Программная структура терминального комплекса и сетей.

Взаимодействие элементов программной структуры обеспечивает выполнение необходимых информационных задач.

Т.о. архитектура системы (вычислительной сети, терминального комплекса и т.д.) является концепцией взаимосвязи большого числа различных типов элементов.Она, в основном, характеризуется переплетением физической, логической и программной структур этой системы. Это переплетение определяется размещением логических модулей в вычислительных машинах, синтезом этих модулей из наборов взаимосвязанных программ, реализацией программ в контроллерах, АПД и т.д.

Исследование архитектуры системы позволяет определить ее основные характеристики, создать терминальный комплекс или вычислительную сеть, удовлетворяющие поставленным перед ними требованиям, обеспечивающим эффективное выполнение заданных информационных процессов.

2.2. Физическая структура терминального комплекса и сетей.

2.2.1.

Рис.2.1. Физическая структура терминального комплекса

К вычислительной машине может быть подключен один либо несколько терминальных комплексов. Их число определяется возможностями этой машины. Каждый терминальный комплекс имеет древовидную структуру. В основании каждого такого “дерева” находится мультиплексор. Ветви” дерева” образуют каналы связи, а в его “вершинах” располагаются терминалы.

Последовательности каналов связи, соединяющие мультиплексор с терминалами, образуют физические каналы. Например, физический канал между мультиплексором и терминалом-3 создается каналами связи а, в, с. Наряду с терминалами, в терминальный комплекс могут быть включены и вычислительные машины, эмулируемые под терминалы. Такие машины являются сателлитами и управляются вычислительной машиной, находящейся в основании “дерева” терминального комплекса. Эта машина ( в верхней части рисунка 2.1) называется центральной (главной).

2.2.2. Вычислительная сеть

Характер физической структуры вычислительной сети зависит от степени детализации решаемой задачи. Так, в одних случаях вычислительная машина является одним из элементов этой структуры. В других случаях, та же вычислительная машина представляется множеством таких элементов, как процессор, устройство оперативной памяти, канал, печатающее устройство и т. д. Далее рассматриваются вопросы взаимодействия машины в вычислительной сети. Поэтому в физической структуре рассматриваются вычислительные машины, физические каналы и в необходимых случаях - аппаратура передачи данных (адаптеры, контроллеры, модемы и т.д.).

Рис.2.2. Физическая структура вычислительной сети

В рассматриваемой сети имеются два типа абонентских машин: хостмашины и терминальные машины. Кроме того, сеть включает четыре коммуникационных машины, интерфейсные машины и машину управления вычислительной сетью. Каждая из них реализует логический модуль, имеющий то же название. В тех случаях, когда характеристики основных машин и их программное обеспечение соответствуют требованиям и стандартам вычислительной сети, они подключаются непосредственно к коммуникационным машинам. В противном случае их соединение осуществляется через интерфейсные машины. Наряду с этим в вычислительных сетях (сетях ЭВМ) нередко используются хост-терминальные машины. Каждая из них реализует оба логических модуля: хостмодуль и терминальный модуль (см. рис. 2.2.).

2.3. Структурно-топологическое построение сетей.

В настоящее время термин “топологическая структура” является нестандартным. Однако в теории и практике создания сетей он широко используется, но при этом единого определения пока нет. Поэтому, представляется целесообразным на основании стандартных терминов “структура сети” и общепринятого понятия “топология” сформулировать определение, которое отражает существо вопроса.

Под топологической структурой сети (терминального комплекса) будем понимать взаимное пространственное (на местности) расположение вычислительных машин и средств передачи данных и физическую связность между ними.

Под физической связностью элементов сети понимается способность соединенных элементов сети (ТК) принимать информацию друг от друга с вероятностью не ниже требуемой за время, не превышающее заданное. Другими словами, если обмен информацией между любой парой элементов сети или ТК происходит с требуемыми вероятностно-временными характеристиками, то пара элементов является связной.

Определяющими факторами в построении топологической структуры сети (ТК) являются:

Расположение элементов на местности, определяемое целевым назначением сети (ТК), требованиями по размещению элементов со стороны пользователей сети, т.е. “подгонка” структуры сети под структуру или АСУ, или информационно-расчетной системы, или какую-либо другую, определяемую пользователями.

Физическая природа проводящей среды, влияющая на связность элементов сети (ТК). С этой точки зрения существует два больших класса сетей: сети с проводными каналами, в которых связь определяется длиной линий связи, и сети с радиоканалами, в которых связь определяется дальностью радиосвязи и качеством радиоканалов.

Под эффективной топологической структурой понимается такое взаимное расположение элементов сети (ТК), которое максимизирует связность этих элементов.

2.4. Логическая структура терминального комплекса (ТК) и сетей.

2.4.1. Терминальный комплекс.

В терминальном комплексе (см. рис. 2.1) мультиплексор выполняет функции сопряжения канала вычислительной машины с аппаратурой передачи данных, соединенной с каналом связи. Кроме мультиплексора, подключенного непосредственно к вычислительной машине, в терминальном комплексе часто используют и удаленные мультиплексоры. Они предназначены для уплотнения информации, передаваемой от группы терминалов по одному каналу связи. Мультиплексоры и терминалы взаимодействуют с сетью каналов через специальные преобразователи, именуемые модемами. Эти аппараты обеспечивают передачу дискретной информации через аналоговую сеть связи.

