Архитектура аппаратно-программных средств современных информационных систем

Одной из основных задач, решаемых при организации работы информационных систем, является задача управления большими объемами данных. Размещение данных может быть локализовано (центральная база данных) или не локализовано (распределенная база данных); данные могут оперативно изменяться параллельно работающими пользователями; доступ к данным должны иметь, возможно, не один десяток пользователей различного ранга и с различными информационными потребностями.

Существует несколько подходов к объединению в единый комплекс оборудования, обеспечивающих решение этой задачи. Все они основаны на объединении компьютеров в общую вычислительную (компьютерную) сеть. Сеть – это множество компьютеров и других устройств, связанных таким образом, чтобы пользователи могли обмениваться программами и информацией. Создание сетей дало новые возможности для доступа к информационным ресурсам и совместной обработки данных. Выделяют локальные, корпоративные и глобальные сети компьютеров.

Корпоративные сети объединяют компьютеры всего предприятия, возможно находящиеся на различных территориях. Обычно такая сеть состоит из отдельных локальных вычислительных сетей (LAN – Local Area Net), объединенных с помощью специального коммутационного оборудования. Глобальные сети (Wide Area Network) создаются для оказания платных услуг пользователям сети (абонентам). Сфера их действия распространяется на весь земной шар. Важную роль в мире компьютерных коммуникаций играет Internet – глобальная компьютерная сеть, объединяющая компьютерные сети всего мира.

В сети выделяются персональные компьютеры, на которых работают в индивидуальном порядке. Эти компьютеры называются рабочими станциями или клиентами. Один или несколько компьютеров повышенной мощности (не обязательно персональных) используются совместно. Они называются серверами. Сервер – это компьютер или программа, которые предоставляют некоторые услуги по запросам других программ, называемых клиентами. На серверах находятся общие ресурсы (программы, данные, приложения, периферийные устройства).

Архитектуру (структурную реализацию, способ соединения сети) современных комплексов упрощенно можно свести к двум моделям, основанным на использовании выделенных серверов. Выделенным называется такой сервер, который только предоставляет услуги другим компьютерам сети (клиентам).

Двухуровневая сетевая модель архитектуры

Характеризуется наличием производительного компьютера верхнего уровня (Host или Server) и нескольких компьютеров нижнего уровня, уступающих первому по некоторым параметрам (производительности, объемам оперативной и дисковой памяти и др.).

Такая модель подразумевает создание информационной сети, объединяющей основное и периферийное оборудование и обеспечивающей связь с территориально удаленными подразделениями.

Сетевая модель характеризуется достаточной независимостью компьютеров нижнего уровня от верхнего и координирующей, объединяющей ролью компьютера верхнего уровня, обеспечивающего работоспособность комплекса и хранящего, в частности, на своих магнитных носителях базы данных. Большинство технических показателей и потенциальных возможностей комплекса в этом случае будет зависеть от компьютера верхнего уровня.

Упрощенно информационная сеть предприятия изображена на рис.3.6.

┌───────────┐ ┌────────────┐ ┌───────────────┐

│ Компьютер │ │ Устройство │ │ Удаленное │

│ верхнего ├────┤ ├────┤ │

│ уровня │ │ связи │ │ подразделение │

└─────┬─────┘ └────────────┘ └───────────────┘

┌────┴─────────────┬────────────────────────┐

┌─────┴──────┐ ┌─────┴──────┐ ┌─────┴──────┐

│ Рабочая │ │ Рабочая │ ... │ Рабочая │

│ станция │ │ станция │ │ станция │

└─────┬──────┘ └─────┬──────┘ └─────┬──────┘

┌────┴────┐ ┌────┴────┐ ┌────┴────┐

│Периферия│ │Периферия│ │Периферия│

└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘

Рис.3.6. Двухуровневая сетевая модель архитектуры

Модель архитектуры с центральным компьютером

Эта модель основана на технологии «сверхтонкого клиента», а комплекс функционирует в режиме «Host-Терминал».

Предполагает наличие одного (центрального) высокопроизводительного компьютера, работающего в многопользовательском, многозадачном режиме и обслуживающего несколько пользователей с рабочими местами, состоящими, как правило, только из видеотерминала и клавиатуры.

В такой модели вся нагрузка ложится на центральный компьютер (сервер) комплекса, который обеспечивает за счет своей высокой производительности работу большого количества конечных пользователей и периферийного оборудования. Только некоторые незначительные показатели комплекса будут зависеть от других элементов системы.

Каждый пользователь («сверхтонкий клиент») самостоятелен в решении своих конкретных задач, но его оборудование не способно функционировать отдельно от центрального компьютера. Периферийное оборудование также находится под контролем центрального компьютера, но доступно любому пользователю.

«Сверхтонкий клиент» отличается компактной операционной системой, основная задача которой – отработка графических операций. Все приложения запускаются на сервере, а на клиенте лишь отображаются результаты и осуществляется ввод управляющих воздействий. Все данные размещаются и обрабатываются на сервере. «Сверхтонкий клиент» отличается легкой масштабируемостью системы, «мобильностью» и невысокой стоимостью рабочего места, повышенным уровнем безопасности, снижением затрат на программное обеспечение и сопровождение.

Упрощенно модель архитектуры информационной сети с центральным компьютером изображена на рис.3.7.

┌───────────┐ ┌────────────┐ ┌───────────────┐

│Центральный│ │ Устройство │ │ Удаленное │

│ ├────┤ ├────┤ │

│ компьютер │ │ связи │ │ подразделение │

└─┬─┬─┬───┬─┘ └────────────┘ └───────────────┘

┌───────────┘ │ │ └────────────────────────────┐

│ │ └──────────────┐ │

┌─────┴────┐ ┌─────┴────┐ ┌─────┴────┐ ┌────┴────┐

│ Терминал │ │ Терминал │ ... │ Терминал │ │Периферия│

└──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └─────────┘

Рис.3.7. Модель архитектуры с центральным компьютером

Принципиально возможно и совмещение обеих моделей с целью объединения их достоинств.