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07.03.1986 - 

Wirtschaftlichkeit bei Terminaleinsatz versus Kraftzwerg-Operating:

Durch Argumente rechnet sich noch kein Mikro

Der Erfolg, den die Mikros In den vergangenen Jahren erzielen konnten, ist bestechend: Für ihren Einsatz trumpfen insbesondere Fachabteilungen mit Wirtschaftlichkeitsargumenten auf. Wie stichhaltig indes diese Erklärungen sind, oder ob die Alternative "Terminal am Host" nicht günstiger ist, untersucht Uwe W. Geitner, Professor an der Gesamthochschule Kassel im Fachgebiet für Produktionsorganisation.

Einen Kostenvergleich zwischen Mikro- und Makroausstattungen zeigt die grafische Darstellung. Die Nebenrechnerkosten beginnen etwa ab 1 0 000 Mark und reichen bis etwa 60 000 oder 100 000 Mark. Auch bei den Mikros gibt es schon Konfigurationen mit mehreren Bildschirmen. Für vier Sichtgeräte vorgesehen, kostet die Anlage (ohne die Sichtgeräte zu rechnen) rund 20 000 Mark.

Um die Rechnung etwas einfacher zu machen: Der Einplatznebenrechner kostet (ohne Sichtgerät) etwa (...)00 Mark und mehr, der Vierplatznebenrechner das Vierfache. Der Hauptrechner mit 40 Sichtgeräten (wieder ohne diese Geräte) kostet 200 000 DM. Wenn 400 Geräte angeschlossen werden sollen, erhöht sich der Preis auf zwei Millionen Mark. Das ist in etwa eine realistische Größenordnung.

Daraus ist zu schließen, daß der Preis pro Sichtgerät etwa 5000 Mark ausmacht. Dieser Satz gilt sowohl beim Mikro wie auch beim Makro, also weitgehend einheitlich über alle Größenordnungen. Die Sichtgeräte müssen natürlich jeweils getrennt berechnet werden, sonst ergibt sich keine schlüssige Aussage für einen Vergleich. Diese zugegebenermaßen sehr vereinfachte Darstellung soll die Grundlage für eine Wirtschaftlichkeitsrechnung sein. Zu beachten ist dabei, daß die Kosten für den Einsatzmikro mit 5000 Mark recht niedrig angesetzt sind.

Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung läuft in zwei Stufen ab: Zuerst unter der Annahme der Vollauslastung; in der zweiten Stufe unter der Voraussetzung, daß auch Ruhezeiten bei den Arbeitsplätzen eintreten.

Vollauslastung und Komfort - gegensätzliche Variablen

Die grundlegende Entscheidungsregel für den Einsatz des Mikros lautet: Ein Nebenrechner ist nur dann wirtschaftlich einsetzbar, wenn die Verarbeitungskosten auf dein Nebenrechner kleiner sind als auf dem Host. Auf Neben- und Hauptrechner fallen jeweils unterschiedliche Verarbeitungszeiten an. Zusätzlich muß auf dem Hauptrechner unter Umständen eine Restverarbeitung durchgeführt werden. Die Übertragungszeit zwischen Haupt- und Nebenrechner belastet beide Rechner.

Es gilt also folgende Entscheidungsregel: Die Summe von Verarbeitungszeit auf dem Nebenrechner mal Kostensatz des Nebenrechners zuzüglich Restverarbeitungszeit auf dem Hauptrechner mal Kostensatz des Hauptrechners zuzüglich Übertragungszeit mal Kostensatz von Haupt- und Nebenrechner muß kleiner sein als die Verarbeitungszeit auf dem Hauptrechner mal dessen Kostensatz.

