Введение в системы телеобра­ботки

 

ТЕЛЕОБРАБОТКА ДАННЫХ

 

Глава 1. Системы телеобработки данных

Введение в системы телеобра­ботки

Расширение сферы использования средств вычислительной техники влечет за собой необходимость постоянного повышения производительности и расшире­ния функциональных возможностей компьютеров, которые по сути дела преврати­лись в сложные вычислительные системы. Данное положение справедливо для компьютеров различных классов, но в первую очередь это касается суперкомпьюте­ров, обладающих значительными вычислительными ресурсами и соответственно — более высокой стоимостью. В этом случае актуальным становится повышение эф­фективности использования вычислительных ресурсов, что достаточно сложно реа­лизовать в рамках однопользовательских систем. Решение этой проблемы лежит в области построения многотерминальных систем, обеспечивающих группе пользова­телей одновременный доступ к общим вычислительным ресурсам. При этом за счет организации мультизадачного режима работы удается существенно повысить эф­фективность использования системных ресурсов. Естественно, вычислительная система должна оставаться интерактивной, то есть обеспечивать каждому пользо­вателю возможность оперативного взаимодействия с системой на всех этапах реше­ния задач. Более того, у каждого абонента должно создаваться впечатление, что практически все ресурсы системы предоставлены в его единоличное пользование.

При увеличении числа пользователей, как правило, возникает задача под­ключения к вычислительной системе удаленных абонентских пунктов, с помощью которых осуществляется доступ к вычислительным ресурсам. Абонентские пункты представляют собой устройства ввода — вывода, оснащенные дополнительной ап­паратурой для подключения к каналам передачи данных. Так, в качестве устройств ввода — вывода могут использоваться клавиатура и дисплей или даже персональ­ный компьютер; при добавлении к ним специальной аппаратуры, например модема, эти устройства превращаются в абонентские пункты.

В самом деле, довольно часто, по тем или иным причинам, пользователи на­ходятся на значительном удалении друг от друга и от самой вычислительной систе­мы. В этом случае необходимо использовать специальные средства (аппаратуру) для передачи данных между удаленным абонентским пунктом и вычислительной системой. Подобная вычислительная система, включающая в свой состав аппаратуру передачи данных, получила название — система телеобработки данных, или просто система телеобработки.

Таким образом, основным назначением системы телеобработки следует считать предоставление большому числу территориально-распределенных пользо­вателей доступа к общим вычислительным ресурсам. Кроме того, являясь много­пользовательской, система телеобработки позволяет своим абонентам осуществ­лять эффективный обмен информацией между собой. Все это определяет ряд до­полнительных преимуществ систем телеобработки по сравнению с однопользова­тельскими системами, а именно:

- вычислительные мощности системы телеобработки концентрируются в едином вычислительном центре, где могут быть созданы наиболее оптимальные усло­вия для эксплуатации суперкомпьютеров;

- концентрация вычислительных мощностей позволяет избежать распыления до­рогостоящего оборудования, снизить затраты на эксплуатацию вычислительных средств, повысить качество обслуживания вычислительной техники.

Поэтому использование возможностей телеобработки может обеспечить вы­полнение ряда, казалось бы, противоречивых требований. При этом в наибольшей мере удовлетворяются требования концентрации вычислительных ресурсов и непо­средственного предоставления этих ресурсов пользователям, удаленным друг от друга и от компьютера.

Таким образом, системы телеобработки позволяют:

- повысить эффективность использования дорогостоящего оборудования, расши­ряя число пользователей, удаленных от вычислительной системы; 4 расширить сферу применения вычислительных средств за счет установки тер­миналов у ряда пользователей, для которых создание собственных вычисли­тельных центров экономически невыгодно;

- создавать территориально-распределенные информационно-справочные систе­мы и автоматизированные системы управления;

- уменьшить количество объектов капитального строительства и затрат на приоб­ретение, установку и обслуживание оборудования;

- создавать банки данных и пакеты прикладных программ, к услугам которых мо­гут прибегнуть многочисленные пользователи.

