Лекция: Понятие о системах телеобработки

Расширение сферы использования 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. Для этих компьютеров 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. 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.

Пользователи, находящиеся на значительном удалении друг от друга и от самой вычислительной системы, могут использовать специальные средства (аппаратуру) для передачи данных между удаленным абонентским пунктом и вычислительной системой. Подобная вычислительная система, включающая в свой состав аппаратуру передачи данных, называется системой телеобработки данных или просто системой телеобработки.

Основным назначением системы телеобработки является 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:

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

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

Таким образом, системы телеобработки позволяют:

· повысить эффективность использования дорогостоящего оборудования, расширяя число пользователей, удаленных от вычислительной системы;

· 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, предназначенные для многочисленных пользователей.

Все это, естественно, способствует более широкому внедрению вычислительной техники в управление подразделениями пожарной охраны. Например, системы телеобработки широко используются в автоматизированных системах управления с рассредоточенными на значительной территории защищаемыми объектами, в информационно-вычислительных системах взаимодействия рассредоточенных пользователей и т.п.

В зависимости от режимов работы различают следующие системы телеобработки.

1. Системы сбора данных, которые являются самыми простыми системами телеобработки и обеспечивают передачу информации в одном направлении, то есть от абонентских пунктов 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 данных систем является наличие достаточно большого банка данных, обеспечивающего пользователей необходимой информацией и двухсторонняя передача информации, хотя все еще ограниченного характера и фиксированной структуры.

3. Информационно-управляющие системы, основным назначением которых 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 основную часть ресурсов системы.

4. Системы реального времени. К этим системам относятся информационно-управляющие системы, обеспечивающие передачу и обработку данных со скоростью, соответствующей скорости протекания управляемого или контролируемого процесса. Как и все предыдущие, данные системы относятся к проблемно ориентированным системам.

5. Системы коллективного пользования.В отличие от перечисленных выше систем, данные системы являются более универсальными и ориентированы на интерактивный режим работы удаленных пользователей. Класс решаемых при этом задач различен и ограничивается только аппаратными и функциональными возможностями самой системы телеобработки.

Независимо от режима работы, любая из систем телеобработки выполняет следующие характерныефункции телеобработки:

· ввод-вывод информации с удаленных абонентских пунктов;

· 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, составляющихпроцедуры 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 осуществляется с помощью специального языка управления заданиями.

Естественно, что реализация этих функций должна обеспечиваться взаимосвязанным комплексом технических и программных средств, совокупность которых образует систему телеобработки. 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 данныхс 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, обеспечиваяинтерфейс (взаимодействие)пользователя с системой телеобработки.

С начала 60-х годов многие фирмы занялись производством оборудования для систем телеобработки. Поэтому почти сразу же возникли проблемы стандартизации, унификации и стыковки выпускаемого оборудования. В связи с этим к разработке систем телеобработки подключились различные национальные и международные организации, 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» вычислительным системам. Под открытойвычислительной системойпонимается такая система, которая при соблюдении определенных требований (правил открытости) может быть без каких-то дополнений или изменений подключена к другой открытой системе. И если раньше каждая фирма использовала свои собственные стандарты на конструктивное исполнение устройств и средств их сопряжения, то с переходом к открытым системам разработка устройств стала осуществляться с учетом международных стандартов на интерфейсы. Например, открытая система телеобработки предполагает использование стандартного международного интерфейса для подключения внешнего оборудования. Соответственно, любое внешнее оборудование, рассчитанное на подключение к открытой системе телеобработки, должно использовать данный интерфейс. При этом следует отметить, что состав и функции подключаемого устройства не являются определяющими.

Одним из важнейших элементов стандартизации любой сложной системы, в том числе и системы телеобработки, является построение формальной модели взаимодействия ее основных элементов. В процессе функционирования системы телеобработки реализуются разнообразные формы взаимодействия ее элементов, включая передачу физических сигналов по линиям связи и логическое взаимодействие на уровне обмена управляющей информацией. С увеличением сложности системы количественно и качественно возрастает число функций взаимодействия ее элементов, что определяет необходимость разбиения их на группы в соответствии с определенными признаками, например, функциональной независимостью групп, которая подразумевает возможность изменения функций одной группы без изменения функций других групп. Каждой группе функций назначается свой уровень взаимодействия, множество которых образует многоуровневую модель взаимодействия элементов системы. Разбиение на уровни осуществляется таким образом, чтобы каждый уровень был максимально независим от других уровней, то есть изменение параметров одного из них не приводило бы к изменениям в других уровнях. Для систем телеобработки наиболее характерна трехуровневая модель взаимодействия элементов (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Уровни интерфейса систем телеобработки

Самым нижним (первым) уровнем этой модели является физический уровень, на котором определяют физические параметры и правила соединения между собой элементов системы телеобработки, например подключение абонентских пунктов к каналам передачи данных. На данном уровне информация представляется в виде последовательности сигналов, соответствующих двоичным кодам.

Вторым является канальный уровень или уровень звена передачи данных. На этом уровне определяются правила управления передачей информации по коммуникационному каналу. Начиная с данного уровня, в качестве структурной единицы информации рассматривается блок данных, представляющий собой информационную или управляющую последовательность определенной структуры, в общем случае состоящую из заголовка и тела блока. Заголовок содержит адресную и управляющую части, тело блока содержит передаваемую информацию. Блок данных канального уровня принято называть кадром данных. В совокупности физический и канальный уровни определяют подсистему передачи.

Правила (протоколы) взаимодействия абонентов (пользователей) с системой телеобработки определяются третьим уровнем, получившим название пользовательский уровень. Данный уровень является независимым от нижних уровней и позволяет пользователю общаться с системой телеобработки, не касаясь других уровней, то есть ему нет необходимости в подробных знаниях структуры системы телеобработки, ее устройств, а также особенностей передачи информации на физическом и канальном уровнях.