обеспечивающими информационное взаимодействие между процессами в разных ЭВМ. Типичная структура ЛВС изображена на рис. 1.5. Сопрягаются ЭВМ с помощью моноканала - единого для всех ЭВМ сети канала передачи данных. В моноканале наиболее широко используются скрученная пара проводов, коаксиальный кабель или волоконно-оптическая линия. Длина моноканала не превышает обычно нескольких сотен метров. При этом пропускная способность моноканала составляет 10-10 бит/с, что достаточно для обеспечения информационной связи между десятками ЭВМ. ЭВМ сопрягаются с моноканалом с помощью сетевых адаптеров (СА), иначе контроллеров, реализующих операции ввода - вывода данных через моноканал. Наличие в сети единственного канала для обмена данными между ЭВМ существенно упрощает процедуры установления соединений и обмена данными между ЭВМ. Поэтому сетевое программное обеспечение ЭВМ оказывается более простым, чем в вычислительных сетях, содержащих сеть передачи данных, и легко встраивается даже в микро-ЭВМ. Вследствие этого локальные вычислительные сети оказываются эффективным средством построения сложных СОД на основе микро- и мини-

ЭВМ.

Терминалы пользователей

О

О

Моноканал

Рис. 1.5. Локальная вычислительная сеть Терминалы пользователей

Локальные вычислительные сети получают широкое применение в системах автоматизации проектирования и технологической подготовки производства, системах управления производством, транспортом, снабжением и сбытом (учрежденческих системах), а также и системах автоматического управления технологическим оборудованием, создаваемых на основе микро- и мини-ЭВМ, в частности в гибких производственных системах.

Классификация СОД. Классифицируются СОД в зависимости от способа построения (рис. 1.6). СОД, построенные на основе отдельных ЭВМ, вычислительных комплексов и систем, образуют класс сосредоточенных (централизованных) систем, в которых вся обработка реализуется ЭВМ, вычислительным комплексом или специализированной системой. Системы телеобработки и вычислительные сети относятся к классу распределенных систем, в которых процессы обработки данных рассредоточены по многим компонентам. При этом системы телеобработки считаются распре деленными в некоторой степени условно, поскольку основные функции обработки данных здесь реализуются централизованно - в одной ЭВМ или вычислительном комплексе.

Существенное влияние на организацию СОД оказывают технические возможности средств, используемых для сопряжения (комплексирования) ЭВМ. Основным элементом сопряжения является интерфейс, определяющий число линий для передачи сигналов и данных и способ (алгоритм) передачи информации 110 линиям. Все интерфейсы, используемые в вычислительной технике и связи, разделяются на три класса: параллельные, последовательные и связные (рис. 1.7). Параллельный интерфейс состоит из большого числа линий, данные по которым передаются в

параллельном коде - обычно в виде 8 - 128-разрядных слов. Параллельные интерфейсы имеют большую пропускную способность, как правило, 106-108 бит/с. Столь большие скорости передачи данных обеспечиваются за счет ограниченной длины интерфейса, которая обычно составляет от нескольких метров до десятков метров и в редких случаях достигает сотни. Последовательный интерфейс состоит, как правило, из одной линия, данные по которой передаются в последовательной ходе. Пропускная способность последовательных интерфейсов обычно составляет 10-10 бит/с при длине линии от десятков метров до километра. Связные интерфейсы содержат каналы связи, работа которых обеспечивается аппаратурой передачи данных, повышающей (в основном с помощью физических методов) достоверность передачи. Связные интерфейсы обеспечивают передачу данных на любые расстояния, однако с небольшой скоростью - в пределах от 103 до 105 бит/с. Применение связных интерфейсов экономически оправдывается на расстояниях, не меньших километра.

Системы обработки данных

Я)

Вычислительные комплексы

Сосредоточенные системы

--

Вычислительные

сети

2

•г «3

Распеределенные системы

Рис. 1.6. Классификация СОД

Параллельные интерфейсы

10-4 10-3 10-2 10-1

101 102 103 104 км

1

Рис. 1.7. Характеристики интерфейсов

В сосредоточенных системах применяются в основном параллельные интерфейсы, используемые для сопряжения устройств и построения многомашинных и многопроцессорных комплексов, и только в отдельных случаях, чаще для подключения периферийных устройств, применяются последовательные интерфейсы. Параллельные интерфейсы обеспечивают передачу сигналов прерывания, отдельных слов и блоков данных между сопрягаемыми ЭВМ и устройствами.

В распределенных системах из-за значительности расстояний между компонентами применяются последовательные и связные интерфейсы, которые исключают возможность передачи сигналов прерывания между сопрягаемыми устройствами и требуют представления данных в виде сообщений, передаваемых с помощью операций ввода - вывода. Различие способов предъявления данных в параллельных, последовательных и связных интерфейсах и в пропускной способности интерфейсов существенно влияет на организацию обработки данных и, следовательно, программного обеспечения СОД.

1.2. СОСТАВ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ

Системы обработки данных строятся из технических и программных средств, существенно различающихся по своей природе. Поэтому СОД принято рассматривать как совокупность двух составляющих: технических средств и программного обеспечения. Функционирование СОД определяется взаимодействием программных и технических средств, в результате чего свойства системы проявляются как совокупные свойства технических и программных средств.

Технические средства. Основу СОД составляют технические средства -оборудование, предназначенное для ввода, хранения, преобразования и вывода данных. Состав технических средств определяется структурой (конфигурацией) СОД, т. е. тем, из каких частей (элементов) состоит система и каким образом эти части связаны между собой. Математическая форма представления структуры - граф, вершины которого соответствуют элементам системы, а ребра (дуги) - связи между элементами. Инженерная форма представления структуры - схема. Таким образом, схема и граф тождественны по содержанию и различны по форме. В схеме для изображения элементов используются различные геометрические фигуры, а для изображения связей - линии многих типов. За счет этого схема приобретает большую по сравнению с графом наглядность. Основные элементы структуры СОД - устройства: процессоры, устройства запоминающие ввода - вывода, сопряжения с объектами и др. Устройства, связываются с помощью интерфейсов, включающих в себя совокупность линий или каналов передачи данных (линий связи).

Пример структуры, представленной на уровне устройств, приведен на рис. 1.8. В состав рассматриваемого комплекса входят две ЭВМ, каждая из которых снабжена тремя каналами ввода -вывода МКО, СК1 и СК2, двумя накопителями на магнитных дисках НМД1 и НМД2 и дисплеями Д1 и Д2, подключенными через контроллер КД к мультиплексному каналу МКО. Машины связаны с общим для них набором внешних запоминающих устройств - накопителями на магнитных дисках НМДЗ и НМД4 и магнитных лентах НМЛ1 - НМЛ4, которые подключены к селекторным каналам СК2 через соответствующие контроллеры КНМД и КНМЛ. К ЭВМ подключены мультиплексоры передачи данных МПД1 и МПД2, каждый из которых обслуживает четыре какала связи КС1 - КС4 и КС5 - КС8. На рисунке линиями представлены следующие интерфейсы: интерфейс прямого управления, сопрягающий процессоры ЭВМ1 и ЭВМ2; интерфейсы оперативной памяти, связывающее оперативную память с процессором и каналами ввода - вывода МК0, СК1 в СК2; интерфейсы ввода - вывода, связывающие каналы ввода - вывода с контроллерами запоминающих устройств и устройств ввода - вывода; малые интерфейсы, посредством которых накопители и устройства ввода - вывода подключаются к соответствующим контроллерам.

Структура сложных систем при представлении ее на уровне устройств может оказаться настолько сложной, что теряет обозримость и выходит за рамки возможностей методов исследования, используемых при анализе и синтезе систем. В таких случаях структура описывается на более высоком уровне, когда в качестве элементов выступают ЭВМ, многопроцессорные комплексы и сложные подсистемы, которые изображаются одной вершиной графа. Таким образом, элемент структуры СОД - это прежде всего удобное понятие, но не физическое свойство объекта. Главное требование к изображению структуры - информативность.