Введение
В этой работе я хочу рассказать о понятии диспетчеризации, её задачах и применении. Диспетчеризация в последнее время стала неотъемлемой частью нашей жизни. Диспетчеризация обеспечивает учёт потребления ресурсов, современный сервис, согласованную работу всевозможных автономных систем, входящих в инфраструктуру здания, микрорайона, населенного пункта, а также производит многоуровневое оповещение в случае возникновения аварийной ситуации.
Диспетчеризация (англ. dispatch - быстро выполнять) - централизация (концентрация) оперативного контроля и координация управления производственными процессами с целью обеспечения согласованной работы отдельных звеньев предприятия или группы предприятий для достижения наивысших технико-экономических показателей, выполнения графиков работ и производственной программы. Она направлена на обеспечение равномерности загрузки всех звеньев предприятия, непрерывности, ритмичности и экономичности выполнения всех процессов основного производственного цикла, бесперебойной работы вспомогательных и обслуживающих участков. Вследствие изменения состава производимой продукции, корректив, вносимых в методы и технологию её изготовления, разного уровня выполнения программы различными рабочими и производственными участками, а также в связи с перебоями из-за ремонта оборудования, нарушения графика поставки материалов и т.п. нарушаются предварительно установленные пропорции и ритм.
Задачи диспетчеризации:
регулирование процесса производства с целью восстановления действующих или установления новых пропорций и ритма работы предприятия;
контроль и управление технологическими процессами; контроль и оперативное распределение материальных и энергетических ресурсов, транспортных средств;
учёт работы машин и механизмов. Выполнение данных задач способствует повышению безопасность и точность движения транспорта. Способствуя предотвращению простоев оборудования и потерь рабочего времени и выполнению заказов в срок, диспетчеризация оказывает положительное влияние на экономику производства.
Структура диспетчеризации зависит от характера и масштаба объекта управления. Простейшая в современном понимании, она осуществляется главным образом с помощью диспетчерской двусторонней телефонной связи с объектами. Небольшие предприятия, строительные площадки располагают обычно одним диспетчерским пунктом. На крупных объектах с разветвлённой или многоступенчатой структурой (например, энергосистема) действуют несколько местных диспетчерских пунктов и один центральный, координирующий их деятельность.
Виды диспетчеризации
Для организации управления процессами необходимо учесть по меньшей мере два основных аспекта: определение уровня, на котором выполняется планирование процессов и выбор алгоритма планирования.
Уровни планирования
Одной из важных задач, которую решает ОС является проблема, связанная с определением когда и каким процессам следует выделять ресурсы процессора — задача планирования загрузки процессоров. Существуют три уровня такого планирования:
Планирование на верхнем уровне или планирование заданий — это средства, которые определяют, каким заданиям будет разрешено активно конкурировать за захват ресурсов системы. Вошедшие в систему задания становятся процессами или группами процессов.
Планирование на промежуточном уровне. Средства этого уровня определяют, каким процессам будет разрешено конкурировать за захват ЦП. Планировщик этого уровня определяет, какие процессы приостанавливаются, а какие возбуждаются для обеспечения равномерной загрузки системы.
Планирование на нижнем уровне. Средства этого уровня выполняют диспетчерские функции, определяя, какому из готовых к выполнению процессов будут предоставлены ресурсы ЦП.
Цели планирования
Дисциплина планирования должна быть:
• справедливой;
• обеспечивать максимальную пропускную способность системы;
• приемлемые времена ответа для максимального количества пользователей, работающих в интерактивном режиме;
• предсказуемость;
• минимальные накладные расходы;
• сбалансированное использование ресурсов;
• сбалансированность времени ответа и коэффициента использования ресурсов;
• должна исключать бесконечное откладывание процессов;
• учитывать приоритеты;
• оказывать предпочтение тем процессам, которые занимают ключевые ресурсы;
• предусматривать улучшенное обслуживание для процессов, отличающихся «примерным поведением».
Заметим, что многие из этих целей противоречат друг другу, что делает планирование достаточно сложной проблемой.
Факторы, учитываемые при планировании
Для реализации перечисленных выше целей механизмы планирования должны учитывать следующие факторы:
• лимитируется ли процесс вводом-выводом или ЦП;
• является ли процесс пакетным или диалоговым;
• обязательно ли малое время ответа;
• приоритет каждого процесса;
• частоту переключений с низкоприоритетных процессов, ожидающих освобождения уже занятых ресурсов;
• длительность периода времени, в течение которого ожидает каждый процесс;
• суммарное время работы каждого процесса и оценочное время, необходимое каждому процессу для завершения.
Классификация информационных систем
В качестве классификационных признаков ИС выделены:
• параметры объекта управления (сфера деятельности, масштаб, состав функции управления);
• организационная структура ИС;
• степень интеграции ИС;
• информационно-технологическая архитектура ИС;
• технологические процессы обработки данных;
• методология разработки ИС; и др.
Данная классификация достаточно условна, так как признаки ИС взаимозависимы. Ниже рассмотрены наиболее характерные из них.
