Для чего нужны закономерности развития компьютерных систем
Документ из архива "Основные закономерности развития компьютерных систем", который расположен в категории " ". Всё это находится в предмете "информатика (программирование)" из раздела "", которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "информатика, программирование" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "45058"
4 Список использованных источников
Частиков А. П. История компьютера. Стр. 114-118
Computerworld Россия 20 февраля 1996 г. Кевин Стамф. Ностальгический взгляд на пятидесятилетнюю историю вычислительной техники
Computerworld Россия 20 февраля 1996 г. Антониетта Поллески. Лицом к лицу с будущим
Computerworld Россия 16 января 1996 г. Михаил Борисов. Централизация. Удар… Еще удар!
В данный исторический период существовали программисты, рассматривавшие средства автоматизации своего труда как инструмент для ленивых, портящий качество продукции — то есть прикладной программы. Нужно сказать, что в то время эти утверждения действительно подтверждались практикой, которая, как известно, является критерием истины. Так же, как аналоговые машины по многим показателям превосходили цифровые, так и программы, написанные непосредственно в машинных кодах, оказывались короче, чем результат трансляции программ, подготовленных с использованием алгоритмических языков.
Содержание работы
1 Введение
2 Основная часть
2.1 Наследование основных принципов организации
2.2 Вещественно-энергетическая и информационная целостность
2.3 Повышение функциональной и структурной целостности КС
2.4 Наследование основных функций развивающихся систем
2.5 Адекватность функционально-структурной организации назначению системы
2.6 Взаимосвязь показателей качества компьютерных систем
2.7 Относительное и временное разрешение противоречий в КС
2.8 Аппаратные и программные решения
2.9 Совершенствование технологий создания КС, а также их преемственность
2.10 Падение стоимости на компьютеры
2.11 Будущие направления развития функций, реализуемых КС
3 Заключение
4 Список использованных источников
Содержимое работы - 1 файл
2.6 Взаимосвязь показателей качества компьютерных систем
Основные показатели качества КС – характеристики производительности, энергетические характеристики, характеристики надежности и эффективности систем, экономические показатели – взаимосвязаны и взаимозависимы. Улучшение одной группы показателей качества, например увеличение производительности, ведет к ухудшению других – усложнению структуры, увеличению стоимости, снижению надежности и т. д.
Приведем примеры взаимосвязи и взаимозависимости показателей. В конце 40-х годов Г. Грош сформулировал эмпирический закон, согласно которому пропорциональность КС пропорциональна квадрату стоимости. Следовательно, для того чтобы выполнить некоторую вычислительную работу в два раза дешевле, ее надо выполнить в четыре раза быстрее (К. Е. Найт экспериментально подтвердил справедливость этого закона для первых трех поколений компьютеров). Другой пример взаимозависимости общей производительности векторной супер-ЭВМ от двух режимов ее работы. Известно, что программы, которые могут быть векторизованы компилятором, выполняются в векторном режиме с высокой скоростью, а программы, не содержащие векторного параллелизма (или которые компилятор не обнаруживает), выполняются с низкой скоростью в скалярном режиме. В 1967 г. Дж. Амдал вывел закон, согласно которому в такой системе низкоскоростной режим доминирует в общей производительности.
И напоследок еще один более близкий и современный нам пример. Не секрет, что процессоры Intel Pentium-4 первого поколения (под Socket-423) имеют высокое энергопотребление, большую теплоотдачу и довольно-таки внушительные размеры. Недавно в сети даже ходили шуточки насчет того, что если так пойдет и дальше, то в недалеком будущем компьютеры в обязательном порядке будут поставляться с портативной атомной электростанцией и радиатором водяного охлаждения в комплекте, а материнская плата будет свариваться из стального проката (в том смысле, что иначе она рассыплется от тяжести комплектующих). Конечно, не все так плохо, но определенный резон в этих замечаниях действительно присутствует. Поэтому Intel вскоре перевела процессор на более тонкий техпроцесс, в результате чего удалось сделать его очень маленьким (гораздо меньше, чем CPU предыдущих поколений), экономичным в плане потребления энергии и выделяющим мало тепла. Но с другой стороны, примерно до 10% повысилась стоимость изделия (и это несмотря на то, что площадь чипа, напрямую влияющая на стоимость, уменьшилась). И в чисто технологическом плане изменения не дались даром: новый процессор получился более требовательным к устойчивости параметров питания, так что пришлось оснастить его новым (Socket-478) интерфейсом, где дополнительные контакты обеспечивают нужную стабильность напряжения, подаваемого на процессор.
