1.1.2. Общие сведения о системах телеобработки данных

Под телеобработкой понимается обработка данных (прием данных от источника, их преобразование вычислительными средствами и выдача результатов потребителю), передаваемых по каналам связи. Различают системную и сетевую телеобработку [2].

Системная телеобработка основана на принципе централизованной обработки данных, когда удаленным пользователям, как правило, не имеющим своих вычислительных ресурсов, обеспечивается доступ к ресурсам одной высокопроизводительной ЭВМ (мэинфрейма) или вычислительной системы по каналам связи.

Сетевая телеобработка основана на принципе распределенной обработки данных, реализуемой совокупностью ЭВМ, объединенных в сеть и взаимодействующих между собой с помощью каналов связи и специального сетевого оборудования. В сетях ЭВМ обеспечивается доступ локальных и удаленных пользователей к распределенным в сети информационно-вычислительным ресурсам и базам данных.

Системная телеобработка данных получила наибольшее распространение в 70-х - 80-х годах ХХ века, в настоящее время продолжает широко использоваться в различных отраслях экономики, промышленности и в военном деле. Реализация данного вида обработки информации осуществляется на основе использования систем телеобработки данных (СТОД).

Система телеобработки данных представляет собой совокупность технических и программных средств, обеспечивающих одновременный и независимый удаленный доступ большого количества абонентов (пользователей, объектов управления) к централизованным информационно-вычислительным ресурсам.

Структурная схема типовой системы телеобработки данных приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Структура системы телеобработки данных

Технические средства СТОД, как правило, включают в себя:

- универсальную ЭВМ (ПЭВМ, вычислительный комплекс или систему);

- устройства сопряжения (УС) ЭВМ с аппаратурой передачи данных (АПД);

- аппаратуру передачи данных с линиями связи, образующими в совокупности каналы связи (КС);

- абонентские пункты (АП).

ЭВМ является основным элементом и обеспечивает решение задач по обработке данных и управлению всей системой в целом.

Устройства сопряжения предназначены для обеспечения физического и логического согласования ЭВМ и аппаратуры передачи данных. В качестве УС применяются линейные адаптеры, мультиплексоры передачи данных, связные процессоры и т.п.

Абоненты системы (пользователи, технические объекты) подключаются к ЭВМ с помощью каналов связи. Каждый канал связи состоит из линии связи, по которой передаются сигналы, и аппаратуры передачи данных, преобразующей дискретные данные в сигналы, соответствующие конкретному типу линии связи, и наоборот. Канал связи может обслуживать единственного абонента, образуя двухточечное соединение (линия связи 1 на рис. 1.1), или одновременно нескольких абонентов, образуя многоточечное соединение (линия связи 2 на рис. 1.1). В этом случае абоненты разделяют между собой канал во времени, принимая адресованные им данные и снабжая передаваемые данные адресом (номером) источника.

Для передачи информации могут использоваться некоммутируемые (постоянно выделенные абоненту) и коммутируемые каналы. В последнем случае для подключения удаленных абонентов могут использоваться телефонные линии связи и автоматические телефонные станции (АТС) (линия связи 3 на рис. 1.1).

Абоненты взаимодействую с ЭВМ через абонентские пункты. Абонентский пункт содержит в своем составе АПД, обслуживающую канал связи, набор ПУ, используемых для ввода-вывода данных, и обеспечивает обмен данными между каналом связи и периферийными устройствами. В качестве ПУ абонентских пунктов наиболее широко используются различные клавиатуры, дисплеи и печатающие устройства.

Функционирование технических средств систем телеобработки поддерживается программными средствами. Программные средства СТОД включают в себя специальные модули операционной системы ЭВМ, прикладные или пользовательские программы, реализующие телекоммуникационные методы доступа к информации и обеспечивающие решение следующих задач:

- управление работой ЭВМ в различных режимах телеобработки;

- прием данных от абонентов и их редактирование;

- управление очередями на прием и передачу данных;

- организация соединений с требуемыми абонентами;

- передача результатов обработки данных абонентам;

- обработка ошибок и восстановление работоспособности системы.

Системы телеобработки данных обеспечивают решение следующих задач:

- дистанционные вычисления, при выполнении которых с АП по каналам связи в ЭВМ вводятся исходные данные, а обратно выдаются результаты их обработки;

- дистанционный информационно-справочный режим, при котором по запросам АП из баз данных ЭВМ им предоставляется необходимая информация;

- дистанционный режим сбора данных, формируемых абонентами системы;

- коллективный доступ к ЭВМ абонентов с удаленных АП.

Таким образом, основной целью создания и основным достоинством систем телеобработки является повышение эффективности обработки данных за счет оперативного приема их непосредственно от источников информации и выдачи результатов обработки к местам их использования. Кроме того, телеобработка позволяет эффективно использовать мощные ЭВМ за счет высокого уровня их загрузки и возможности создания на их основе больших баз данных.

Наряду с указанными достоинствами СТОД имеют и ряд существенных недостатков:

- неравномерная интенсивность запросов от абонентских пунктов может привести к частичному простою оборудования ЭВМ или возникновению пиковых нагрузок;

- отказ или сбой функционирования центральной ЭВМ приводит к нарушению работоспособности всей системы телеобработки;

- отказ отдельных каналов связи делает полностью невозможным взаимодействие соответствующих абонентских пунктов с ЭВМ;

- невозможность информационного взаимодействия между различными СТОД.

Недостатки централизованных систем телеобработки данных и технологический прорыв в области производства электронных компонентов привели к возникновению концепции объединения удаленных друг от друга ЭВМ в единую систему. Реализация данной концепции привела к созданию сетей ЭВМ и технологии распределенной обработки данных. Наиболее широкое внедрение сетей ЭВМ во все сферы человеческой деятельности началось в середине 70-х годов ХХ века и продолжается по настоящее время.

Сеть ЭВМ (вычислительная сеть, компьютерная сеть) ‑ это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством абонентских систем, взаимодействующих между собой посредством телекоммуникационной сети.

Абонентская система (АС) ‑ это совокупность аппаратных и программных средств ЭВМ (ПЭВМ, рабочей станции, вычислительного комплекса и т.п.), периферийного оборудования и средств связи с телекоммуникационной сетью, реализующих прикладные процессы.

Телекоммуникационная сеть (ТКС) ‑ это совокупность физических линий связи, аппаратных и программных средств, обеспечивающих информационное взаимодействие абонентских систем.

Прикладные процессы ‑ это различные процедуры ввода, хранения, обработки и выдачи информации, выполняемые абонентскими системами по запросам и в интересах пользователей вычислительной сети.

Обобщенная схема сети ЭВМ представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Обобщенная схема сети ЭВМ

Целесообразность создания сетей ЭВМ обусловливается двумя основными факторами:

- возможностью использования территориально рассредоточенными пользователями программного обеспечения и информационных ресурсов, размещенных в различных абонентских системах сети;

- возможностью организации распределенной обработки данных вычислительными ресурсами нескольких абонентских систем сети для решения особо сложных задач.

В общем случае сети ЭВМ позволяют:

- обеспечить широкий дистанционный доступ пользователей к аппаратным, программным и информационным ресурсам сети;

- повысить уровень загрузки и эффективность использования оборудования абонентских систем сети;

- оперативно перераспределять нагрузку между вычислительными средствами абонентских систем с целью недопущения ее пиковых значений;

- создавать распределенные по сети и централизованные базы данных;

- увеличить надежность обработки и передачи данных за счет избыточности и возможности резервирования отдельных технических компонентов сети.

Сети ЭВМ могут характеризоваться совокупностью показателей качества, к основным из которых относятся следующие:

- функциональные возможности сети ‑ перечень основных информационно-вычислительных услуг, предоставляемых пользователям сети;

- производительность сети ‑ среднее количество запросов пользователей сети, обслуживаемых за единицу времени;

- пропускная способность сети ‑ объем данных, передаваемых по сети или отдельному ее сегменту за единицу времени;

- надежность сети ‑ среднее время наработки на отказ основных компонентов сети;

- информационная безопасность сети ‑ вероятность несанкционированного доступа к обрабатываемой и передаваемой по каналам сети информации;

- масштабируемость сети ‑ возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.