10
Содержание
П/п | Стр. |
1. Составляющие и основные характеристики компьютерных систем | 3 |
2. Импортирование данных из других источников (БД, электронные таблицы, текстовые файлы). Экспорт данных. | 14 |
Список литературы | 16 |
Составляющие и основные характеристики компьютерных систем.
Содержание:
-
Понятие «компьютерные системы».
-
Компьютер.
-
Локальные и глобальные сети.
Понятие «компьютерные системы».
Сегодня под термином «компьютерные системы» подразумевают:
-
непосредственно компьютер с установленным на него системным и прикладным программным обеспечением, а также электронные носители данных;
-
локальные и глобальные компьютерные сети.
Как для любой системы, можно выделить четыре базовых характеристики компьютерных систем:
-
отношение стоимость/производительность;
-
надежность и отказоустойчивость;
-
масштабируемость;
-
совместимость и мобильность программного обеспечения.
Составляющие компьютерной системы, как информационной, могут выполнять 5 основных функций (одну или несколько сразу):
-
получение информации из внешних источников;
-
выдача информации;
-
хранение информации;
-
передача информации;
-
обработка информации0.
Рассмотрим отдельно компьютеры, локальные и глобальные сети.
Компьютер.
По областям применения и соответственно предъявляемым требованиям компьютеры можно классифицировать:
-
Персональные компьютеры и рабочие станции.
Появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это прежде всего – «дружественные пользовательские интерфейсы», а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.
Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода.
-
X-терминалы.
Представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных терминалов. Занимают промежуточное положение между персональными компьютерами и рабочими станциями.
Типовой X-терминал включает следующие элементы: экран высокого разрешения; микропроцессор: на базе Motorola, RISC и т.д.; отдельный графический сопроцессор; базовые системные программы; программное обеспечение сервера; переменный объем локальной памяти; порты для подключения клавиатуры и мыши; переферийные устройства.
-
Серверы.
Прикладные многопользовательские коммерческие и бизнес системы требуют перехода к модели вычислений «клиент-сервер» и распределенной обработке. В распределенной модели «клиент-сервер» часть работы выполняет сервер, а часть пользовательский компьютер. Существует несколько типов серверов, ориентированных на разные применения: файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер, сервер приложений. Таким образом, тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).
С другой стороны существует классификация серверов, определяющаяся масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер).
Современные серверы характеризуются: наличием двух или более центральных процессоров; многоуровневой шинной архитектурой, а также множество стандартных шин ввода/вывода; поддержкой технологии дисковых массивов RAID; поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая позволяет распределять задания по нескольким центральным процессорам или режима асимметричной многопроцессорной обработки, которая допускает выделение процессоров для выполнения конкретных задач; работают под управлением операционных систем UNIX, Windows; высокой степенью расширяемости, гибкости и адаптируемости0.
-
Мейнфреймы.
Это синоним понятия «большая универсальная ЭВМ». Они могут включать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.
-
Кластерные архитектуры.
Кластерная система определяется как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих собой единый узел обработки информации.
Обладает следующими основными характеристиками: высокая готовность; высокая пропускная способность; удобство обслуживания системы: общие базы данных могут обслуживаться с единственного места, прикладные программы могут инсталлироваться только однажды на общих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами кластера; расширяемость: увеличение вычислительной мощности кластера достигается подключением к нему дополнительных компьютеров.
Главная особенность структуры ЭВМ заключается в том, все устройства ЭВМ обмениваются информацией через системную шину. К системной шине подключён центральный процессор (или несколько процессоров), оперативная, постоянная и кеш-память, которые выполнены в виде микросхем. Упомянутые компоненты монтируются на материнской плате. К материнской плате присоединяются платы внешних устройств: видеоадаптер, звуковая плата, сетевая плата и др. В зависимости от сложности устройств на этих платах могут располагаться другие специализированные процессоры: математический, графический и др. С помощью проводов к материнской плате подключены жёсткий диск, гибкий диск и устройство чтения оптических дисков.
Любой персональный компьютер содержит следующие основные элементы:
-
процессор - устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных, основные характеристики: тактовая частота, длина слова, архитектура;
-
системная шина: система объединённых проводов для передачи информации между подключёнными к ней устройствами ЭВМ, по шине передаётся информация трёх типов: данные, адреса данных, команды;
-
материнская плата с чипсетом;
-
внутренняя память: конструктивно выполняется в виде модулей, представляющих собой несколько микросхем на небольшой плате и предназначено для хранения промежуточных данных, к которым необходим максимально быстрый доступ, основные характеристики памяти: ёмкость, время доступа, стоимость хранения единицы информации;
-
внешние устройства: делятся на устройства ввода, устройства вывода и внешние запоминающие устройства, основной обобщающей характеристикой внешних устройств может служить скорость передачи данных:
Тип устройства | Направление передачи данных | Скорость передачи, Кбайт/с |
Клавиатура | ввод | 0,01 |
Мышь | ввод | 0,02 |
Голосовой ввод | ввод | 0,02 |
Сканер | ввод | 200 |
Голосовой вывод | вывод | 0,06 |
Строчный принтер | вывод | 1,00 |
Лазерный принтер | вывод | 100 |
Оптический диск | ЗУ | 7800 |
Магнитная лента | ЗУ | 2000 |
Магнитный диск | ЗУ | 25000 |
Флоппи диск | ЗУ | 40 |
В качестве внешней памяти в ПЭВМ применяются носители, использующие различные физические принципы:
-
магнитные диски - это основные носители, отличаются наибольшей скоростью передачи данных, однако надёжность хранения информации на магнитных дисках не слишком высока;
-
гибкие магнитные диски: низкая стоимость и надёжность;
-
компакт диски: высокая ёмкость, низкая цена, высокая надёжность…
-
Монитор. Средство отображения графической и тестовой информации.
В качестве общих характеристик можно выделить такие, как:
-
Быстродействие (производительность):
Быстродействием компьютера называется скорость, с которой он выполняет определенную последовательность запросов (определяется скоростью работы процессора, пропускной способностью шины данных или скоростью обмена с внутренними и внешними устройствами).
По отношению к современным компьютерам трудно применима, так как мощность компьютеров растет как за счет повышения производительности, так и за счет усложнения архитектуры0.
Основу для сравнения различных типов компьютеров между собой дают стандартные методики измерения производительности.
Единицей измерения производительности компьютера является время: компьютер, выполняющий тот же объем работы за меньшее время является более быстрым. Время выполнения любой программы измеряется в секундах. Часто производительность измеряется как скорость появления некоторого числа событий в секунду, так что меньшее время подразумевает большую производительность.
Для измерения времени работы процессора на данной программе используется специальный параметр - время ЦП (CPU time), которое не включает время ожидания ввода/вывода или время выполнения другой программы. Очевидно, что время ответа, видимое пользователем, является полным временем выполнения программы, а не временем ЦП. Время ЦП может далее делиться на время, потраченное ЦП непосредственно на выполнение программы пользователя и называемое пользовательским временем ЦП, и время ЦП, затраченное операционной системой на выполнение заданий, затребованных программой, и называемое системным временем ЦП.
Время ЦП для некоторой программы может быть выражено двумя способами: количеством тактов синхронизации для данной программы, умноженным на длительность такта синхронизации, либо количеством тактов синхронизации для данной программы, деленным на частоту синхронизации.
Важной характеристикой, часто публикуемой в отчетах по процессорам, является среднее количество тактов синхронизации на одну команду.
Таким образом, производительность ЦП зависит от трех параметров: такта синхронизации, среднего количества тактов на команду и количества выполняемых команд. Когда сравниваются две машины, необходимо рассматривать все три компоненты, чтобы понять относительную производительность.
Альтернативные единицы измерения
-
MIPS - миллион команд в секунду. В общем случае – это скорость операций в единицу времени, т.е. для любой данной программы MIPS есть просто отношение количества команд в программе к времени ее выполнения. Однако использование MIPS в качестве метрики для сравнения наталкивается на три проблемы: зависимость от набора команд процессора, зависимость от программы, может меняться по отношению к производительности в противоположенную сторону.
-
MFLOPS. Обычно для научно-технических задач производительность процессора оценивается в MFLOPS (миллионах чисел-результатов вычислений с плавающей точкой в секунду, или миллионах элементарных арифметических операций над числами с плавающей точкой, выполненных в секунду). Как единица измерения, MFLOPS, предназначена для оценки производительности только операций с плавающей точкой, и поэтому не применима вне этой ограниченной области.
Тесты: INPACK (Ливерморские циклы) - это набор фрагментов фортран программ, каждый из которых взят из реальных программных систем; LINPACK - это пакет фортран-программ для решения систем линейных алгебраических уравнений; SPECint92 и SPECfp92 - базируются на реальных прикладных программах широкого круга пользователей и т.д.
-
Пропускная способность системы - определяет пиковую производительность мультипрограммной системы, измеряемую количеством выполненных заданий в минуту. Приводящийся в отчете график пропускной способности системы показывает, как она работает при различных нагрузках.
-
Надёжность: время наработки на отказ и временем эксплуатации.
-
Стоимость и удобство работы.
-
Количество процессоров, объём оперативной памяти, объем внешней памяти.
-
Поддерживаемое прикладное и системное программное обеспечение.
Локальные и глобальные сети.
Вычислительная сеть - это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных.
В зависимости от удалённости ЭВМ, входящих в ВС, сети условно разделяют на локальные и глобальные:
-
Локальная сеть - это группа связанных друг с другом ЭВМ, расположенных в ограниченной территории, например, в здании. Расстояния между ЭВМ в локальной сети может достигать нескольких километров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.
-
Большие сети называются глобальными. Глобальная сеть может включать в себя другие глобальные сети, локальные сети и отдельные ЭВМ. Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия.
Для характеристики архитектура сети используют понятия логической и физической топологии:
-
Физическая топология - это физическая структура сети, способ физического соединения всех аппаратных компонентов сети. Существует несколько видов физической топологии:
-
Шинная топология. Наиболее простая, которой кабель идёт от ЭВМ к ЭВМ, связывая их в цепочку. Такие сети более дёшевы, однако если узлы сети расположены по всему зданию, то гораздо более удобным оказывается использование звездообразной топологии.
-
При физической звездообразной топологии каждый сервер и рабочая станция подключаются к специальному устройству – центральному концентратору, который осуществляет соединение пары узлов сети – коммутацию.
-
Если сеть имеет много узлов, причём многие располагаются на большом удалении друг от друга, то расход кабеля при использовании звездообразной топологии будет большим. Кроме того, к концентратору можно подключить лишь ограниченное число кабелей. В таких случаях применяется распределённая звездообразная топология, при которой несколько концентраторов соединяются друг с другом.
-
Кроме рассмотренных видов соединений может применяться также кольцеобразная топология, при которой рабочие станции соединены в кольцо. Такая топология практически не используется для локальных сетей, но может применяться для глобальных.
-
Логическая топология сети определяет способ, в соответствии с которым устройства сети передают информацию от одного узла к следующему. Различают два вида логической топологии: шинную и кольцевую0.
Сеть в общем случае можно представить как совокупность следующих элементов:
-
Узлов обработки информации:
-
Файловый сервер предоставляет доступ к данным, которые хранятся во внешней памяти сервера. Таким образом, на файловый сервер возложены все задачи по безопасности хранения данных, поиску данных, архивированию и др. Внешняя память сервера становится распределяемым ресурсом, так как её могут использовать несколько клиентов.
-
Сервер печати организует совместное использование принтера.
-
Модемный пул представляет собой ЭВМ, снабжённую особой сетевой платой, к которой можно подключить несколько модемов. Таким образом, достигается определённая экономия, когда, например, десять ЭВМ работают, используя три модема.
-
Прокси-сервер не только использует единственное соединение с Internet, но и предоставляет свою память для хранения временных файлов, что ускоряет работу с сетью.
-
Главной задачей маршрутизатора является поиск кратчайшего пути, по которому будет отправлено сообщение, адресованное некоторой ЭВМ в глобальной сети. Маршрутизатор представляет собой либо специализированную ЭВМ, либо обычную ЭВМ со специальным программным обеспечением.
-
Сервер приложений используется для выполнения программ, которые по каким-то причинам нецелесообразно или невозможно выполнить на других сетевых ЭВМ. Очевидной причиной может быть недостаточная производительность клиентских ЭВМ. Другая причина – использование каких-нибудь стандартных библиотек, копирование которых на каждую клиентскую ЭВМ трудоёмко и, кроме того, создаёт возможность несогласованности версии библиотеки. Такой сервер должен иметь большой объём основной и внешней памяти и высокую производительность.
-
Сервера баз данных.
-
Каналы связи (среда обмена данными между узлами):
-
Беспроводные оптические линии связи.
-
Волоконно – оптические линии связи.
-
Радиоканалы, в том числе и спутниковые.
-
На основе медного кабеля: экранированная и неэкранированная витая пара, толстый и тонкий коаксиал и т.д. Основными характеристиками сетевого кабеля являются скорость передачи данных и максимально допустимая длина. Обе характеристики определяются физическими свойствами кабеля.
В построении современной информационной среды предприятия большую роль играет наличие соответствующей кабельной системы, которая должна быть создана в соответствии с принятыми стандартами, быть универсальной, масштабируемой, иметь гибкую структуру и высоконадежной.
В начале 90-х годов была принята концепция Структурированной Кабельной Системы, предоставляющей комплекс услуг по передаче данных, голосовой и видеоинформации. Необходимость в определении стандартов была вызвана стремлением обеспечить взаимодействие оборудования от различных производителей и, в целом, защитить средства, инвестируемые в создание коммуникационной инфраструктуры.
-
Аппаратура коммутации (можно также назвать узлами обработки информации, но на уровне транспорта):
-
Розетки, разъёмы, панели и т.д.
-
Модемы. Это устройство связи ЭВМ по телефонным линиям. По телефонной сети любые данные могут передаваться лишь в аналоговой форме. Данные от ЭВМ поступают в цифровом виде. Задача модема заключается в преобразовании цифровых данных в аналоговую форму и наоборот.
-
Сетевые карты. Представляют собой дополнительные платы, устанавливаемые на материнскую плату ПЭВМ. К сетевой плате подключаются сетевые кабели. Сетевая плата определяет тип локальной сети.
-
Концентраторы.
-
Коммутаторы.
-
Маршрутизаторы.
-
Шлюзы.
Основными характеристиками сетей являются:
-
Время доставки сообщений. Определяется как статистическое среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом.
-
Производительность сети. Представляет собой суммарную производительность серверов.
-
Стоимость обработки данных. Стоимость обработки данных определяется как стоимостью средств, используемых для обработки, так и временем доставки и производительностью сети.
-
Тип сети. Определяется строением и принципами работы сети передачи данных, которые описываются протоколом. Протокол - это система правил, определяющих формат и процедуры передачи данных по сети.
-
Скорость передачи данных. В настоящее время для локальных сетей широко используются два основных значения скорости функционирования сети – 10 Mbit/s в соответствии со стандартом IEEE 802.3 (10Base-T) и 100 Mbit/s в соответствии со стандартом IEEE 802.12 (100Base-TX), а также 1000 Mbit/s (1Gbit/s) в соответствии со стандартом IEEE 802.3ab (1000Base-TX).
-
Надёжность работы сети0.
Импортирование данных из других источников (БД, электронные таблицы, текстовые файлы). Экспорт данных.
В связи с возрастающим значением и роли информации в жизни современного общества, значительно увеличившимся объёмом хранимой, получаемой и обрабатываемой информации, возникла базовая задача структурирования данных (информация, представленная в виде, позволяющем автоматизировать ее сбор, хранение и дальнейшую обработку человеком или информационным средствам).
Термин структурирование означает приведение к единым представлениям и форматам.
Так как задачи и предъявляемые требования к автоматизированным системам различны, то были разработаны и используются различные формы представления информации.
Можно выделить следующие формы, используемые в информационных системах (в порядке усложнения):
-
Текстовые файлы. Представляют собой либо последовательность символов алфавитов и управляющих символов (форматы с расширением «*.txt», характеризуются различными кодировками), либо бинарные файлы, позволяющие усложнить структуру текста внесением графических и иных объектов (файлы «*.doc», «*.rtf» и т.д.).
-
Электронные таблицы. Представляют собой совокупность однородных структур, имеющих одинаковые по смыслу поля.
-
Файлы баз данных. Строятся на основе электронных таблиц, связанных между собой, на уровне файловых систем представлены одним или множеством файлов.
Для эффективной работы с информацией необходимо обеспечить обмен данными между текстовыми файлами, электронными таблицами и базами данных, а также обеспечить вывод на печать и зрительное восприятие.
Обмен данных состоит из импорта и экспорта:
-
Импорт данных – предоставление информационной системой необходимых данных внешней среде в определённом формате.
-
Экспорт данных – получение и интегрирование данных из внешней среды информационной системой в понятном для неё формате с соблюдением целостности.
В этом случае очень важно, чтобы источник и получатель информации использовали одни и те же форматы представления данных, иначе графика будет воспринята как текст, музыка как видео, что повлечёт за собой нарушение целостности системы, которая попытается неправильно использовать эти данные. В условиях современных банков данных это может повлечь за собой огромный ущерб.
Поэтому эта проблема сегодня решается двумя способами:
-
Разработка стандартов на представление информации как на уровне государства, так на уровне общеиспользуемых приложений и СУБД, например:
-
графические файлы: «*.bmp», «*.jpg», «*.tiff», «*.gif» и т.д.;
-
файлы видео: «*.avi», «*.mpeg», «*.asf» и т.д.;
-
файлы баз данных: «*.db», «*.mdb», «*.dbf» и т.д.;
-
Разработка объектных технологий.
Список литературы
1. Внутри Internet Методы поиска информации, Кузнецов С.Д., - Познавательная книга +. - М. – 2001.
2. Глобальные телесети новостей на информационном рынке, Орлова В.В., - РИП-Холдинг. –М. - 2003
3. Глобальный бизнес и информационные технологии. Современная практика и рекомендации, Попов В.М., Маршавин Р.А., - Финансы и статистика. –М. - 2001.
4. Информатика. Учебник. –М. - 1999 .
0 . Глобальный бизнес и информационные технологии. Современная практика и рекомендации, Попов В.М., Маршавин Р.А., - Финансы и статистика. –М. - 2001.
0 Информатика. Учебник. –М. - 1999 .
0 Информатика. Учебник. –М. - 1999 .
0 Глобальные телесети новостей на информационном рынке, Орлова В.В., - РИП-Холдинг. –М. - 2003
0 Внутри Internet Методы поиска информации, Кузнецов С.Д., - Познавательная книга +. - М. – 2001.