ИТ Gagarina

Лекция 4

Обеспечение АИС

Альтернативным представлением АИС является структура обеспе- чивающих подсистем, соответствующая девяти компонентам обеспече- ния АС [3].

1.Техническое обеспечение (ТО) - совокупность технических средств, используемых при функционировании АС.

2.Программное обеспечение (ПО) - совокупность программ на носителях данных и программных документов, предназначенная для от- ладки, функционирования и проверки работоспособности АС.

3.Информационное обеспечение (ИО) - совокупность форм доку- ментов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, при- меняемой в АС при ее функционировании.

4.Лингвистическое обеспечение (ЛО) - совокупность средств и правил для формализации естественного языка, используемых при об-

щении пользователей и эксплуатационного персонала АС с комплексом средств автоматизации при функционировании АС.

5.Организационное обеспечение - совокупность документов, ус-

танавливающих организационную структуру, права и обязанности поль- зователей и эксплуатационного персонала АС в условиях функциониро- вания, проверки и обеспечения работоспособности АС.

6.Методическое обеспечение - совокупность документов, описы- вающих технологию функционирования АС, методы выбора и приме- нения пользователями технологических приемов для получения кон- кретных результатов при функционировании АС.

7.Математическое обеспечение - совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, применяемых в АС.

8.Правовое обеспечение - совокупность правовых норм, регламен- тирующих правовые отношения при функционировании АС и юридиче-

ский статус результатов ее функционирования. (Примечание: правовое обеспечение реализуется в организационном обеспечении АС.)

9. Эргономическое обеспечение - совокупность реализованных решений в АС по согласованию психологических, физиологических,

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

психофизиологических, антропометрических характеристик и возмож-

ностей пользователей АС с техническими характеристиками комплекса средств автоматизации АС и параметрами рабочей среды на рабочих местах персонала АС.

Основные компоненты обеспечения рассмотрим подробнее. Техническое обеспечение АИС. В структуру технического обес-

печения АИС входят комплекс технических средств (КТС), а также до- кументация и персонал, занимающийся установкой и обслуживанием технических средств (рис.4.1).

Рис.4.1. Структура технического обеспечения АИС

КТС представляет собой совокупность организационной и элек- тронно-вычислительной техники, а также средств связи, обеспечиваю- щих сбор, накопление, обработку и передачу информации для эффек- тивного решения задач управления организацией.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Документация классифицируется как:

∙общесистемная, включающая государственные стандарты (ГОСТы), отраслевые стандарты (ОСТы) по техническому обеспе- чению;

∙специализированная, содержащая поэтапную методику разра- ботки ТО;

∙нормативно-справочная, используемая при выполнении расче- тов для ТО.

Организационная техника (оргтехника) включает:

1) средства составления текстовых документов (электронные пи-

шущие машинки);

2)средства копирования и оперативного размножения документов (ксерокс, ризограф);

3)средства обработки документов (сканер, читающий автомат);

4)средства хранения, поиска и транспортировки документов (папка, файл, каталог, передвижной стеллаж);

5)средства графических работ и учетных операций;

6)средства сигнализации и связи;

7)специализированную мебель и оборудование для служебных помещений.

Электронная вычислительная техника включает средства обра-

ботки информации (ЭВМ), средства хранения информации (память), средства передачи информации и средства ввода/вывода.

Средства обработки информации классифицируются в соответ-

ствии с рис.4.2 [31].

Как видно из рисунка, к классу «Принцип действия», кроме анало- говых и цифровых ЭВМ, в настоящее время относятся так называемые гибридные, или аналого-цифровые машины, которые могут совмещать оба режима обработки в конкретных условиях функционирования.

Класс «Поколение» содержит такие обязательные элементы описа- ния, как период создания, элементная база, архитектура и развитость программного обеспечения.

Первое поколение (1946 г. - середина 1950-х гг.): основная элемент- ная база - электронные лампы; программирование в машинных кодах; от- сутствие операционной системы; быстродействие - до 20 тыс. оп./с.

