книги / Микропроцессорные средства автоматизации энергетических систем. Сети автоматизации
.pdfбелый шум, зашифрованные сообщения), принципиально невозможно без потерь.
EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) – расширенный двоично-десятичный код обмена информацией; стандартный восьмибитный код, разработанный корпорацией IBM для использования на мэйнфреймах собственного производства и совместимых с ними. EBCDIC кодирует буквы латинского алфавита, арабские цифры, некоторые знаки пунктуации и управляющие символы. Существовало по меньшей мере шесть версий EBCDIC, не совместимых между собой.
File – именованный организованный набор данных определенного типа и назначения, находящийся под управлением операционной системы. Это однородная по своему составу и назначению совокупность информации, хранящаяся на носителе информации и имеющая имя.
Unicode – стандарт для представления символов с использованием 16-разрядных кодов (2 байта). Допускает 65 536 символов. Стандарт в РС заменяет ASCII, так как удобнее пользоваться одним кодом для разных языков, чем менять перекодировочные таблицы в ASCII-коде. Однако для хранения информации требуется в два раза больше памяти.
Дельта-кодирование – способ представления данных в виде разницы (дельты) между последовательными данными вместо самих данных.
Кодирование (программирование) – процесс написания программного кода, скриптов с целью реализации определенного алгоритма на определенном языке программирования.
Кодирование информации – процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки.
Сетевое кодирование – раздел теории информации, изучающий вопрос оптимизации передачи данных по сети с использованием техник изменения пакетов данных на промежуточных узлах.
421
Тип данных – определяет множество значений, набор операций, которые можно применять к таким значениям, и, возможно, способ реализации хранения значений и выполнения операций. Любые данные, которыми оперируют программы, относятся к определенным типам. Концепция типа данных появилась в языках программирования высокого уровня как естественное отражение того факта, что обрабатываемые программой данные могут иметь различные множества допустимых значений, храниться в памяти компьютера разным образом, занимать различные объемы памяти и обрабатываться с помощью различных команд процессора.
Энтропийное кодирование – кодирование последовательности значений с возможностью однозначного восстановления с целью уменьшения объема данных (длины последовательности) с помощью усреднения вероятностей появления элементов в закодированной последовательности.
2.2. Аппаратная часть
ASIC (Application Specific Integrated Circuit) – интегральная схема, разработанная для выполнения специфических функций. Большинство видео- и сетевых карт, модемов, коммутаторов, маршрутизаторов используют ASIC.
Aspect Rati – соотношение сторон экрана (физическое количество элементов (пикселей) в столбцах и строках изображения); характеристикастандартавидеоадаптера. УVGA, SVGA, XGA иUXGA это соотношение равно 4:3, у SXGA – 5:4, у телевидения высокой четкости (ТВЧ) – 16:9 и т.д. Существуют стандартные типы разре-
шений: VGA (640 × 480), SVGA (800 × 600), XGA (1024 × 768), SXGA (1200 × 1024), UXGA (1600 × 1200), QXGA (2048 × 1536).
Bandwidth (полоса пропускания) – количество информации, которое может быть передано через конкретный интерфейс за данный период времени (например, шина памяти SDRAM в 64 бит и 100 МГц имеетполосупропускания800 Мбайт/с).
422
DRAM (Dynamic Random Access Memory) – динамическое опе-
ративное запоминающее устройство с произвольным доступом, тип полупроводниковой оперативной памяти. Каждый двоичный разряд (бит) хранится в схеме, состоящей из транзистора и конденсатора. Если конденсатор заряжен, то это соответствует 1, разряженный конденсатор соответствует0. Транзисторуправляетдоступомкконденсатору.
Flashmemory – флэш-память, энергонезависимое запоминающее устройство, содержимое которого стирается и перепрограммируется по мере необходимости.
Host computer – хост-машина; главная ЭВМ (в сети или автономно), поддерживающая информационные и вычислительные ресурсы и предоставляющая их удаленным пользователям, имеющая непосредственныйдоступкглобальнойсети.
HW (Hardware) – аппаратное обеспечение («железо»).
RAID-диски (Redundant Arrays of Independent / Inexpensive Disks) – массив независимых дисков с избыточностью; набор НЖМД, конструктивно объединенных в один блок с общим контроллером. Как правило, используется в серверах для обеспечения надежности за счет дублирования данных.