Все это, естественно, способствует более широкому внедрению средств вы­числительной техники в различные сферы производства. Например, системы теле­обработки широко используются в автоматизированных системах управления с рас­средоточенными на значительной территории объектами, в информационно-вычис­лительных системах взаимодействия рассредоточенных пользователей и т.п. С дру­гой стороны, расширение области применения систем телеобработки определяет необходимость реализации различных режимов ее работы, в соответствии с кото­рыми различают следующие системы телеобработки.

1. Системы сбора данных. Данный класс систем относится к самым про­стым системам телеобработки и обеспечивает передачу информации в одном на­правлении, то есть от абонентских систем к компьютеру. Примером подобных сис­тем являются системы диспетчерской службы, собирающие информацию от або­нентских систем, обрабатывающие и передающие ее затем на центральный диспет­черский пункт.

2. Информационно-справочные системы, предоставляющие пользователю доступ к централизованному источнику информации. Характерной чертой систем данного класса является наличие достаточно большого банка данных, обеспечивающего пользователей необходимой информацией. В отличие от предыдущей, данный вид системы поддерживает двухстороннюю передачу информации, хотя все еще ограниченного характера и фиксированной структуры.

3. Информационно-управляющие системы. Основным назначением подоб­ных систем является сбор оперативной информации с последующим принятием решений по управлению объектом или процессом. В этих системах наряду с переда­чей данных большое внимание уделяется обработке информации, которая во многих случаях занимает большую часть ресурсов системы.

4. Системы реального времени. К этим системам относятся информационно-управляющие системы, обеспечивающие передачу и обработку данных со скоростью, соответствующей скорости протекания управляющего или контролирую­щего процесса. Как и все предыдущие, данный класс систем относится к проблемноориентированным системам.

5. Системы коллективного пользования. В отличие от выше определенных систем, данный класс систем является более универсальным и ориентирован на интерактивный режим работы удаленных пользователей. При этом класс решаемых задач различен и ограничивается только аппаратными и функциональными возмож­ностями самой системы телеобработки.

Однако, независимо от режима работы, любая из систем телеобработки предполагает выполнение следующих характерных функций телеобработки:

ввод-вывод информации с удаленных абонентских систем;

преобразование информации к виду, удобному для передачи по каналам связи;

собственно передачу информации по каналам связи;

преобразование информации, получаемой по каналам связи к виду, удобному для представления ее в компьютере;

ввод информации в компьютер;

обработку информации;

обратный цикл преобразования информации для ее передачи пользователю.

Как правило, каждая из этих функций выполняется с помощью специальных программ, составляющих процедуры теледоступа, к которым относятся: процеду­ра передачи файлов, процедура удаленного ввода заданий и процедура дистанцион­ного управления вычислительным процессом.

Так, процедура передачи файлов представляет собой совокупность функ­ций, обеспечивающих надежную передачу файлов данных между абонентскими системами и компьютером. Файл представляет собой блок данных, оформленный некоторым стандартным образом и сопровождаемый необходимой управляющей информацией. Процедура передачи файлов реализуется средствами системы теле­обработки, практически без участия пользователя.

Процедура удаленного ввода заданий осуществляется при непосредствен­ном участии пользователя, которому предоставляется возможность оперативного управления вводом информации в вычислительную систему. При этом пользова­тель может проверять правильность ввода данных, осуществлять необходимые кор­ректировки и изменять сам процесс ввода информации.

Процедура дистанционного управления вычислительным процессом пре­доставляет пользователю возможность отслеживать и оказывать оперативное воз­действие на процесс выполнения его заданий. Управление данной процедурой осу­ществляется с помощью специального языка управления заданиями.

Естественно, что реализациу этих функций должна обеспечиватйся взаимо­связанным комплексом технических и программных средств, совокупность кото­рых собственно и образует систему телеобработки, обобщенная структура которой представлена на рис. 1.1. В дальнейшем по мере изложения материала эта структу­ра будет развиваться и уточняться. Как видно из приведенного рисунка, техниче­ские средства системы телеобработки включают в свой состав компьютер, каналы передачи данных, устройства сопряжения каналов передачи данных с компьютером и абонентские пункты. Компьютер является основным источником вычислитель­ных ресурсов для пользователей системы телеобработки. Каналы передачи данных предназначены для передачи данных между абонентскими пунктами и компьюте­ром системы телеобработки. Устройства сопряжения аппаратуры передачи дан­ных с компьютером обеспечивают согласование каналов передачи данных с соот­ветствующими устройствами компьютера и, как правило, позволяют подключать к нему достаточно большое число абонентских пунктов.

 

В свою очередь программные средства поддерживают работу технических средств, обеспечивая интерфейс (взаимодействие) пользователя с системой теле­обработки. Более подробно технические и программные средства систем телеобра­ботки рассматриваются ниже.

 

 

Устройство сопряжения

Компьютер

Рис. 1.1. Обобщенная структура системы телеобработки

Рис. 1.1. Обобщенная структура системы телеобработки

 

Для более глубокого понимания архитектуры и принципов построения сис­тем телеобработки необходимо учитывать как уровень развития средств вычисли­тельной техники, так и возможности средств передачи данных. Интенсивное развитие систем телеобработьси связано с появлением в 60-е aiau вычислительных машин семейства IBM 360, в состав которого входили компьютеры различной производи­тельности, от мини-компьютеров до высокопроизводительных вычислительных систем, представляющих собой достаточно сложный комплекс электронных и элек­тромеханических устройств. Подобные компьютеры, особенно их внешние устрой­ства, такие как накопители на магнитных барабанах, лентах, требовали определен­ных условий эксплуатации и соответствующего штата инженеров, техников, опера­торов и программистов. С целью наиболее эффективного использования компьюте­ров того времени создавались специальные вычислительные центры, объединяю­щие, как правило, несколько компьютеров и комплекс внешних устройств. Подоб­ное сосредоточение вычислительных мощностей определило необходимость кол­лективного использования имеющихся вычислительных ресурсов. С другой сторо­ны, существующий на тот момент уровень развития программного обеспечения, в частности интерфейса пользователя, не обеспечивал эффективное использование одним программистом всех ресурсов мощных компьютеров. Это явилось одной из основных причин разработки фирмой IBM (International Business Machines) концеп­ции построения систем телеобработки. Был разработан достаточно представитель­ный комплекс технических средств и программного обеспечения систем телеобра­ботки, в том числе: 4 аппаратура передачи данных для работы в диапазоне скоростей от 50 до 48000

бит/с;

4 большой набор абонентских пунктов (порядка 20 типов), в том числе и интел­лектуальных;

4 несколько типов устройств сопряжения, обеспечивающих одновременную и не­зависимую работу по многим (до 352) низкоскоростным, среднескоростным и высокоскоростным каналам связи; 4 системное программное обеспечение телеобработки данных.

Практически одновременно с фирмой IBM, многие ведущие фирмы-произ-водителё вычислительных машин приступили к разработке аналогичных систем, в частности фирма DEC (Digital Equipment Corporation) создала набор технических и программных средств телеобработки для мини — ЭВМ PDP-11.

Однако широкое внедрение систем телеобработки в различные отрасли хо­зяйственной деятельности потребовало решения ряда технических и организацион­ных вопросов, выходящих за рамки отдельных фирм. Среди этих вопросов особое место занимает стандартизация выпускаемого оборудования. Это в первую очередь связано с тем, что системы телеобработки являются достаточно сложными и вклю­чают в свой состав разнородное оборудование, объединение которого в рамках еди­ной системы требует унификации их соединения. Кроме того, разработка систем те­леобработки требует значительных затрат, снижение которых возможно за счет максимальной преемственности последующих разработок. В связи с этим к разра­ботке систем телеобработки подключились различные национальные и междуна­родные организации по стандартам, что позволило разработать общие концепции и стандарты построения систем телеобработки.

К наиболее существенным результатам совместных работ в этом направле­нии следует отнести формирование новой тенденции в развитии вычислительной техники, которая характеризуется переходом к так называемым "открытым" систе-