/
Автор: Якубайтис Э.А.
Теги: документация научно-техническая информация (нти) печать в целом авторство электротехника научно информационная деятельность информатика электроника информационные технологии обработка информации
ISBN: 5-279-00243-7
Год: 1989
Текст
Э.А.ЯКУБАЙТИС
ИНФОРМАТИКА
ЭЛЕКТРОНИКА
СЕТИ
МОСКВА
"ФИНАНСЫ И СТАТИСТИКА'
1989
ББК 73
Я49
УДК 002.6+621.38 + 681.324
Рецензент д-р техн, наук С. В. ЧЕРЕМНЫХ
Я49
Якубайтис Э. А.
Информатика — Электроника — Сети. — М.: Финансы и
статистика, 1989. — 200 с.: ил.
ISBN 5-279-00243-7.
Рассматривается единство двух наук — информатики и электроники,
которые обеспечивают современные методы и средства обработки ин-
формации. Читатель знакомится с информационными системами, изу-
чает диалог с электронной машиной, получает знания об информаци-
онных сетях. Книга написана в популярной форме.
Для широкого круга читателей, занимающихся методами и средст-
вами современной индустрии обработки информации.
Я
2401000000—047
010(01 j—89 13
ISBN 5-279-00243-7.
ББК 73+32.973
С Издательство «Финансы и
статистика», 1989
ПРЕДИСЛОВИЕ
Немного прошло времени с тех пор, как электронные машины „выр-
вались” из лабораторий ученых и распространились по всем отраслям
народного хозяйства. И вот уже сегодня появилось новое поколение
машин — персональные компьютеры, открывающие эру, когда элект-
ронные комплексы устанавливаются непосредственно на рабочих сто-
лах специалистов, в школах, внедряются в наши квартиры.
Более того, выясняется, что электронные машины, включая персо-
нальные компьютеры, не могут, как и люди, работать в отрыве друг
от друга. Возникает острая необходимость соединить их специальными
каналами связи, обеспечить машинам быстрое и четкое взаимодействие
друг с другом, с сотнями тысяч работников самых разнообразных
профессий.
Широкое использование электронных средств привело к революции
в методах и средствах обработки информации, потребовало обучения
и даже переучивания миллионов людей. Возникла необходимость по-
нять происходящие процессы, оценить их влияние на народное хозяй-
ство, на нашу повседневную жизнь.
В этой связи возникла идея рассказать читателю о происходящем.
Показать, как отдельные электронные машины и аппараты объеди-
няются в крупнейшие ассоциации, охватывающие не только отдельные
регионы, страны, но и всю нашу планету. Объяснить, что собой пред-
ставляет современная информатика, ее сущность, значение и возмож-
ности.
В предлагаемой читателю книге рассматривается сплав двух наук —
информатики и электроники, обеспечивающий современные методы
и средства обработки информации. Читатель знакомится с информа-
ционными системами, изучает диалог с электронной машиной, полу-
чает знания об искусственном интеллекте и информационных сетях.
Особое внимание уделяется видам информационного сервиса, пре-
доставляемого сетями, а также электронным банкам, способным хра-
нить и обрабатывать огромные массивы информации.
Книга написана в популярной форме, и для ее чтения не требуется
никакой подготовки. Поэтому она рассчитана на широкий круг чита-
телей, которые хотят познакомиться со структурой, методами и сред-
ствами современной индустрии обработки информации.
ВВЕДЕНИЕ
Писать популярную книгу намного труднее, чем научную. И дело
даже не в том, что нелегко объяснить сложную проблему. Главное
состоит в том, что нужно осмыслить и рассказать читателю о проблеме
совсем иное, чем специалисту.
В художественной литературе для того, чтобы заинтересовать чита-
теля, начинают с острого сюжета. Это позволяет автору затем долго
и нудно писать о чем угодно, ибо читатель терпит и ждет, что же будет
дальше. Эта же книга предназначена лишь для тех, кто интересуется
информатикой и электроникой. Это облегчает положение автора и дает
возможность излагать материал нормальным образом, постепенно до-
бавляя новые сведения (знания) и усложняя изложение рассматри-
ваемой проблемы. Такой подход позволяет читателям постепенно „по-
гружаться” в глубь изучаемой проблемы, а тем, которые уже кое-что
знают об излагаемом материале, пропускать то, что им известно.
