Централизованная и распределенная обработка данных.

Первым способом решения проблемы совместного использования информации был централизованный принцип обработки данных с применением многопользовательского режима (70-е года 20 века). В ту эпоху ЭВМ отличались значительной дороговизной и большими габаритами, поэтому экономически обоснованным было приобретение пользователями одной мощной универсальной ЭВМ, на которой решались практически все классы задач. Для обеспечения доступа к ЭВМ как можно большего числа пользователей к ней подключалось несколько терминалов, обычно территориально расположенных в одном большом зале, или в пределах одного здания.

Преимуществом подобной системы является простота внешних устройств, а также концентрация данных и ресурсов общего пользования в одном месте (что, кстати, облегчало обслуживание ЭВМ).

Основными недостатками централизованной обработки данных были:

- низкая надежность – даже кратковременный выход из строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом;

- низкая производительность – при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме ЭВМ не успевала обслуживать всех пользователей в нужном темпе;

- ограниченная возможность решения разнотипных прикладных задач, т.к. это требовало слишком высокой многофункциональности и универсальности ЭВМ и ОС;

- концентрация большой вычислительной мощности ЭВМ делала компьютеры слишком дорогими и недоступными для одиночных пользователей и небольших предприятий.

С появлением малых ЭВМ, микро-ЭВМ и, наконец, персональных компьютеров возникло логически обоснованное требование перехода к иным информационным технологиям – от использования крупных центральных ЭВМ к распределенной обработке данных. Распределенная обработка данных – обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих собой распределенную систему (т.е. не сосредоточенную в каком-то малом пространстве). Таким образом, имеет место централизация хранения данных и децентрализация вычислительных мощностей по их обработке. В этом заключается важнейшее отличие данных систем от классических многотерминальных систем.

Существуют различные способы объединения нескольких компьютеров в единую систему, отвечающую требованию распределенной обработки. Высшей формой такого объединения является компьютерная сеть.

Под сетью ПЭВМ (или компьютерной сетью) понимают коммуникационную систему, состоящую из двух или более компьютеров и включающую в себя специальные программы и аппаратное обеспечение, используемое для обмена информацией между компьютерами и совместного использования ресурсов. Таким образом, компьютерная сеть представляет собой совокупность трех компонент:

· сети передачи данных (включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации);

· компьютеров, взаимосвязанных сетью передачи данных;

· сетевого программного обеспечения.

Ресурсы сети – это совокупность средств, которыми располагает сеть. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные. Например, устройство печати (принтер), жёсткий диск – это аппаратные ресурсы. Когда все участники компьютерной сети пользуются одним общим принтером, это значит, что они разделяют общий аппаратный ресурс.

Кроме аппаратных ресурсов компьютерные сети позволяют совместно использовать программные ресурсы – программы, доступные многим пользователям сети. Так, например, для выполнения очень сложных и продолжительных расчетов можно подключиться к удаленной большой ЭВМ и отправить вычислительное задание на нее, а по окончании расчетов получить результат обратно.

Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют информационный ресурс. Роль этого ресурса сегодня видна наиболее ярко на примере Интернета, который воспринимается, прежде всего, как гигантская информационно-справочная система.

Основными отличиями компьютерной сети от прочих многомашинных вычислительных комплексов являются:

- размерность – сеть может состоять из десятков и даже сотен ЭВМ, расположенных друг от друга на расстоянии от нескольких метров до тысяч километров;

- разделение функций между ЭВМ – в сети одни машины могут выполнять функции обработки или передачи данных, другие – управление системой, третьи – обслуживанием периферийных устройств и т.д.;

- необходимость решения в сети задачи маршрутизации – т.е. определение оптимального маршрута передачи сообщений от одного компьютера другому; состояние каналов связи в крупной сети постоянно изменяется и в каждый момент времени может возникнуть необходимость искать новый маршрут.

Отметим преимущества, получаемые после объединения отдельных ПК в сеть:

- возрастает оперативность работы;

- появляется возможность организовать доступ всех пользователей к единому информационному ресурсу (например, базе данных), расположенному на одном компьютере;

- снижаются затраты на аппаратное обеспечение в расчете на одного пользователя; это достигается за счет совместного использования дискового пространства, дорогих высококачественных внешних устройств (лазерных принтеров, сканеров, плоттеров).

- повышается надежность системы в целом, поскольку при поломке одного устройства исполнение его функций может взять на себя другое.

С появлением компьютерных сетей возникла необходимость формирования новой специальной терминологии. Перечислим основные понятия, использующиеся в сетевых технологиях.

Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ и их комплексы, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым управлением и т.д.

Любой абонент сети подключается к станции. Станция – аппаратура, которая выполняет функции передачи или приема информации. Совокупность абонента и станции, к которой он подключен, называют абонентской системой. Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда – линия связи или пространство, в котором распространяются сигналы, и аппаратура передачи данных. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентами сети. Такой подход позволяет рассматривать любую компьютерную сеть как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети (см. рисунок).

……………

Обобщенная структура компьютерной сети

Компьютерные сети обладают многими новыми возможностями, недоступными для вычислительных систем на базе одной ЭВМ. Например:

- организация параллельного решения крупной задачи за счет одновременной обработки различных фрагментов данных на разных ЭВМ;

- создание распределенной базы данных, объединяющей информационные ресурсы многих ЭВМ;

- специализация отдельных ЭВМ для эффективного решения определенных классов задач;

- резервирование вычислительных мощностей и средств передачи данных на случай выхода из строя отдельных ЭВМ и устройств;

- перераспределение вычислительных мощностей между пользователями при изменении их потребностей;

- стабилизация уровня загрузки ЭВМ и дорогостоящего периферийного оборудования.