Классификация ИВС.

Введение.

Созданию информационно-вычислительных систем и сетей (ИВС) послужили следующие факторы:

1. Появление персональных ЭВМ и резкий рост их числа.

2. Резкое расширение возможностей связи на основе цифровых каналов, волоконной оптики и космической техники.

3. Потребность в коллективном доступе к вычислительным ресурсам и базам данных (знаний), в обмене данными между пользователями, расположенными на больших расстояниях.

Указанные факторы привели к широкому применению информационно-вычислительных систем, в которых ЭВМ соединяются друг с другом, с банками данных и с многочисленными терминальными устройствами.

Под ИВС будем понимать систему коллективного пользования, состоящую из одного или нескольких процессоров, компьютеров (ЭВМ) и обеспечивающую независимый и одновременный доступ к своим информационно-вычислительным ресурсам многих пользователей.

Основной причиной и главным стимулом в создании и развитии ИВС является необходимость построения автоматизированных систем управления (АСУ), отдельные компоненты которых распределяются на значительной территории. ИВС является основной составной частью любой АСУ как в функциональном, так и в структурном плане.

Рис.1. Структурная схема АСУ

Основные функции АСУ (см. рис.1):

- Сбор, обработка и первичный анализ информации об управляемом объекте, его состоянии.

- Вторичный анализ (обобщение) полученной информации и формирование управляющего воздействия (принятие решения).

- Передача управляющего воздействия (сообщения, данных, сигнала, приказа и т.п.) исполнительному элементу (управляемому объекту).

Функция 2 выполняется средствами автоматизации (рабочие места пользователей) АСУ. Функции 1 и 3 являются прерогативой ИВС, поскольку ИВС обеспечивает передачу, прием, сбор, обработку и анализ (первичной) информации. ИВС как правило входят в состав соответствующих АСУ предприятием, отраслевых АСУ.

Именно проблема реализации интегрированных, территориально распределенных АСУ остро поставила вопрос о создании и применении ИВС коллективного пользования, обеспечивающих независимый друг от друга доступ пользователей со своих рабочих мест (локальных терминальных систем и удаленных абонентских пунктов) к вычислительным и информационным ресурсам для решения задач АСУ различных уровней и назначений.

Создание ИВС (автоматизированных рабочих мест (АРМ), локальных отраслевых сетей ЭВМ объектов автоматизации, региональных и отраслевых сети ЭВМ предполагается осуществлять по следующим направлениям:

1. Широкая автоматизацией рабочих мест объектов управления АСУ на базе терминальных комплексов и ЛВС различных типов;

2. Создание и применение в АСУ типовых элементов ИВС с функциями распределенной обработки данных (ИВС коллективного пользования), построенной на мегамини-ЭВМ, персональных ЭВМ;

3. Объединение объектов АСУ с помощью сетей вычислительных машин и сетей передачи данных.

4.АРМы должны стать средством интеллектуального интерфейса пользователя с ЭВМ с помощью средств лингвистической обработки текста, речевого общения, прямого ввода данных с документов и машинной графики, а также отображения текстовой и графической информации и изготовления “твердых” копий документа.

Классификация ИВС.

Анализ отечественных и зарубежных информационно-вычислительных систем обработки и передачи информации и изучение их возможностей позволяют классифицировать ИВС по следующим признакам:

- Методы управления ИВС.

- Принадлежность.

- Режим работы.

- Организация работы.

- Структура.

- Тип вычислительной среды ИВС.

- Количество компьютеров (ЭВМ).

- Производительность.

Рассмотрим эти признаки.

По методу управления ИВС делятся на централизованные, децентрализованные и смешанные.

Централизованнымиявляются ИВС, в которых все функции управления техническими средствами ИВС выполняет одна из ЭВМ. Примером такой ИВС являются системы телеобработки данных.

В децентрализованных ИВС функции управления распределены между ЭВМ. При этом каждая ЭВМ работает автономно и выполняет все необходимые функции по управлению вычислительным процессом, обработкой данных и в случае необходимости по передаче информации или задания другой ЭВМ. Машина сама инициирует такую передачу и управляет ею. Примером такой ИВС являются сети ЭВМ.

Смешаннымиявляются ИВС, в которых часть функций управления выполняет главная ЭВМ, а часть распределяется между другими компонентами ИВС. Такой способ управления часто используется в локальных сетях ЭВМ, где планирование и контроль работы сети, сбор и анализ статистики о ее функционировании берет на себя главная ЭВМ- центр управления сетью (ЦУС), а управление передачей информации между узлами сети, контроль ошибок передачи, управление локальной обработкой данных осуществляется каждой ЭВМ автономно.

По принадлежности ИВС делятся на ведомственные (корпоративные) и территориальные.

Ведомственные создаются для обработки данных в интересах отдельного предприятия, организации, министерства.

Территориальные ИВС обеспечивают доступ многих, в том числе и удаленных абонентов заданного района и ресурсом ИВС вне зависимости от их ведомственной принадлежности.

Достоинства территориальных ИВС по сравнению с ведомственными:

- более высокая загрузка ЭВМ;

- более низкая (на 20-40%) себестоимость обработки информации.

