Закономерность и свойства совместной обработки и передачи данных операторами и техническими средствами Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

обработка информации и управление X

УДК 658.310.11

закономерность и свойства совместной обработки и передачи данных операторами и техническими средствами

Л. И. Гололобов,

канд. техн. наук, доцент Военно-морской институт радиоэлектроники им. А. С. Попова

Определены мера объема и объект совместной обработки и передачи данных для моделирования деятельности и функционирования технических средств. Раскрыты закономерность и свойства совместной обработки и передачи данных операторами и техникой.

Ключевые слова — операторы, технические средства, объект совместной обработки и передачи данных, производительность.

Исследование и разработка автоматизированных систем управления основываются на двух научных подходах. В одном из них моделируется и исследуется деятельность оператора для обеспечения оптимальных условий работы на технике [1] в общем цикле функционирования системы «человек—техника». В другом подходе акцент делается на моделирование и исследование технических средств [2, 3] в целях повышения их производительности с учетом требований обеспечения деятельности. Разработанные в рамках каждой теории модели воспроизводят сложные процессы деятельности и функционирования технических средств в определенном диапазоне условий, требований и локальных критериев. Причем одна группа фактов объясняется одной теорией, а другая — другой. Необходимо также отметить, что подход, основанный на выделении подсистем «человек» и «техника», усиливает стремление проигнорировать факты одной теории в рамках другой и приводит к недостаточной проработке математических моделей подсистем, порождает многочисленные и трудноразрешимые проблемы. В то же время деятельность человека и функционирование техники настолько взаимосвязаны, что их моделирование по отдельности на уровне подсистем «человек» и «техника» не позволяет в полной мере исследовать процесс совместной обработки и передачи данных оператором и техническими средствами и выявить закономерности этого процесса.

Сдерживающим фактором для исследования деятельности и функционирования технических

средств как целостного процесса обработки и передачи данных является проблема нагрузки. В работах [2, 3] подчеркивается, что практически не существует исследования по оценке производительности, для которого не встает вопрос о нагрузке. Нагрузка для вычислительных систем [2] и компьютерных сетей [3] определена как совокупность всей входной информации (программ, данных, команд), поступающей в систему извне за определенный период времени. Из данного определения следует, что нагрузка характеризуется объемом и временем. Д. Менаске и В. Алмейда [3], определяя нагрузку для компьютерных сетей, указывают, что распределенное окружение характеризуется сложными и разнообразными нагрузками. Они считают, что на определенном промежутке времени нагрузка на клиентский компьютер состоит из команд и «щелчков», отправляемых пользователем, и ответов серверов на пользовательские запросы. С точки зрения Web-сервера, нагрузка состоит из всех запросов пользователя, поступающих на его вход. Например, в Web на уровне сервера базы данных нагрузка — это совокупность всех транзакций (т. е. http-запросов на поиск и обновление), получаемых от клиентов и обрабатываемых сервером в течение определенного интервала времени. Нагрузку на сеть Д. Ме-наске и В. Алмейда представляют через такие параметры трафика, как распределение размеров пакетов и промежуток времени между пакетами.

В зависимости от уровня ресурсов, на котором анализируется их производительность, исполь-

зуются различные меры объема. Наиболее распространенными мерами объема, которые использовались ранее или используются ныне, считаются шаг задания, программа, процесс, сообщение, взаимодействие (обмен сообщениями), транзакция, сценарий, команда, пакет в сетях с коммутацией пакетов и т. п. В работе [2] отмечается, что ни одна из этих мер объема данных не обладает независимостью от самой нагрузки и системы. Эти два свойства необходимы, чтобы установить некую меру объема данных в качестве универсальной.

В то же время вполне очевидно, что каждая из перечисленных мер объема (команда, программа, транзакция, http-запрос, пакет и т. п.) состоит из символов для оператора и байтов для технических средств, которые обрабатываются человеком и вычислительной системой и передаются в сетях. Учитывая сказанное, для моделирования совместной обработки и передачи данных предлагается на уровне оператора и технических средств за минимальную меру объема, нагрузку, единицу информации и объект совместной обработки и передачи данных взять символ, а время обработки и передачи символов — за характеристику функционирования человека и техники. На уровне оператора и техники обрабатываются символы, представленные графическим пространством имен, которое инкапсулирует основные графические функции. В терминах Microsoft эти функции известны как GDI+ (Graphical Device Interface). Класс Graphics является фундаментальным для GDI+, так как определяет графическую поверхность, на которой отображаются обрабатываемые данные, и действует как посредник между человеком и техникой, объединяя трудовой процесс и процесс функционирования техники в одно целое. Обработке оператором каждого клавиатурного и дисплейного символа соответствует машинная процедура из сотен и тысяч и большего числа символов (байтов), составляющих программы и данные. Например, Web-страница, запрошенная оператором при обращении к Web-серверу, состоит из программного кода и данных.

