книги из ГПНТБ / Сакман Г. Решение задач в системе человек - ЭВМ пер. с англ

GPriS

ченных для пользователей, которые не являются профессиональными программистами1 .

Фиг. 2.3 отражает еще одну примечательную особен­ ность: по мере накопления пользователями опыта рабо­ ты в режиме разделения времени начинает сказываться эффект обучения и адаптации. Более опытные пользо­ ватели— программисты и непрограммисты — умеют бо­ лее эффективно эксплуатировать центральную систему. Опытные пользователи стараются, насколько это позво­ ляет система, использовать программы большей длины, занимать больше места в основной и вспомогательной памяти и получать больше времени счета у центрально­ го процессора. Продолжение совершенствования и адап­ тации пользователя в течение длительного периода уже

ная область, которая может позволить установить ха­ рактер индивидуальных различий пользователей. Такая ситуация аналогична проблеме «автоматизации навыка», обсуждаемой в психологической литературе. Возникает вопрос, в каких СРВ, действующих и проектируемых, предусмотрена возможность эволюционного развития и перехода к более совершенным видам информационного

а также работа Рейно [41] представляют основу для предварительного описания характеристик деятельности

1 TINT (Teletype Interpretator — Телетайпный Интерпретатор) — интерпретирующая система, предназначенная для использования при разделении времени. TINT является оперативной интерпретирующей системой для проблемно-ориентированного языка JOVIAL (ее вход­ ной язык является подмножеством этого языка).

JOVIAL (Jules Own Version oi International Algorithmic Lan­ guage) — язык программирования, разработанный фирмой «Систем девелопмент корп.». Этот язык — вариант АЛГОЛа, наряду с язы­ ком NELIAC представляющий собой один из специализированных языков, предназначенных для военных систем управления. — Прим.

перев.

4*

пользователя. Результаты этих статистических исследо­ ваний, отражающие примерно 1 млн. случаев обмена сообщениями между человеком и вычислительной маши­ ной, устанавливают существенные характеристики дея­ тельности пользователя и эффективности системы чело­ век— машина в целом при работе в" режиме разделения времени. Общая сводка этих характеристик, составлен­ ная на основе вышеупомянутых работ, приведена ниже.

Рассмотрим кратко три ключевых пункта этой свод­ ки, связанных с эффективностью деятельности пользо­ вателя: время реакции системы, характер решения чело­ веком задач при работе в режиме общения с вычисли­ тельной машиной и значение индивидуальных различий. Вопреки распространенному мнению пользователи впол­ не могут согласиться с относительно большим запазды­ ванием реакции вычислительной машины (в своем ис­ следовании Рейно «приемлемыми» считал времена ре­ акции вплоть до 10 мин), если они понимают, что ре­ шение введенной задачи требует значительного объема вычислений, и знают, сколько времени требуется систе­ ме для выдачи ответа на их запрос. Этот результат под­ черкивает различия между процессами решения задач разных типов, причем не только в связи с временем сче­ та и требованиями к емкости памяти, но также и из-за потенциальной гибкости отношения пользователя к вре­ мени реакции системы при условии, что он хорошо ин­ формирован и знает, чего может ожидать от системы.

Данные, характеризующие параметры циклов и темп деятельности пользователя, заставляют вернуться к сак­ раментальным вопросам об особенностях решения чело­ веком задач при работе за выносным пультом вычисли­ тельной машины. Главная идея, положенная в основу системы человек — машина, фактически сводится к тому, что взаимодействие в этой системе непосредственно уси­ ливает творческую отдачу человека. Наиболее яркие озарения при решении задач должны, вероятно, осенять человека, как правило, в те моменты, когда он находит­ ся за выносным пультом вычислительной машины.

однако, имеет многочисленные исключения как для одних и тех же пользователей, так ,и при сравнении деятельности разных пользо­

вателей.

Типичный пользователь тратит на каждый сеанс работы за вы­ носным пультом от 30 мин до 1 ч; это правило также значительно"

ной, а 90% рабочего времени он проводит вне выносного пульта. Медиана скорости ввода информации пользователем близка к 3 сообщениям в 1 мин, а средняя скорость ввода информации с вы­

носного пульта — примерно 1 сообщение в 1 мин.

В 50% случаев пользователь вводит новую команду примерло через 10 с после получения полного ответа от вычислительной ма­ шины. Лишь в сравнительно редких ситуациях от момента получе­ ния результата до ввода очередного запроса проходит около 1 мин.

более 10 с и по мере увеличения ее нестабильности и неопределен­

числа пользователей время реакции системы увеличивается. При высоких нагрузках проявляется тенденция к снижению как эффек­ тивности работы центральной системы, так и эффективности дея­ тельности пользователей.