По режимам работы ИВС с точки зрения пользователя делятся на системы с диалоговым режимом, режимом “запрос-ответ”, пакетным и реального времени. Основными режимами являются первые два режима: диалоговый и “запрос-ответ”.

Работа в диалоговом режиме ведется сеансами. Пользователю на все время сеанса отводятся определенные ресурсы процессора, памяти и другие, предоставляется возможность непрерывно воздействовать на процесс обработки задач.

В режиме “запрос-ответ” система настраивается на работу с пользователем только при получении от него запроса, не поддерживая с ним связи в остальное время для выдачи ответа.

Местная и удаленная пакетная обработка, с точки зрения ЭВМ, является частным случаем режима “запрос-ответ”. Введенное в систему задание пакетной обработки операционная система ЭВМ рассматривает как один запрос с достаточно низким приоритетом и большим объемом вычислений. Пакетный режим используют только в ночное время. Все задания, поступающие в ИВС, группируются в пакеты и затем по мере освобождения ресурсов памяти, процессора запускаются в ЭВМ на обработку.

Непосредственное взаимодействие пользователя с ИВС одновременно в режимах диалога и “запрос-ответ” обеспечивает как высокую эффективность использования оборудования ИВС, так и максимальную эффективность работы пользователя.

При работе ИВС в режиме реального времени темп инициирования задач и время получения результатов вычислений регламентируются динамическими свойствами управляемого объекта (технологического объекта, подвижного объекта, например, космического аппарата и др.). Это означает, что на время решения задач управления налагаются ограничения, определяющие предельное допустимое время ответа для задач.

По принципу организации работы различают ИВС локальной, теле- и распределенной обработки.

В ИВС локальной обработки отсутствует аппаратура передачи данных для связи между отдельными ЭВМ и ЭВМ с терминалами (ЛВС).

К ИВС с телеобработкой относятся вычислительные системы с местной или удаленной через каналы связи терминальной сетью. Все управление абонентской сетью, как правило, централизовано и осуществляется с помощью центральной ЭВМ системы. Системы с телеобработкой обеспечивают дистанционное коллективное использование ресурсов ЭВМ.

В настоящее время осуществляется переход от системной телеобработки к сетевой телеобработке и сетям ЭВМ с территориально распределенными вычислительными, информационными и связными ресурсами. ИВС, использующие сетевую телеобработку или построенные в виде сети ЭВМ, называются распределенными.

По структурному принципу ИВС делятся на вычислительные центры, иерархические системы, сети ЭВМ и терминальные комплексы (ТК).

Вычислительный центр - это ИВС, состоящая из нескольких ЭВМ, сосредоточенных в одном месте и объединенных организационно и методологически. Под методологическим объединением понимается совокупность следующих факторов: единый принцип управления вычислительными средствами на ВЦ, обмен информацией между ЭВМ и ВЦ, возможность резервирования одного технического средства другим (ЭВМ, ВЗУ, периферийные устройства).

Иерархические ИВС - это ВЦ с главной ЭВМ (хостмашина, майнфрейм, сервер, суперсервер), развитой терминальной сетью (сетью персональных ЭВМ) и средствами телеобработки данных.

Сеть ЭВМ представляет собой ИВС, состоящую из двух или нескольких удаленных друг от друга ЭВМ или вычислительных центров, взаимодействующих через каналы связи.

Принято разделять сети ЭВМ на систему обработки данных (СОД) и систему передачи данных (СПД). Система обработки данных - это совокупность ЭВМ, абонентских пунктов, операционной системы сети, функционального программного обеспечения, предназначенных для решения информационно-вычислительных задач абонентов сети. Система передачи данных - это совокупность каналов связи, аппаратных (центров коммутации процессоров телеобработки, мультиплексоров передачи данных, сетевых адаптеров, повторителей, концентраторов, мостов, маршрутизаторов, коммутаторов, аппаратуры передачи данных) и программных средств установления и осуществления телекоммуникаций (связи).

Терминальный комплекс - это ИВС, состоящая из двух и более рабочих станций (абонентских пунктов) и центральной ЭВМ (группового устройства управления, микро-ЭВМ, сервера). В ряде случаев может применяться дополнительно промежуточная ЭВМ (микро-ЭВМ).

По типу вычислительной среды ИВС можно разделить на однородные и неоднородные. Однородные ИВСсодержат однотипные ЭВМ, например, ЕС ЭВМ. Неоднородные ИВСв свой состав включают ЭВМ различных типов, серий, систем, например, ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ.

По количеству ЭВМ различают одномашинные и многомашинные ИВС. Переход от одномашинных к многомашинным ИВС обусловлен следующими факторами:

- необходимость увеличения мощности ИВС;

- повышение требований по надежности работы;

- специализация отдельных ЭВМ на выполнении определенных функций в составе ИВС.

По производительности ИВС разделяются на две подгруппы: по быстродействию и по числу обслуживаемых терминалов одной ИВС.

По быстродействиюИВС делятся на малые (до 1 млн. опер./с), средние (от 1 до 10 млн. опер./с), большие (от 10 до 100 млн. опер./с) и сверхбольшие (более 100 млн. опер./с).

По числу обслуживаемых пользователей ИВС делятся также на малые (до 10 терминалов), средние (от 10 до 100 терминалов), большие от 100 до 1000 терминалов), сверхбольшие (более 1000 терминалов).