Сущность понятия вычислительная система

Термин вычислительная система появился в начале – середине 60-х гг. при появлении ЭВМ III поколения. Это время знаменовалось переходом на новую элементную базу – интегральные схемы. Следствием этого явилось появление новых технических решений: разделение процессов обработки информации и ее ввода-вывода, множественный доступ и коллективное использование вычислительных ресурсов в пространстве и во времени. Появились сложные режимы работы ЭВМ – многопользовательская и многопрограммная обработка.[6]

Под вычислительной системой (ВС) понимают совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для сбора, хранения, обработки и распределения информации.

Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.[7]

Основы имитационного моделирования в GPSS-WORLD

Компьютерное моделирование является технологией предсказания того, как будет себя вести новая или изменённая система. Оно имеет более широкий спектр применения, нежели чисто математические методы, и на протяжении многих лет оно помогло своим пользователям сэкономить миллионы долларов. Даже наиболее сложные реально существующие системы могут быть смоделированы при помощи системы GPSS World. Перечень возможностей использования компьютерного моделирования занимает много страниц и при этом постоянно увеличивается.[8]

Из всех разработанных языков моделирования, ни один не имел большего влияния, чем GPSS – Универсальная Система Моделирования (GeneralPurposeSimulationSystem). Впервые разработанная сотрудником IBM Джеффри Гордоном в начале 1960-х, GPSS является одним из наиболее популярных в мире языков моделирования. Достойный наград каркас GPSS оказался настолько прочным, что и по сегодняшний день он предоставляет богатую основу для современных имитационных сред. В дополнение, GPSS оказал глубокое влияние на многие другие языки моделирования, которые теперь опираются на появившиеся в GPSS понятия.

За последние годы пользовательские интерфейсы компьютерных систем стали более дружественными по отношению к пользователю. Даже принимая во внимания тот факт, что однажды компьютеры были настолько дорогими, что оправдывались значительные усилия в обслуживании его требований, сегодня не найдется оправдания любой функции, которая понапрасну отвлекает пользователя от его или её задач.[9]

Система GPSS World, прежде всего, была предназначена для расширения возможностей пользователя. Она выносит все примитивы моделирования на поверхность пользовательского интерфейса, упрощая процесс визуализации и управления моделированием. Результатом стала возможность более быстрой разработки, тестирования и понимания моделей, чем когда-либо прежде.[8]

Практическая часть

Постановка задачи

Актуальность проблемы обеспечения безопасности информации на сегодняшний день неоспорима. Среди активно обсуждаемых вопросов можно выделить надежность, отказоустойчивость средств защиты, стоимость разработки систем защиты информации (СЗИ). Однако центральное место занимает вопрос оценки эффективности за- щиты информации. Согласно официальному подходу [1,2], эффективность защиты информации определяется классом защищенности автоматизированной системы (АС). Класс защищенности, в свою очередь, определяет набор механизмов защиты (МЗ), которые должны быть реализованы в АС. Такой подход к оценке эффективности защиты информации не позволяет учитывать ни качество самих МЗ, констатируя лишь факт их наличия или отсутствия, ни изменение условий функционирования СЗИ. Примерами таких изменений могут служить модификация аппаратной и программной среды, изменение условий информационного взаимодействия объектов и субъектов защиты, числа пользователей системы, возникновение информационных конфликтов в АС. В работах [3,4] приведены методы и методики, позволяющие выполнять количественную оценку защищенности информации при использовании СЗИ. Количественно защищенность информации оценивается, как правило, рядом вероятностных показателей, основным из которых является некий интегральный показатель. В статье [3] для обоснования методики оценки защищенности информации разработана теоретическая модель СЗИ от несанкционированного доступа (НСД) (рис. 1).