Опишем в формализованном виде целостный процесс совместной обработки и передачи данных в системе «человек—техника» (рис. 1). К тех-

■ Рис. 1. Совместная обработка и передача данных операторами и техническими средствами

ническим средствам относятся отдельные ЭВМ, одна или несколько компьютерных сетей. В системе і-й оператор взаимодействует с j-м оператором, і, j = 1, 2, ..., I. Суммарные временные затраты і-го оператора и используемых им технических средств равны

т=(т;1+т;2+...+т+...+т)+^ і

или Т = ^ Тц + ^ , (1)

j=1

где Ті. — временные затраты технических средств

] о тч

на взаимодействие і-го с у-м оператором; Fi — временные затраты і-го оператора; I — число включенных рабочих станций (число операторов может быть меньше или равно I). Если і = у и Ту = 0, то і-й оператор не работает, но і-я рабочая станция включена.

Если і = у и Ту Ф 0, имеет место индивидуальная работа і-го оператора. Для случая і Ф ] и Ту Ф 0 і-й оператор взаимодействует с у-м оператором (групповая работа). Временные затраты технических средств на взаимодействие і-го оператора с у-м оператором описываются квадратной матрицей временных затрат . Введем в (1) коэффициент использования технических средств а. в процессе взаимодействия і-го с у-м оператором,

аі. = Ті/Т.. После подстановки в (1) Ті- = а^Т- сиЧ Ч ] Ч Ч ]

стема уравнений (1) принимает вид

I

Ті = £ ai¡T¡+F. (2)

7=1

Система линейных уравнений (2) в матричном виде

Т = АТ + F (3)

или

Ті aii a12 • • aij • • a1l *1

T2 a21 a22 • • a2j • • a2l *2

T = Ті ; a = ai1 a12 • • aij • ■ ail ; F =

Ті al1 al2 • • alj • ■ all *i

Если в матричном уравнении (3) неотрицательная квадратная матрица А невырожденная, то для любого положительного вектора F имеет место отношение

Т = (I - А)-^, (4)

где А — квадратная матрица коэффициентов использования (загруженности) ресурсов технических средств; I — единичная матрица размерностью I х I:

1 0 0 . 0

0 1 0 . 0

0 0 1 . 0

0 0 0 . 1

(I - А) — матрица коэффициентов использования (загруженности) трудовых ресурсов.

Производительность систем обработки и передачи данных характеризуется продуктивностью (объемом информации, обрабатываемой в единицу времени), реактивностью (временем между предъявлением системе входных данных и появлением соответствующей выходной информации) и степенью использования ресурсов. В моделях (3) и (4) установлена связь между реактивностью системы и использованием ресурсов. В (3) и (4) присутствуют такие показатели производительности, как время отклика Т системы, время отклика F операторов и коэффициенты использования трудовых (I - А) и технических (А) ресурсов. Отношение (4) описывает закономерность совместной обработки и передачи данных человеком и техническими средствами в виде зависимости между временными затратами системы (Т), человека (Р) и используемыми трудовыми (I - А) и техническими (А) ресурсами. На основании (4) раскроем закономерность в процессе совместной обработки и передачи данных и определим место (3) в этом процессе. С этой целью выполним некоторые преобразования для (4). Так как для матриц (I - А) и (I - А)-1 существует равенство (I - А)^ - А)-1 = I, то F = (I - А)Т. Для А = 0 имеем Т = F. Это значит, что все действия по обработке и передаче данных выполняет человек. Технические средства не используются. Если F = 0, то имеет место (I - А)Т = 0. Так как временные затраты F операторов равны нулю, то очевидно, загруженность трудовых ресурсов (I - А) = 0. Это значит А = I и Т = Т, что соответствует автоматическому режиму обработки и передачи данных без участия человека. Наконец, если F Ф 0 и А Ф 0, то Т = АТ + F, т. е. выполняется автоматизированная обработка и передача данных. Таким образом, решение (4) уравнения (3) представляет все режимы обработки и передачи данных (табл. 1) операторами и техническими средствами. Следовательно, (3) охватывает ручной, автоматизированный и автоматический режимы обработки и передачи данных. Выявленная закономерность позволяет исследовать деятельность человека и функционирование техники в процессе обработки и передачи данных не на уровне подсистем «человек» и »техника», а системы в целом.

