Системи за телеобработка на данни - Студиопедия
Част 4. Информационни компютърни мрежи
Глава 16. Основни принципи на изграждане на компютърни мрежи
След като прочетете тази глава, трябва да знаете:
Ø системи за телеобработка на данни;
Ø видове информационни и изчислителни мрежи (ICN) и техните топологии;
Ø 7-степенен модел на взаимодействие на отворени системи;
Ø мрежови технологии от по-ниски нива в ISDN, X.25, Frame Relay, ATM мрежи;
Ø техническа и софтуерна поддръжка на МВС.
Ефективното управление на една компания е невъзможно без непрекъснат мониторинг на състоянието на търговските и финансовите пазари, без оперативна координация на дейността на всички клонове и служители. Изпълнението на тези задачи изисква съвместното участие на голям брой различни специалисти, често географски отдалечени един от друг. В такава ситуация разпределените системи за обработка на данни трябва да бъдат поставени в челните редици на организирането на ефективно взаимодействие на тези специалисти.
Разпределената обработка на данни е обработка на данни, извършвана на независими, но взаимосвързани компютри, представляващи географски разпределена система.
Първите представители на разпределените системи за обработка на данни са системите за телеобработка и многомашинните изчислителни системи.
Системите за телеобработка на данни са информационни и изчислителни системи, в които се извършва дистанционна централизирана обработка на данни, постъпващи в центъра за обработка чрез комуникационни канали.
Многомашинните изчислителни системи са системи, съдържащи няколко идентични или различни, относително независими компютъра, свързани помежду си чрез устройство за обмен на информация, по-специално чрез комуникационни канали. В последния случайГоворим за информационни и изчислителни мрежи.
Системи за телеобработка
Системите за телеобработка на данни (STOD), много популярни и разпространени през 70-те години, са прототип на компютърните мрежи и се използват:
l за дистанционно централизирано решаване на проблеми на абонати;
l за събиране на данни, които се четат в абонатни станции (AP) от междинен носител или от дисплей и се прехвърлят към компютър;
l при издаване на сертификати: компютърът обработва заявката, получена от AP; отговорът се изпраща до AP;
l за решаване на проблеми, свързани с превключване на съобщения: данните се въвеждат от една AP и се извеждат към друга AP почти без обработка;
l за управление на компютъра, когато AP се използва като конзола за компютърен оператор.
Тъй като техническите средства, използвани в системите за телеобработка, са подобни на тези, използвани в мрежите, ще разгледаме тяхното използване в STOD по-подробно.
Техническите средства за телеобработка се разбират като набор от технически средства на системата, които осигуряват въвеждане на данни в системата, предаване на данни по комуникационни канали, свързване на комуникационни канали с компютър, обработка на данни и издаване на крайни данни на абоната.
Наред с техническите средства за прилагане на режима на телеобработка, компютърът трябва да има и доста сложен софтуер, който изпълнява такива функции като:
l осигуряване на работа на компютъра в различни режими на телеобработка;
l управление на мрежа за телеобработка на данни;
l управление на опашки от съобщения;
l редактиране на съобщения и работа с грешни съобщения и др.
Телеобработката на информация е основният начин за обработка на данни в изчислителните центрове за колективно ползване.
Телеобработката на данни може да се реализира в един от 2 режима:
l в режим на пакетна обработка (офлайн);
l в интерактивен режим (онлайн).
Всяка информационна система за телеобработка включва най-малко четири основни групи технически средства:
l електронен компютър (един или повече);
l оборудване за предаване на данни (ADD);
l интерфейсно устройство (US) на компютър с оборудване за предаване на данни (линейни адаптери, мултиплексори за предаване на данни, комуникационни процесори, които извършват електрическа и логическа координация на работата на машината и ADF;
l абонатни станции (AP), които взаимодействат със системата и осигуряват въвеждане и извеждане на данни към системата.
По-разклонените системи за телеобработка на информация могат също да включват устройства за отдалечено съпоставяне (RCU) - последователно или едновременно свързване на различни абонати към един комуникационен канал чрез използване на различни методи за компресиране на предаване на информация: комутатори, хъбове, отдалечени мултиплексори, периферни комуникационни процесори.
Блоковата схема на типичен STOD е показана на фиг. 20.1.
Ориз. 20.1. Блокова схема на типичен STOD
Интерфейсните устройства може да са различни.
