Обоснование проектных решений по программному обеспечению комплекса задач

Подсистема «Программное обеспечение» (ПО) включает совокупность компьютерных программ, описаний и инструкций по их применению на ЭВМ. ПО делится на два комплекса: общее (операционные системы, операционные оболочки, компиляторы, интерпретаторы, программные среды для разработки прикладных программ, СУБД, сетевые программы и т.д.) и специальное (совокупность прикладных программ, разработанных для конкретных задач в рамках функциональных подсистем, и контрольные примеры).

 К общесистемному программному обеспечению относятся программы, рассчитанные на широкий круг пользователей и пред­назначенные для организации вычислительного процесса и реше­ний часто встречающихся задач обработки информации. Они по­зволяют расширить функциональные возможности ЭВМ, автома­тизировать планирование очередности вычислительных работ, осуществлять контроль и управление процессом обработки данных, а также автоматизировать работу программистов. К данному классу ПО можно отнести операционные системы, интегрированные средства управления задачами. В рамках создания данной АИС планируется использование операционной системы Windows 2000.

Окна 2000 родились на свет от своего предшественника NT 4.0. По громким заявлениям Microsoft, Windows 2000 — это самое важное воплощение в жизнь чего-либо со дня его (Microsoft) создания. То есть, все чем они занимались до этого времени — ерунда. NT 4.0 была выпущена в свет в 1996 году. За это время (три года) они там все проанализировали, учли пожелания (негодования) пользователей и свой собственный опыт, полученный в результате борьбы с этой системой. И вот теперь, все будет OK. Как бы не так! На самом же деле, «велосипед» так и не был изобретен. Всего на всего, ядро от NT 4.0 было лишь немного переделано и усовершенствовано. В результате этих потуг система должна теперь стать еще более совершенной, надежной и защищенной по сравнению с NT 4.0. В отличие от своего предшественника, теперь Окна 2000 обладают такими примочками как Plug and Play (PnP) и управлением питания, что не так плохо, когда работает.

Ядро

Совершенство операционной системы зависит от многих факторов. К примеру, система должна не только хорошо загружаться, но и без сучка и задоринки загружать различные приложения и корректно со всеми ними работать. OS может быть очень надежной, не зависать и восстанавливаться после ЧП, но не эффективно использовать приложения и, тогда, последние становятся обузой для нее самой. (чего тогда с ними работать, если они плохо работают). Другая задача, которая стояла перед Microsoft — это эффективная работа с базами данных, так как эта область, в последнее время, все больше и больше входит в нашу жизнь. Теперь, в отличие от NT 4.0, Windows 2000 совсем другая.

Во-первых, она выделяет приложениям особо жадным до памяти доселе невиданные объемы памяти, по сравнению с NT 4.0. Но как большой объем памяти может повлиять на эффективность работы приложений? Большинство приложений должны быстро обрабатывать данные, содержащие большие объемы информации (базы данных сервантов) для того, чтобы хорошо работать. Так как жесткие диски считаются относительно медленными устройствами по сравнению с памятью, то куда лучше хранить те же базы данных в памяти и оттуда их считывать. Усовершенствование Windows 2000 заключается в существенно лучшем управлении очень большими объемами данных. Речь идет об AWE (Adress Windowing Extensions). AWE состоит из четырех API, которые, в свою очередь, используются Microsoft для выделения или очищения памяти, а также для перенаправления и окон.

Например, система с 4 Мб может очень хорошо оперировать программой с базами данных, выделяя большие объемы памяти под свой кэш. Она создает окна в кэше, к которым она обращается при обработке данных. По окончании своей работы, приложение закрывает все созданные окна.

По задумкам Microsoft, API AWE должны оснащаться все версии Windows 2000. Интел выпустил х386 процессоры и материнские карточки, поддерживающие PAE (Physical Memory Extensions), механизм, который позволит всем операционным системам и приложениям получать доступ к выше, чем 32 разрядной физической памяти (т.е. 4Гб), даже если процессоры продолжат использовать виртуальную адресацию в 32 бита. PAE выполняет адресацию в 36 бит для поддержки до 64 Гб памяти. Следовательно, Microsoft используя API AWE, может использовать базы данных, хранящихся в кэше, в 16 раз превышающие базы данных NT 4.0. Итак, API AWE должна присутствовать во ВСЕХ версиях Windows 2000 (т.е. Windows 2000 Professional, Server, Advanced Server и Datacenter). Во всяком случае, Windows2000 Pro и Windows 2000 Server имеют предел физической памяти в 4Гб. Windows 2000 AS 8Гб и Data Senter до 64 Гб.

Во-вторых, усовершенствования касаются мультипроцессорности. Новое ядро, окрещенное Job, может обрабатывать один или несколько процессов приложения или процессов указанных администратором. Речь идет о специальном движке, настройки которого могут изменяться своими API. Эти API позволяют работающей программе ограничить время CPU, отводящееся под Job до ее закрытия, перераспределить процессы Job между процессорами или контролировать приоритетность выполнения задач Job. Здесь мы можем видеть, что Job было усовершенствовано, с точки зрения последовательной обработки данных. При этом процессы могут занимать довольно-таки много времени на обработку. Ядро Windows 2000, собственно, не убыстряет расчеты, оно просто может увеличить пока не задействованные ресурсы системы.

В-третьих, усовершенствование Windows 2000 по сравнению с NT 4.0 коснулось длительности threads (нити) одного процессора, разрешенных операционной системой до перехода на другой(ие) процессоры. В Windows 2000 они короче, чем в NT 4.0, а чем они меньше, тем более экономится время. Все это, в конечном результате убыстряет работу администратора, который теперь сам может выделять те или иные ресурсы приложениям в каждой конкретной ситуации.

Microsoft также переработал ядро Windows 2000 с целью улучшения SMP. Операционные системы должны использовать spinlock’s (вращающийся замок) для того, чтобы единовременно только один процессор мог обратиться к данным. Например, Windows 2000 работает над базой данных таким образом, чтобы указать последовательность чтений разрешенных процессорам. Если два процессора одновременно начнут изменять базу данных, то это приведет к возможной фальсификации данных (краху системы). Ядро Windows 2000 использует в своей работе десяток замков, с целью защиты структуры баз данных. Здесь речь идет об усовершенствованных замках, так называемых «замках в очереди». Они представляют собой более совершенные «стандартные замки», использующиеся в NT 4.0. Особенно это эффективно работает в том случае, если в систему добавляется еще один процессор. И уж теперь никакой путаницы между процессорами, в отношении их очередности, не существует.