Цели, топология, структура были рассмотрены на лекциях. Здесь рассматриваются оставшиеся составные части базовой морфологической модели.
6.5. Связь
Под связью понимается система передачи данных СПД, обеспечивающая информационный обмен между звеньями автоматизированной информационной системы.
Связь может быть реализована на основе:
- проводных каналов связи,
- радиоканалов (беспроводная связь),
- транспортных каналов (фельдъегерская связь).
В проводных каналах связи носителями данных (передаваемой информации) являются электрические или световые сигналы, распространяющиеся по медным или светооптическим проводникам соответственно. В первом случае передающей средой является медный, во втором – оптоволоконный кабель. В общем случае проводной канал связи включает:
- передающую среду (линию связи),
- аппаратуру передачи данных АПД, включающую в частности модемы (модулятор-демодулятор, осуществляющий преобразование цифрового сигнала в аналоговый сигнал и наоборот),
- устройства защиты от ошибок УЗО,
- аппаратуру засекречивания ЗАС,
- маршрутизаторы
Проводные каналы связи обеспечиваю информационный обмен между стационарными оконечными пунктами АИС.
В радиоканалах носителем передаваемой информации являются электромагнитные волны. Здесь передающей средой является атмосфера или космос. Радиоканал включает помимо прочего радиопередающие и принимающие устройства. Радиоканалы связи обеспечивают информационный обмен между стационарными и передвижными оконечными пунктами АИС.
При транспортной связи передачу информации между стационарными и передвижными оконечными пунктами АИС осуществляет фельдъегерь, использующий наземный или воздушный спецтранспорт. Фельдъегерь – в России военный или правительственный курьер по доставке важных государственных документов внутри страны и за границу.
Проводная и радиосвязь характеризуется быстродействием, транспортная связь отличается максимальной надёжностью, но ценой потери скорости.
6.6. Техника
Здесь под техникой подразумевается компьютерная техника автоматизированных информационных систем.
Компьютеры (ЭВМ) принято классифицировать по ряду признаков. В зависимости от производительности и стоимости вычислительного оборудования выделяют несколько типов ЭВМ, причем разные поколения вычислительной техники имели свою шкалу типов. Так, до середины 80-х годов прошлого века ЭВМ делили на микро-ЭВМ, мини-ЭВМ, большие ЭВМ и суперЭВМ. В настоящее время ЭВМ подразделяют на персональные компьютеры ПК, рабочие станции РС, серверы, мэйнфреймы, кластеры и суперкомпьютеры.
Персональные компьютеры ПК появились в начале 80-х годов прошлого столетия в результате трансформации мини-ЭВМ в сравнительно дешевые настольные ЭВМ для индивидуального использования. Это стало возможным благодаря развитию элементной базы вычислительной техники, приведшему к созданию больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных схем.
Рабочие станции РС представляют собой ЭВМ, ориентированные на решение задач в определенных приложениях, которые обуславливают повышенные быстродействие и объем памяти компьютера, а также расширенные возможности обработки и визуализации графической информации. Поэтому рабочие станции имеют более сложную структуру и более дорогие устройства, чем ПК.
В вычислительных сетях выполнение функций, связанных с обслуживанием всех узлов сети, возлагается на серверы. По функциональному назначению различают серверы файловые, баз данных, коммуникационные (почтовые), прикладные, коммутационные и т.п. Серверы должны обладать большим быстродействием, надежностью, памятью по сравнению с рабочими станциями в клиентских узлах.
Мейнфреймами называют большие ЭВМ. Высокая производительность и большая ёмкость памяти обеспечивают решение сложных проблем, позволяют использовать такие компьютеры в качестве центрального узла вычислительной сети, управляющего работой многих терминалов. Мейнфреймы предназначены для применения в крупных корпоративных автоматизированных информационных системах, в качестве центров обработки данных вместо большого числа распределенных серверов.
Кластер – это распределенная система компьютеров, функционирующая как единая система с общими ресурсами. Основная цель, обусловившая появление кластеров, - сохранение работоспособности АИС путем перераспределения нагрузки при выходе из строя части ресурсов. Кроме того, кластеризация – один из путей повышения производительности АИС за счет совместного использования многих компьютеров. Кластеры позволяют наращивать вычислительную мощность, поскольку легко масштабируется.
Компьютеры, характеризуемые наилучшими значениями производительности и цены среди других типов ЭВМ, относят к категории суперкомпьютеров. Так, суперкомпьютер ASCI White SP Power3, созданный в IBM и установленный в Ливерпульской национальной лаборатории США, бывший в 2001 г. мировым лидером по производительности, включал 8192 процессоров. Его производительность по тесту LINPACK оценивается в 7226 Gflops, пиковая производительность – в 12,288 Tflops. Оборудование этого суперкомпьютера занимает площадь, равную площади двух баскетбольных площадок. Мировой лидер 2007 г. по производительности суперкомпьютер IBM BlueGene /L построен на 212992 процессорах и имел производительность 478.2 Tflops. Лидер июня 2011 г. – японский суперкомпьютер SPERC64 имеет производительность 8162 Tflops. Эти уникальные компьютеры обычно используются в научных и образовательных учреждениях для решения сложных задач при научных исследованиях. Предполагается, что к 2015 г. производительность в 1 Tflops будет характеристикой настольных компьютеров.
FLOPS (или flops или flop/s) (акроним от англ. Floating point Operations Per Second, произносится как флопс) – величина, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система.
Поскольку современные компьютеры обладают высоким уровнем производительности, более распространены производные величины от FLOPS, образуемые путём использования стандартных приставок системы СИ:
Кило - 103
Мега - 106
Гага - 109
Тера - 1012
Пета - 1015
Экса - 1018
Зета - 1021
Йота - 1024
Как и большинство других показателей производительности, данная величина определяется путём запуска на испытуемом компьютере тестовой программы, которая решает задачу с известным числом операций и подсчитывает время, за которое она была решена. Наиболее популярным тестом производительности на сегодняшний день является программа LINPACK, используемая, в том числе, при составлении рейтинга суперкомпьютеров TOP500.