Бабошко О.И. КЛ_ИТвЛД

50

При создании картографической части базы данных используется сканирование носителя информации с его последующим преобразованием в цифровую форму. После этого производится объединение картографической и таксационной информации по каждому выделу в отдельности.

Программа АРМ «Лесфонд» рассматривает квартал как самостоятельную неделимую единицу. Картографическая информация (контуры всех выделов и кварталов) неотделима от таксационных данных. Поэтому при удалении номера квартала из состава базы данных удаляется таксационное описание всех его выделов и их границы. По этой же причине есть возможность сохранения квартала в каком-то его состоянии на данный момент времени. Так как один квартал никак не зависит от другого, существует возможность производить операции с набором кварталов. Указания программе, о какихлибо действиях с набором кварталов, производится при помощи «селектора кварталов» (списка кварталов). Селектор кварталов применяется для формирования отчетов по нескольким кварталам базы данных или для копирования указанных кварталов (например, для хранения информации о предыдущем состоянии кварталов). Эта операция производится при помощи импорта и экспорта».

ВАРМ «Лесфонд» система хранения номеров выделов такова, что при удалении какого-либо выдела номера всех последующих выделов уменьшаются на единицу. При этом получается так, что на место удаленного выдела перемещается следующий за ним выдел. Таким образом, выделы связаны между собой только нумерацией.

Комплекс программ «Автоматизированное рабочее место таксатора» предназначен для ввода, контроля, корректировки лесоустроительной информации на ПК, печати первичных лесоустроительных документов и таблиц по запросам, перекомпоновки введенной и архивной информации в сеть ЭВМ (ПК-СМ-ЕС).

Программы написаны на языке программирования PASCAL версии 5.0. Объем программ более 27400 операторов, занимаемая память головной программы - 53 килобайт.

Вкомплексе задач АРМ-таксатора предусмотрена система вложенных меню, а также задействованных функциональных клавиш и сообщений, которые обеспечивают наглядность и простоту работы для пользователя.

Комплекс программ разработан на Поволжском лесоустроительном предприятии. Название комплекса задач АРМ-таксатора (Arm Takc.exe) – «Автоматизированное рабочее место таксатора». Аналогичные системы разработаны на других лесоустроительных предприятиях России. Например, в автоматизированную компьютерную систему «ЛУГИС-W» входит АРМ PLP-WinPLP для создания повыдельной базы данных на Северо-Западном лесоустроительном предприятии. LesGIS - на Западно-Сибирском лесоустроительном предприятии.

Основное назначение программ АРМ-таксатора состоит в переводе автоматизируемых работ на рабочее место таксатора с целью повышения качества ввода лесоустроительной информации, приведения ее в актуальное состояние, оптимизации технологического процесса ее обработки в сети ЭВМ, сокращения

вконечном сроков разработки лесоустроительных проектов.

51

Программы АРМ-таксатора автоматизируют следующие работы:

-ввод лесоустроительной информации с карточек таксации;

-контроль, корректировку, просмотр, протокол введенной лесоустроительной информации;

-печать первичных документов и таблиц по запросам (ведомость окраски планов лесонасаждений, ведомость литерации планшетов, ведомость поквартальных итогов);

-сортировка введенной информации с довводом;

-выборка информации (сортировка) и выдача на печать или дисплей различных выборочных ведомостей (запросов).

Следует отметить, что комплекс программ АРМ-таксатора - развивающаяся система, и поэтому перечень документов с течением времени расширяется.

Время работы комплекса зависит от объема вводимой лесоустроительной информации и марки используемого ПК. На машине типа ЮМ PC AT для ввода информации размером 1300 выделов время работы программы в режимах составило:

-«Ввод лесоустроительной информации» - объем вводимой информации зависит от опыта и квалификации таксатора (оператора);

-«Корректировка информации» - в среднем 1 минута на 1 выдел. Время зависит от количества корректируемых выделов и количества корректируемых данных в выделе;

-«Протокол введенной информации» - 1 минута;

-«Нормативно-справочная информация" - от 1 до 20 минут в зависимости от режима работы (первоначальный ввод, корректировка, довод необходимых данных).