Чтобы раскрыть технологическое единство людей, информации и техники, в (3) необходимо

■ Таблица 1. Режимы совместной обработки и передачи данных

Работа оператора без технических средств автоматизации деятельности Автоматизированный режим обработки и передачи данных Автоматический режим обработки и передачи данных

Т=Е а1]т]-+рь, Т = о, аЧ = Т /Т1 > ац = 0, Т = F 1 т=Е аит1 ++’ 1 ^*0, Т *0, ац * 0 1 т=Е аи=++* / р = 0, ац- * 0, т1=!2т 1=1

Т = АТ + Р, А = 0, Т = Р Т = АТ + Р, Р ф 0, А ф 0 Т = А + Р, Р = 0, А = I, Т = Т

в процессе моделирования использовать определенные выше меру объема данных и объект совместной обработки и передачи данных и перейти на уровне подсистем «человек» и «техника» к такому показателю производительности трудовых и технических ресурсов, как продуктивность.

Рассмотрим подсистему «человек» в общем цикле функционирования системы «человек—техника». В работе ¿-го оператора можно выделить компьютерную и информационную деятельность. Работа на персональной ЭВМ с использованием клавиатуры, экрана и манипулятора мышь относится к компьютерной деятельности операторов. Информационная составляющая характеризует содержательную деятельность. Информационная деятельность оператора связана с ведением базы данных, формированием документов на основании информации из базы данных, получением и отправкой документов.

Покажем, что компьютерная и информационная деятельность — две стороны одной и той же деятельности. Представим деятельность ¿-го оператора на уровне действий над символами с помощью клавиатуры, экрана и манипулятора мышь. Тогда загруженность оператора можно выразить через объем данных в виде количества обрабатываемых символов, действия над каждым символом и время выполнения каждого действия. Пусть объем данных в процессе работы ¿-го оператора с клавиатурой, экраном дисплея и мышью равен

Ni = + пр1 + ndi + nwi + пг1 +

+ т^ + m2i + т31 + т4ь + т^

где количество символов, обрабатываемых оператором с использованием клавиатуры и экрана дисплея, равно: — при входе в систему, прь —

во время работы с данными, ndi — в ходе форми-

рования документа, пюі — на этапе отправки документа, пгі — при получении документа; количество символов, обрабатываемых на экране дисплея манипулятором мышь, равно: т1і — во время входа в систему, т2і — во время работы с данными, т3і — в ходе формирования документа; т4і — в процессе передачи документа, т5і — на этапе приема документа.

Очевидно, і-й оператор для обработки в-го символа использует клавиатуру и экран, экран и манипулятор мышь. Представим временные затраты на работу с клавиатурой через Шзк1ои 1прЫоы,

їпйкїо., Ыюк^. , ШгЫо., с экраном — через

ів ів ів

Шввсг. „, їпрвсг., tndscr■ „, Шювсг. „, Шгвсг. и с ма-

ів ів ів ів і

нипулятором мышь — через т1іе, т2ів, т3ів, т4ів, т5и. Тогда временные затраты Fi і-го оператора на компьютерную деятельность выражаются через время, затраченное на обработку символов клавиатурой (К), экраном (ф), манипулятором мышь (Мі), и косвенные временные затраты (Еі), не связанные с обработкой и передачей данных. Величина Еі рассматривается как среднее время согласования (координации) действий і-го оператора й-го уровня иерархии со стороны операторов вышестоящего уровня. Например, уточнение задания, определение порядка выдачи данных, уточнение полученной информации, актуализация данных операторами вышестоящего уровня иерархии и т. д. В ситуациях, жестко регламентированных временем, Еі ^ 0. Однако если косвенные временные затраты оказывают существенное влияние на общие временные затраты і-го оператора ^ ), то возникает объективная необходимость их учета (Еі Ф 0) по определенным методикам. Будем исходить из предположения, что в критических по времени ситуациях каждый оператор в иерархии взаимодействия четко действует в соответствии с инструкцией, временные затраты на согласование несущественны и Еі ^ 0. Поэтому считаем, что Еі = 0. Тогда временные затраты і-го оператора на компьютерную деятельность равны:

Fi = Кі + + Мі + Еі,

где Кі = ^вй^і + tnpklvi + tndklvi + tnwklvi +

ПНі пРі

+ ШгйЬо^ tnsklvi = ЕtnsЫvis, tnpklvi = Еtnpklvis,

ndi s=1 nwi s=1

tndklvi = Е tndklvis, tnwklvi = Е tnwklvis,

я=1 s=1

ПЦ

= Е ^гк^І8;

8=1

Фі = tnsscri + ^рвсгі + tndscri + Шювс^ + Шгвсг^

ndi nWi

tndscr = Еtndscris, tnwscr = Etnwscris,

s=1 s=1

nri

tnrscri = E tnrscris;

s=1

Mi = tm1i + tm2i + tm3i + tm4i + tm5i;

mli m3i

tml i = E tml Î3, tm2 i = E tm2is, im3; = E tm^is,

s=1 s=1 s=1

m4i m5i

tm4i = E tm4is’ tm5i = E tm6is'; Ei =0-

s=1 s=1

Временные затраты Vi i-го оператора на информационную деятельность состоят из времени, затраченного на вход в систему (Bi), работу с данными (U), формирование документа (G), передачу документа (W), получение документа (R), и косвенных временных затрат (H). Здесь косвенные временные затраты также приняты равными нулю (Hj = 0). Тогда суммарные временные затраты Vi i-го оператора на информационную деятельность равны:

V = Bt + Ut + Gt + Wi + Ri + H

nsi

где Bi = tnsklvi + tnsscrj + tm1i, tnsklvi = Etnsklvis,

nsi ml; s=1

tnsscr = E tnsscris, tml; = E tm1is ;

s=1 s=1 npi

Ui = tnpklvi + tnpscrt + tm2i, tnpklvt = Etnpklvi3,

npi m2; s=1

tnpscri = Etnpscris, tm2i = Etm2is;

s=1 s=1 ndt

Gj = tndklvj + tndscrj + tm3j, tndklvi = EtndklvÎ3,

ndt m3i s=1

tndscr^ = Etndscris, tm3; = Etm3ia;

s=1 s=1 nWi

W ■ = tnwklv. + tnwscr. + tm4, tnwklv: = E tnwklv;„,

i i i i i / J is '

nWi m4i s=1

tnwscr = Etnwscris, tmAi = Etm4is;

s=1 s=1 nr

Ri = tnrklvi + tnrscrt + tm5i, tnrklvi = Etnrklvis,

nri mbi s=1

tnrscri = Etnrscris, tmbi = Etm>is; Hi = 0.

s=1 s=1

Из полученных математических зависимостей видно, что составляющие Bi, U, Gi, Wi, Ri и Ht временных затрат Vi i-го оператора на информационную деятельность формируются из составляющих Ki, Di, Mi и Et временных затрат Ft на компьютерную деятельность, т. е. компоненты временных затрат Fi на компьютерную деятельность перераспределяются между компонентами временных затрат Vi на информационную деятельность. Во взаимодействии i-го с j-м оператором временные затраты технических средств на компьютерную деятельность описываются ма-

nsi nPi

tnsscri = Etnsscris, tnpscri = Etnpscris

s=1 s=1

трицей |Т/ , а на информационную деятельность — транспонированной матрицей.

Суммарные временные затраты Ті і-го оператора Fi и используемых им технических средств Хі на компьютерную деятельность равны Т. = F . + X .

х=Е тч

ч

ч=1

и суммарные временные затраты Tj

І-го оператора Vj и используемых технических средств Т- на информационную деятельность рав-

ны Ту = Vj + Yj,

і=1

где т. = Т■ (табл. 2).

Суммарные временные затраты всех операторов и техники на компьютерную деятельность и на информационную деятельность соответственно равны Т, т. е. Т = К + D + M + Е + X и Т = = В + и + G + W + К. Таким образом, одно из свойств совместной обработки и передачи данных состоит в том, что суммарные временные затраты операторов и используемой ими техники на компьютерную деятельность равны суммарным временным затратам операторов и техники на информационную деятельность:

Т = £* + £Х =£^. +¿7,..