Или, еще, сравним архитектуры все тех же CPU от AMD и от Intel. Про вторую мы только что упоминали, поэтому рассмотрим продукцию первой. Известно, что эту самую продукцию (CPU Athlon различных модификаций) отличает весьма небольшая по сравнению с Pentium стоимость при примерно равной производительности. Чем этого удалось добиться? Ответ: применением менее высоких (и поэтому более дешевых), чем у Intel, технологий изготовления чипов и усовершенствованием внутренней архитектуры процессора: изощренные алгоритмы кэширования, оптимизированный конвейер и проч. Примерно то же можно сказать и о DDR SDRAM. DDR (Double Data Rate) SDRAM по многим параметрам и способам изготовления мало чем отличается от обычной SDRAM: та же синхронизация шины памяти с системной шиной, практически то же производственное оборудование, энергопотребление, почти не отличающееся от SDRAM, площадь чипа больше лишь на несколько процентов. Изменения заключаются только в применении популярной в последнее время в компонентах PC технологии передачи данных одновременно по двум фронтам сигнала, когда за один такт передаются сразу два пакета данных. В случае с используемой 64-битной шиной это дает 16-байтный за такт. Или, в случае со 133 мегагерцами, уже не 1064, а 2128 Mb/s. Это позволило сразу без значительных материальных и временных издержек создать новую быстродействующую память, причем по цене, мало отличающейся от обычной SDRAM (кстати, DDR SDRAM еще иногда именуют SDRAM-II). То есть мы видим, что новая память при ближайшем рассмотрении есть усовершенствованная старая. В результате стоимость готовой системы процессор+память+системная плата от AMD ниже аналогичной от Intel раза чуть ли не в два, но, очевидно, ее структурная сложность существенно выше.
2.2 Вещественно-энергетическая и информационная целостность
Целостность КС, как и любых технических систем, обусловлена зависимостью протекающих в них вещественных, энергетических и информационных процессов преобразования (обработки), хранения, обмена (передачи) и управления. В реальных технических системах процессы преобразования, хранения и обмена вещества, энергии и информации взаимосвязаны. Управление этими процессами осуществляется информационными потоками, материализуемыми вещественными и энергетическими носителями.
Данная закономерность удачно иллюстрируется, в частности, единством и взаимосвязью энергетических и информационных процессов в элементах вакуумно-ламповой, полупроводниковой и интегральной технологий, осуществляющих обработку информации в аналоговой или цифровой форме. При выдаче информации и генерации управляющих воздействий формируются соответствующие информационные последовательности с целью дальнейшего преобразования в энергетические и вещественные воздействия на объект управления с отображением информации о ходе процесса (преобразование формы представления информации).
В процессе обработки информации при энергетическом воздействии осуществляется переключение логических запоминающих элементов процессора и памяти. Если, в свою очередь, рассматривать внутреннюю структуру логических и запоминающих элементов, то нетрудно заметить, что различным информационным изменениям элементов соответствуют определенные изменения в структуре вещества, из которого сделаны эти элементы. В полупроводниковых элементах, например, осуществляется изменение проводимости p-n-перехода, неплохими примерами могут также послужить разнообразные носители информации: в магнитных наличию двоичного нуля/единицы соответствует определенное состояние некоторой области магнитного вещества, в оптических при записи данных происходит изменение оптических свойств поверхности диска. То же можно сказать и о передаче информации – в применяемых интерфейсах она осуществляется посредством распространения электромагнитных колебаний, то есть энергии.
Текст 4 страницы из документа "45058"
Сейчас же вновь появляется, если можно так выразиться, призрак прошлого. Во-первых, это всеобщее проникновение IT-технологий во все сферы экономики. Следовательно, возникает вопрос о максимальной эффективности капиталовложений. Но, несмотря на меньшие капитальные вложения, эксплуатация децентрализованной системы обходится значительно дороже и, если не предполагать, что система нужна на год-полтора, дешевле приобрести дорогой мэйнфрейм (естественно, что решаемые задачи должны быть адекватными). Предпосылками создания подобных систем является значительный прогресс в развитии средств передачи данных, например стандарт Fibre Channel, который и создавался специально для организации кластерных систем. Ниже на рис. 1 приведен пример схемы создания сети хранения данных на основе технологии SAN, базирующейся на FC, которая дает сторедж-системам преимущества технологий LAN/WAN и возможности по организации стандартных платформ для систем с высокой готовностью и высокой интенсивностью запросов.
Почти единственным недостатком SAN на сегодня остается относительно высокая цена компонент, но при этом общая стоимость владения для корпоративных систем, построенных с использованием технологии сетей хранения данных, является довольно низкой.