Вопросы для самоконтроля:

1)Что такое автоматизация отрасли? Какова цель создания автоматизированных систем?

2). Функциональное назначение и возможности АРМ-инженера лесного хозяйства?

3)Функциональное назначение и возможности АРМ «Лесфонд»?

4)Охарактеризуйте автоматизированную систему управления «Лесные ресурсы» (АСУЛР). Каково еѐ назначение?

5)Перечислите задачи, решаемые с помощью АСУЛР.

6)Каково назначение и возможности АРМ «Лесопользование»?

7)Перечислите основные возможности программы «Турбо таксатор»?

8)Цель создания АИС «Контроль лесных ресурсов»? Перечислите еѐ функции?

9)Назовите и охарактеризуйте подсистемы АИС «Контроль лесных ресурсов».

10)Дайте характеристику программного комплекса «АРМ-таксатора». Его назначение и возможности?

52

ЛЕКЦИЯ 6 – СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Вопросы лекции: 6.1 Компьютерные сети и их классификация

6.2 Компоненты аппаратного и программного обеспечения сетей

6.3 Локальные вычислительные сети

6.4 Глобальная сеть Интернет

6.1 Компьютерные сети и их классификация

Создание высокоэффективных крупных систем обработки данных в области лесного хозяйства связано с объединением средств вычислительной техники в единую распределенную вычислительную систему. Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:

-обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

-обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.

Компьютерная сеть - это система, которая позволяет производить обмен информацией. Минимальный набор компонентов, составляющих базовую коммуникационную модель, выглядит так: источник; приемник; среда передачи; сообщение. Источником и приемником в сети могут быть персональный компьютер (ПК) и главная ЭВМ или спутник и принимающая антенна. Средой передачи, или каналом, может быть телефонная линия, кабель или воздух, по которому распространяется микроволновое излучение. Сообщение представляет собой информацию, передаваемую от источника к приемнику.

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков (таблица 1).

Таблица 1 - Признаки классификации вычислительных сетей

53

Локальные (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1-.2 км). Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network). Отличительной чертой ЛВС является большая скорость передачи данных, низкий уровень ошибок и использование дешевой среды передачи данных. Большинство ЛВС принадлежат какой-либо конкретной организации, которая их поддерживает;

Территориальные - охватывающие значительное географическое пространство. Среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы; региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area I Network), a общее англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network). Если сеть охватывает целый город, то она является региональной вычислительной сетью (РВС). РВС имеют много общего с ЛВС, но они по многим параметрам сложнее последних. Например, помимо обмена данными и голосового обмена, РВС могут передавать видео- и аудиоинформацию. РВС разработаны для поддержки больших расстояний, чем ЛВС. Они могут использоваться для связывания нескольких ЛВС вместе в высокоскоростные интегрированные сетевые системы. РВС сочетают лучшие характеристики ЛВС (низкий уровень ошибок, высокая скорость передачи) с большей географической протяженностью.

Глобальные вычислительные сети (ГВС) - сети, распространяющиеся на широкие области (страны). Коммуникации по ГВС осуществляются посредством телефонных линий, спутниковой связи или наземных микроволновых систем. ГВС зачастую создаются путем объединения ЛВС и РВС. Поскольку ГВС включают объединение многих ЛВС и РВС, то они часто представляют собой конгломерат различных технологий. По сравнению с ЛВС большинство ГВС отличают медленная скорость передачи и более высокий уровень ошибок. Новые технологии в области ГВС призваны разрешить эти проблем.

Корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размешено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Локальные и корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР).

В зависимости от прав собственности на сети последние могут быть сетями общего пользования (public) или частными (private). Среди сетей общего пользования выделяют телефонные сети ТфОП (PSTN - Public Switched Telephone Network) и сети передачи данных (PSDN - Public Switched Data Network).

В настоящее время развитие компьютерных сетей происходит по принципу структурирования, т.е. каждая сеть складывается из набора взаимосвязанных участков – структур. Каждая отдельная структура представляет собой несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединѐн отдельным проводом – витой пары с коммутатором. При необходимости развития к сети просто добавляют новую структуру.

54

6.2 Компоненты аппаратного и программного обеспечения сетей

Основными компонентами сети являются кабели (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, телефон), рабочие станции (АРМ пользователей сети), платы интерфейса сети (сетевые адаптеры), серверы сети.

Рабочими станциями (PC) служат, персональные компьютеры (ПК). На PC пользователями сети реализуются прикладные задачи, выполнение которых связано с понятием вычислительного процесса.

Серверы сети - это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа, которые могут работать и как обычная абонентская система. В качестве аппаратной части сервера используются достаточно мощный ПК, мини-ЭВМ, большая ЭВМ или компьютер, спроектированный специально как сервер. Существуют различные виды серверов (в зависимости от предоставляемых ими услуг): серверы баз данных, файловые серверы, серверы печати (принт-серверы), почтовые серверы, Wеb-серверы, и т.д.

Рабочие станции и серверы соединяются с кабелем коммуникационной подсети с помощью интерфейсных плат - сетевых адаптеров (СА).

Основными функциями сетевых адаптеров является: организация приема (передачи) данных из PC; согласование скорости приема (передачи) информации (буферизация); формирование пакета данных; преобразование (конвертирование); кодирование (декодирование) данных; проверка правильности передачи; установление соединения с требуемым абонентом сети; организация собственно обмена данными.

Кроме перечисленных, в ЛВС используется следующее сетевое оборудование:

-приемопередатчики (трансиверы) и повторители (репитеры) - для объ-

единения сегментов локальной сети с шинной топологией;

-концентраторы (хабы) - для формирования сети произвольной топологии (используются активные и пассивные концентраторы);

-мосты - для объединения локальных сетей в единое целое и повышения производительности этого целого путем регулирования трафика (данных пользователя) между отдельными подсетями;

-маршрутизаторы и коммутаторы - для реализации функций комму-

тации и маршрутизации при управлении трафиком в сегментированных сетях. В отличие от мостов, обеспечивающих сегментацию сети на физическом уровне, маршрутизаторы выполняют ряд «интеллектуальных» функций при управлении трафиком. Коммутаторы, выполняя практически те же функции, что и маршрутизаторы, превосходят их по производительности и обладают меньшей латентностью (аппаратная временная задержка между получением и пересылкой информации);

-модемы (модуляторы - демодуляторы) - для согласования цифровых сигналов, генерируемых компьютером, с аналоговыми сигналами типичной современной телефонной линии;

-анализаторы - для контроля качества функционирования сети;

55

-сетевые тестеры - для проверки кабелей и отыскания неисправностей в системе установленных кабелей.

Так же можно использовать:

-дигитайзер - устройство для ввода информации в компьютер в цифровом виде. Дигитайзер имеет собственную систему координат и курсор с кнопками;

-графический планшет - устройство для ввода контурных изображений;

-сканер - устройство для считывания графической информации;

-графопостроитель (плоттер) - устройство для вывода чертежей на бу-

магу.

6.3 Локальные вычислительные сети

Основными характеристиками ЛВС являются: территориальная протяженность сети (длина общего канала связи); максимальная скорость передачи данных; максимальное число рабочих станций в сети; максимально возможное расстояние между рабочими станциями в сети; топология сети; вид физической среды передачи данных; максимальное число каналов передачи данных; тип передачи сигналов (синхронный или асинхронный); метод доступа абонентов в сеть; структура программного обеспечения сети; возможность передачи речи и видеосигналов; условия надежной работы сети; возможность связи ЛВС между собой и с сетью более высокого уровня; возможность использования процедуры установления приоритетов при одновременном подключении абонентов к общему каналу.

К наиболее типичным областям применения локальных вычислительных сетей (ЛВС) относятся следующие:

-обработка текстов - одна из наиболее распространенных функций средств обработки информации, используемых в ЛВС. Передача и обработка информации в сети, развернутой на предприятии (в организации, вузе и т.д.);

-организация собственных информационных систем, содержащих авто-

матизированные базы данных - индивидуальные и общие, сосредоточенные и распределенные. Такие базы данных могут быть в каждой организации или фирме;

-обмен информацией между автоматическими станциями сети -важное средство сокращения минимума бумажного документооборота. Передача данных и связь занимают особое место среди приложений сети, так как это главное условие нормального функционирования современных организаций;

-обеспечение распределенной обработки данных, связанное с объедине-

нием АРМ всех специалистов данной организации в сеть. Несмотря на существенные различия в характере и объеме расчетов, проводимых на АРМ специалистами различного профиля, используемая при этом информация в рамках одной организации, как правило, находится в единой (интегрированной) базе данных. Поэтому объединение таких АРМ в сеть является целесообразным и весьма эффективным решением;

-поддержка принятия управленческих решений, предоставляющая руко-

водителям и управленческому персоналу организации достоверную и опера-

56

тивную информацию, необходимую для оценки ситуации и принятия правильных решений;

-организация электронной почты - один из видов услуг ЛВС, позво-

ляющих руководителям и всем сотрудникам предприятия оперативно получать всевозможные сведения, необходимые в их производственно-хозяйственной деятельности;

-коллективное использование дорогостоящих ресурсов - необходимое условие снижения стоимости работ, выполняемых в порядке реализации вышеуказанных применений ЛВС. Речь идет о таких ресурсах, как высокоскоростные печатающие устройства, запоминающие устройства большой емкости, мощные средства обработки информации, прикладные программные системы, базы данных, базы знаний. Очевидно, что такие средства нецелесообразно иметь

вкаждой абонентской системе сети. Достаточно, если в сети эти средства имеются в одном или нескольких экземплярах, но доступ к ним обеспечивается для всех АС.

Серверы сети могут быть выделенными, и тогда они выполняют только задачи управления сетью и не используются как PC, или невыделенными, когда параллельно с задачей управления сетью выполняют пользовательские программы (при этом снижается производительность сервера и надежность работы всей сети из-за возможной ошибки в пользовательской программе, которая может привести к остановке работы сети).

Общая система соединения компьютеров в локальной сети называется топологией сети. По топологии сети различают полносвязанные и неполносвязанные типы. При полносвязанном варианте каждый компьютер сети связан со всеми остальными, а при неполносвязанном - обмен между двумя компьютерами идѐт через другие узлы сети.

Различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, древовидной топологии (рис. 7).

Рисунок 7 – Схема соединения компьютеров в ЛВС

57

Шинная (bus) - связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь, и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью). Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Звездная (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая, по сравнению с достигаемой в других топологиях. Производительность вычислительной сети зависит от мощности центрального файлового сервера. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления - файловый сервер помогает реализовать оптимальный механизм защиты против

несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева). Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

6.4 Глобальная сеть Интернет

Одна из первых версий INTERNET была разработана в семидесятых годах Департаментом Обороны США, чтобы дать возможность исследовательским институтам, работавшим над особо важными для обороны в то время пробле-

58

мами, обмениваться информацией. Предполагалось также, что этот способ связи позволит сохранить обмен информацией между ними в случае такой мировой катастрофы, как ядерная война. В то время сеть носила название ARPAnet - по имени организации финансировавшей эти разработки. Основная операционная система этой сети называлась Unix. В 80-х годах, когда персональные компьютеры начали получать все более широкое распространение в США, появились сети, связавшие между собой исследовательские центры университетов. Соединив сети, университеты получили возможность общаться между собой, подобно оборонным институтам в семидесятых годах. Однако эта новая связь имела дополнительное качество: пользователь университетской сети, находясь дома или в школе, подключаясь к сети, получал также доступ к любому региону, в котором эта сеть была. Такая связь получила название "межсеть" (internet), и, таким образом, появилась сеть INTERNET, которую назвали основной сетью, мсжсетью или сетью сетей.

В настоящее время направление развития Интернета в основном опреде-

ляет «Общество Internet», или ISOC (Internet Society). ISOC – это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин IAB (Internet Architecture Board), который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адресация в Интернете). Пользователи Интернета для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета посещают заседания общественного органа инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force).

Финансовая основа Интернета заключается в том, что каждый платит за свою часть. Представители отдельных сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные соединения. Учебное заведение или коммерческое объединение платит за подключение к региональной сети, которая, в свою очередь, платит за доступ к Интернету поставщику на уровне государства. Таким образом, каждое подключение к Интернету кем-то оплачивается

Существует 7 основных путей использования INTERNET:

1)Электронная почта с помощью почтовых программ Outlook Express и Netscape Messenger.

2)Отправка и получение файлов с помощью FTP (File Transfer Protocol).

3)Чтение и посылка текстов в USENET.

4)Поиск информации через GOPHER и WWW (World Wide Web).

5)Удаленное управление - запрос и запуск программ на удаленном компьютере.

6)Chat-разговор с помощью сети IRC и Электронной почты.

7)Игры через INTERNET.

Программы Outlook Express, GOPHER, Netscape Messenger, Internet Explorer, обеспечивающие отдельные функции INTERNET, называются "клиентами". Они удобны в использовании и предоставляют дружественный интерфейс для пользователей INTERNET.

Одним из наиболее важных событий в истории Интернета стала разработка так называемой всемирной паутины - среды World Wide Web (WWW).

59

Суть этой среды состоит в том, что документ, к которому будет возможен доступ через Интернет, определенным образом форматируется с помощью гипертекстового языка. Информация может быть найдена в сети с помощью универсального локатора ресурсов и отображена с помощью навигационных про- грамм-браузеров. Появление WWW и программ-браузеров позволило работать в Интернете не только программистам, но и новичкам, которые имеют лишь начальные сведения о работе с оболочками типа Windows.

Электронная почта является неотъемлемой частью Интернета и одной из самых полезных вещей. С ее помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма, статьи, деловые бумаги и др.). Время пересылки зависит от объема, обычно занимает минуты, иногда часы. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес. Надо отметить, что подключение к электронной почте может быть организовано и без подключения к Интернету. Необходимый интерфейс пользователя реализуется с Помощью браузера, который, получив от него запрос с Интернет-адресом, преобразовывает его в электронный формат и посылает на определенный сервер. В случае корректности запроса, он достигает WEB сервера, и последний посылает пользователю в ответ информацию, хранящуюся по заданному адресу. Браузер, получив информацию, делает ее читабельной и отображает на экране. Современные браузеры имеют также встроенную программу для электронной почты. Среди наиболее распространенных браузеров необходимо выделить Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.

Каждая операция в сети Интернет состоит из взаимодействия трех элементов: клиента, сервера, сети Интернет, которая передает запрос клиента серверу и ответ сервера - клиенту. Под словом клиент подразумевают программы, при помощи которых индивидуальный пользователь обращается к тому или иному сервису сети Интернет. Сервером может быть программа, которая предоставляет клиентам различные данные, компьютер, на котором выполняется эта программа, или еѐ сочетание компьютера и программы.

Пользователи Интернета подключаются к сети через компьютеры специальных организаций, которые называются поставщиками услуг Интернета, или провайдерами. К сети может быть подключен как отдельный компьютер, так и локальная сеть. Считается, что к Интернету подсоединены все компьютеры данной локальной сети, если с Интернет соединен хотя бы один компьютер этой сети. В общем случае Интернет осуществляет обмен информацией между любыми двумя компьютерами, подключенными к сети. Компьютеры, подключенные к Интернету, называют узлами Интернета.

Изучение принципов передачи информации в сети сопряжено с двумя понятиями: адрес и протокол. Свой уникальный адрес имеет любой компьютер, подключенный к Интернету. Протокол - это правила, предписанные компьютерам для работы в сети Интернет. В одном протоколе описать все правила взаимодействия компьютеров невозможно. Поэтому сетевые протоколы строятся по многоуровневому принципу. Ha нижнем уровне используются два ос-

новных протокола: IP-Internet Protocol (Протокол Internet) и TCP-Transmission Control Protocol (Протокол управления передачей).