1=1 1=1 7=1 7=1

Следовательно, для исследования деятельности операторов и функционирования технических средств можно использовать компьютерную или информационную составляющую.

Для вычисления временных затрат 1пвк1ои ЫркЫ., Ыйк1о., tnwklv■ „, ЫткЫ., tnsscт■ „, tnpscт■ „,

■ Таблица 2. Временные затраты совместной обработки и передачи данных

1 2 І і X К в м Е F Т

1 Т Т11 Т Т 12 Ти ТІ Х1 К в1 м1 Е1 Т1

2 Т21 Т 22 Т2І Т2І Х2 К2 В2 М2 Е2 F2 Т 2

і Т1і Т2і ТІ Та Хі К в м Е Fi Ті

і Т11 Т12 ТІ Ти Х1 К в М1 Е1 Т1

Т Т1 Т2 Т Ті Z к D м Е F т

В В1 В2 ВІ Ві в 0 0 0 0 0 0

и и1 и2 иІ и и 0 0 0 0 0 0

G G2 о 0 0 0 0 0 0

W W2 щ W 0 0 0 0 0 0

R щ1 Щ2 щІ щ1 R 0 0 0 0 0 0

Н Н1 Н2 НІ Н Н 0 0 0 0 0 0

V V V V V V 0 0 0 0 0 0

Т Т1 Т2 ТІ Т1 т 0 0 0 0 0 0

tndscт■ „, tnwscт■ „, tnтscт■ „, т1. , tm2. , tm3. , т4., применяются математические методы моделирования деятельности, используемые в исследованиях подсистемы «человек». К ним относится алгоритмическая алгебра, аппарат функциональных сетей, вероятностно-временные зависимости описания действий оператора в рабочих, контрольных и диагностических операциях, нелинейные регрессионные зависимости и другие средства [1]. Оператор, работая с символами, обрабатывает каждый из них: вводит, контролирует и при появлении ошибки устраняет ее. Алгоритм К действий оператора над символом показан на рис. 2. В алгоритме К технологическая операция Л^р обработки символа представлена в виде блок-схемы работа — визуальный контроль — доработка. Средствами алгоритмической алгебры технологическая операция Л!^р описывается функциональной сетью

АОр = А р (¥и С)П, (5)

где А — рабочая функциональная единица обработки символа; р — контроль результата выполнения рабочего оператора А (Р = 1, если оператор выполнен без ошибки, и р = 0, если оператор выполнен с ошибкой); С — функциональная единица доработки, выполняемая при устранении ошибки, обнаруженной при контроле; Т — функциональная единица, интерпретируемая как фиксация на экране дисплея результата выполнения рабочей функциональной единицы А; П — функциональная единица, интерпретирующая передачу символа. Входящие в соотношение (5) элементарные действия моделируются функциональными сетями

А = (А)^; С = (АчГмП П = А

(6)

где Ав — обобщенная операция взаимодействия оператора с клавиатурой, экраном и мышью при обработке в-го символа; N. — число обрабатываемых символов; 9 — безразмерный коэффициент, характеризующий долю перенабираемых символов при обработке данных объема N.. При переходе от алгоритмических формул (5) и (6) к их вероятностно-временным эквивалентам имеют место следующие зависимости [4]:

■ Рис. 2. Алгоритм К выполнения технологической операции А10р

Р\ор = [РА Кр1 + (РА к10 + р0 К00) Р1] Р1;

ТАрр = Та + Тр + (Р\К10 + Р° К00 )ТС + Тп; (7) Р1А = (Р8)#;; РР= 1-р; Та = ВД; тр =

Рс1 = р )е^; Тс = дЩТ8; Р^ = Р8; Тп = Та,

где Рд — вероятность и ТА — среднее время выполнения без ошибок технологической операции Л8; Рв — вероятность и Т8 — среднее время безошибочного выполнения операции над s-м символом, s = 1, 2, ..., Ni; Кр1(Кр0) — вероятность отсутствия (наличия) ошибок при визуальном контроле на экране Ni обрабатываемых символов, причем Кр1 + Кр0 =1; Кр0(Кр1) — вероятность наличия (отсутствия) ошибок при визуальном контроле на экране Ni обрабатываемых символов, причем Кр0 + Кр1 = 1. Для учета факторов, влияющих на безошибочность и быстродействие оператора при выполнении алгоритма К над символом, используем регрессионные модели. Наиболее удобны нелинейные регрессионные модели, которые в отличие от традиционных полиномиальных моделей допускают содержательную интерпретацию параметров. Для вычисления Рв и Т8 из (7) используются нелинейные регрессионные модели в виде пары взаимосвязанных зависимостей

рз ={1_[е-?1 х +^2-е^Х ^(Х2-Х3)]}в-«4(х4-х5 ).

Т = (ао + а2е-ах )[1 + е-«3(Х2-Хз)(аз -1)] +

+ а4е-аеХ4 + (е-ах -1) - а7,

где Р8 — вероятность и Т — математическое ожидание времени безошибочного выполнения оператором технологической операции Л8; х1 — квалификация оператора; (х2 - х3) — дефицит времени, оцениваемый разностью предельно допустимого (х2) и фактически затрачиваемого (х3) времени на выполнение элементарной операции; х4 — продолжительность работы оператора; а0 — математическое ожидание времени выполнения технологической операции Л8 неутомленным оператором высшей квалификации, т. е. высший достижимый уровень быстродействия оператора; а2, а4 — максимальные добавки к затратам времени на выполнение операции при необученности и врабатываемости соответственно; а3 — коэффициент изменения времени выполнения операции в условиях наибольшей операционной напряженности; а1, а5, а6 — параметры, характеризующие скорость изменения времени выполнения операции из-за необученности, врабатывае-мости и утомляемости соответственно; а7 — параметр, имеющий размерность времени, обеспечивающий выход на стационарный режим, характеризующий быстродействие оператора от про-

должительности его безошибочной работы; q1, q3, q4 — параметры, характеризующие скорость изменения безошибочности оператора в зависимости от роста квалификации х1, отклонения времени (x2 - x3) и продолжительности работы x4; q2 — вероятность совершения ошибки при наибольшей операционной напряженности; q5 — параметр, имеющий ту же размерность, что и x4, и по физическому смыслу соответствующий моменту наибольшей безошибочности оператора.

Рассмотрим подсистему «техника» в целостном процессе совместной обработки и передачи данных. Для вычисления присутствующих в модели (3) временных затрат Tj технических средств на взаимодействие i-го с j-м оператором используются математические методы исследования подсистемы «техника». Имеются в виду методы теории очередей (системы массового обслуживания), сетей очередей (сети массового обслуживания), имитационного моделирования, аналитические зависимости и др. Для вычисления временных затрат Tjj воспользуемся аналитическими зависимостями из работы [3]. Использование аналитических зависимостей наглядно раскрывает физический смысл обработки и передачи данных в компьютерных сетях. Чтобы показать механизм взаимодействия протокольных объектов в разнородных сетях, рассмотрим случай использования компьютерных сетей с тремя сетевыми технологиями: Ethernet, FDDI и Token Ring. Время Tj состоит из времени tljpu использования центрального процессора, времени t^j работы диска сервера, времени tj передачи данных по сетям и времени ti, затраченного на определение маршрута движения дейтаграмм. Сообщение в сети от клиента к серверу обычно проходит стек протоколов и передается через одну или большее количество сетей. Протокольные объекты каждого уровня общаются между собой за счет обмена протокольными единицами обмена (Protocol Data Utit — PDU), состоящими из заголовка и области данных. В PDU обычно отводится максимально возможный размер под область данных, который в байтах носит название максимального передаваемого блока (Maximum Transmission Unit — MTU). Маршрутизаторы фрагментируют дейтаграммы при переходе к сети с более низким значением MTU. Фрагменты собираются заново на уровне Internet-протокола IP на хвосте места назначения. Каждый уровень протокола к данным добавляет свой собственный заголовок, а иногда и хвост, т. е. заключительную часть. Время процессора равно

*Cpu = acpuhl / Ucpuhl где acpukl — коэффициент использования и Ucpu — производительность процессора по классу запросов, kl = 1, 2, 3 (rf — размер файла: 1 — rf < 20 КБ, 2 — 20 КБ < rf < 1 МБ,

3 — rf > 1 МБ). Время обслуживания для диска составляет tlJ = tpd + tzd

ц NudRhd

tl] = t , +1 , +-2"—2". где — сред-

Fd

нее время поиска на диске; tzd — средняя задержка; N'bd — количество считываемых с диска блоков; Rbd — размер блока (в байтах); Vd — скорость считывания с диска. Временные затраты сети состоят из времени tlJ , затраченного сетью на запрос клиента к серверу, и времени на ответ сервера tlJ: tlJet = tlJ + ts . Запрос от і-го клиента к серверу размещается в области данных TCP-сегмента, который поступает в область данных IP-дейтаграммы. Дейтаграмма инкапсулируется кадрами Ethernet, FDDI и Token Ring по мере ее продвижения по сетям. Таким образом, по мере перехода от одной сети к другой Nciient "байтовый клиентский запрос преобразуется в Nc, -байтовый кадр p-й сети (р = 1, 2, 3):

Nci = Nclienti + RTCP + RIP + Rkadrp, где RTCP, RIP и Rka.dr — размеры заголовков (служебной информации) протоколов TCP, IP и p-й сети. Время на передачу запроса от і-го клиента по p-й сети

N

• 8

t =_______________;

cip 106 • vp р

, где V — пропускная способность р-й

сети, Мбит/с. Тогда временные затраты на за-

P

прос tlJ = ^ tc, , p = 1, 2, ..., P, P — общее количе-

p=1 p

ство сетей, через которые проходит запрос. Определим временные затраты ts на ответ сервера i-му клиенту. Чтобы после появления TCP-соединения между сервером и клиентом исключить фрагментирование данных, устанавливается максимальный размер сегмента MSS, меньшим или равным MTU для всех сетей, т. е. MSS < < min^=1 MTU — RTCP — RIP, где MTU, как отмечалось, максимальный размер области данных в сетевых протоколах. Установив для Nserver. — байтового ответа сегмент из Nsegment байт, серверу потребуется КТСР, сегментов, чтобы по сетям передать i-му клиенту Nserver -байтовый ответ. Тогда время на передачу данных с учетом служебной информации равно

=

sip

[KTCPl (Nsegmenti + Rsl ) + (Ndopl + Rsl )] •8

где Rs, = R

XTCP

Rip +R

radrp ’

N = N

iydop server

-K

TCPiNsegmentt

.. Время ответа tlJ = ^ ta, . Общее

p=i

время обработки сообщения на Мт маршрутиза-

мг

торах равно ^ ^ где Ъгт = , здесь

т=1

Кы — количество дейтаграмм, Zr — задержка маршрутизатора, мкс/пакет, указывается производителем. Итак, для технических средств определили Тц=4« + # + 4^+■

I I I

Окончательно имеем Т = ^Fí +^^Т;у или

I I I ;=1 у'=11=1

Т = ^Vj Tjí. Таким образом, через мо-

7=1 £=17=1

дель совместной обработки и передачи данных достигнута интеграция методов научных исследований подсистем «человек» и «техника». Это свойство показывает, что модели деятельности и функционирования техники «вложены» в модель совместной обработки и передачи данных. Символ (байт) как мера объема и объект совместной обработки присутствует в формализованном описании деятельности и функционирования техники.

Учитывая, что в рамках одной работы довольно сложно раскрыть все аспекты предложенного подхода, отметим главное. Введением на уровне оператора и технических средств меры объема и объекта совместной обработки и передачи данных операторами и техническими средствами сделан важный шаг к моделированию целостного процесса, раскрытию его закономерности и свойств.

Литература

1. Информационно-управляющие человеко-машинные системы: Исследование, проектирование, испытания: Справочник / А. Н. Адаменко, А. Т. Ашеров, И. Л. Бердников и др.; Под общ. ред. А. И. Гу-бинского и В. Г. Евграфова. — М.: Машиностроение, 1993. — 528 с.

2. Феррари Д. Оценка производительности вычислительных систем / Пер. с англ. А. И. Горлина, Ю. Б. Котова и Л. В. Ухова; Под ред. В. В. Марты-нюка. — М.: Мир, 1981. — 576 с.

3. Менаске Д., Алмейда В. Производительность Web-служб. Анализ, оценка и планирование: Пер. с англ.— СПб.: ДиаСофтЮП, 2003. — 480 с.

4. Ротштейн А. П., Кузнецов П. Д. Проектирование бездефектнымх человеко-машинных технологий. — Киев: Тэхника, 1992. - 180 с.