2. Классификация и типы вс. Многомашинные и многопроцессорные вс. Представление вс на основе распределения потоков команд и данных (классификация Флинна)

ВС классифицируются по следующим признакам:

• по целевому назначению и выполняемым функциям;

• по типам и числу ЭВМ или процессоров;

• по архитектуре системы;

• режимам работы;

• методам управления элементами системы;

• степени разобщенности элементов вычислительной системы .

По назначению вычислительные системы делят на:

• универсальные;

• специализированные.

По типу вычислительные системы различаются на:

• многомашинные;

• многопроцессорные.

По типу ЭВМ или процессоров, используемых для построения ВС, различают однородные и неоднородные системы.По степени территориальной разобщенности вычислительных модулей ВС делятся на системы совмещенного (сосредоточенного) и распределенного (разобщенного) типов. Под методом управления элементами ВС различают централизованные, децентрализованные и со смешанным управлением. По режиму работы ВС различают системы, работающие в оперативном и неоперативном временных режимах.

Многомашинные вычислительны системы (ММС) обеспечивают: повышения производительности, надежности и достоверности вычислений.

Многопроцессорные вычислительные системы (МПС) строятся при комплексировании нескольких процессоров. Общая оперативная память (ООП) в МПС используется в качестве общего ресурса. По сравнению с ММС здесь достигается наивысшая оперативность взаимодействия вычислителей - процессоров.

1. При большом количестве комплексируемых процессоров возможно возникновение конфликтных ситуаций, когда несколько процессоров обращаются с операциями типа "чтение" и "запись" к одним и тем же областям памяти.

2. Проблема коммутации абонентов и доступа их к ООП, т,к, помимо процессоров к ООП подключаются все каналы (процессоры ввода-вывода), средства измерения времени и т.д.

В 1966 г. М.Флинном (Flynn) был предложен чрезвычайно удобный подход к классификации архитектур вычислительных систем. В его основу было положено понятие потока, под которым понимается последовательность элементов, команд или данных, обрабатываемая процессором. Соответствующая система классификации основана на рассмотрении числа потоков инструкций и потоков данных и описывает четыре архитектурных класса:

SISD (single instruction stream / single data stream) – одиночный поток команд и одиночный поток данных. К этому классу относятся последовательные компьютерные системы, которые имеют один центральный процессор, способный обрабатывать только один поток последовательно исполняемых инструкций.

MISD (multiple instruction stream / single data stream) – множественный поток команд и одиночный поток данных. Теоретически в этом типе машин множество инструкций должно выполняться над единственным потоком данных. До сих пор ни одной реальной машины, попадающей в данный класс, создано не было.

SIMD (single instruction stream / multiple data stream) – одиночный поток команд и множественный поток данных. Эти системы обычно имеют большое количество процессоров, от 1024 до 16384, которые могут выполнять одну и ту же инструкцию относительно разных данных в жесткой конфигурации. Единственная инструкция параллельно выполняется над многими элементами данных.

MIMD (multiple instruction stream / multiple data stream) – множественный поток команд и множественный поток данных. Эти машины параллельно выполняют несколько потоков инструкций над различными потоками данных. В отличие от упомянутых выше многопроцессорных SISD-машин, команды и данные связаны, потому что они представляют различные части одной и той же задачи.

3. Понятие человеко-машинного взаимодействия. Информационное взаимодействие между пользователем и компьютером. Пользовательский интерфейс. Виды интерфейсов и взаимодействий. Поколения интерфейсов.

HCI (Human Computer Interface - человеко-машинное взаимодействие) изучает взаимодействие и связи человека и компьютера. HCI представляет собой большую область, чем стандартное понятие пользовательского интерфейса. Это область, охватывающая несколько смежных областей.

Человеко-машинное сотрудничество может быть рассмотрено с двух разных точек зрения. Первый подход - подражательный, когда для лучшего человеко-машинного сотрудничества пытаются создать компьютеры с возможностями человека. Второй подход - подход взаимного дополнения - основан на том, что компьютер - это не человек, и для более эффективного сотрудничества следует использовать возможности и преимущества каждого из них.

Интерфейс - система правил и средств, регламентирующая и обеспечивающая взаимодействие нескольких процессов или объектов.

Пользовательский интерфейс (ПИ) - система правил и средств, регламентирующая и обеспечивающая взаимодействие программы с пользователем.

Далее под программой, программным обеспечением или программным продуктом будет также подразумеваться и Интернет-сайт.

Пользователь воспринимает через ПИ всю программу в целом, а значит, такое понимание ПИ является слишком узким. В действительности ПИ объединяет в себе все элементы и компоненты программы, которые способны оказывать влияние на взаимодействие пользователя с программным обеспечением (ПО). Это не только экран, который видит пользователь. К этим элементам относятся:

• набор задач пользователя, которые он решает при помощи системы;

• используемая системой метафора (например, рабочий стол в MS Windows);

• элементы управления системой;

• навигация между блоками системы;

• и т.д.

В первый период (50-е и начало 60-х гг.) компьютеры, как известно, работали в основном в пакетном режиме, используя перфокарты для ввода и устройство построчной печати для вывода

Во втором периоде в эволюции интерфейсов (с начала 60-х до начала 80-х гг.) господствовал режим разделения времени на мэйнфреймах и мини-компьютерах с использованием механических или "стеклянных" телетайпов (алфавитно-числовые дисплеи), когда пользователи могли взаимодействовать с компьютером путем ввода с клавиатуры команд с параметрами.