Эффективность внедрения подобных систем хранения и обработки данных подтверждается тем, что многие корпорации, стремясь к максимальной отдаче от капиталовложений, заменили РС на терминалы, подключенные к мощным серверам. Причины эффективности таких решений очевидны: отдельный пользователь не использует весь потенциал своего РС, следовательно, большей производительности при таких же или меньших денежных затратах можно добиться путем распределения централизованных ресурсов между теми, кому они в данный момент нужны.
Рис. 1. Пример организации сети хранения данных с использованием
Вот как, например, некоторые компании предлагают решить вопрос интернетизации населения. Зачем пользователю интернета дорогостоящий компьютер, когда он по сути является всего лишь связующим элементом? Значительные средства можно будет сэкономить, если использовать примитивный терминал с подключенной к нему клавиатурой и монитором, который будет формировать запросы, послать их на сервер и принимать ответ. Причем один из вариантов предполагает отказ даже от монитора – ведь можно транслировать сигнал на телевизионную антенну, благо телевизор есть почти у каждого.
«…мы наблюдаем бурное развитие локальных и глобальных сетей. Сетевые возможности становятся обязательными атрибутами ОС для ПК, а сетевые серверные ОС – ареной конкурентной борьбы ведущих компаний. … Потенциальные возможности сетей… предлагают новые виды доступа к новым типам сетевых функций, которые… окажут глубокое влияние на коммерческие организации и пользователей… Уже сегодня можно видеть, что сети становятся все более всеохватывающими и предоставляют пользователям рабочую среду, где бы они ни оказались… » . Бесспорно, со всем этим нельзя не согласиться, но также следует помнить, что любое решение может быть рационально, и для любого найдутся пределы рациональности. Да, создается единое информационное пространство, IT-технологии, основанные на использовании коммуникаций, распространяются все шире; растет роль сетевых компьютеров, требуются новые технологии распределенного хранения данных. Но, по-моему, это ни в коем случае не означает, что персональные компьютеры вскоре исчезнут и вместо них появятся дешевые электронные блокноты, главным элементом которых будет сетевой контроллер. И, как отмечалось выше, причина здесь не только в низком уровне развития сегодняшних средств коммуникации.
Вряд ли речь идет о полной и вездесущей централизации (а даже если вдруг предположить, что в будущем она и наступит, то это будет ой как еще не скоро). То развитие сетевой сферы, которое невозможно не заметить, скорее свидетельствует о широком распространении IT-технологий, а вовсе не о начавшейся в них революции. Впрочем, время покажет.
2.4 Наследование основных функций развивающихся систем
В процессе развития систем определенного класса сохраняется совокупность их основных (базовых) функций. Применительно к компьютерным системам можно утверждать: каждое новое компьютерное поколение сохраняет (воспроизводит) совокупность основных функций, реализуемых компьютерами предшествующего поколения. Какие это функции? PMTC – Processing (обработка), Memory (хранение), Transfer (передача), Control (управление). Все это сохраняется на протяжении всех поколений компьютерных систем. Наиболее интенсивным изменениям подвергаются сервисные функции. Эти изменения направлены на увеличение производительности и совершенствование интерфейса пользователя с системой.
Действительно, ни один из существующих типов КС не выполняет каких-либо функций, кроме вышеуказанных. Единственные изменения, которые происходят с появлением новой КС – это все лучшее выполнение этих функций: новый РС все быстрее производит обработку данных, полученных с устройств ввода, новый сервер имеет все более емкую дисковую систему, больший объем памяти и производительный CPU, новый коммуникационный стандарт обеспечивает большую пропускную способность и надежность.
2.3 Повышение функциональной и структурной целостности КС
Эта закономерность выражается в функциональной и структурной интеграции отдельных подсистем и сокращении числа промежуточных уровней и видов преобразования вещества, энергии и информации в процессе функционирования КС.
Функциональная целостность рассматривается в ее отношении к внешнему окружению (среде) и обусловливается единством и взаимосвязью функций системы и ее подсистем, а структурная целостность системы рассматривается в отношении ее состава, фиксированной совокупности элементов и связей между ними. В процессе эволюции КС повышение ее целостности может выражаться в том, что сама система получает возможность перейти в подсистему более сложной системы. Прекрасной иллюстрацией этого положения служит микропроцессор, повторивший структуру машин предшествующих поколений и рассматриваемый в 70-х гг. на уровне системы, в дальнейшем превратившийся в элемент мощных суперкомпьютеров.
Из более близких нам примеров можно отметить, скажем, дисковые контроллеры и периферийные контроллеры ввода-вывода, которые долгое время были отдельными устройствами, а теперь встраиваются прямо в чипсет, то есть являются частью системной платы. Вспомним также процессорный L2 кэш – сейчас он составляет с ядром CPU единое целое, хотя недавно выполнялся отдельным блоком, а несколько лет назад вообще устанавливался в специальный слот.
закономерности развития компьютерных систем.doc
2.8 Аппаратные и программные решения
Как известно, многие задачи можно решить двумя принципиально разными путями – аппаратным и программным. (Естественно, в конечном счете все вычисления реализуются программно (причем, что интересно, с другой точки зрения можно сказать, что полностью аппаратно, поэтому это не суть важно), но так называемый «программный» метод базируется на использовании ресурсов центрального процессора и основной памяти КС, в то время как «аппаратный» предполагает наличие другого специализированного элемента (ов)). Преимущество первого заключается, как правило, в хорошем быстродействии и независимости от мощности основных элементов компьютера, однако он недостаточно гибок и довольно дорог, а программные решения, наоборот, недороги, универсальны и легко модернизируются, но требуют наличия мощного компьютера.
Вообще, глядя на историю развития КС, можно отметить интересный факт: с совершенствованием технологий многие аппаратные решения заменяются на их программные эмуляторы. Примеров можно привести довольно много. Например, в первых ЭВМ аппаратно реализовался алгоритмический язык программирования, вскоре эта функция стала программной. Или обратимся к так называемой «оконной» технологии. Первым коммерческим «оконным» продуктом был Xerox 8010 (в 1981 году печально известный под именем Star). Затем появились Apple LISA (1983 год) и Macintosh (1984 год). Вслед за этим произошла принципиальная перемена. Следующим продуктом, реализующим «оконную» технологию, стал Topview фирмы IBM (1984), за ним последовали Windows от Microsoft (1985) и позднее – X Windows System (1987) для UNIX. Эти продукты уже представляли программные реализации системы, которые обеспечивали доступность «оконной» технологии на обычных машинах, не оснащенных специальной аппаратурой. Список примеров можно продолжить (скажем, аналогичным путем развивались текстовые редакторы).
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
Защита информации как закономерность развития компьютерных систем
Защита информации – это применение различных средств и методов, использование мер и осуществление мероприятий для того, чтобы обеспечить систему надежности передаваемой, хранимой и обрабатываемой информации.
Защита информации включает в себя:
• обеспечение физической целостности информации, исключение искажений или уничтожения элементов информации;
• недопущение подмены элементов информации при сохранении ее целостности;
• отказ в несанкционированном доступе к информации лицам или процессам, которые не имеют на это соответствующих полномочий;
• приобретение уверенности в том, что передаваемые владельцем информационные ресурсы будут применяться только в соответствии с обговоренными сторонами условиями.
Процессы по нарушению надежности информации подразделяют на случайные и злоумышленные (преднамеренные). Источниками случайных разрушительных процессов являются непреднамеренные, ошибочные действия людей, технические сбои. Злоумышленные нарушения появляются в результате умышленных действий людей.
Проблема защиты информации в системах электронной обработки данных возникла практически одновременно с их созданием. Ее вызвали конкретные факты злоумышленных действий над информацией.
Важность проблемы по предоставлению надежности информации подтверждается затратами на защитные мероприятия. Для обеспечения надежной системы защиты необходимы значительные материальные и финансовые затраты. Перед построением системы защиты должна быть разработана оптимизационная модель, позволяющая достичь максимального результата при заданном или минимальном расходовании ресурсов. Расчет затрат, которые необходимы для предоставления требуемого уровня защищенности информации, следует начинать с выяснения нескольких фактов: полного перечня угроз информации, потенциальной опасности для информации каждой из угроз, размера затрат, необходимых для нейтрализации каждой из угроз.
Если в первые десятилетия активного использования ПК основную опасность представляли хакеры, подключившиеся к компьютерам в основном через телефонную сеть, то в последнее десятилетие нарушение надежности информации прогрессирует через программы, компьютерные вирусы, глобальную сеть Интернет.
Имеется достаточно много способов несанкционированного доступа к информации, в том числе:
• копирование и подмена данных;
• чтение остатков информации на ее носителях;
• прием сигналов электромагнитного излучения и волнового характера;
• использование специальных программ.
Для борьбы со всеми этими способами несанкционированного доступа необходимо разрабатывать, создавать и внедрять многоступенчатую непрерывную и управляемую архитектуру безопасности информации. Защищать следует не только информацию конфиденциального содержания. На объект защиты обычно действует некоторая совокупность дестабилизирующих факторов. При этом вид и уровень воздействия одних факторов могут не зависеть от вида и уровня других.
Возможна ситуация, когда вид и уровень взаимодействия имеющихся факторов существенно зависят от влияния других, явно или скрыто усиливающих такие воздействия. В этом случае следует применять как независимые с точки зрения эффективности защиты средства, так и взаимозависимые. Для того чтобы обеспечить достаточно высокий уровень безопасности данных, надо найти компромисс между стоимостью защитных мероприятий, неудобствами при использовании мер защиты и важностью защищаемой информации. На основе детального анализа многочисленных взаимодействующих факторов можно найти разумное и эффективное решение о сбалансированности мер защиты от конкретных источников опасности.
В последнее время при исследовании, моделировании и создании систем все больше начинает осознаваться необходимость учета принципов их изменения во времени, для понимания которых могут помочь закономерности рассматриваемой группы.
Историчность. Казалось бы очевидно, что любая система не может быть неизменной, что она не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает, и каждый легко может привести примеры становления, расцвета, упадка (старения) и даже смерти (гибели) биологических и социальных систем. Все же для конкретных случаев развития организационных систем и сложных технических комплексов трудно определить периоды их расцвета и старения. Не всегда руководители организаций и конструкторы технических систем учитывают, что время является непременной характеристикой системы, что каждая система подчиняется закономерности историчности, и что эта закономерность — такая же объективная, как целостность, иерархическая упорядоченность и др.
Поэтому в практике проектирования и управления на необходимость учета закономерности историчности начинают обращать все больше внимания. При этом закономерность историчности можно учитывать, не только пассивно фиксируя старение, но и использовать для предупреждения смерти системы, разрабатывая механизмы реконструкции, реорганизации системы для сохранения ее в новом качестве.
При разработке автоматизированных систем управления (АСУ) рекомендовалось примерно в середине периода проектирования предшествующей очереди развития (АСУ 1-й, 2-й очереди и т.д.) начинать концептуальное проектирование и формирование технического задания (ТЗ) на проектирование последующей очереди АСУ. Аналогичная процедура обновления Комплексной программы (прогноза) и Основных направлений экономического и социального развития страны в середине каждой пятилетки быда предусмотрена в СССР в период реформ 70-х гг. ХХ в.
При создании сложных технических комплексов рекомендуется уже в процессе проектирования корректировать технический проект с учетом старения идеи, положенной в его основу, рассматривать не только вопросы создания и обеспечения развития системы, но и вопрос о том, когда и как ее нужно уничтожить (возможно, предусмотрев «механизм» ее уничтожения или самоликвидации) и при создании технической документации, сопровождающей систему, включать в нее не только вопросы эксплуатации системы, но и срок жизни, ликвидацию. При регистрации предприятий требуется, чтобы в уставе был предусмотрен этап ликвидации предприятия.
Закономерность самоорганизации. В числе основных особенностей самоорганизующихся систем с активными элементами в параграфе 1.5 были названы способность противостоять энтропийным тенденциям, способность адаптироваться к изменяющимся условиям, преобразуя при необходимости свою структуру и т.п. В основе этих внешне проявляющихся способностей лежит более глубокая закономерность, базирующаяся на сочетании в любой реальной развивающейся системе двух противоречивых тенденций: с одной стороны, для всех явлений, в том числе и для развивающихся, открытых систем, справедлив второй закон термодинамики («второе начало»), т.е. стремление к возрастанию энтропии; а с другой стороны, наблюдаются негэнтропийные тенденции, лежащие в основе эволюции. Дж. ван Гиг называет эту особенность развивающихся систем «дуализмом».
При моделировании негэнтропийных тенденций в технических системах Я. 3. Цыпкин ввел понятие адаптивности и разработал теорию адаптивных систем. Первоначально этот термин был перенесен и на организационные системы. Однако удобнее оказалось для таких систем ввести термин «повышение организованности, порядка» и назвать закономерность проявления негэнтропийных тенденций закономерностью самоорганизации.
Важные результаты в понимании закономерности самоорганизации получены в исследованиях, которые относят к развивающейся науке, называемой синергетикой.
Термин «синергетика» был введен немецким физиком Т. Хакеном при проведении исследований кооперативных процессов («синергизм») в лазерах и неравновесных фазовых переходов. Этим термином Хакен предложил назвать междисциплинарное направление для объединения аналогичных явлений в других физических средах.
В этом смысле термин «синергетика» больше соответствует закономерности целостности, понятию синергизма в биологии. В то же время термин «синергизм» не отражает появления у целого новых свойств, поэтому в теории систем принят термин «эмерджентностъ» (от emerge — появляться).
В сложных развивающихся системах закономерность самоорганизации проявляется в том, что в зависимости от преобладания энmроnийных или негэнтропийных тенденций система любого уровня может либо развиваться в направлении более высокого уровня эквифинальности и переходить на него, либо, напротив, может происходить энтропийный процесс упадка и перехода системы на более низкий уровень существования.