Второе поколение (середина 1950-х - середина 1960-х гг.): основ- ная элементная база - полупроводники; программирование с использо- ванием алгоритмических языков и библиотек стандартных программ; быстродействие - до 1 млн. оп./с.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ЭВМ (компьютеры)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Третье поколение (середина 1960-х - 1970-е гг.): основная эле- ментная база - интегральные схемы среднего уровня (сотни, тысячи транзисторов в одном корпусе); полномасштабная операционная систе- ма; программная совместимость моделей серии.

Четвертое поколение (1970-е - 1980-е гг.): основная элементная база - большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы (де- сятки, сотни, тысячи транзисторов в одном корпусе); многопроцессор- ность; производительность - десятки миллионов операций в секунду.

Пятое поколение (с 1990-х гг. по настоящее время): основная эле- ментная база - СБИС; производительность - до нескольких триллионов операций в секунду; десятки параллельно работающих микропроцессо- ров; paбoтa в режимах векторной, скалярной, матричной и дpyгoй обра- ботки данных и команд.

Поколение будущего - оптоэлектронные (квантовые) компьютеры с массовым параллелизмом обработки данных и команд; нейронная cтpyктypa; использование принципов искусственного интеллекта и ло- гического вывода; сверхнадежность.

Класс «Степень универсальности» (см. рис.4.2) создан по принци-

пу назначения ЭВМ и характеризуется конструктивной и программной направленностью компьютера.

Универсальные ЭВМ (общего назначения) предназначены для ре- шения разнообразных по реализуемым алгоритмам задач (экономиче- ских, информационно-поисковых, научно-технических и др.). Харак- терными особенностями машин являются высокая производительность, огромный объем оперативной и внешней памяти, большое разнообразие выполняемых арифметических, логических и специальных операций, развитая система ввода/вывода информации с многообразием внешних устройств.

Специализированные ЭВМ предназначены для решения сравни- тельно yзкoго класса задач или реализации cтpого peгламентированной группы функций. Для этих машин характерны строгая специализация структуры и наличие специального программного обеспечения. Сфера применения машин - управление техническими устройствами, маршру-

тизация потоков данных и согласование работы узлов компьютерных сетей и т.д. В последние годы такие машины начинают встраиваться в устройства бытовой техники.

Проблемно-ориентированные ЭВМ занимают промежуточное по-

ложение среди машин названных групп. Как правило, они используются

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

для управления технологическими объектами, обрабатывают относи- тельно небольшие объемы данных по несложным алгоритмам.

В классе «Степень производительности» деление машин довольно условное - высокопроизводительные ЭВМ через несколько лет вполне могут оказаться в разряде ординарной производительности.

Сегодня к ЭВМ ординарной производительности относятся массо-

вые персональные компьютеры. Тем не менее, обладая высокими тех- ническими характеристиками быстродействия и объема памяти, они

служат для решения несложных задач индивидуальных пользователей или работают в составе небольших компьютерных сетей.

Компьютеры высокой производительности - это одно- или много- процессорные ЭВМ, предназначенные для индивидуального примене-

ния при решении задач повышенной сложности либо при обслуживании локальных или региональных компьютерных cетей.

К машинам сверхординарной (сверхвысокой) производительности

относятся многопроцессорные ЭВМ или многомашинные вычислитель- ные комплексы, целью эксплуатации которых является решение задач большой сложности (метеорология, управление космическими объекта- ми, моделирование микро- и макроэкономических процессов, oбслуживание больших компьютерных сетей и др.).

Создание ЭВМ третьего поколения и последующих вызвало появ- ление термина «архитектура ЭВМ». С одной стороны, под архитектуpoй

понимается описание аппаратных средств и программного обеспечения конкретного типа (класса) ЭВМ, включая пользовательский интерфейс; с другой стороны - архитектура ЭВМ - это воплощенная в аппаратуре и базовых программных средствах основа для реализации в машине про- граммируемого процесса обработки данных.

В классе «Особенности архитектуры» условно выделяют шесть групп машин, основываясь на их производительности, а не на массово- сти использования (суперЭВМ, мэйнфреймы, мини-ЭВМ, персональные компьютеры, мобильные компьютеры, микропроцессоры).

Суперкомпьютеры (суперЭВМ) - исторически самый старый тип уникальных ЭВМ. Классическими их представителями являются мно- гопроцессорные Gigaflop-11, отечественные К-500, семейства СКИФ с

суммарным быстродействием от нескольких миллиардов до нескольких триллионов операций в секунду. Машины этого класса обрабатывают, как правило, 64- или 128-разрядные информационные слова, а областью их применения являются крупномасштабные задачи, требующие боль- ших объемов вычислений и моделирования. Особенно эффективны

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

суперЭВМ для решения задач проектирования и масштабного анализа экономических процессов, в которых проведение натурных экспери- ментов оказывается сверхдорогостоящим, недоступным или практиче- ски неосуществимым. В суперЭВМ реализованы идеи массового парал- лелизма, когда данные одновременно обрабатывают сотни или тысячи процессоров.

Большие ЭВМ, или мэйнфреймы (mainframe) представляют собой многопользовательские машины с центральной обработкой, высокой или сверхординарной производительности, обеспечивающие подключе- ние нескольких сотен внешних устройств, с большими возможностями по работе с базами данных и различными формами удаленного доступа.

Емкость оперативной памяти мэйнфреймов составляет до нескольких сотен гигабайтов, емкость внешней памяти - до десятков терабайтов.

Первые мэйнфреймы появились в США и Европе еще в 1960 - 1970-х годах в виде систем IВM 360/370. В бывшем СССР машины этого класса выпускались в 1970-х годах как семейство ЕС ЭВМ. С 1980-х годов большие ЭВМ стали вытесняться сетями, основанными на высокопро- изводительных мини-ЭВМ. В настоящее время основным назначением больших ЭВМ является решение корпоративных задач в системах управ- ления крупными комплексами (фирмами, аэропортами, банками и др.), а также в научно-издательских центрах и органах государственного управления; кроме того, они используются для обслуживания больших компьютерных сетей. На начало XXI в., несмотря на повсеместное ис- пользование персональных компьютеров, только в США эксплуатиро- валось более 40 тыс., а в России - около 5 тыс. больших ЭВМ.

Основные производители таких машин - фирмы IBM, Hitachi и Fujitsu.

Наиболее распространенная серия нового поколения мэйнфреймов - IBM S/390 - включает более 20 моделей, конфигурация которых преду- сматривает изменения; число процессоров варьируется от 1 до 10.

По устойчивости вычислительного процесса и стоимости обработки информации мэйнфреймы опережают другие классы ЭВМ.

Мини-ЭВМ относятся к машинам высокой или сверхординарной производительности с одним или несколькими высокопроизводитель- ными процессорами. Основное назначение машин - решение задач вы- сокой сложности при индивидуальном использовании, а также управле- ние крупными компьютерными сетями в виде серверов.

Мини-ЭВМ промышленно производятся с 1970-х годов как более

дешевые по сравнению с большими ЭВМ для использования в средних

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

по размерам организациях сферы образования, торговли, бытового об- служивания, а также для применения в качестве управляющих ЭВМ в системах управления технологическими процессами.

Основные характеристики мини-ЭВМ: многопроцeccopность с большой интеграцией элементов (так, выпускаемый с 2003 г. 64-разрядный процессор Opteron на кристалле площадью 193 мм2 со- держит 105,9 млн. транзисторов); емкость памяти в несколько сотен ги- габайтов; возможность подключения до нескольких сотен внешних уст- ройств ввода/вывода.

Персональные ЭВМ (микроЭВМ, или ПК) широко известны с нача-

ла 1980-х годов. Уже в начале 1990-х годов мировой парк ПК насчиты- вал около 135 млн. шт.; в 2003 г. - около 150 млн. шт., в настоящее вре- мя только в России используется свыше 15 млн. ПК.

Архитектура ПК ориентирована главным образом на индивидуаль- ное использование, в небольших и средних организациях ПК часто применяют как рабочие станции, а также в качестве сетевых серверов для управления локальными сетями.

Сейчас более 90% мирового рынка ПК приходится на так называе- мые IBM-совместимые компьютеры, основными производителями ко- торых являются IBM, Dell, Hewlett Packard. Здесь используются процес- соры Intel или совместимые с ними (Celeron, Duron, AMD и др.). Около 5% мирового рынка ПК приходится на машины фирмы Apple Computer, имеющие иную аппаратную и программную платформы.

Наиболее популярны IBM-совместимые ПК (или ПК клона IBM) в

сфере малого бизнеса и у индивидуальных пользователей благодаря своей так называемой открытой архитектуре, под которой понимается

совокупность общепринятых стандартов организации взаимодействия различных устройств компьютера. Такое конструктивно-техническое решение ПК позволяет не только собирать их из готовых комплектую- щих изделий, изготовленных различными производителями, но и про- водить модернизацию (upgrade) ПК даже в домашних условиях.

Персональные компьютеры подразделяются на стационарные и портативные.

Стационарные, или настольные ПК используются для решения различных классов задач в условиях подключения к стационарной элек- трической сети.

Портативные ПК (ноутбуки, субноутбуки), обладая значительно меньшим размером и весом, могут использоваться как при стационар- ном, так и при автономном электрическом питании.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Развитие микроэлектроники приводит к тому, что отдельные моде- ли портативных ПК по своим характеристикам (производительности, объему памяти) нередко превосходят модели стационарных ПК.

Мобильные компьютеры (компьютеры на ладони, или карманные - КПК) появились относительно недавно, но благодаря малым габаритам в сочетании с большим количеством функций получили широкое рас- пространение.

Мобильные компьютеры имеют архитектуру, отличную от ПК, ис- пользуют свои типы процессоров. Не имея электромеханических свойств для ввода/вывода данных, мобильные компьютеры обладают развитой операционной системой и большим объемом оперативной па- мяти. Основные используемые программы размещаются в постоянном запоминающем устройстве. При этом память КПК расширяема за счет флэш-карт. Возможность выхода в сеть Интернет делает КПК весьма перспективными для применения в сфере бизнес-услуг.

Встраиваемые микропроцессоры относятся к группе миниатюрных вычислительных устройств, которые используются при эксплуатации бы- товой техники (холодильников, телевизоров, стиральных машин и др.), в городском хозяйстве при регулировке движения автотранспорта; на про- изводстве (робототехника), как бортовые устройства автомобиля и др. В эту же группу вычислительных устройств (с определенной оговоркой) можно включить и программируемые микрокалькуляторы. Обладая со- кращенными функциями компьютера, современные микрокалькуляторы по функциональным возможностям подразделяются на простейшие, про- граммируемые, специализированные, программируемые с языком высо- кого уровня и др. Bвод/вывод информации в микрокалькуляторы осуще- ствляется по-разному: на экран (дисплей) для визуального чтения, на встроенные печатающие устройства, на сменные блоки памяти для даль- нейшей обработки более сложными компьютерными устройствами.

В классе «Способ применения» выделяют ЭВМ коллективного и индивидуального пользования.

К ЭВМ коллективного пользования относятся ЭВМ, которые спо-

собны обслуживать нескольких пользователей одновременно. Обычно они имеют высокую производительность, могут работать в режиме раз- деления времени. Примером таких машин являются серверы компью- терных сетей или многопроцессорные мэйнфреймы.

К ЭВМ индивидуального пользования относятся ноутбуки и КПК; в

каждый момент времени такие машины эксплуатируются лишь одним пользователем.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Разработка более совершенных устройств приводит к стиранию гра- ней между ЭВМ разных классов, поэтому любую классификацию ЭВМ можно считать условной. В то же время потребности в использовании вы- числительной техники для решения задач разной сложности могут сущест- венно отличаться, и для выбора подходящих средств необходимо ориенти- роваться в огромном море современных вычислительных машин.

Средства хранения информации включают внутреннюю (машин-

ную) и внешнюю память, которая в свою очередь классифицируется по ряду компонентов (рис.4.3).

На гибких магнитных дисках

На компакт-дисках

На DVD-дисках

На сменных флеш-носителях

Рис.4.3. Классификация средств хранения информации

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com