Развитие науки связано с появлением ее новых отраслей и углуб-
лением исследований, проводимых в „старых”, традиционных направ-
лениях. Во всех случаях появляются новые термины, определяющие
объекты, процессы либо природные явления. Набор таких взаимо-
связанных терминов образует тот основополагающий „скелет”, струк-
туру, на базе которой описывается та либо иная научная проблема.
Объяснять (и усваивать) новые термины довольно скучное заня-
тие как для автора, так и для читателя. Но, к сожалению, без этого
нельзя рассказать ни об одной проблеме. Ведь всегда нужно четко знать,
о чем идет речь. Иначе может оказаться, как в известном анекдоте.
Двое спорят. Один из них говорит: „Карандаш длинный”, а другой
возражает: „Нет он зеленый”.
Оптимальный выход здесь один — излагать проблемы информатики
и электроники так, чтобы новые термины появлялись постепенно,
не обрушиваясь лавиной на голову читателя. Естественно, что не
все термины сразу уложатся в его памяти. Поэтому в конце книги
дается словарь терминов, который позволяет в нужных случаях напом-
нить о смысле того либо иного термина. Если же читатель захочет вер-
нуться к какому-либо вопросу либо использовать книгу в виде спра-
вочника, то он может обратиться в „Бюро поиска” нужных ему све-
дений.
Автор благодарит В. А. Редько, В. И. Удалова, С. Б. Трайнина
и Т. М. Якубайтис за просмотр рукописи и ценные замечания.
Глава 1
СНАЧАЛА ОБ ИНФОРМАЦИИ
Со времени появления на нашей планете живых существ все большее
значение для их существования приобретают получаемые ими сведения
об окружающем мире. В последнее время к изучению природы доба-
вились сообщения о создаваемых и используемых машинах, аппара-
тах, приборах, технологических процессах. Появился термин „информа-
ция”. Все чаще идут разговоры об „информатике”.
1.1. КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ
Лет двадцать-тридцать назад было очень легко определить, что
такое информация. Информацией являлись сведения, передаваемые
между людьми. Однако в последние годы под информацией стали по-
нимать нечто значительно большее. Например, биолог изучает растение.
О его работе говорят, что он „получает информацию” о жизни растения.
Кто-то дотронулся рукой до горячего предмета и ему стало больно.
В этом случае исследователь утверждает, что мозг человека „получил
информацию” о высокой температуре предмета. Но это еще не все.
Вы едете в автобусе. Шумит его мотор. Для вас шум — небольшой ме-
шающий фактор. Однако для опытного шофера — это информация.
Ибо, слушая этот шум, он может определить состояние мотора, ка-
чество его работы.
Так что же такое информация? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно
обратить внимание на взаимосвязь пары объектов — источника и потре-
бителя информации. Источниками информации прежде всего являются
природные объекты — планеты, звезды, люди, животные, растения, поля,
луга, леса — и по мере развития науки и техники — научные эксперименты,
машины, аппараты, технологические процессы. Велик также перечень
объектов, являющихся потребителями информации: люди, животные,
6
Глава 1
растения, различного рода приборы и аппараты. Поэтому сегодня, зна-
чительно расширяя это понятие, информацией называют совокупность
сведений о всевозможных объектах, явлениях, процессах.
Например, генетическая информация содержит сведения о наследствен-
ных структурах организмов, их строении, характере происходящего
обмена веществ. Рентгеновские лучи, проходящие сквозь исследуемый
объект, несут информацию об этом объекте. В научной статье записаны
сведения об исследуемом процессе.
Разнообразие источников и потребителей информации привело к су-
ществованию различных форм ее представления (рис. 1.1.): символь-
ИНФОРМАЦИЯ
Рис. 1.1. Три формы информации
Сначала об информации
7
ной, текстовой и графической. Символьная форма, основанная на ис-
пользовании символов - букв, цифр, знаков и I. д.. является наиболее
простой, но она практически применяется только для передачи неслож-
ных сигналов о различных событиях. Например, зеленый свет уличного
светофора сообщает о том, что разрешено движение людей и транспорта,
красный свет, наоборот, запрещает это движение, желтый свет сигнали-
зирует о смене характера уличного движения.