Zur Abschätzung, ob und wann diese Bedingung erfüllt wird, dienen einige Vereinfachungen. Man achte dabei immer darauf, daß die Vereinfachungen zugunsten des Mikros sprechen: also daß die Restverarbeitungszeit auf der Zentraleinheit gar nicht anfällt. Außerdem wird angenommen, daß der Nebenrechner genauso schnell ist wie der Hauptrechner, die Verarbeitungszeit auf dem Hauptrechner also gleich ist mit der auf dein Nebenrechner. Diese Annahme sei hier damit begründet, daß die Nebenrechner heute zumindest dieselbe Zykluszeit besitzen wie die Hauptrechner. Natürlich haben die Zentralrechner eine andere Rechnerstruktur und sind damit schneller. Das soll hier aber nicht interessieren, denn die Annahme lautet wieder zugunsten des Mikros. Weiterhin wird unterstellt, daß die Kosten für die Übertragungszeit allein mit dein Kostensatz des Hauptrechners belastet werden. Der Mikro wird also auch hier entlastet.

Mit diesen Annahmen ergibt folgende vereinfachte Entscheidungsregel: Die Verarbeitungszeit des Nebenrechners mal dem Kostensatz des Nebenrechners zuzüglich

der Übertragungszeit mal dem Kostensatz des Hauptrechners muß kleiner sein als die Verarbeitungszeit des Hauptrechners, die wir gleich der Verarbeitungszeit des Nebenrechners gesetzt haben, mal dem Kostensatz des Hauptrechners.

Weiter soll ein Kostenverhältnis für die Rechnerkosten auf dem Haupt- und Nebenrechner eingeführt werden. Hierfür sei eine einfache Formel gestattet:

KH = KI x KN.

Das bedeutet, daß die Kosten auf dem Host gleich sind den Kosten auf denn Nebenrechner multipliziert mit einer Konstanten KI. Diese Annahme soll bei der angeführten Entscheidungsregel berücksichtigt werden.

Man kommt damit zu folgender neuen Formulierung für die Entscheidungsregel: Die Übertragungszeit für auszutauschende Daten zwischen Mikro und Makro muß kleiner sein als KI-1, multipliziert mit der Verarbeitungszeit des Nebenrechners durch Kl.

Nun muß eine Aussage über KI, gemacht werden. In der Entscheidungsregel gibt es den Ausdruck KI-1)/KI.

Es ist offensichtlich: Wenn KI kleiner I wird, so ist der gesamte Ausdruck kleiner 1, und die Übertragungszeit selber kann ja nicht negativ werden. Der gesamte Ausdruck bekommt also nur dann einen Sinn, wenn das Kostenverhältnis KI, größer 1 ist. Das bedeutet aber, daß die Kosten für die Verarbeitung einer Aufgabe auf dem Hauptrechner teurer sein müssen als die Kosten für die Verarbeitung auf dem Nebenrechner.

Entspricht diese Annahme der Realität? Im Grunde ja. Zwar sind die Hardwarekosten, wie im Bild zu sehen, für die Neben- und Hauptrechner pro Bildschirmanschluß etwa gleich. Insgesamt kommt aber beim Zentralrechner noch eine Fülle von Systemumgebung auch hardwaremäßig hinzu, die sich in diesen Kosten nicht ausdrückt. Dieses Argument gilt auch für die Bedienungskosten, die für die Operatoren bei den Hauptrechnern anfallen. Es gilt in gewissen Grenzen auch für die Software.

Für den Nebenrechner ist meist kein umfangreicher Programmierstab erforderlich. Allerdings: Auch hier müssen sich Mitarbeiter um die Programmierung kümmern sowie das Operating in die Hand nehmen. Kosten entstehen also auch hier, nur verteilen sie sich besser und erscheinen nicht in der Bilanz.

Das allein ist sicher noch kein ausreichender Trost, doch zeigt die Erfahrung, daß die effektiven Kosten beim Hauptrechner eben doch etwas über denen beim Nebenrechner liegen. Die Begründung ist vor allen Dingen darin zu sehen, daß der Hauptrechner deutlich mehr Möglichkeiten aufweist, die der Nebenrechner eben nicht hat. Man braucht aber nicht für die Durchführung aller Aufgaben diesen umfänglichen Komfort. So kann man allgemein akzeptieren, daß das Kostenverhältnis von Haupt- zu Nebenrechner größer als 1 ist. Wenn KI zum Beispiel 2 ist, so darf die Übertragungszeit für die Übertragung der auf dem Nebenrechner erarbeiteten Daten nicht über die Hälfte der Verarbeitungszeit auf dem Nebenrechner hinausgehen. Das dürfte im allgemeinen der Fall sein.