1. Сфера деятельности объекта управления:
• промышленное предприятие;
• сфера обращения (торговля, банки и кредитные организации);
• образование;
• социальная сфера; и др.
o
2. Функциональная структура ИС:
• автоматизация технической подготовки производства;
• маркетинг и стратегия развития предприятий;
• технико-экономическое планирование;
• финансы (бухгалтерский учет, финансовый анализ);
• материально-техническое обеспечение;
• оперативно-календарное управление производством;
• управление сбытом готовой продукции;
• управление персоналом; и др.
3.Организационная структура ИС:
• автоматизированное рабочее место (АРМ) управленческого персонала;
• комплекс взаимосвязанных АРМ.
4. Границы ИС:
• ИС предприятия (организации);
• ИС отрасли;
• государственная ИС;
• международная ИС.
5. Степень интеграции ИС:
• локальная ИС (изолированное информационное пространство);
• частично интегрированная ИС (общее информационное пространство);
• полностью интегрированная корпоративная ИС.
6. Информационно-технологическая архитектура ИС:
• ИС централизованной архитектуры построения (один центр хранения и обработки данных);
• ИС распределенной архитектуры (компьютерные сети, наличие множества центров обработки и хранения информации).
Существуют следующие виды систем диспетчеризации зданий:
• Локальная. Диспетчерский пункт находится непосредственно в здании на небольшом удалении от контролируемых подсистем. Такое решение используется в небольших строениях с ограниченным набором инженерных подсистем и оборудования.
• Удаленная. Слежение за параметрами может осуществляться с большого расстояния. Передача данных происходит по радиоканалам или через сеть GPRS.
• Глобальная. Параметры передаются через сеть крупных распределительных систем или через Интернет.
• Центральная. Так называе6тся система, совмещенная с глобальной. Используется в тех случаях, когда требуется оперативно управлять системами и вести наблюдение через сеть Интернет.
Алгоритмы планирования
Планирование по принципу FIFO (first-in-first-out)
Принцип FIFO, «первый пришедший обслуживается первым», является наиболее простой дисциплиной планирования. ЦП предоставляется процессам в порядке их прихода в очередь готовности.
После того, как процесс получает ЦП в свое распоряжение, он выполняется до завершения, т.е. это дисциплина планирования без переключения, поэтому ее не рекомендуют использовать в системах с разделением времени.
Как правило, принцип FIFO редко используется самостоятельно в качестве основной дисциплины обслуживания, чаще он комбинируется с другими дисциплинами, например, диспетчирование процессов может выполняться согласно их приоритетам, однако процессы с одинаковыми приоритетами диспетчируются по принципу FIFO.
Циклическое планирование round robin (RR)
Планирование по принципу RR предполагает диспетчирование процессов по принципу FIFO, но каждый процесс получает временной квант, в течение которого он может использовать ресурсы ЦП. Если завершения процесса не происходит по истечении кванта времени, то этот процесс переводится в конец списка готовых к выполнению процессов, а ресурсы ЦП предоставляются следующему процессу из списка. Такой алгоритм планирования подходит, например, для работы с разделением времени, когда система должна гарантировать приемлемые времена ответа для всех интерактивных пользователей.
пользователей.
Очевидно, что для данного алгоритма планирования основной вопрос заключается в определении размера кванта времени, и следует ли делать его фиксированным или переменным. Очевидно, если квант времени выбирается слишком большим, то система RR фактически вырождается в FIFO, т.к. каждому процессу выделяется достаточно времени для завершения. Если же квант времени выбирается слишком малым, то контекстные переключения начинают играть доминирующую роль, что в итоге ухудшает характеристик
Приоритеты
Система может присваивать процессам приоритеты автоматически или они могут назначаться извне. Приоритеты могут быть заслуженными или купленными. Они могут быть статическими или динамическими. Они могут назначаться по какому-то рациональному принципу или присваиваться в ситуациях, когда системе просто необходимо каким-либо образом различать процессы.
Виды приоритетов
• Статические приоритеты не изменяются, такой механизм установки приоритетов достаточно прост и не сопряжен с большими издержками. Однако следует учитывать, что такой механизм недостаточно гибок, т.к. не реагирует на изменение окружающей ситуации.
• Динамические приоритеты позволяют повысить реактивность системы, т.к. реагируют на изменения ситуации, и начальное значение приоритета процесса может быть изменено на новое, более подходящее значение.
• Покупаемые приоритеты дают возможность пользователю повысить приоритет задания и получить более высокий уровень обслуживания за "дополнительную плату" (например, уменьшение кванта времени).
Синхронизация процессов — это механизм, позволяющий обеспечить целостность какого-либо ресурса (файл, данные в памяти), когда он используется несколькими процессами или потоками в случайном порядке. Для синхронизации процессов и потоков используются семафоры, мьютексы и критические секции.
Заключение
Я надеюсь, что смогла донести до вас общие понятия диспетчеризации. Это достаточно интересная и очень объемная тема, так же она трудна для понимания начинающих, но это не делает её хуже.