ROM (ПЗУ) – постоянное запоминающее устройство, служит для хранения констант и стандартных (неизменяемых) программ. В ПЗУ обычно записываются программы начальной инициализации (загрузки) систем, тестовые и диагностические программы и другое служебное программное обеспечение, которое не меняется в процессе эксплуатации систем.
SRAM (Static Random Access Меmоrу) – статическое ОЗУ спроизвольной выборкой, содержимое кoторого сохраняется при наличии питания. В отличие от DRAM, SRАМ не требует постоянного обновления. Оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения программ и данных, которыми они манипулируют. Реализовано в виде некоторого числа микросхем. Логически ОЗУ можно представить как линейную совокупность ячеек, каждая из которых имеет свой номер, называемый адресом (или матрицу, пересечение строк и столбцовкоторойопределяетконкретныйбитпамяти).
423
Микропроцессор – процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в отличие от реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели). Первые микропроцессоры появились в 1970-х годах и применялись в электронных калькуляторах, в них использовалась двоично-десятичная арифметика 4-битных слов. Вскоре их стали встраивать и в другие устройства, например терминалы, принтеры и различную автоматику. Доступные 8-битные микропроцессоры с 16-битной адресацией позволили в середине 1970-х годов создать первые микрокомпьютеры.
Нанотехнология – технология изготовления интегральных схем, которая базируется на величинах, соответствующих нанометрам и наносекундам. Например, выражение «130-нанометровая (или 0,13-микрометровая) технология (процесс)» означает, что размеры структурных элементов микросхемы не превышают 130 нм. Компания Intel 15 октября 2007 года заявила о разработке нового прототипа процессора, содержащего наименьший структурный элемент размером примерно 45 нм. Основной конкурент Intel, компания AMD, также давно использует для производства своих процессоров нанотехнологические процессы, разработанные совместно с компанией IBM. Характерным отличием от разработок Intel является применение дополнительного изолирующего слоя SOI, препятствующего утечке тока за счет дополнительной изоляции структур, формирующих транзистор. Уже существуют рабочие образцы процессоров с транзисторами размером32 нмиопытныеобразцына22 нм.
Порты устройств – электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора. Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами – побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.
424
Процессор– центральное устройство компьютера, предназначенноедляуправленияработойЭВМпозаданнойпрограмме. Возможности компьютера как универсального исполнителя по работе синформацией определяются системой команд процессора. Эта система команд представляет собой язык машинных команд. Отдельная команда определяет отдельнуюоперацию(действие) компьютера.
Регистр команд – регистр процессора для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения.
Регистр состояния – регистр для определения текущего состояния процессоpa при выполнении программы. Регистр содержит биты управления, задающие режим работы процессора, и биты признаков (флаги), указывающие характеристики результата выполненной операции.
Регистр – запоминающий элемент процессора, выполняющий функции кратковременного хранения чисел или команд и выполнения с ними некоторых операций.
РС – персональный компьютер.
Система команд– процессоры выполняют набор команд, которые реализуют следующие основные группы операций: пересылки, арифметические, логические, сдвига, сравнения и тестирования, битовыеоперации, управленияпрограммой, управленияпроцессором.
Системная шина – магистраль в процессоре, содержащая несколько десятков (в сложных системах более 100) проводников (линий), которые в соответствии с их функциональным назначением подразделяются на отдельные шины – адреса А, данных D и управления С.
Стек – совокупность ячеек памяти, которые доступны не
впроизвольном порядке, а только в стековом, подобном патронам
вобойме (магазине) винтовки (автомата).
Счетчик адреса команд– регистр адреса команд, программный счетчик (РС или IP); регистр процессора, который служит для хранения адреса очередной команды и содержимое которого автоматически инкрементируетсяпослевыборкиэтойкоманды.
425
2.3. Программное обеспечение
BIOS (Basic Input/Output System) – базовая система вво-
да/вывода программы, предназначенная для выполнения следующих функций: тестирования основных устройств компьютера, распознавания типов устройств, установленных в компьютере, вызова блока начальной загрузки ОС, обслуживания системных прерываний. Ранее BIOS записывалась изготовителем компьютера в ПЗУ, и пользователь не имел возможности изменять ее. Сейчас ВIOS записывается во флеш-память.
