Программное обеспечение асу
ПО АСУ можно представить в виде следующей схемы:
ОС - это комплекс программ, взаимоувязанных в систему, которые организуют работу как компьютера, так и всех прикладных программ для решения конкретных функциональных задач.
Машинное ПО - драйверы - это специальные программные средства, выполненные на машинных языках программирования с целью управления отдельными элементами вычислительного комплекса. (Например драйверы принтера, сканера и т.д.)
Типовые пакеты прикладных программ - ТППП - для решения функциональных классов задач на ЭВМ опыт позволил систематизировать и рекомендовать пакеты программ, которые не зависят от конкретных функциональных задач. Например, при решении задач линейного программирования (оптимизация задач) имеется ряд пакетов решения таких задач в зависимости от размера матрицы показателя этих задач, а также операционной среды.
Функциональные программы - ФП - В каждой конкретной функциональной задаче помимо отнесения её к какому-то классу, для которого можно использовать ТППП, имеются свои специфические требования, например, анализ и прогноз ситуации, решение продукционной модели со своими правилами и т.д. В этом случае необходимо разработать специфические оригинальные функциональные программы. Анализируя рекуррентные свойства функциональной задачи, необходимо обоснованно выбрать универсальный язык программирования, на котором и ведётся разработка ФП.
1 - устройство сопряжения; 2 - абонентский пункт; 3 - рабочая ЭВМ; 4 - концентратор; = - магистральный КС; — - абонентский КС. Рис. Физическая структура СОИ
Комплекс технических средств
Несмотря на многочисленные возможности АС обработки информации самого различного направления, все они имеют в принципе сходную структуру. В простейшем случае система связывает 2 оконечные установки (ОУ).
В более сложном случае это сеть, которая связывает множество ОУ. Каждый из видов соединений может существовать постоянно или временно. Поток информации через эти соединения направлен в одну сторону, попеременно, или является двусторонним. При этом ОУ ведёт обмен сообщениями в так называемом симплексном, полудуплексном или дуплексном режиме соответственно.
Соединение территориально разобщённых ОУ, соединённых между собой каналами передачи, вместе с алгоритмами и программами обмена информации, образуют сеть обмена информации - СОИ.
В общем случае физическую структуру СОИ можно представить как совокупность ОУ, концентраторов (КЦ), центров коммуникации (ЦК), а также соединяющих их каналов связи (КС).
Выделяют две структурные части СОИ:
базовая сеть передачи данных (магистральную и коммуникационную), которая охватывает центры коммуникации и соединяющие их магистральные КС.
абонентская (терминальная) сеть, которая обеспечивает подключение ОУ абонентов через КЦ или непосредственно к ресурсам базовой сети. (см. рис.)
В качестве ОУ в СОИ выступают и абонентские пункты, устанавливаемые у пользователей, как отдельные, так и объединённые в терминальные комплексы, и рабочие ЭВМ, и целые вычислительные системы (ВС). Рабочие ЭВМ и ВС для освобождения их от связанных функций часто снабжаются устройствами сопряжения с КС. С точки зрения связи, все объекты, подключённые к базовой сети передачи данных (ПД), являются терминалами.
Используя термин, применяемый в системе связи, такие объекты называют абонентами. Рабочие ЭВМ, подсоединённые к базовой сети, иногда называют главными ЭВМ (ГЭВМ), или «хост-машины». (Термин заимствован из международной структуры ЭВМ - ARPA и часто встречается в англоязычной литературе).
Устройство сопряжения может быть реализовано и может обеспечивать функции мультиплексора, чтобы позволить ГЭВМ выполнить одновременно несколько диалогов. Терминалы, которые просто передают и принимают потоки единиц информации и не имеют стандартного интерфейса с базовой сетью ПД, подключаются к базовой системе сети через терминальный концентратор. Такой терминальный концентратор обеспечивает взаимодействие с базовой сетью ПД.
Кроме перечисленного, основным назначением как концентратора, так и мультиплексора, является повышение эффективности использования соединительных линий как между ОУ и ЦК, так и между отдельными ЦК. (см. рис.)
При организации связи через базовую сеть различают два вида соединений:
1. оперативные соединения - это коммутация каналов, сообщений и пакетов.
2. долговременные соединения - это кроссовые соединения каналов и линий.
По некоммутируемым и коммутируемым сетям может передаваться информация, не допускающая задержки в процессе её передачи, например, при телефонной связи, а также допускающая задержки - передача телеграфа.
При некоммутируемом способе передачи информации между абонентами сети должен быть предоставлен скроссированный или скоммутированный прямой (сквозной) канал. Так происходит передача информации на автоматические телефонные станции. Такие сети называют сетями с коммутацией каналов, а узлы сети - центрами коммутации каналов (ЦКК).
В коммутируемых сетях такой канал может не составляться. В атом случае подлежащее передаче сообщение с предписанным ему адресом передаётся в запоминающее устройство (ЗУ) узла. После анализа адреса сообщения и выбора направления передачи этого сообщения оно передается в ЗУ соседнего узла и т.д., до тех пор, пока сообщение не поступит в ЗУ узла, к которому подключен адресат.
Сети с таким способом передачи информации называются сетями с коммутацией сообщений, а узлы такой сети -центром коммутации сообщений (ЦКС).
Коммутирование сообщений обеспечивает более эффективное использование линий, но стоимость коммуникационного оборудования значительно выше, чем в сетях с коммутацией каналов. В сетях с коммутацией сообщений стремятся к большой загрузке линий. В таких условиях, поскольку длина сообщения не ограничивается, время ожидания передачи в ЦКС может быть весьма значительным, на практике в настоящее время оно достигает 10 секунд.
В диалоговых системах это воспринимается как нежелательное и мешающее нормальной работе явление. Поэтому в сетях с коммутацией сообщений применяется специальный режим - режим пакетной коммутации, при котором время ожидания короче.
Сети с пакетной коммутацией сообщения.
В таких сетях сообщения распределяются на части, которые называются пакетами. Каждый пакет содержит собственный заголовок с управляющим и адресным полями. А также собственную проверочную последовательность знаков.
Разложение сообщений на пакеты и восстановление сообщения после передачи осуществляется специальным оборудованием с помощью специальных пакетирующих аппаратных и программных средств.
В свою очередь, в сети пакеты в соответствии с правилом пакетной коммутации передаются от одного ЦКП к другому.
Необходимо отметить, что для ЦКП нагрузку от каждого пакета можно примерно приравнять нагрузке от одного вызова сети с коммутацией каналов.
Положительной особенностью коммутации пакетов является то, что они могут вводиться и выводиться из сети, отвечающим требованиям терминалом. Таким образом, сеть действует, как преобразователь скоростей.
Петагоаммный. виртуальный вызовы или постоянный виртуальный канал.
Передача информации по сети с коммутацией пакетов возможна в режимах детаграммы, виртуального вызова или постоянного виртуального канала.
Виртуальный вызов:
В этом случае различают три фазы сеанса очереди:
1. Установка соединения
2. Передача данных
3. Разьединение
В фазе установки соединения на основе посланного вызывающим абонентом адресного пакета («пакет набора») между вызывающим и вызываемым абонентами организуется виртуальное соединение.
Коммутационные узлы, к которым непосредственно подключены линии вызывающего и вызываемого абонентов, резервируют ячейки памяти для числа пакетов, указанного в адресном пакете.
Фаза передачи данных. В этой фазе пакеты, поступающие от оконечного оборудования данных (ООД) или устройства пакетирования, заносятся в отдельную ячейку памяти. Для передачи отдельных пакетов информации по сети могут выбираться различные пути. Это обеспечивает более гибкое и оперативное приспособление к состояниям занятости тех или иных КС и ЦК, так же могут быть фиксированы маршруты информации.
В том случае, если пакеты из разных путей прохождения в сети поступили на ЦК пункта назначения в неправильной последовательности, перед выдачей их на принимающее ООД или, соответственно, устройство депакетирования они сортируются в надлежащем порядке.
Фаза разьединения. В этой фазе происходит резервирование ячеек памяти, произведённое в ЦК.
Режим постоянного виртуального канала.
В атом режиме между партнёрами по связи организуется постоянный «канал» (долговременное виртуально соединение). Характеристики передачи по каналу совпадают с характеристиками фазы передачи данных при виртуальном вызове.
В этом случае фазы установления и разьединения отсутствуют.
В современных системах задача передачи данных объединяется с устройством запоминания и защиты от ошибок. Эта задача решается в тесной связи с управлением передачей данных и возлагается на ООД.
Детагоаммный режим.
При этом режиме, который возможен при передаче информации только между пакетными ООД, фаза установки и разьединения отсутствует.
В сети с КП каждый из поступающих от ООД пакетов направляется на принимающее ООД непосредственно на основе адреса, который содержится в заголовке пакета. В этом случае по сети передаются только одиночные пакеты, даже тогда, когда выдаваемое ООД сообщение превышает максимальную длину пакета.
После прохождения по сети разными путями, с различной задержкой по времени, пакеты сортируются на приёмнике перед их обработкой в ООД.
Таким образом точки стыка ЦКП с ОУ и КЦ образуют точки входов в базовую сеть передачи данных. В этих точках принимаются или выдаются пакеты без разборки или сборки, которые передаются через всю сеть.
Вся сеть передачи данных должна быть «прозрачной», то есть передавать пакеты, данные в которых могут быть закодированы любым способом. При характерной для пакетов малой длине коротким становится время ожидания на ЦК. Поэтому число битов, которые накапливаются перед линией связи невелико, и в ЦКП запоминающее устройство может иметь меньшую емкость.
Поскольку ЦК может передать каждый пакет далее сразу же после его получения, не дожидаясь приема всего сообщения целиком, то время прохождения сообщения в сети с коммутацией пакетов сказывается меньше, чем в сети с коммутацией сообщений.
В современных системах обработки информации все большее распространение получают методы коммутации пакетов. На их основе создаются цифровые сети интегрального обслуживания. Эти сети обеспечивают переход от раздельных сетей передачи речи и данных в режиме коммутации каналов и пакетов к совмещению этих режимов в единую сеть. Характерным примером такой сети является сеть Internet.