Können Entscheide damit annehmen, daß der Einsatz von Nebenrechnern immer wirtschaftlich ist? Es fehlt in dieser Betrachtung noch eine wesentliche Überlegung: Der Nebenrechner ist ja zu einem guten Teil seiner Zeit gar nicht genutzt. Das gilt natürlich aber auch für den Hauptrechner. Wie wirken sich diese ungenutzten Anteile auf die Wirtschaftlichkeitsüberlegung und die Entscheidungsregel aus?

Arbeitsplatzgeräte sind üblicherweise nur ein Teil der normalen Arbeitszeit, etwa acht Stunden am Tag, genutzt. Dieser Anteil wird noch einmal deutlich verkleinert: Der Prozessor des Rechners hat während der Verweildauer des Mitarbeiters am Terminal fast immer Pause. Der Prozessor ist so schnell, daß er die Eingaben, die der Bediener mittels Verstand, Finger und Tastatur mühselig in den Rechner hineinbringt, in Bruchteilen von Sekunden abarbeitet. Angenommen, daß ein Mikro durch die Bedienung zu zehn Prozent der Sitzungszeit genutzt wird, ist das sicher im Grunde zuviel. Für die Zentraleinheit gilt dieses Argument in verstärktem Maße, ist er ja noch schneller. Allerdings: Er kann zusätzlich von anderen Mitbenutzern ausgelastet werden.

Nun soll versucht werden, wieder eine Entscheidungsregel aufzustellen: Die Anwendung des Nebenrechners ist dann wirtschaftlich, wenn die Kosten für die Arbeits- und die Ruhezeit kleiner sind als die Kosten am Hauptrechner für die Arbeits- und die Ruhezeit.

Bei einem Vereinfachten zugunsten des Nebenrechners heißt das: Die Restverarbeitungszeit auf dem Hauptrechner sei wieder gleich 0. Die Entscheidungsregel wird damit wie folgt vereinfacht: Der Nebenrechner ist dann wirtschaftlich, wenn die Kosten für seine Arbeitszeit zusätzlich den Übertragungskosten zusätzlich der Ruhezeit kleiner sind als die Kosten der Arbeitszeit auf dem Host zusätzlich der Ruhekosten am Hauptrechnerbildschirm,

In dieser Bedingung müssen die Kostensätze für den Neben- und Hauptrechner eingesetzt werden. Dabei sind die Kostensätze für die Ruhezeit zum Teil andere als für die Arbeitszeit. Die Kostensätze für die Arbeitszeit sind schon bekannt. Wie sieht es mit den Kostensätzen für die Ruhezeit aus? Beim Nebenrechner ist der Kostensatz für die Ruhezeit sicher identisch mit dem Kostensatz für die Arbeitszeit. Der Nebenrechner ist nämlich im Ruhestand vollständig in Ruhe, kein anderer ist da, der ihn nutzen kann. Alle Teile, einschließlich dem Prozessor, sind zwar kostenmäßig relevant, werden aber nicht genutzt. Beim Nebenrechner ist also der Kostensatz für Ruhe- und Arbeitszeit gleich.

Wie steht's beim Hauptrechner? Beim Stillstand des Terminals vom Hauptrechner bei einem Benutzer wird die gesamte Kapazität des Hauptrechners außer dem Bildschirm selbst für andere Zwecke verwendbar gehalten. Beim Hauptrechner ist also im Grunde nur der eine Bildschirm abgeschaltet, und dessen Kosten fallen dem Betrieb in der Ruhezeit unnötig zur Last.

Es ergibt sich wieder eine einfache Formel:

KHR = KIR x KNR

In dieser Bedingung ist KIR nun im Gegensatz zu dem Kostenverhältnis KI sicher kleiner als 1: Die Ruhekosten beim Hauptrechner sind deutlich kleiner als die beim Nebenrechner.