Третье поколение пользовательских интерфейсов взяло старт еще в 70-е г. - при режиме разделения времени и ручного ввода команд. В научно-исследовательском центре Xerox PARC были созданы графические интерфейсы пользователя (GUI), предназначенные для работы на растровых графических сетевых рабочих станциях. Эти интерфейсы принято обозначать аббревиатурой WIMP (Windows-Icons-Menus-Pointing device), что отражает задействованные интерактивные сущности - окна, пиктограммы, меню и позиционирующее устройство (обычно мышь

Четвертое поколение, которое я называю post-WIMP-интерфейсы. Они не используют меню, формы (forms) и панели инструментов; вместо них при задании спецификаций операций и операндов упор идет на обучающие примеры (examples), жесты и распознавание речи.

Почти все графические интерфейсы пользователя в настоящее время принадлежат к одному из двух типов:

Имплементационные интерфейсы (сделали, как получилось). Характерными примерами таких интерфейсов являются интерфейсы самодельных систем автоматизации: появление новых и изменение существующих функций без перепроектирования системы всегда пагубно влияет на интерфейс. Такие интерфейсы характерны обилием элементов управления, полным равнодушием ко введенным ранее данным (пользователь обязан вводить значение, даже если система может сама его безболезненно вычислить), низкой структурированностью.

Объектные интерфейсы. В системе реализованы некоторые объекты, пользователь оперирует ими и тем самым достигает необходимого ему результата. Как правило, такие интерфейсы характерны небольшим количеством элементов управления (значимая информация вычисляется системой не только из самих объектов, но также из их взаимосвязи) и (характерная черта) высокой структурированностью.

Объектные интерфейсы практически всегда гораздо лучше интерфейсов имплементационных (собственно говоря, объектные интерфейсы – это следующая, после имплементационных интерфейсов, ступень эволюции). Поспорить с этим невозможно, но открытым остается вопрос – что лучше объектных интерфейсов? Какова следующая эволюционная ступень?

Это, вероятно, деятельностно-ориентированные интерфейсы (ДоИ, обратите внимание, что это наш, относительно условный термин). В отличии от объектных интерфейсов, в которых пользователю предоставляются объекты и свобода манипулирования ими, в ДоИ «строительными блоками» являются задачи пользователя. В качестве примера можно привести диалоговое окно создания нового документа в MS Word: создать можно не просто обобщенный документ, одинаково плохо решающий все задачи, но документ для текущей задачи пользователя (например, письмо).

Перед тем, как перечислять преимущества этого вида интерфейсов, нужно определить, чем несовершенны интерфейсы объектные. Недостатки их таковы:

Такие интерфейсы требуют от пользователя существенных когнитивных нагрузок и способности к абстрактному мышлению: пользователю необходимо транслировать цель своих действий в конкретный алгоритм использования объектов. Это требует определенных усилий, так что при прочих равных от этой работы пользователей следует освободить.

Объектные интерфейсы зачастую требуют от пользователя серьезных усилий по отвлечению от собственной предметной области и привлечения внимания к вопросу «компьютерной поддержки» своей деятельности: репрезентируемые объекты, будучи универсальными, не полностью соответствуют предметной области конкретного пользователя. Например, разные интерфейсы почтового клиента нужны пользователю, который получает 5 писем в день и пользователю, который получает 70 писем, хотя в обоих случаях объекты (письма) одни и те же.

Во многих случаях «объектность» интерфейса подталкивает его разработчика к совершению некорректных действий: в поиске объектов деятельности разработчики чаще всего ограничиваются правами доступа. Смена парадигмы может форсировать разработчиков более тщательно подходить к проектированию функциональности и интерфейса (хотя и новая парадигма, вероятно, тоже будет подталкивать разработчиков к совершению некорректных действий).

Деятельностно-ориентированные интерфейсы этих недостатков, как правило, лишены, благодаря чему они оказываются более эффективными, чем объектные интерфейсы.

Частным, вырожденным, примером деятельностно-ориентированного интерфейса являются мастера (Wizards). Вместо того, чтобы показывать пользователю единое диалоговое окно со сложной конфигурацией элементов управления, пользователю выдается сравнительно простая последовательность экранов. В идеальном случае, когда каждый последующий экран зависит от действий пользователя на предыдущем экране, мастер оказывается чрезвычайно эффективным. В неидеальном случае, когда его экраны не связаны между собой, он всё равно оказывается более эффективным (незначительное снижение скорости работы компенсируется низкими когнитивными нагрузками пользователя и другими факторами).

Но мастера это только начало пути: деятельностно-ориентированного в них не так уж и много. В будущем интерфейсы, идя по пути большей ориентированности на задачи и деятельность пользователей, достигнут ещё большей эффективности, при этом:

Разделение между интерфейсами, предназначенными для профессионалов и непрофессионалов, будет увеличиваться (как это уже произошло во всех других областях техники). Программы будут становиться все более и более специализированными: не просто текстовый редактор, а текстовый редактор для сугубо определенной группы пользователей, решающих определенные задачи. Адаптивность интерфейсов будет увеличиваться: они будут все больше и больше учитывать характерные особенности работы конкретных пользователей.

Количество технических подробностей (файлы, папки, порты и т.п.) в большинстве интерфейсов будет резко сокращено, поскольку эти объекты не связаны напрямую с деятельностью пользователей.