СЗИ представлена в виде сетевой модели, состоящей из некоторого набора средств защиты Si . На вход средств защиты поступают потоки запросов НСД, определяемые моделью нарушителя на множестве потенциальных угроз {Ui}. Каждое из средств защиты отвечает за защиту от угрозы определенного типа и использует соответствующий защитный механизм. Его задача состоит в том, чтобы распознать угрозу и заблокировать несанкционированный запрос. В результате функционирования системы защиты исходный поток НСД разрежается, образуя выходной поток. Модель представляет логическое или математическое описание компонентов и функций, отображающих существенные свойства моделируемого объекта или процесса. Моделирование системы заключается в построении некоторого ее образца, адекватного с точностью до целей моделирования исследуемой системы, и получения с помощью построенной модели необходимых характеристик реальной системы. Для реализации комплексного подхода к моделированию СЗИ рассмотрим пример построения имитационной модели СЗИ. Учитывая схожесть рассматриваемой математической модели с моделями систем массового обслуживания (СМО) и тот факт, что при разработке модели использовались методы теории массового обслуживания [3], представляется целесообразным использовать при построении имитационной модели средства моделирования СМО. Для описания моделей СМО разработаны специальные языки и системы имитационного моделирования для ЭВМ. Существуют общецелевые языки, ориентированные на описание широкого класса СМО в различных предметных областях, и специализированные языки, предназначенные для анализа систем определенного типа. Примером общецелевых языков служит широко распространенный язык GPSS (General purpose simulation system). Кроме того, известно несколько систем имитационного моделирования – GPSS World, System Modeler, AnyLogic. Как правило, имитационная модель, постро- енная при помощи подобных систем, состоит из сети блоков, представляющих необходимые действия или задержки транзактов, которые последовательно проходят через блоки. Например, блок GENERATE в системе GPSS World создает новые транзакты, воспроизводя рекуррентный поток заявок с требуемым распределением интервалов между ними. Системы имитационного моделирования предоставляют для разработки моделей ряд функциональных блоков, позволяющих имитировать работу обслуживающих приборов, очередей, создание и уничтожение транзактов, условные ветвления и изменения маршрутов прохождения транзактами блоков модели. Транзакты перемещаются в системных времени и пространстве, переходя от одного блока модели к другому. Транзакты возникают и уничтожаются, могут расщепляться и сливаться. Входя в блок, транзакт вызывает определяемую типом блока подпрограмму, которая обрабатывает соответствующее событие. Далее транзакт в общем случае пытается войти в следующий блок. Продвижение продолжается до тех пор, пока очередной блок не удалит транзакт из модели.            Для сбора итоговой статистики используются таймер модельного времени, стандартные атрибуты блоков и параметры транзактов, а также определяемые пользователем переменные, выражения и функции. В математических моделях сложных объектов, представленных в виде систем массового обслуживания, фигурируют средства обслуживания, называемые обслуживающими приборами (ОП). Так, в рассматриваемой модели в качестве ОП выступают МЗ, а в качестве транзактов – поступающие запросы НСД. Состояние СМО характеризуется состояниями ОП, транзактов и очередей к ОП. Состояние ОП описывается логической переменной, значения которой интерпретируются как «занят» или «свободен». Переменная, характеризующая состояние транзакта, может иметь значения «обслуживания» или «ожидания». Состояние очереди характеризуется количеством находящихся в ней транзактов. Имитационная модель СМО представляет собой алгоритм, отражающий поведение СМО, то есть изменения состояния СМО во времени при заданных потоках заявок, поступающих на вход системы. Входные потоки заявок определяют внешние параметры СМО. Параметры выходных потоков отражают свойства функционирования системы и являются ее выходными параметрами. В качестве выходных параметров системы можно рассматривать производительность СМО, коэффициенты загрузки оборудования, среднее время обслуживания заявок и т.д. Имитационное моделирование позволяет исследовать СМО при различных типах входных по- токов и интенсивностях поступления заявок на входы, при вариациях параметров ОП. В моделях СМО заявки, приходящие на вход занятого ОП, образуют очереди, отдельные для заявок каждого приоритета. При освобождении ОП на обслуживание принимается заявка из непустой очереди с наиболее высоким приоритетом. К элементам имитационных моделей СМО, кроме ОП, относят также узлы и источники заявок.