Исследование глубинных причин самоорганизации, самодвижения целостности показывает, что основой рассматриваемой закономерности является диалектика части и целого в системе. Оценка степени целостности помогает найти точку начала снижения эффективности функционирования системы, в которой целесообразен переход на новый уровень эквифинальности.
В процессе изучения особенностей функционирования и развития сложных открытых систем с активными элементами был выявлен ряд закономерностей, помогающих глубже понять диалектику части и целого в системе, чтобы учитывать их при принятии решений. Рассмотрим основные из этих закономерностей.
Целостность. Закономерность целостности (эмерджентность) проявляется в системе в появлении (emerge — появляться) у нее новых свойств, отсутствующих у элементов. Л. фон Берталанфи считал эмерджентность основной системной проблемой.
Проявление этой закономерности легко пояснить на примерах поведения популяций, социальных систем и даже технических объектов (свойства станка отличаются от свойств деталей, из которых он собран).
Для того чтобы глубже понять закономерность целостности, необходимо прежде всего учитывать две ее стороны:
- свойства системы (целого) %%Q_s%%не являются простой суммой свойств составляющих ее элементов (частей) %%q_i%%:
- свойства системы (целого) зависят от свойств составляющих ее элементов (частей):
Кроме двух основных сторон, следует иметь в виду еще одну:
- объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, присущих им вне системы, т.е. система как бы подавляет их; но, с другой стороны, элементы, попав в систему, могут приобрести новые свойства.
Из датчиков, транзисторов, резисторов и других деталей может быть собрана система управления станком. При этом система, полученная из деталей-элементов, проявляет новые свойства по сравнению со свойствами каждого из отдельно взятых элементов, а элементы утрачивают при объединении в систему часть своих свойств. Например, транзистор может использоваться в различных режимах работы в разных устройствах — радиоприемниках, телевизорах и т.п., а став элементом системы автоматического управления станком, он утратил эти возможности и сохранил только свойство работать в необходимом для этой схемы режиме. Аналогично производственная система в рабочее время подавляет у своих элементов-рабочих вокальные, хореографические и некоторые другие способности и использует только те свойства, которые нужны для осуществления процесса производства. Еще в большей степени подавляет проявление способностей человека конвейер.
Таким образом, первая сторона закономерности целостности характеризует изменение взаимоотношений системы как целого со средой (по сравнению с взаимодействием с ней отдельно взятых элементов) и утрату элементами некоторых свойств, когда они становятся элементами системы. Эти изменения бывают настолько разительны, что может показаться, будто свойства системы вообще не зависят от свойств элементов. Поэтому необходимо обращать внимание на вторую сторону закономерности целостности.
Если транзистор (или другой элемент) вышел из строя или если поставлен датчик с другой чувствительностью, то либо система управления станком вообще перестанет существовать и выполнять свои функции, либо, по крайней мере, изменятся ее характеристики (во втором случае). Аналогично замена элементов в организационной структуре системы управления предприятием может существенно повлиять на качество его функционирования.
Свойство целостности связано с целью, для выполнения которой создается система. При этом, если цель не задана в явном виде, а у отображаемого объекта наблюдаются целостные свойства, можно попытаться определить цель или выражение, связывающее цель со средствами ее достижения (целевую функцию, системообразующий критерий), путем изучения причин появления закономерности целостности.
В приведенном выше примере целостность определяется конструкцией системы управления станком, технологической схемой взаимодействия деталей и узлов. Но в подобных примерах и цель несложно сформулировать. А вот в организационных системах не всегда сразу легко понять причину возникновения целостности, и требуется проводить анализ, позволяющий выявить, что привело к возникновению целостных, системных свойств.
Исследованию причин возникновения целостных свойств в теории систем уделяется большое внимание. Однако в ряде реальных ситуаций не удается выявить факторы, обусловливающие возникновение целостности. Тогда системные представления становятся средством исследования. Благодаря тому, что отображение объекта в виде системы подразумевает в силу закономерности целостности качественные изменения при объединении элементов в систему и при переходе от системы к элементам (и эти изменения происходят на любом уровне расчленения системы), можно хотя бы структурой, но представить объект или процесс, для изучения которого не может быть сразу сформирована математическая модель, требующая выявления точных, детерминированных взаимоотношений между элементами системы.
Иными словами, с помощью понятий «система» и «структура» можно отображать проблемные ситуации с неопределенностью, при этом как бы разделяют «большую» неопределенность на более «мелкие», которые в ряде случаев легче поддаются изучению, что помогает выявить причины качественных изменений при формировании целого из частей. Расчленяя систему, можно анализировать причины возникновения целостности на основе установления причинно-следственных связей различной природы между частями, частью и целым, выявления причинно-следственной обусловленности целого средой.