Более сложной является текстовая форма представления информа-
ции. Здесь так же, как и в предыдущей форме, используются символы:
буквы, цифры, математические знаки. Однако информация заложена
не только в этих символах, но и в их сочетании, порядке следования.
Так, слова „кот” и „ток” имеют одинаковые буквы, но содержат раз-
личную информацию. Благодаря взаимосвязи символов и отображе-
нию речи человека текстовая информация чрезвычайно удобна и широко
используется. Так, в мире публикуется большое количество книг и бро-
шюр. Выпускается большое число общественно-политических, научных
и других журналов.
Однако самой емкой и сложной является графтеская форма пред-
ставления информации. К этой форме относятся виды природы, фото-
графии, чертежи, схемы, рисунки, играющие большое значение в нашей
жизни и содержащие огромную массу информации.
Не оговорка ли это? „ ...массу информации”. Ведь информация не
имеет ни веса, ни геометрических размеров, не обладает никакими
физическими или химическими свойствами. Как говорят, она не ма-
териальна. Однако для ее существования обязательно должен быть
какой-либо материальный объект, передающий или хранящий инфор-
мацию. Таких объектов достаточно много, и их число все время воз-
растает. Основные используемые в настдящее время носители информа-
ции показаны ниже:
При передаче информации При хранении информации
Воздух Бумага
Вода Ткань
Электрический ток Дерево
Эфир Железо
Рентгеновский луч Кремний
Луч света Пластмасса
Для передачи информации издавна человечество использует, воздух,
ибо благодаря его колебаниям уже много веков передается речь. Коле-
бания воздуха передают также звуки окружающей нас природы — пение
птиц, шум моря, раскаты грома. Благодаря колебаниям воздуха чело-
век получает информацию о работающих машинах и аппаратах. Анало-
гично воздуху колебания воды также передают большую информацию.
Ее используют исследователи водных просторов и моряки, ведущие
поиск косяков рыбы.
Широко используется для передачи информации электрический
ток. Благодаря его колебаниям информация направляется по теле-
фонной, телеграфной и телексной сетям. Это позволяет передавать
информацию на любые расстояния — между зданиями, городами, стра-
нами, континентами.
8 Глава t
Мы до сих пор толком не знаем, что такое эфир, но с успехом ис-
пользуем его для передачи информации в виде электромагнитных
колебаний. Благодаря этому существует радио и телевидение. Боль-
шую информацию передают также рентгеновские лучи и лучи света.
Самым распространенным материалом, предназначенным для хра-
нения информации, является бумага. На бумаге напечатаны книги,
журналы, законы, постановления, отчеты и другие важные документы.
Много информации хранится в форме рукописей.
Художники рисуют картины, создают различные скульптуры. В них
они вкладывают значительную информацию, а носителями ее стано-
вятся дерево, камень, глина.
С появлением электронных устройств большое значение для хра-
нения информации приобрели магнитные материалы, получаемые на
основе железа. Магнитными материалами покрывают металл либо пласт-
массу и благодаря этому получают емкие хранилища информации
Сначала об информации
9
Примером такого носителя информации, широко используемого в быту,
является магнитофонная лента. Не так давно в области электроники
был сделан важный шаг: на базе кремния (и не только кремния) создан
полупроводниковый материал, способный хранить информацию. После
этого появилось множество полупроводниковых приборов, обеспечи-
вающих временное либо постоянное хранение информации.
Пластмасса широко используется для хранения информации в виде
обычных грампластинок. Вместе с этим в последние годы появился
новый носитель информации, сделанный на основе металла либо пласт-
массы. Это видеопластинки, они похожи на грампластинки, но в них
запись и чтение информации осуществляются лазерным лучом. Исполь-
зование лазера позволяет получать не достижимую до сих пор плот-
ность записи информации.
Информация служит важным средством существования общества,
жизни и деятельности всех людей. Ее объемы быстро растут. Стреми-
тельно меняется и характер использования информации. В первую оче-
редь это связано с тем, что в начале века в промышленности и сельском
хозяйстве использовались научные открытия, сделанные десятки,
а иногда и сотни лет ранее. Теперь же динамика развития народного
хозяйства требует использования новых научных идей через год-два
после их появления и обработки возрастающих потоков информации.
Все это приводит к необходимости индустриализации информацион-
ных процессов, т. е. таких процессов, которые (рис. 1.2) включают
все операции, связанные со сбором, передачей, хранением, обработ-
кой и выдачей информации.
Рассматривая проблемы развития народного хозяйства, мы часто
сталкиваемся с такими понятиями, как энергетические и минеральные
ресурсы. Первые из них определяют мощность электрических станций
страны, а вторые — имеющиеся в недрах полезные ископаемые. Зна-
’ав-i
чение процессов, связанных с исполь-
зованием информации, в последние го-
ды стало настолько значимым, что
появилось новое понятие — информа-
ционные ресурсы.
Современные информационные ресур-
сы — это научные теории, открытия,
патенты и изобретения, экономико-мате-
матические модели, проекты машин
и технологических процессов, сведения
о недрах земли и океанов... Это весь
веками накопленный духовный потен-
циал, являющийся богатством страны.
Это то, что определяет интеллектуаль-
ную мощь современного государства.
Рис. 1.2. Структура информационного процесса
Сто лет назад почти все трудоспособное население занималось ма-
териальным производством. Теперь же в развитых странах быстро
увеличивается число работников, занимающихся интеллектуальным
трудом. И значение этого вида трудовой деятельности все время воз-
растает. Человечество переходит в полосу своего развития, основан-
ного на информационных ресурсах и широко использующего дости-
жения электроники.
1.2. ИНФОРМАТИКА
Анализируя информацию, мы сталкиваемся с необходимостью оценки
качества и определения количества полученной информации. Определить
качество информации чрезвычайно сложно, а часто и вообще невоз-
»
А»
•
о»
I b-хнм
J Ш ХИМ о •
м> г мм • * t д, Pn, mi, к/.
J Г *»? ’• s-г-н' ’•н
к к во,: к
кк и. к»
ккм. г н*н1Т<а*м>
0~а. ..♦.-. G.M. k. m
"С. г. Т. 0. %. П. V. А.
Pm.W.dB
г
Г"
Wa*M> о квытянив* шм
fti’f'WM пр<мг.к *дт|*.’»>млетъ яря i
омэнмия. «им»*ч»-< «pv'wi и «Нем.
иле иыш. *и«^"«а >«*'« и -а«р«ии*
ммиоо дес '•mr’sovi *и • ы
тройного м»полым г<> * полы»
автомэ >. Выяолммим» г лит»
триямтч .'яя ечйм <• j»npo*!»*r»<i в
•ГО й»р»Э1НМ1 1М9МТЫ0 ми
tv.’H* tni -Rp«W1Mptk>> **
/горчиуя» гиелту Ап уаодл н>*>.
де-:, яиодмше . -^кв лвптяму» и
МИ7УРУ И ИЯОМО. - 1К.-МЮ р0ОИ*<ЛЛЖ
ПМ фужи>иоиалыгы« «4ИП*П, ВОВ
умпть ме» .«чмвш и>*«« Х’*рс
но в’-вто. Вож пиит иопжратм'
ИС- П.П'ЮВОИИВ илкшвтя иутй> >flJIU
поим тмитмпг» у«*трл*гпм я влааг
СИМВОЛЫ
: 1001101010100
I............
ТЕКСТЫ
0111001101 1010011 10011011 01100101101
ПОТОК ДВОИФШХ символов
Рис. 1.3. Преобразование различных форм представления информации
Сначала об информации
12 Глава 1
можно. Какие-либо сведения, например исторические, могут десяти-
летиями считаться ненужными и вдруг их ценность может резко воз-
расти. Вместе с этим определить количество информации не только
нужно, но и можно. Это прежде всего необходимо для того, чтобы
сравнить друг с другом массивы информации, определить, какие раз-
меры должны иметь материальные объекты (бумага, магнитная
лента...), хранящие эту информацию.
Для определения количества информации нужно найти способ пред-
ставить любую ее форму (см. рис. 1.1) в едином виде. Иначе говоря,
надо суметь (рис. 1.3) символьную, текстовую и графическую инфор-
мацию преобразовать так, чтобы она получила единый стандартный
вид. Таким видом стала так называемая двоичная форма представ-
ления информации. Она заключается в записи любой информации
в виде последовательности только двух символов.
Эти символы могут на бумаге обозначаться любым образом. Однако
ради простоты записи взяты цифры 0, 1. Для этой цели можно было
бы также взять, например, цифры 3, 7, буквы А, Е либо слова „да”,
„нет”. В электронном аппарате, хранящем либо обрабатывающем ин-
формацию, рассматриваемые символы могут также обозначаться по-
разному. Например, один из них — наличием в рассматриваемой точке
электрического тока либо магнитного поля; второй — отсутствием
в этой точке электрического тока либо магнитного поля.
Методику представления информации в двоичной форме можно
пояснить, проведя следующую игру. Нужно у собеседника получить
интересующую Вас информацию, задавая любые вопросы, но получая
в ответ только одно из двух: „Да” либо „Нет”.
Известным способом получения во время этого диалога двоичной
формы информации является перечисление всех возможных событий.
Рассмотрим простейший случай получения информации. Вы задаете
только один вопрос: „Идет ли дождь?”. При этом условимся, что с оди-
наковой вероятностью ожидаете ответ: „Да” либо „Нет”. Легко увидеть,
Сначала об информации
13
что любой из этих ответов несет самую малую порцию информации
(меньше не может быть). Эта порция определяет единицу измерения
информации, называемую битом. Благодаря введению понятия единицы
информации появилась возможность определения размера любой (гра-
фической, текстовой и символьной) информации числом битов. Об-
разно говоря, если, например, объем грунта определяют в кубометрах,
то объем информации - в битах.
Условимся каждый положительный ответ („Да”) представлять циф-
рой „1”, а отрицательный („Нет”) — цифрой „О”. Тогда запись всех
ответов образует многозначную последовательность пифр, состоящих
из нулей и единиц, например 0100.
Рассмотренный процесс получения двоичной информации об объек-
тах исследования называют кодированием информации.
Кодирование информации перечислением всех возможных событий
очень трудоемко. Поэтому на практике кодирование осуществляется
более простым способом. Он основан на том, что один разряд после-
довательности двоичных цифр имеет только два значения: 0, 1. Двух-
разрядная последовательность имеет уже вдвое больше различных
значений — 00, 01, 10, И, — чем одноразрядная. Трехразрядная после-
довательность имеет также вдвое больше значений — 000, 001, 010,
011, 100, 101, 110, 111, — чем двухразрядная, и т. д. Добавление одного
разряда увеличивает число значений вдвое, это позволяет составить
табл. 1.1.
Пользуясь табл. 1.1, легко закодировать любое множество событий.
Например, если нужно закодировать 32 буквы русского алфавита,
то для этой цели достаточно взять пять разрядов, ибо пятиразрядная
последовательность имеет 32 различных значения.
В информационных документах широко используются не только
русские, но и латинские буквы, а также цифры, математические знаки,
всего примерно до 200—250. Поэтому (см. табл. 1.1) для кодирования
всех указанных букв, пифр и знаков используется восьмиразрядная
последовательность пифр 0, 1. Русские буквы представляются восьми-
разрядными последовательностями так, как показано в табл. 1.2. На-
Глава I
Т
11100011
В
11000010
и я
11001011 11011101
пример, слово ЛАТВИЯ в восьмиразрядной последовательности полу-
чает вид:
Л А
11001110 11000001
Следует отметить, что указанный способ кодирования используется
тогда, когда к нему не предъявляются дополнительные требования,
например необходимость указать на возникшую ошибку, исправление
ошибки, обеспечение секретности передаваемой информации. В этих
случаях Нрименяют специальное ко-
дирование, при использовании ко-
торого коды получаются более длин-
ными, чем следует из табл. 1.1.
Для представления графической
информации в двоичной форме ис-
пользуется так называемый пото-
чечный способ. Поступают следую-
щим образом. На первом этапе
вертикальными и горизонтальными
линиями делят рассматриваемое
изображение, например (рис. 1.4).
на квадратики („точки”). Чем боль-
ше при этом получилось квадра-
тиков, тем точнее будет передана информация о рассматриваемой кар-
тине. После этого необходимо записать в двоичной форме информацию
о каждом из квадратиков. Как известно из физики, любой цвет может
быть представлен в виде суммы различной яркости зеленого, синего
и красного цветов. Поэтому информация о каждой клетке должна
содержать следующие сведения:
номер клетки,
яркость ее зеленого цвета,
яркость ее синего цвета,
яркость ее красного цвета.
Все эти сведения можно получить ответами типа „Да”, „Нет” на
соответствующие вопросы. Однако проще закодировать сведения так
же, как это делалось с буквами русского алфавита.
Предположим, что картина разбита на 50 тысяч клеток. Тогда из
табл. 1.1 определяем, что номер клетки должен быть закодирован
16-разрядной последовательностью двоичных чисел.
Пусть задано, что для решаемой задачи достаточно яркость каж-
дого и? цветов разбить на 16 градаций (уровней). Тогда из табл. 1.1
следует, что яркость каждого цвета кодируется четырехзначной после-
довательностью чисел. В итоге
одной 16-разрядной н тремя
например:
10110010 01111010
Номер клетки
вся информация о клетке передается
4-разрядными последовательностями,
1010
Яркость
зеленого
цвета
1101
Яркость
синего
цвета
ООП
Яркость
красного
цвета
НОМЕР КЛЕТКИ
ЯРКОСТЬ КЛЕТКИ
Рис. 1.4. Схема представления
изображения в двоичной форме
Аналогично передается информация о других клетках картины. В ре-
зультате получается массив двоичной информации, описывающий (с за-
данной точностью) картину. Естественно, что все рассмотренные после-
довательности чисел ничего не говорят о значимости и ценности рас-
сматриваемой картины.
Перед тем как кодировать любую информацию, конечно, нужно
договориться о том, какие используются коды, в каком порядке они
записываются, хранятся и передаются. Об этом коротко говорят, что
должен быть определен язык представления информации.
Из примеров, рассмотренных выше, видно, что информация описы-
вается многоразрядными последовательностями двоичных чисел. По-
этому для удобства эти последовательности объединяются в группы
по 8 бит. Такая группа именуется байтом, например число 11010011 -
16
Глава 1
это информация величиной один байт. Из табл. 1.2 следует, что
каждая буква кодируется 8-разрядной последовательностью. По-
этому одна буква представляется одним байтом.
Коды букв русского алфавита
Таблица 1.2
Буква • Код Буква Код
А 11000001 р 11010111
Б 10111010 с 11000011
В 11000010 т 11100011
Г 10111111 У 11101011
д 11111100 ф 10111110
Е 11000101 X 11100111
Ж 11101100 ц 10111011
3 11111010 ч 11111110
И 11001011 ш 11111011
Й 11001100 щ 11111101
к 11010010 ъ 01111101
л 11001110 ы 11101110
м 11010100 ь 11101111
н 11001000 э 11111100
о 11010110 ю 10111000
п 11011100 я 11011101
В своей деятельности человек использует все большие массивы ин-
формации. Так, если с 1940 по 1950 г. объем информации удвоился
примерно за 10 лет, то в настоящее время это удвоение уже происходит
за 2—3 года. При работе с информацией приходится решать большое
число вопросов, -связанных с удобными и выгодными формами ее хра-
нения, передачи, поиска, обработки. Кроме этого, возникают задачи,
связанные с определением структуры информации. Необходимо также
изучать общие свойства информации. Всем этим занимается новая наука,
получившая название информатика.
Сн«ч«л« об информации 17
Информатика исследует три группы основных вопросов:
технические, связанные с изучением методов и средств надеж-
ного сбора, хранения, передачи, обработки и выдачи информации;
семантические, определяющие способы описания смысла
информации, изучающие языки ее описания;
прагматические, описывающие методы кодирования инфор-
мации.
В прошлом промышленная революция привела к появлению раз-
личных станков и механизмов. Они облегчили труд человека и благо-
даря этому увеличили его физ ические возможности. Сейчас на
наших глазах происходит информационная революция, благодаря ко-
торой быстро возрастают интеллектуальные возможности
человека. Прогнозирование показывает, что к началу нового века в раз-
витых странах чуть ли не половина рабочей силы будет вовлечена в ин-
дустрию информатики и займется вопросами сбора, обработки и управ-
ления информацией. Все это еще раз говорит о важности развития новой
науки — информатики.
1.3. ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ
В нашем обществе широко используются (рис. 1.5) различные виды
информационной техники: вычислительная техника, телеграфия, грам-
запись, магнитофонная запись, телевидение и радио. Сигналы, пере-
ь даваемые по радио и телевидению, а также используемые в грамзаписи,
ЧХмагнитной записи, имеют форму непрерывных быстро изменяющихся
^J«o времени кривых линий. Поэтому рассматриваемые сигналы назы-
^\\аются непрерывными. В противоположность этому в телеграфии и вы-
числи тельной технике сигналы имеют импульсную форму и именуются
^Ъ>цискретными. Так, если записать электрический сигнал, передаваемый
электронном аппарате, то он получит вид скачкообразного изменения
с одного уровня на другой.
Мы все хотим по возможности одинаковым образом обращаться
к любой информационной технике независимо от того, какие в ней
используются сигналы. Специалистам, работающим в области инфор-
18
Глава 1
матики, крайне желательно, чтобы во всех видах информационной
техники (см. рис. 1.5) также использовалась одна и та же форма сигна-
лов. Поэтому возникла проблема выбора в качестве единых, непрерыв-
ных либо дискретных, сигналов создания такой аппаратуры, которая
для всех видов информационной техники использовала бы только
одну из указанных форм сигналов.
Сравнивая непрерывную и дискретную формы сигналов, следует
отметить одно важное их отличие. Непрерывный сигнал, изменяясь,
принимает огромное множество значений. В отличие от этого дискрет-
ный сигнал имеет только два информационных значения (уровня),
которые будем обозначать цифрами 0, 1. Остальные точки этого сиг-
нала определяют переходы от 0 к 1 либо от 1 к 0 и информации не
несут.
Как ни странно на первый взгляд, это отличие дает дискретным
сигналам по сравнению с естественными непрерывными сигналами
большие преимущества. Первое из них заключается в том, что в каждом
дискретном сигнале можно исправить появляющиеся ошибки. Дейст-
вительно, раз сигнал имеет только два значения: 0 и 1, то если пришел
сигнал, величина которого близка к 1, то легко догадаться, что — это
сигнал 1, в который вкралась ошибка. В этом случае специальные компо-
ненты аппарата автоматически изменяют величину сигнала так, чтобы
она стала равной 1. Непрерывный сигнал может принимать всевозмож-
ные значения. Поэтому при появлении сигнала, похожего на 1, нельзя
узнать, пришел новый сигнал либо это сигнал 1, в который вкралась
ошибка.
Второе важное преимущество дискретного сигнала по сравнению
с непрерывным заключается в том, что аппаратура его обработки и пе-
редачи значительно проще. Поэтому установлено, что дискретная форма
сигнала является наилучшей основой всех видов информационной
техники. В этой связи возникла задача дискретизации грамзаписи, маг-
нитной записи, радио, телевидения, т. е создания в этих видах техники
таких аппаратов, которые работают с дискретными сигналами.
В результате во всех развитых странах началась разработка радио-
передатчиков и радиоприемников, телевизионных передатчиков и теле-
визоров, передающих и принимающих дискретную информацию.
И первые опыты показали, что, например, стоимость дискретного
радиоприемника высокого класса оказывается в 3—4 раза ниже, чем
Скачала об информации
9
современного (принимающего и обрабатывающего непрерывные сиг-
налы) приемника этого класса.
