обработка данных в этом режиме обеспечивается взаимодействием компьютера с внешними по отношению к ней процессами в темпе реальности этих процессов. Для этого ввод информации необходимо осуществлять с различного рода датчиков, а программа должна быть высоконадежной и находиться в постоянной готовности к приему сигналов.