Линейните адаптери са едноканални интерфейсни устройства, които осигуряват съвпадението на I/O канал на компютър с един канал за предаване на данни. Те изпълняват следните функции:
l съгласуване на формата и амплитудата на електрическите сигнали на компютъра и ADF;
l серийно-паралелно и обратно преобразуване на данни;
l разпознаване, въвеждане и елиминиране на служебни синхронизиращи сигнали, откриване на грешки в получените сигнали - контрол на достоверността на формата им.
Мултиплексорите за трансфер на данни (MTD ) или груповите адаптери са устройства за многоканално съвпадение. В допълнение към функциите, изпълнявани от линейните адаптери, те изпълняват:
l серийно свързване на различни крайни устройства и работа с тях;
l обмен на информация с компютъра по негови команди;
l междинно натрупване и съхранение (буфериране) на данни;
l преобразуване на кодове на данни, валидиране на данни с откриване и понякога с автоматично коригиране на грешки;
l наблюдение на работата на съвпадащите устройства.
MTD са непрограмируеми и програмируеми. Непрограмируемите (хардуерни) изпълняват функциите си по схематичен начин, което определя тяхната специализация по отношение на структурата на информационната мрежа и протоколите за нейната работа - възможно е само хардуерното MTD да се настрои към различни видове ATD чрез замяна на линейните адаптери, които са част от мултиплексорите.
Програмируемите MTD са адаптирани (коригирани) към различни и понякога сложни информационни мрежи, които се различават по скорост на предаване на данни, използвани кодове и формати на съобщения, режими на абонатно обслужване, протоколи за контрол на обмена на данни и т.н., програмно. Разработените MTD от тази група имат оперативна и постоянна памет, устройство за управление и аритметично логическо устройство, т.е. тяхната структура е подобна на тази на компютъра и могат да извършват някои логически и аритметични трансформации на информация.
Комуникационните процесори по същество са микрокомпютри, оборудвани със софтуер и взаимозаменяеми линейни адаптери за взаимодействие с ADF, главния компютър и понякога устройство за съхранение с голям капацитет.
Целесъобразността от използване на свързан процесор във връзка свисокопроизводителният основен компютър се дължи на следното. Управлението на сложна система за телеобработка на данни и още повече мрежа изисква обработката на голям брой заявки в реално време, тоест тези, свързани с прекъсване на изчисленията и обслужването на тези прекъсвания, което драстично намалява производителността на компютъра. Според статистиката компютърът прекарва до 75% от времето си в управление на сложна мрежа с малко MP натоварване. Процесорът за връзка поема почти всички функции за управление на мрежата, освобождавайки ценно време на хост компютъра. В допълнение, комуникационният процесор значително увеличава гъвкавостта на системата чрез програмно конфигуриране на съответстващото устройство. И накрая, премахването на свързания процесор от компютъра към периферията (дистанционно свързан процесор) позволява да се доближи изчислителната мощност до абонатите за решаване на прости проблеми и по този начин да се намали натоварването на каналите за предаване на данни.
По този начин възможните ефективни опции за използване на свързан процесор са свързани с изпълнението на следните функции:
l сдвояване на главния компютър с ADF, управление на процедурите за обмен на данни между компютъра и абонатите (комуникационният процесор е инсталиран в този случай до главния компютър и често се нарича входен процесор);
l натрупване и уплътняване (компресия) на данни и увеличаване на скоростта на предаване през комуникационни канали на данни, идващи от нискоскоростни терминали (комуникационен процесор е инсталиран от противоположната страна на системата за предаване на данни от компютъра и се нарича отдалечен комуникационен процесор);
l изпълнение на тривиални приложения директно при абоната, както и предварителна първична обработка и групиране на данни и трансфер на междинни резултати къмосновният компютър за по-нататъшната им обработка по сложни алгоритми (комуникационният процесор е част от абонатния терминален комплекс и се нарича периферен процесор);
l локално управление на работата на терминалите, директно свързани с него (комуникационният процесор е инсталиран на абоната и се нарича контролен периферен процесор).
Структурата на устройствата за отдалечено преговаряне, както вече беше споменато, може да включва: комутатори, хъбове, отдалечени MTD, отдалечени процесори. STOD обикновено използва най-простите комутатори и хъбове.