BSD (Berkley Software Distribution License) – программная лицензия университета Беркли; лицензионное соглашение, впервые примененное для распространения UNIX-подобных операционных систем BSD. Существуют две основные версии лицензии BSD: оригинальная и модифицированная (New BSD License). Эти лицензии были подвергнуты ряду изменений, породив множество лицензий, обобщенно именуемых лицензиями типа BSD. В настоящее время лицензии типа BSD являются одними из самых популярных для свободного программного обеспечения и используются для многих программ (помимо BSD-версий UNIX, для которых лицензия BSD была изначально создана). Права на исходный дистрибутив BSD официально принадлежатпопечителям университета Калифор-
нии (Regents of the University of California) – управляющему органу университета Калифорнии. Это указание изначальных прав сохрани-
лось и в современных версиях BSD (NetBSD, FreeBSD, OpenBSD, DragonFly BSD).
CASE (Computer-Aided Software Engineering) – набор инстру-
ментов и методов программной инженерии для проектирования ПО, который помогает обеспечить высокое качество программ, отсутствие ошибокипростоту вобслуживаниипрограммныхпродуктов. Под CASE понимают также совокупность методов и средств проектирования ин- формационныхсистемсиспользованиемCASE-инструментов.
COM (Component Object Model) – модель компонентных объектов МS. Стандартный механизм, включающий интерфейсы,
426
с помощью которых одни объекты предоставляют свои сервисы другим, является основой многих объектных технологий, в том чис-
ле ОLE и ActiveX.
CORBA (Common Object Request Broker Architecture) –
объектная сетевая архитектура брокера общих объектных запросов (стандарт технологии для информационных систем с распределенной обработкой данных).
DCOM (Distributed COM) – расширенная СОМ. DСОM – про-
токол от MS, позволяющий компонентам программного обеспечения взаимодействовать непосредственно через сеть, может использоваться с несколькими типами сетевой транспортировки данных, включая протокол НТТР.
DDE (Dynamic Data Exchange) – механизм взаимодействия приложений в ОС MS Windows и OS/2. Хотя этот механизм до сих пор поддерживается в последних версиях Windows, в основном он заменен на более мощные механизмы: OLE, COM и Microsoft OLE Automation. Однако DDE по-прежнему используется в некоторых местах внутри самой Windows, в частности в механизме ассоциации расширения имени файла с приложениями. Это является следствием модели разработки, в которой Microsoft в новых версиях ОС Windows следит за обеспечением совместимости со всеми ее предыдущими версиями. Возможно использование для извлечения данных из сторонних приложений.
DLL (Dynamic Link Library) – динамически подключаемая библиотека. Особый вид программных модулей, которые могут использоваться (в том числе совместно) большим числом программ.
GNU General Public License – универсальная общественная лицензия GNU (универсальная общедоступная лицензия GNU или открытое лицензионное соглашение GNU); лицензия на свободное ПО, созданная в рамках проекта GNU в 1988 году. Ее также сокращенно называют GNU GPL или даже просто GPL, если из контекста понятно, что речь идет именно о данной лицензии (существует довольно много других лицензий, содержащих слова general public license в названии). Вторая версия этой лицензии была выпущена
427
в 1991 году, третья, после многолетней работы и длительной дис-
куссии, – в 2007 году. GNU Lesser General Public License (LGPL) –
ослабленная версия GPL, предназначенная для некоторых библио-
тек ПО. GNU Affero General Public License – усиленная версия
GPL для программ, предназначенных для доступа к ним через сеть. Цель GNU GPL – предоставить пользователю права копировать, модифицировать и распространять (в том числе на коммерческой основе) программы (что по умолчанию запрещено законом об авторских правах), а также гарантировать, что и пользователи всех производных программ получат вышеперечисленные права. Принцип наследования прав называется копилефт (copyleft). По контрасту с GPL лицензии проприетарного ПО очень редко дают пользователю такие права и обычно, наоборот, стремятся их ограничить, например, запрещая восстановление исходного кода. Согласно подготовленным фондом разъяснениям по применению лицензии GNU GPL к конкретным лицензируемым программам лицензия должна в электронной форме присоединяться к компьютерной программе. Лицензируя работу на условиях GNU GPL, автор сохраняет за собой авторство.