По характеру взаимодействия с терминалами физические каналы делятся на два типа. Наиболее распространенным из них является канал точка-точка. Он связывает с мультиплексором только один терминал (см. рис. 2.1). Вторым типом физического канала является многоточечный канал. Такой тип используется в тех случаях, когда необходимо в максимальной степени уменьшить стоимость физического канала.

В литературе и на практике терминалы называют также абонентскими пунктами,чем и подчеркивается их отношение к пользователям. Большинство терминалов имеют блочную структуру и включают одно или несколько устройств ввода-вывода информации, устройство памяти и устройство управления. Наиболее распространенными устройствами ввода-вывода являются пишущие машинки, телетайпы, дисплеи, перфоленточные и перфокарточные аппараты, печатающие устройства. В качестве устройства памяти чаще всего используются магнитные ленты и магнитные диски.

Появление новой технологии общения с вычислительной машиной (теледоступ и телеобработка) в составе терминального комплекса позволило создать и новые формы обработки информации (новые функции), связанные с созданием электронных библиотек (банков данных и программ) и информационных систем.

Значительно расширился круг пользователей вычислительной машиной. Это связано с тем, что резкое уменьшение времени обращения к машине сделало возможным и экономичным решение:

 заданий, которые требуют немедленного выполнения(поиск данных, выдача справок, срочные расчеты и т.д.);

 “слоистых” задач, в которых этапы поиска информации или вычисления перемежаются с областями, в которых необходимо творческое участие специалиста и принятие им решения;

 несложных расчетов, с которыми ранее в вычислительный центр обращаться было нецелесообразно.

Экономический эффект и удобства, обеспечиваемые телеобработкой информации в терминальных комплексах, оказались настолько значительными, что число терминалов, взаимодействующих с вычислительными машинами быстро растет.

2.4.2. Вычислительная сеть.

Анализ процессов передачи и обработки информации, выполняемых вычислительной сетью, требует расчленения их на специфические группы и рассмотрения взаимосвязи и взаимодействия этих групп. В результате получается логическая структура вычислительной сети, элементами которой являются логические модули - группы функций, выполняющих определенные задачи, связанные с работой вычислительной сети.

Рис.2.3. Логическая структура вычислительной сети

Функции, выполняемые этими элементами, следующие:

Хостмодуль - информационно-вычислительные работы;

Терминальный модуль - взаимодействие терминалов с вычислительной сетью;

Коммуникационный модуль - маршрутизация, управление потоками, передача пакетов в коммуникационной сети (сети передачи данных);

Интерфейсный модуль - сопряжение разнотипных вычислительных сетей, хостмодулей или терминальных модулей;

Модуль управления вычислительной сетью - сбор статистики о работе вычислительной сети, изменение характера маршрутизации информации.

Хостмодуль (главная машина) - является главным элементом вычислительной сети, т.к. он определяет ее информационно-вычислительные ресурсы и большую часть предоставляемого ею сервиса. Этот элемент может осуществлять вычисления, являться банком информации, выполнять логическую обработку информации. Наряду с этим он обеспечивает взаимодействие этих процессов с сетью.

В то время, как хостмодуль предоставляет ресурсы вычислительной сети, терминальный модуль их потребляет. Для этого он управляет терминалами, выполняет ряд вспомогательных функций, связанных с подготовкой, обработкой, передачей и хранением информации. Этот модуль обеспечивает также сопряжение терминалов с сетью и в ряде случаев выполняет простые информационно-вычислительные процессы.

Коммуникационный модуль выполняет все функции, связанные с маршрутизацией информации, управление каналами и проверкой данных после их передачи по очередному физическому каналу.

Интерфейсный модуль предназначен для сопряжения вышеперечисленных модулей в тех случаях, когда их характеристики не согласованы друг с другом. Если хостмодули и терминальные модули в вычислительной сети соответствуют одинаковым стандартам и сеть не соединяется с другими сетями, то необходимость в интерфейсных модулях отпадает.

Модуль управления вычислительной сетью осуществляет административное управление вычислительной сетью. Его функции заключаются в воздействии на вычислительную сеть при ее расширении, изменении конфигурации, либо выхода из строя отдельных ее элементов. В этом случае персонал, управляющий сетью в соответствии с опытом своей работы принимает необходимые меры. Управление вычислительной сетью может быть также рассредоточено по отдельным ее элементам. Тогда в сети имеется несколько модулей управления вычислительной сетью.

В одной достаточно большой вычислительной машине может быть реализовано несколько логических модулей. Однако терминальный модуль, а также модуль управления вычислительной сетью могут выполняться и в мини-ЭВМ. Что касается коммуникационного и интерфейсного модуля, то в ряде случаев для их реализации достаточно даже микро-ЭВМ.

Рис.2.4. Мини ЭВМ, реализующая коммуникационные и терминальные

Модули

Здесь коммуникационный модуль соединяется с тремя магистральными каналами, а терминальный модуль - с четырьмя терминалами. Объединенный модуль осуществляет маршрутизацию информации по трем магистральным каналам и управляет терминалами, связывая их с этими каналами. Для выполнения функций модуля управления вычислительной сетью может использоваться как отдельная мини-ЭВМ, так и часть ЭВМ, реализующей хостмодуль или коммуникационный модуль. Разнохарактерность задач, выполняемых логическими модулями и низкая стоимость ЭВМ приводят к тому, что в последние годы логические модули вычислительной сети все чаще реализуются в отдельных ЭВМ.

Программная структура терминального комплекса и сетей.