Индивидуальные различия

Вычислительные машины в общем многословнее людей; каж­ дой строке, введенной человеком, соответствуют, грубо говоря, при­ мерно две строки результатов, выдаваемых машиной. Новые поль­ зователи более многословны, но по мере приобретения ими опыта вводы становятся более лаконичными.

Групповой портрет пользователя

общений, вводившихся пользователем в вычислительную машину, приближается к 10 с. Такое совпадение застав­ ляет предположить, что пользователи, работающие в СРВ, садятся за пульт с хорошо сформулированной за­

и оценить работоспособность выбранного метода реше­ ния. Период, равный 10. с, кажется слишком коротким для того, чтобы мог возникнуть сколько-нибудь выдаю­ щийся инсайт. Вместо концепции симбиоза человека с вычислительной машиной предлагается альтернативная гипотеза: решение задачи является прежде всего процес­ сом, зависящим от человека, и инсайт при его реализа­ ции возникает при отсутствии непосредственной связи с вычислительной машиной в тех ситуациях, когда поль­ зователь имеет время и возможность размышлять над своей задачей, вырабатывая новый подход к решению

Получаемый результат является ориентировочным, и его никоим образом нельзя считать окончательным, так что проблема остается открытой. На это можно бы­ ло бы возразить, что быстрое прохождение процедуры проб и ошибок может предшествовать существенному инсайту в процессе работы за пультом. Тем не менее эти предварительные данные наводят на мысль, что большая часть процесса решения задачи протекает неза­ висимо от вычислительной машины как в открытом, так и в закрытом режиме ее использования. Может оказать­ ся, что эффективность системы человек,— машина опре­ деляется в первую очередь' эффективностью человека, а не машины. Этот тезис подводит нас к проблеме инди­ видуальных различий.

Если в отношении индивидуальных различий и мож­ но высказать что-либо общее, то оно в основном сво­ дится к утверждению, что деятельность пользователей характеризуется в значительно большей степени измен­ чивостью, чем некими средними показателями. Новые пользователи, вступая в общение с вычислительной ма­ шиной, проявляют повышенную «разговорчивость», склонны использовать более короткие программы и тра­ тить меньше машинного времени. По мере приобретения опыта они начинают проявлять тенденцию к увеличению

Отметим важный момент, относящийся к сопостав­ лению СРВ с малыми вычислительными машинами. Если стремление к увеличению используемой мощности вычислительных систем и интенсивности этого исполь­ зования по мере накопления опыта работы с н"ими яв­ ляется неотъемлемым качеством человека, то рано или поздно малые вычислительные машины, возможности ко­ торых относительно ограничены, явятся препятствием в деле расширения возможностей человека, повышения уровня его квалификации и увеличения разнообразия типов решаемых задач.

2.3. Сопоставление конкурирующих типов вычислительных систем

В настоящем разделе обсуждается обширное иссле­ дование, посвященное сравнительному технико-экономи­ ческому анализу четырех основных типов архитектуры1 вычислительных машин. Основным результатом диссер­ тации Эриксона [13] является разработка аналитиче­ ской модели и ее программной реализации для типичных вычислительных систем — систем с разделением времени (СРВ), систем с пакетной обработкой (СПО), систем на основе множественного доступа и небольших систем, предназначенных для индивидуального использования.

1 Новый принцип классификации вычислительных систем. Еди­ нообразие в определении понятия «архитектура вычислительной си­ стемы» пока отсутствует. Тип архитектуры вычислительной системы можно идентифицировать, исходя из нескольких основных структур­ ных характеристик системы и типа процессора: из развития систем программного обеспечения и параллельного выполнения операций в вычислительной машине.

Более подробные сведения по этому вопросу можно найти в об­ зоре Э. Н. Бадикова «Архитектура ЦВМ» (Центральный научно-ис­ следовательский институт информации и технико-экономических ис­ следований приборостроения, средств автоматизации и систем управ­ ления. М., 1971.)—Прим. перев.

В построенную модель введено значительное количество параметров, характеризующих стоимость системы. Зна­ чения параметров были установлены на основании дан­ ных для нескольких хорошо изученных систем, а также специально собранных экспериментальных данных, отно­ сящихся к характеристикам человека, машины и про­ граммного обеспечения. Построенная модель была мно­ гократно реализована на вычислительной машине при различных условиях, что позволило получить обширный набор сравнительных характеристик для всех четырех разновидностей архитектуры вычислительных систем.

В модели были учтены лишь те элементы затрат на персонал и оборудование, которые непосредственно свя­ заны с работой на вычислительной машине. В модель не включены оценки, учитывающие стоимость труда персо­ нала вне выносного пульта СРВ, и оценки, представляю­ щие специальные виды работ, за исключением тех, ко­ торые относятся к сопоставлению задач, решаемых в режиме диалога и допускающих использование тради­ ционной процедуры. В этой работе приведены также экспериментальные данные, характеризующие поведение студентов при отладке программ. При изучении процес­ сов отладки программ были обнаружены резкие разли­ чия в деятельности пользователя при работе с различ­ ными архитектурными разновидностями вычислительных систем. Однако зависимости оказались слишком слож­ ными, а экспериментальные данные — недостаточно со­ держательными, чтобы можно было включить их в ана­ литическую модель стоимости.

Эриксон показал, что разработанная им аналитиче­ ская модель пригодна для оценки стоимости как дейст­ вующих, так и перспективных вычислительных систем. Вполне возможно, что наибольшую пользу этот метод моделирования принесет благодаря своим эвристическим и обучающим свойствам, а не теми конкретными зна­ чениями стоимостей, которые можно определить с его помощью. Последние всегда представляют лишь услов­ ные цены, полученные на основании данных, чрезвычай­ но быстро устаревающих в стремительно меняющемся

'мире вычислительной математики и кибернетики. Эриксон подчеркивает, что ни одному типу архитектуры вычисли-

58 Глава 2

тельных систем нельзя отдавать категорического пред­ почтения в каком-либо абсолютном смысле: надежное сопоставление можно проводить лишь при выполнении сугубо специфичных условий, допускающих количест­ венную оценку. К результатам подобных сравнений сле­ дует относиться с большой осторожностью, учитывая как не включенные в модель факторы, так и разную степень достоверности экспериментальных данных.

Помня о необходимости подобной осмотрительности, с помощью модели Эриксона можно получить несколько действительно интересных результатов, относящихся к области сравнения СРВ с системами, работающими в режиме пакетной обработки, и с малыми вычислитель­ ными машинами. Как и следовало ожидать, системы с пакетной обработкой оказались дешевле СРВ для за­ дач, решение которых не требует использования режима взаимодействия, а СРВ оказались дешевле при решении задач, нуждающихся в режиме диалога. Менее тривиа­ лен результат Эриксона, показывающий, что при про­ пускании через модель смешанного набора задач разде­ ление времени оказалось дешевле в диапазоне от 100% задач, предназначенных для решения в режиме диалога, до 10% таких задач и 90% задач, не требующих исполь­ зования режима взаимодействия.

Единственные условия, при которых Эриксону уда­ лось обнаружить экономические преимущества малой вычислительной машины по сравнению с СРВ, соответ­ ствуют тому совсем нетипичному случаю, когда типы задач и загрузка машины хорошо известны и тщатель­ но согласованы заранее, когда при решении задач не нужно или почти не нужно использовать режим диало­ га и когда число пользователей столь невелико, что ни один из них не тратит на ожидание лишнего времени. Очевидно, при решении большинства научных и техни­ ческих задач, отличающихся труднопредсказуемым мо­ ментом возникновения новой идеи и последующей реали­ зацией процедуры проб и ошибок, эти условия не вы­ полняются. Прогноз Эриксона сводится к тому, что к 1975 г. малые вычислительные машины будут использо­

щих большого объема счета по строго детерминирован­ ному алгоритму (например, для расчета платежных ве­ домостей), и в качестве мощных настольных вычисли­ тельных устройств, допускающих задание программы работы.

Обобщая приведенные в литературе данные по пара­ метрам характеристик систем, Эриксон отмечает не­ сколько интересных видов адаптивного поведения поль­ зователей. Так, он обнаружил, что при увеличении вре­ мени обращения в СПО пользователи стараются ком­ плектовать работы большего объема, для обработки ко­ торых требуется более длительное время прохождения программы. Соотношение подбирали таким образом, что­ бы общая доля времени, затрачиваемого на прогон про­ грамм, оставалась приблизительно постоянной, а умень­ шение скорости выполнения работ компенсировалось увеличением времени прохождения программы вследст­ вие увеличения объема счета. В другом случае при экс­ плуатации одной крупной СРВ было отмечено, что сред­ ний размер программ пользователей существенно умень­ шился после того, как было объявлено о меньшем при­ оритете обслуживания для более длинных программ.

Подход Эриксона отличается рядом отклонений от стереотипа исследований, проводившихся в этой области прежде. Одно из них заключается в разработке модели, позволяющей сравнивать различные системы, в отличие от более типичного случая модели, представляющей ха­ рактер затрат в системе конкретного типа. Другой осо­ бенностью явилось глубокое и интенсивное использова­ ние разнообразных эмпирических данных, собранных в реальных вычислительных системах, при получении оце­ нок стоимости и эффективности в противоположность гипотетическим кабинетным исследованиям. Третье от­ личие состоит в хорошо продуманной попытке ввести в

аналитическую модель и учесть, естественно в ограни­ ченной степени, существенные параметры, характери­ зующие деятельность человека (их значения также по­ лучены на основе эмпирических данных). Традиционным моделям стоимости свойственно стремление к отказу от учета человеческих факторов или их примитивизация.