GPL (General Public License) – общедоступная лицензия; пра-
во на получение и свободное распространение ПО и исходных файлов за право распространения на тех же условиях модификаций этого ПО (обычно в рамках проекта GNU).
HMI (Human Machine Interfacе) – человеко-машинный интерфейс.
HMIsystem – система с HMI – человеко-машинным интерфейсом для мониторинга и управления процессом (установкой).
OLE (Object Linking and Embedding) – механизм (прото-
кол) связывания и внедрения объектов. До 1996 года это общее название группы объектно-ориентированных технологий МS на основе СОМ (OLE1, OLE2, OLEAvtomation, OLEDataBase и др.).
С 1996 года после введения термина ActiveX применяется для обозначения технологий на основе СОМ, используемых для создания составных документов внедрением и связыванием. Эти протоколы
428
определяют, как одно приложение может использовать данные, подготовленные другим приложением. OLE поддерживает концепцию составного (compound) документа (включающего в себя текст, графику, фрагменты электронных таблиц, звуковые сообщения и т.д.), когда он размещен не в одном файле и изменение каждого компонента изменяет итоговый документ. Документ, в который производится вставка материала, называется клиентом, а документ или приложение, поставившие этот материал, – сервером. OLE может действовать двумя способами. Встраиваемый объект (embedded object) становится частью того документа, в который он вставляется. Связываемый (linked object) живет «самостоятельной» жизнью в отдельном файле. Версия OLE 2.0 содержит средства для управления связью между объектами, распределенными по сети.
OLEAutomation – технология компании MS, позволяющая обращаться к COM-объектам из интерпретаторов скриптовых языков, таких как VBScript. Среда программирования VisualBasic была практически полностью основана на OLEAutomation с такими типами данных, как String и Variant.
ОРС (OLE for Process Control) – OLE для управления процес-
сами (технология построения компонентных объектов для предоставления данных). Спецификация комитета OPC Foundation (некоммерческая организация, насчитывающая более 220 членов) при поддержке MS. Ее первая версия появилась в 1996 году.
SCADA (Supervisory Controland Data Acguision) – опера-
торский контроль и представление данных.
SW (Software) – программное обеспечение (ПО).
2.4. Программные платформы
.NET Framework – программная платформа, выпущенная компанией MS в 2002 году. Ее основой является общеязыковая среда исполнения Common Language Runtime (CLR), которая подходит для разных языков программирования. Функциональные возможности
429
CLR доступны в любых языках программирования, использующих эту среду. Считается, что платформа .NET Framework явилась ответом компании MS на набравшую к тому времени большую популярность платформу Java компании Sun Microsystems (ныне принадлежит Oracle). Хотя .NET является запатентованной технологией корпорации Microsoft и официально рассчитана на работу на базе ОС семейства MS Windows, существуют независимые проекты (прежде всего это Mono и Portable.NET), позволяющие запускать программы
.NET на некоторых других ОС.
CLI (Common Language Infrastructure) – спецификация общеязыковой инфраструктуры. Наиболее известными реализа-
циями этого стандарта являются Microsoft.NET Framework, Mono, DotGNUPortable.NET. Спецификация CLI определяет, в частности, архитектуру исполнительной системы .NET – CLR, сервисы, предоставляемые CLR выполняемым программам, классы, передаваемые библиотекой FCL, синтаксис и мнемонику общего промежуточного языка IL.
Linux – общее название Unix-подобных ОС, основанных на одноименном ядре. Ядро Linux создается и распространяется в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения, поэтому общее название не подразумевает какой-либо единой официальной комплектации Linux. Распространяются в основном бесплатно в виде различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и уже настроенных под конкретные нужды пользователя. На начальном этапе Linux бесплатно разрабатывалась только энтузиастами-доброволь- цами. Подавляющее большинство ПО в современных дистрибутивах по-прежнему доступно по свободным лицензиям, как правило, за исключением небольшого количества проприетарных компонентов. Для того чтобы с нуля разработать систему, аналогичную Fedora 9, потребовалось бы затратить 10,8 млрд долл. (2008 год). В системе Linux воплощен труд в эквиваленте 73 тыс. человеколет. Системы Linux лидируют на рынках смартфонов (Android – 64,1 % рынка), интернет-серверов (60 %), самых мощных супер-
430