Наряду с изучением причин возникновения целостности можно получать полезные для практики результаты путем сравнительной оценки степени целостности систем (и их структур) при неизвестных причинах ее возникновения. В связи с этим обратимся к закономерности, двойственной по отношению к закономерности целостности. Ее называют физической аддитивностью, независимостью, суммативностью, обособленностью.
Свойство физической аддитивности проявляется у системы, как бы распавшейся на независимые элементы; тогда становится справедливым
В этом крайнем случае и говорить-то о системе нельзя. Но, к сожалению, на практике существует опасность искусственного разложения системы на независимые элементы, даже когда при внешнем графическом изображении они кажутся элементами системы.
Строго говоря, любая развивающаяся система находится, как правило, между состоянием абсолютной целостности и абсолютной аддитивности, и выделяемое состояние системы (ее «срез») можно охарактеризовать степенью проявления одного из этих свойств или тенденций к его нарастанию или уменьшению.
Для оценки этих тенденций А. Холл ввел две сопряженные закономерности, которые он назвал прогрессирующей факторизацией — стремлением системы к состоянию со всё более независимыми элементами, и прогрессирующей систематизацией — стремлением системы к уменьшению самостоятельности элементов, т.е. к большей целостности.
В последующем А. А. Денисовым были введены сравнительные количественные оценки степени целостности %%\alpha%% и коэффициента использования свойств элементов %%\beta%% в целом, т.е. свободы элементов в проявлении своих свойств (табл. 1.6). Возможность получения таких оценок на основе информационного подхода к анализу систем показана в гл. 3.
Закономерности взаимодействия части и целого | Степень целостности %%\alpha%% | Коэффициент свободы элементов %%\beta%% |
---|---|---|
Целостность (эмерджентность) %%Q_s\neq\sum\limits_^nq_i%% | 1 | 0 |
Прогрессирующая систематизация | %%\alpha>\beta%% | %%\alpha>\beta%% |
Прогрессирующая факторизация | %%\alpha | %%\alpha |
Аддитивность (суммативность) %%Q_s=\sum\limits_^nq_i%% | 0 | 1 |
Интегративность. Этот термин часто употребляется как синоним целостности. Однако некоторые исследователи (например, В. Г. Афанасьев) выделяют эту закономерность как самостоятельную, стремясь подчеркнуть интерес не к внешним факторам проявления целостности, а к более глубоким причинам, обусловливающим возникновение этого свойства, к факторам, обеспечивающим сохранение целостности.
Интегративными называют системообразующие, системосохраняющие факторы, в числе которых важную роль играют неоднородность и противоречивость элементов (исследуемые большинством философов), с одной стороны, и стремление их вступать в коалиции, с другой стороны.
3 Заключение
Какие же выводы можно сделать из всего, что было сказано выше, что нас ждет в обозримом будущем? Во-первых, это снижение стоимости компьютеров массового потребления, что позволит им стать такими же обыденными предметами, как радио- и телевещание. Таким образом, главная черта будущих РС – это не гигагерцы и терабайты, а доступность и распространенность. Хотя без них тоже никуда не уйдешь, и наращивание мощности будет происходить очень быстро (как мы сказали, примерно в два раза каждый год, причем процесс все ускоряется), что позволит использовать естественные человеку методы взаимодействия с машиной. Во-вторых, это все большее распространение интернета и вообще сетевых технологий, создание единого информационного пространства.
Если же делать прогноз на более отдаленное время, то, помимо всего прочего, нельзя не сказать, что IT-индустрия уже подходит к очередному технологическому барьеру: в том смысле, что дальнейшее наращивание мощностей существующими методами станет нерентабельно либо вообще невозможно. Например, если повышать производительность чипа, то придется увеличивать степень интеграции, и когда-нибудь наступит такой момент, когда начнут сказываться размеры отдельных атомов применяемых материалов. То же и с магнитными носителями – увеличивать плотность записи на современные HDD можно не до бесконечности. По мнению западных аналитиков, этот момент может наступить уже к концу текущего десятилетия. Поэтому различными компаниями ведутся исследования в области создания транзисторов на принципиально иных материалах и применения оптических технологий для хранения информации. Таким образом, человечество, возможно, стоит у порога очередной технологической революции.
Если она произойдет, то, возможно, эволюция пойдет с еще более впечатляющими эффектами. Со временем компьютеры станут изготавливаться из других материалов, возможно, они станут квазибиологическими или бог весть еще какими и, безусловно, очень маленькими; возможно, они обзаведутся мощным интеллектом. А возможно, все будет иначе. Ведь развитие никогда не бывает прямолинейным, и его нельзя предугадать, да и вообще делать прогнозы на будущее – дело неблагодарное.
В любом случае, как мне кажется, эволюция компьютерных систем пока еще находится на зачаточном этапе. То, что мы имеем сейчас, только начало. Если предположить, что 21-й век станет веком информационных технологий, то 20-й являлся всего лишь предпосылкой к их появлению. Однако не будем конкретизировать по поводу того, что они смогут дать людям. Ведь недаром на дверях Intel написано: "It is a way to. " Вместо многоточия каждый может поставить то, что ему больше нравится, что он видит. Путь именно "в. ", а вовсе не к бескрайним просторам интернета. Главное только, чтоб этот путь не привел человечество к плачевным последствиям…
2.7 Относительное и временное разрешение противоречий в КС
Противоречия, возникающие в КС в процессе их развития, разрешаются временно на определенных этапах существования систем конкретного класса и в дальнейшем проявляются в трансформированном виде на новом качественном уровне развития. На различных жизненных циклах КС разработчикам приходиться решать «вечные» противоречия между функциональными возможностями и сложностью технической части системы, между объемом хранимой информации и быстродействием устройств памяти.
В середине 60-х годов в связи с появлением первых мини-компьютеров возникла проблема длины слова. Известно: чем больше длина слова, тем большее число команд должно быть у машины [процессора – здесь и далее прим. мои], тем эффективнее реализуется ее проблемная ориентация; чем больше длина слова, тем выше точность обработки данных. Однако стоимость машины растет пропорционально длине слова. Эти противоречивые факторы служат классическим примером компромисса при проектировании, когда приходиться либо поступиться рабочими характеристиками, либо отказаться от экономии.
Кстати, в настоящее время очень типичным примером целой совокупности подобного рода компромиссов являются персональные компьютеры: в них используются куда более дешевые, но и более медленные, чем в крупных серверах и суперкомпьютерах, элементы. А вот пример временного противоречия. Начиная где-то с 486-х процессоров наметился постоянно возрастающий разрыв в скорости CPU и RAM. Нынешний год стал годом широкого освоения очередных новых типов локальной оперативной памяти – RDRAM (Rambus DRAM) и вышеупомянутой DDR SDRAM (в противовес SDRAM, Rambus использует узкую – 16 бит – шину и огромную по сравнению с ней частоту – 400 MHz, что, учитывая также применяемую технологию DDR дает аж 800 MHz). Причина в их появлении очевидна: при применении старой SDRAM процессор большую часть времени будет простаивать из-за неполучения данных (падение производительности в среднем 40%-50% при использовании CPU с частотой 1.5-2.0 GHz). Противоречие разрешить удалось, но также ясно, что пройдет еще немного времени, и придется снова говорить о необходимости повышения быстродействия подсистемы памяти.
Итак, процесс развития компьютерных систем – это разрешение противоречий, с учетом спектра проблем и перечня противоречий, подлежащих разрешению.
2.5 Адекватность функционально-структурной организации назначению системы
Эффективными и жизнеспособными являются системы, структура которых максимально соответствует реальным функциям. Два параллельно идущих эволюционных процесса – эволюция функций и эволюция технологий – стимулируют направленное совершенствование функционально-структурной организации КС. Известно следующее утверждение: «В идеальном случае каждому реализуемому алгоритму соответствует определенная структура системы (устройства)». Например, архитектура игрового компьютера должна отличаться от архитектуры сервера: если в первом случае берется не слишком дорогой, но оптимизированный под определенный набор вычислений процессор, оптимальным образом синхронизированные с ним память, графический контроллер и устройства ввода, причем все это, скорее всего, связывается одной-единственной общей шиной, то во втором, очевидно, потребуется многопроцессорная параллельная обработка, ориентированная на многозадачность, более широкий набор шин передачи данных. Однако очевидно, что бесконечное множество алгоритмов практически не может быть отображено на соответствующее множество реальных структур.
Но одни и те же функции могут быть воспроизведены универсальными и специализированными средствами. Таким образом, при формировании структуры КС определенного функционального назначения необходимо разрешать противоречия между «универсальностью» и «специализацией» на всех уровнях организации системы. Применение универсальных элементов позволяет создавать КС с минимальной структурой (то есть с минимальным числом элементов), реализующих заданную совокупность функций (продолжая сравнение, на сервере тоже, в принципе, при желании можно поиграть в Unreal, но вряд ли это будет целесообразно, так как тех же целей можно будет добиться гораздо более простыми средствами).
Читайте также: