Основные понятия информационных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные понятия ИС. Предпосылки развития ИС

локальный корпоративный информационный

Развитие компьютерной техники значительное время шло в русле роста производительности одной мощной ЭВМ, обслуживающей нескольких пользователей. Это время было временем развития широко функциональных многотерминальных систем.

Подобные системы коллективного пользования характеризовались: большой вычислительной мощностью центральной ЭВМ с операционными системами, обеспечивающими многозадачность (возможность загрузки и одновременной работы нескольких одно- или разнотипных программ); концентрацией программ, данных и ресурсов общего пользования (дисков, принтеров и т.п.) в одном месте (управляет ими центральная ЭВМ; возможностью одновременной работы с вычислительными ресурсами нескольких пользователей, использующих разные ресурсы ЭВМ и выполняющих разные задачи; возможностью управления технологическими процессами в реальном времени.

Подобная организационная структура ЭВМ являлась иерархической и обеспечивала требования крупных групп пользователей (крупные предприятия, вычислительные центры, НИИ).

Преимуществом подобной системы является простота внешних устройств - терминалов и концентрация данных, ресурсов общего пользования в одном месте (что, кстати, облегчало обслуживание ЭВМ), недостатком - низкая надежность (выход из строя ЭВМ приводил к краху операционной системы (ОС), прикладных и управляющих программ). Кроме этого, многофункциональность и универсальность ЭВМ и ОС ограничивала возможности разнотипных прикладных задач. Концентрация большой вычислительной мощности ЭВМ удорожала компьютеры и делала их недоступными для одиночных пользователей и небольших предприятий.

В 1970 году Маршиан Эдвард Хофф, инженер фирмы Intel, работая над созданием заказной интегральной схемы для микрокалькулятора, разработал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. В начале 1975 года появился первый, коммерчески распространяемый компьютер Альтаир - 8800, построенный на основе микропроцессора Intel - 8080. В середине 1977 года был создан значительно более мощный компьютер с цветным монитором, выполненный на очень высоком уровне и весивший всего 5 кг. В течение года этих компьютеров было продано уже более чем на 2,5 миллиона долларов, и фирма, до тех пор никому неизвестная, к 1980 году вошла в число крупнейших корпораций США. В августе 1981 года новый компьютер под названием IBM PC с операционной системой и трансляторами фирмы был официально представлен публике, и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. По сравнению с терминальными системами, ПЭВМ отличались экономичностью, большой функциональностью (за счет использования различных внешних устройств, ОС и прикладных программ) и надежностью.

Распределенность ресурсов (вычислительных ресурсов, данных и внешних устройств) создавало значительные сложности, поскольку обмен данными был затруднен. Данные переносились с помощью дискет, одновременная обработка одних и тех же данных была невозможна. По этой причине использование данных было чрезвычайно сложным процессом. Возникла потребность в централизованном хранении данных. Таким образом, возникла концепция объединения ПЭВМ в сети, т.е. системы, которые совмещали преимущества терминальных систем коллективного пользования (централизованное хранение данных) и ПЭВМ (распределенная обработка данных), лишая подобные системы перечисленных системы распределенной обработки предоставляют пользователям возможность доступа к общим данным, а приложения при этом выполняются на локальном ПК, т.е. имеет место централизация хранения данных и децентрализация вычислительных мощностей по их обработке. В этом заключается важнейшее отличие данных систем от классических многотерминальных систем. 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 собой и совместного использования ресурсов. Ресурсы сети - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как диск, принтер, модем и т. д. В такой системе любое из подключенных устройств может использовать сеть для передачи или получения информации. Преимущества, получаемые после объединения отдельных ПК в сеть: возрастает мобильность и оперативность работы. В сети можно организовать доступ всех пользователей к единому информационному ресурсу (например, базе данных), расположенному на одном компьютере. Обработка централизованных информационных ресурсов на разных ПК называется распределенной обработкой данных, 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 системы в целом, поскольку при поломке одного устройства исполнение его функций может взять на себя другое.

Снижаются затраты на программное обеспечение (ПО). Совместное использование дискового пространства позволяет разместить сетевые версии ПО на диске одного компьютера, что, кроме значительной экономии места на диске позволяет снизить затраты на ПО. В этом случае на локальных компьютерах дисковая подсистема вообще может отсутствовать.

Упрощается обслуживание, резервное копирование и снижает затраты на поддержание целостности ПО.

Локальные, корпоративные, глобальные сети

По виду конфигурации компьютерных сетей можно выделить следующие:

Локальные вычислительные сети (ЛВС) - несколько компьютеров объединены в сеть и расположены на незначительном расстоянии друг от друга (в пределах комнаты или здания). В таких сетях не требуется специальных устройств для передачи данных на расстояние.

Глобальные вычислительные сети (ГВС) используют для передачи данных общедоступные каналы для передачи данных (телефонные линии, модемы и др.). сеть информационных система

Часто выделяют корпоративные вычислительные сети - это компьютерные сети в рамках одного предприятия, которые характеризуются удаленностью расположения ПЭВМ в сети и, как следствие, наличием скоростных каналов и использованием общедоступных каналов для связи.

Модели и структуры ИС. Базовые топологии

Способ объединения компьютеров в сети между собой называют топологией. Под топологией понимают описание физических соединений в ЛВС (или логических связей между узлами), указывающее, какие пары узлов могут связываться между собой.

Узел - точка сети, в которой обслуживается пользователь или присоединен коммуникационный канал. Термин узел иногда используется вместо термина рабочая станция.

Топология сети обуславливает её характеристики. Выбор той или иной топологии влияет на:

· состав необходимого сетевого оборудования;

· характеристики сетевого оборудования;

· возможности расширения сети;

· способ управления сетью.

Классическими топологиями ЛВС являются «кольцо», «шина», «звезда» и «дерево».

Кольцо - топология ЛВС, в которой каждая рабочая станция соединена с двумя другими рабочими станциями, образуя петлю (кольцо).

Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК. При этом данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Сеть данной топологии имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.

Шина - топология ЛВС, к которой все рабочие станции присоединены к единому кабелю. К оконечным контактам кабеля присоединяется оконечная нагрузка (терминатор) - электрическая схема, подавляющая нежелательные отражения сигнала.

В такой топологии все станции прослушивают все сообщения в кабеле. Рабочая станция отбирает адресованные ей сообщения, пользуясь адресной информацией, содержащейся в сообщении. До последнего времени шинная топология, как наиболее простая, являлась наиболее распространенной.

Топологии типа «кольцо» и «шины» не обеспечивают высокой производительности и мобильности сети. Кроме того, надежность этих соединений невысока, т.к. разрыв кабеля в любом месте приведет к остановке всей сети до устранения неисправности, место локализации которой трудно выявить в рамках всей ЛВС.

Недостатков, присущих топологиям “шина” и «кольцо» лишено соединение компонентов ЛВС по топологии типа “звезда”. В этом случае компьютеры объединяются посредством специального устройства, называемого концентратором (hub - хаб). Таким образом, топология «звезда» предполагает присоединение рабочих станций в единой точке.

Концентраторы (многопортовые повторители), пришедшие на смену «общему» кабелю, создали более гибкую и удобную основу для создания ЛВС. Концентратор работает как повторитель, передавая сигнал, поступивший на один из портов, без изменения на остальные порты. Следовательно, каждый компьютер «слышит» весь график в сети, как если бы это была «широковещательная» сеть с общим кабелем. Все разъемные соединения оказываются сосредоточенными в одном месте, упрощая тем самым подключение дополнительных узлов в сеть. Среди концентраторов выделяются активные и пассивные.

1. Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы так же, как это делают репитеры (повторители сигналов). Иногда их называют многопортовыми репитерами - они имеют от 8 до 16 портов для подключения компьютеров.

2. Некоторые типы концентраторов являются пассивными, например монтажные панели или коммутирующие блоки. Они просто пропускают через себя сигнал как узлы коммутации, не усиливая и не восстанавливая его. Пассивные концентраторы не надо подключать к источнику питания.

3. Гибридными называются концентраторы, к которым можно подключать кабели различных типов. Сети, построенные на концентраторах, легко расширить, если подключить дополнительные концентраторы.

Использование концентраторов дает ряд преимуществ. Разрыв кабеля в сети с обычной топологией «линейная шина» приведет к «падению» всей сети. Между тем разрыв кабеля, подключенного к концентратору, нарушит работу только данного сегмента. Остальные сегменты останутся работоспособными.

Топология «звезда» обеспечивает высокую надежность, большую мобильность, сокращает время простоя, значительно уменьшает время поиска неисправностей в системе. Выход из строя любого соединения приведет к отказу только одного устройства, не оказывая никакого влияния на работу остальной сети.

Топология “дерево” является более сложной реализацией топологии “звезды”. В топологии “дерево” петли не допускаются. То есть между любыми двумя узлами существует только один маршрут.

Для создания топологии “дерево” необходимо, чтобы концентраторы имели возможность каскадирования, то есть подключения к концентратору верхнего уровня концентраторов нижнего. Для этого концентратор должен иметь два вида портов:

порт связи “вниз” (LAN downlik port) - используется для подключения устройств к сети. Подобные порты требуются для включения в сеть всех конечных узлов и концентраторов более низких уровней.

порт связи “вверх” (LAN upling port) -предназначен для каскадирования концентраторов, с его помощью подключается концентратор низкого уровня к концентратору высокого уровня. Обычно допускается до трех уровней каскадирования.

Каскадирование концентраторов позволяет увеличить расстояние между крайними узлами сети и общее количество узлов (каждый из концентраторов имеет ограниченное число портов 4, 8, 12, 16, 24, 48).

Однако концентраторы не решают проблему увеличения полосы пропускания сети - с ростом количества компьютеров в сети увеличивается и количество пакетов информации, что ведет к росту коллизий (наложений пакетов один на другой) и соответственно к замедлению работы в сети в целом.

Коллизия - ситуация, когда две рабочие станции пытаются одновременно использовать передающую среду (кабель). Электрические сигналы накладываются друг на друга, и оба сообщения теряются. Поэтому оба участника коллизии вынуждены передать сообщения заново. В большинстве систем предусмотрена встроенная задержка повторной передачи, обеспечивающая отсутствие повторения коллизии.

Комбинированные топологии

ИС как открытые информационные системы. Информационные ресурсы сетей

Сети ПЭВМ характеризуют следующими параметрами:

1. Администрирование - управление работой пользователей и защитой данных; обеспечение доступа к ресурсам; поддержка приложений и данных; установка и модернизация прикладного программного обеспечения.

2. Разделяемые ресурсы - ресурсы, используемые пользователями совместно. К ним относятся каталоги, принтеры, модемы и т. д.

3. Требования к серверу.

4. Уровень защиты.

5. Подготовка пользователя.

Типы локальных сетей. Одноранговые и многоранговые сети

По своему типу ЛВС делятся на:

одноранговые (peer - to - peer);

с выделенным сервером (многоранговые).

Одноранговые сети являются наиболее простыми и предназначены для небольших рабочих групп. С их помощью пользователи нескольких компьютеров могут использовать общие диски, принтеры и другие устройства, передавать друг другу сообщения и выполнять другие коллективные операции. В одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные сделать общедоступными по сети. Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа - небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях бывает обычно не более 10 компьютеров.

Основные характеристики одноранговых сетей:

1. Администрирование. Системный администратор, как правило, не выделяется, и каждый пользователь сам администрирует свой компьютер.

2. Наличие разделяемых ресурсов.

3. Требования к серверу. В одноранговой сети каждый пользователь должен большую часть своих вычислительных ресурсов предоставлять локальному пользователю и подключать дополнительные вычислительные ресурсы для поддержки доступа к ресурсам удалённого пользователя (обращающегося к серверу по сети).

4. Уровень защиты. Централизованно управлять защитой в одноранговой сети очень сложно, т. к. каждый пользователь устанавливает её сам, и ресурсы могут находиться на разных компьютерах.

5. Подготовка пользователя. Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер, пользователи должны обладать достаточно высоким уровнем подготовки.

Целесообразность применения:

количество пользователей не превышает 10 человек;

пользователи расположены компактно;

вопросы защиты данных не критичны;

в обозримом будущем не ожидается значительного расширения сети.

В многоранговых ЛВС для хранения разделяемых данных и программ, использования ресурсов совместного доступа используются выделенные компьютеры - серверы.

Сервер - некоторое обслуживающее устройство, которое в ЛВС выполняет роль управляющего центра и концентратора данных. Под сервером понимается комбинация аппаратных и программных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа.

Выделенный сервер - сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции).

Для управления сетью, обеспечения необходимой производительности дисков, надежности системы и защиты информации от несанкционированного доступа на серверах многоранговых сетей применяют специальное системное ПО - сетевая операционная система (Novel NetWare, Windows NT Server, Unix и др.).

Преимущества сетей на основе сервера:

1. Администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно.

2. Разделяемые ресурсы, как правило, также расположены централизованно, что облегчает их поиск и поддержку.

3. Требования к серверу высокие, так как он во многом определяет эффективность работы сети.

4. Защита. Проблемами безопасности занимается один администратор. Он формирует политику безопасности и применяет её в отношении каждого пользователя сети.

5. Подготовка пользователей не критична (при хорошем администрировании).

Кроме этого при использовании сетей на основе сервера легче организовывать резервное копирование данных. Поскольку информация хранится централизованно, нетрудно обеспечить её резервное копирование. Так как компьютер пользователя не выполняет функций сервера, требования к его характеристикам зависят от потребностей самого пользователя. Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей.

Существуют комбинированные типы сети, совмещающие преимущества обеих типов сетей. В таких сетях могут функционировать оба типа операционных систем (ОС). ОС для сетей на основе сервера, например Microsoft Windows NT Server отвечают за совместное использование основных приложений и данных.

Размещено на Allbest.ru