Will man für die Entscheidungsregel eine brauchbare Abschätzung geben, muß man gewisse Annahmen machen: Für das Verhältnis der Ruhekosten, also für KIR, nimmt man einen Faktor von 0,5 an. Das heißt: Die Nichtnutzung beim Nebenrechner ist doppelt so teuer als beim Hauptrechner. Das ist wohl zumindest sicher. Andererseits sei angenommen, daß der Prozessor nur zu zehn Prozent der Arbeitszeit genutzt wird. Aus der Praxis muß man sagen: Dieser Ansatz ist schon äußerst optimistisch. Hier noch eine weitere Annahmen zugunsten des Mikros: Es soll die Übertragungszeit auf den Hauptrechner ganz wegfallen. Und noch eine weitere Annahme zugunsten des Mikros: Er soll den ganzen Tag genutzt werden. Das heißt natürlich, daß der Prozessor gleichwohl nur einen Teil dieser ganzen Arbeitszeit aktiv ist. Immerhin sitzt ständig jemand vor dem Bildschirm und versucht zumindest, den Nebenrechner voll auszulasten.

Mit diesen völlig unrealistischen Annahmen zugunsten des Mikros und seiner Wirtschaftlichkeitsargumentation ergibt sich dann, daß das Kostenverhältnis II, also das Verhältnis der Arbeitskosten auf dem Hauptrechner zu denen des Nebenrechners etwa den Faktor 5 erreichen muß. Also müssen die Kosten des Hauptrechners, um den Faktor 5 größer sein als die Kosten auf dem Nebenrechner - und zwar nicht in der Ruhe-, sondern in der Arbeitszeit. Wenn noch die Übertragungskosten hinzukommen oder aber reicht den ganzen Tag über am Nebenrechner gearbeitet wird, wird diese Aussage noch ungünstiger. Das heißt, daß der Nebenrechner dann um ein noch Erhöhtes über 5 hinaus wirtschaftlicher als der Hauptrechner sein müßte.

Diese Kostenrelation in der Größenordnung von 5, um die der Nebenrechner günstiger als der Hauptrechner sein muß, ist wohl außerordentlich schwer zu erreichen. Sie liegt am Rande des Machbaren, wenn nicht im Bereich des Unmöglichen.

Alle bisherigen Annahmen sprechen sicher nicht zugunsten des Nebenrechners. Das heißt, daß der Einsatz von Nebenrechnern unter Berücksichtigung der Ruhezeit im allgemeinen unwirtschaftlich ist. Das hiebe weiter, daß ein Einsatz von Mikros unter Berücksichtigung der obengenannten Bedingungen aus rein wirtschaftlicher Sicht kaum in Frage kommen kann.

Für Kenner der Materie ist diese Aussage kaum überraschend. Der Mikro kostet doch um einiges und steht dazu vielfach in den Betrieben ungenutzt herum. Das tun die Bildschirme zwar auch, aber hier kann die Zeit des Prozessors genutzt werden.

Nun soll mit dieser Aussage sicher keine Front gegen den Einsatz der Nebenrechner gemacht werden. Es soll vielmehr klargestellt werden, daß die rein wirtschaftliche Betrachtungsweise unter den Voraussetzungen, wie hier angenommen - also nicht ungünstig für den Nebenrechner - sicher kein Argument für die Mikros sein kann. Es soll mit dieser Argumentation gezeigt werden, daß ein leichterhand vorgeholtes Wirtschaftlichkeitsargument für den Einsatz von Mikros so nicht akzeptabel ist. Das Wirtschaftlichkeitsargument sticht nur in wenigen Fällen und sicher in den wenigsten der praktisch realisierten Anwendungen.

Zur Terminologie

Verwendet werden die Begriffe Mikro und Makro als Gegensatz. Die Mikros sind in der Praxis meist die PC-, die Makros die Hostrechner, Auch die etwas seriöseren Begriffe stehen gleichbedeutend für Mikro-Nebenrechner und gleichbedeutend für Makro-Hauptrechner.