Превключвателите, най-простите от тях, се използват за алтернативно свързване на няколко входни комуникационни канала към един изход, без да се променя скоростта на предаване. Трябва да се каже, че сложните мрежови комутационни устройства (мрежови комутатори), наричани комутатори от компанията, която ги произвежда, често изпълняват много по-голям набор от функции, включително тези, присъщи на хъбове, рутери и комуникационни процесори.
Хъбовете превключват потока от данни от канал(и) към друг(и). В STOD концентраторите, които са устройства за отдалечено договаряне, обикновено превключват потоци от данни от няколко нискоскоростни канала към по-малък брой по-високоскоростни, използвайки асинхронно мултиплексиране с разделяне на времето.
Отдалечените мултиплексори (в допълнение към функциите на техните неотдалечени аналози) комбинират няколко нискоскоростни комуникационни канала в един по-високоскоростен чрез честотно, времево (често синхронно) или кодово мултиплексиране.
По този начин комутаторите изпълняват процедурата за превключване на канали, без да засягат структурата на данните, докато концентраторите и мултиплексорите могат да превключват данни с някоитрансформация на последното.
С честотното мултиплексиране всеки абонат в широколентов канал получава своя собствена тясна честотна лента, на която може да предава данни; на изхода на широколентовия канал има честотни филтри, всеки настроен към своя обхват, които отново разделят информацията на абонатите.
При синхронно разделяне на времето на всеки абонат, независимо дали работи или не, се задават собствени твърди, циклично повтарящи се интервали от време за предаване на данни във високоскоростен канал.
При асинхронно времево разделение времевите интервали за предаване на данни по високоскоростен канал се предоставят на абонатите в съответствие с входящите заявки от тях.
Кодовото мултиплексиране модулира данните с псевдослучаен шумов сигнал и компресира информацията с помощта на специални кодове, като MPEG, GIF, TIFF и др.
Мултиплексорите с честотно и кодово мултиплексиране могат да работят заедно с концентратори, тъй като те се допълват добре, а съвместното им използване позволява допълнително компресиране на предаваните данни.
Абонатната станция (AP) е комплекс от крайни устройства, с помощта на които потребителят (абонатът) на системата за телеобработка на данни може да влезе в системата и да получи от системата цялата необходима информация. За тази цел AP съдържат оборудване за въвеждане, извеждане, предаване и понякога подготовка, проста обработка, съхранение и офлайн отпечатване на данни. Като входно-изходно оборудване в различни видове AP се използват голямо разнообразие от устройства, различаващи се по вида на носителя, скоростта на работа и начина на комуникация с оператора. Най-разпространени сред тях са клавиатури, телетайпи, пишещи машини, дисплеи, високоскоростни устройства.цифров и буквено-цифров печат.
На базата на АП се изграждат автоматизирани работни места на специалисти (АРМ). AP, включително оборудване за обработка на данни (MP или PC), се наричат интелигентни. Системата за телеобработка в този случай е типична локална мрежа (радиална топология).
Оборудването за предаване на данни се състои от следните устройства:
l устройства за преобразуване на сигнала (UPS);
l устройства за защита от грешки (RCD);
l устройства за повикване.
UPS преобразува сигналите, идващи от крайното оборудване във форма, подходяща за предаването им по използваните комуникационни канали, и обратно, сигналите, идващи през комуникационния канал, се преобразуват във формата, възприемана от крайното оборудване. Като UPS обикновено се използват модеми и комуникационни карти - те са разгледани по-подробно по-долу.
RCD се въвеждат в системата, за да се гарантира надеждността на предаването на информация - те изпълняват процедури за откриване и по-рядко автоматично коригиране на грешки. Откриването на грешки се извършва или чрез анализиране на формата на получения сигнал, или чрез аритметично преброяване на контролните знаци, допълнително въведени в предаваната информация според различни алгоритми (информационен излишък). Използването на резервиране на информация в много случаи се оказва за предпочитане, тъй като осигурява по-голяма способност за откриване, а понякога позволява и автоматично коригиране на грешки (вижте раздела "Устойчиво на смущения кодиране на информация" в глава 20 "Качество и ефективност на информационните системи").
Устройствата за повикване се изискват в ADF само когато работят по комутируеми комуникационни канали за връзка с извикания абонат. Такива устройства могат да бъдат ръчни илиавтоматичен.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: