Вычислительная сеть это сеть обмена и распределенной обработки информации

§ 16.1. Общие сведения

Телекоммуникационная вычислительная сеть (ТВС) – это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуе­мая множеством взаимосвязанных абонентских систем и сред­ствами связи; средства передачи и обработки информации ори­ентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов — аппаратных, информационных, программных.

Абонентская система (AC) — это совокупность ЭВМ, програм­много обеспечения, периферийного оборудования, средств связи с коммуникационной подсетью вычислительной сети, выполняющих прикладные процессы.

Коммуникационная подсеть, или телекоммуникационная сис­тема (ТКС), представляет собой совокупность физической среды передачи информации, аппаратных и программных средств, обес­печивающих взаимодействие АС.

Прикладной процесс — это различные процедуры ввода, хране­ния, обработки и выдачи информации, выполняемые в интересах пользователей и описываемые прикладными программами.

С появлением ТВС удалось разрешить две очень важные проблемы: обес­печение в принципе неограниченного доступа к ЭВМ пользователей незави­симо от их территориального расположения и возможность оперативного пе­ремещения больших массивов информации на любые расстояния, позволяю­щая своевременно получать данные для принятия тех или иных решений.

Для ТВС принципиальное значение имеют следующие обстоятельства:

• ЭВМ, находящиеся в составе разных абонентских систем одной и той же сети или различных взаимодействующих сетей, связываются меж­ду собой автоматически (в этом заключается основная сущность про­текающих в сети процессов);

• каждая ЭВМ сети должна быть приспособлена как для работы в ав­тономном режиме под управлением своей операционной системы (ОС), так и для работы в качестве составного звена сети. ТВС могут работать в различных режимах: обмена данными между АС, запроса и выдачи информации, сбора информации, пакетной обработки дан­ных по запросам пользователей с удаленных терминалов, в диалоговых ре­жимах.

По сравнению с адекватной по вычислительной мощности совокупнос­тью автономно работающих ЭВМ сеть имеет ряд преимуществ:

• обеспечение распределенной обработки данных и параллельной обработки многими ЭВМ;

• возможность создания распределенной базы данных (РБД), разме­щаемой в памяти различных ЭВМ;

• возможность обмена большими массивами информации между ЭВМ, удаленными друг от друга на значительные расстояния;

• коллективное использование дорогостоящих ресурсов: пакетов при­кладных программ (ППП), баз данных (БД), баз знаний (БЗ), запоминающих устройств (ЗУ), печатающих устройств (ПУ);

• предоставление большего перечня услуг, в том числе таких, как электронная почта (ЭП), телеконференции, электронные доски объявлений (ЭДО), дистанционное обучение;

• повышение эффективности использования средств вычислительной техники и информатики (СВТИ) за счет более интенсивной и равномерной их загрузки, а также надежности обслуживания запросов пользователей;

• возможность оперативного перераспределения вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей, а также резервирования этих мощностей и средств передачи данных на случай выхода из строя отдельных элементов сети;

• сокращение расходов на приобретение и эксплуатацию СВТИ (за счет коллективного их использования);

• облегчение работ по совершенствованию технических, программных и информационных средств.

Характеризуя возможности той или иной ТВС, следует оценивать ее ап­паратное, информационное и программное обеспечение.

Аппаратное обеспечение составляют ЭВМ различных типов, средства связи, оборудование абонентских систем, оборудование узлов связи, аппара­тура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различ­ных уровней. Основные требования к ЭВМ сетей — это универсальность, т.е. возможность выполнения практически неограниченного круга задач пользо­вателей, и модульность, обеспечивающая возможность изменения конфигу­рации ЭВМ. В сетях в зависимости от их назначения используются ЭВМ в широком диапазоне по своим характеристикам: от суперЭВМ до ПЭВМ. ЭВМ могут размещаться либо в непосредственной близости от пользователей (на­пример, ПЭВМ в составе абонентской системы, т.е. на рабочем месте пользо­вателя), либо в центре обработки информации ( ЦОИ ), который является звеном сети и к которому пользователи обращаются с запросами со своих АС.

Информационное обеспечение сети представляет собой единый инфор­мационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержа­щий массивы данных общего применения, доступные для всех пользовате­лей (абонентов) сети, и массивы индивидуального пользования, предназна­ченные для отдельных абонентов. В состав информационного обеспечения входят базы знаний, автоматизированные базы данных — локальные и рас­пределенные, общего и индивидуального назначения.

Программное обеспечение (ПО) вычислительных сетей отличается большим многообразием, как по своему составу, так и по выполняемым фун­кциям. Оно автоматизирует процессы программирования задач обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного дос­тупа к телекоммуникационным, вычислительным и информационным ресур­сам сети, динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.

Выделяются следующие группы ПО сетей:

• общесетевое ПО, образуемое распределенной операционной системой (РОС) сети и программными средствами, входящими в состав комплекта программ технического обслуживания (КПТО) сети (это контролирующие тест-программы для контроля работоспособности элементов и звеньев сети и ее ТКС и диагностические тест-программы для локализации неисправностей в сети);

• специальное ПО, представленное прикладными программными средствами: функциональными и интегрированными пакетами прикладных программ и прикладными программами сети, библиотеками стандартных программ, а также прикладными программами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации своих задач;

• базовое программное обеспечение ЭВМ абонентских систем, включающее операционные системы ЭВМ, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест-про­граммы.

Распределенная операционная система сети управляет работой сети во всех ее режимах, обеспечивает реализацию запросов пользователей, коорди­нирует функционирование звеньев сети. Она имеет иерархическую структу­ру, соответствующую стандартной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем. РОС представляет собой систему программных средств, реализующих процессы взаимодействия АС и объединенных общей архитек­турой и коммуникационными протоколами. Взаимодействие асинхронных па­раллельных процессов в сети, обеспечиваемое РОС, сопровождается приме­нением средств передачи сообщений между одновременно реализуемыми процессами и средств синхронизации этих процессов.

Набор управляющих и обслуживающих программ РОС обеспечивает:

• удовлетворение запросов пользователей по использованию общесетевых ресурсов, т.е. возможность доступа отдельных прикладных программ к ресурсам сети;

• организацию связи между отдельными прикладными программами комплекса пользовательских программ, реализуемыми в различных АС сети, т.е. возможность межпрограммных методов доступа;

• синхронизацию работы пользовательских программ при их одновремен­ном обращении к одному и тому же общесетевому ресурсу;

• удаленный ввод заданий с любой АС сети и их выполнение в любой другой АС сети в пакетном или оперативном режиме;

• обмен файлами между АС сети, доступ к файлам, хранимым в удаленных ЭВМ, и их обработку;

• передачу текстовых сообщений пользователям в порядке реализации функций службы электронной почты, телеконференций, электронных досок объявлений, дистанционного обучения;

• защиту информации и ресурсов сети от несанкционированного доступа, т.е. реализацию функций службы безопасности сети;

• выдачу справок, характеризующих состояние и использование аппаратных, информационных и программных ресурсов сети.

С помощью РОС осуществляется планирование использования общесе­тевых ресурсов: установление сроков и очередности получения и выдачи ин­формации пользователям, распределение решаемых задач по ЭВМ сети, рас­пределение информационных ресурсов для этих задач, присвоение приорите­тов задачам и выходным сообщениям, изменение конфигурации сети и т.д. В ТВС применяются различные методы планирования, которые классифициру­ются по ряду признаков, основные из них: качество решения задачи планиро­вания (по этому признаку различают методы, позволяющие получить опти­мальный в отношении выбранного критерия план, и методы составления при­ближенных планов), степень связанности решаемых задач (составление планов реализации связанных задач обычно сложнее, чем в случае несвязанных за­дач), степень адаптивности процесса планирования к возмущающим факто­рам, воздействующим на вычислительный процесс (методы адаптивного и неадаптивного планирования).

Кроме того, различают статическое и динамическое планирование. Ста­тическое планирование осуществляется заранее, до начала решения посту­пившей в систему к данному времени группы задач. Оно целесообразно, когда перечень задач стабилен и ограничен, для каждой задачи известны потребно­сти в ресурсах сети и частота решения, а надобность в выполнении этих задач возникает неоднократно. Затраты на статическое планирование могут быть большими, зато сами планы — оптимальными в заданном смысле.

Динамическое планирование производится в процессе функционирова­ния сети непосредственно перед началом решения групп задач. С поступле­нием в систему каждой новой задачи составленный план обычно корректиру­ется с учетом складывающейся ситуации по свободным и занятым ресур­сам сети, наличию очередей задач и т.д. Для динамического планирования, как правило, используются методы получения приближенных планов, что объясняется недостатком информации о характеристиках решаемых задач и ограниченностью ресурсов, выделяемых на цели планирования.

Основным показателем эффективности организации вычислительного процесса в сети, планирования использования общесетевых ресурсов явля­ется время решения комплекса задач.

Оперативное управление процессами удовлетворения запросов пользо­вателей и обработки информации с помощью РОС сети дает возможность организовать учет выполнения запросов и заданий, выдачу справок об их про­хождении в сети, сбор данных о выполняемых в сети работах.

Создание ТВС — сложная комплексная задача, требующая согласованного решения ряда вопросов: выбора рациональной структуры сети, соответствую­щей ее назначению и удовлетворяющей поставленным требованиям (опреде­ляются состав элементов и звеньев сети, их расположение, способы соедине­ния); выбора типа линий и каналов связи между звеньями сети и оценки их пропускной способности; обеспечения способности доступа пользователей к общесетевым ресурсам, в частности за счет оптимального решения задач маршрутизации; распределения аппаратных, информационных и программных ресурсов по звеньям сети; защиты информации, циркулирующей в сети, от не­санкционированного доступа и др. Все эти вопросы решаются с учетом требо­ваний, предъявляемых к сети по главным показателям: временным — для оцен­ки оперативности удовлетворения запросов пользователей; надежностным — для оценки надежности своевременного удовлетворения этих запросов; эконо­мическим — для оценки капитальных вложений на создание и внедрение сети, а также текущих затрат при эксплуатации и использовании.

Источник