Если сравнить дискретное телевидение с обычным, то легко уви-
деть важные преимущества первого. Прежде всего при дискретизации
телевидения появляется возможность создания новых эффектов,
например:
остановка кадра изображения (для того чтобы его внимательно
рассмотреть);
увеличение особо интересной части рассматриваемого изображения;
сворачивание изображения для получения эффекта перелистывания
страниц книги;
постепенное вытеснение на экране одного изображения другим;
смена цветов изображения и изменение интенсивности света;
компоновка на экране сразу нескольких изображений;
создание и наложение на картинку неподвижных либо движущихся
надписей;
вставка в углу кадра в уменьшенном масштабе цифр, указывающих
время (часов и минут).
Следует также отметить, что дискретный телевизор имеет примерно
на 30% меньше деталей и значительно легче обычного телевизора.
Дискретизация информационной техники и перевод всех ее видов
на единую основу открывают возможности создания общих хранилищ
информации. В этих хранилищах при использовании одних и тех же
методов и технических средств могут храниться любые виды информа-
ции: телевизионные передачи, кинофильмы, записи речей и докладов,
тексты документов, чертежи, рисунки, картины и т. д.
Дискретизация техники уже началась. Кроме телевизоров и радио-
приемников, появились дискретные домашние магнитофоны и про-
игрыватели грампластинок. Однако процесс дискретизации будет про-
ходить достаточно медленно. Ведь если сделать сразу все телевизионные
передатчики дискретными, то миллионы современных телевизоров
не смогут принимать ни одной программы. Поэтому переходный период
20 Глма 1
должен быть достаточно длительным и связан с постепенной естествен-
ной заменой парка телевизоров и радиоприемников.
Между тем, хотя телевидение в нашей стране еще использует пере-
дачу непрерывных сигналов, в телестудиях все шире применяются
указанные выше эффекты, создаваемые дискретными сигналами. Эти
сигналы накладываются на обычное изображение (например, бегущие
по экрану буквы) и передаются в эфир. В новых телевизорах, в кото-
рых основной канал передачи изображения работает еще по старым
принципам, уже появились управляющие компоненты, выполненные
на основе дискретной техники.
Дискретизация бытовой электронной техники приводит к тому,
что телевизоры, радиоприемники, магнитофоны и проигрыватели ста-
новятся компонентами систем обработки информации. Так, если к теле-
визору добавить клавиатуру и дополнительный электронный блок,
он превращается в часть вычислительного устройства.
Начинается дискретизация рентгенографии. Сущность ее заключается
в том, что в рентгеновском аппарате вместо фотопленки устанавли-
вается специальная пластина, на которую принимается обычное рентге-
новское изображение. Это изображение считывается бегущим по нему
лазерным лучом и передается в специальный аппарат. Здесь получен-
ная Информация преобразуется в дискретную форму. После этого рент-
геновское изображение обрабатывается вычислительными устройствами
так же, как любая другая дискретная информация.
Переход на дискретную рентгенографию дает перед обычной рентге-
нографией существенные преимущества. Прежде всего дискретная
рентгенография позволяет намного уменьшать дозы облучения пациен-
тов, что особенно важно для детей и беременных женщин. Кроме того,
полученная рентгеноинформация может так преобразовываться, что
в одном случае на ее основе получается изображение, в котором выде-
ляются твердые ткани (кости), а в другом — мягкие.
Важно также и то, что полученное дискретное рентгеновское изобра-
жение может усиливаться и делаться в нужных случаях более конт-
растным. Появляется также возможность накладывать одно изобра-
жение на другое, выделять различия в рентгеновских снимках и бла-
годаря этому прослеживать изменения, происходящие в организме
человека.
Дискретизация затронула даже фотографию. Напомним, как ра-
ботает обычный фотоаппарат. Внутри аппарата находится светочувст-
вительная пленка, на которую через объектив, состоящий из группы
оптических стекол, подается фотографируемое изображение. В отли-
чие от этого в электронном фотоаппарате за объективом устанавли-
вается не фотопленка, а полупроводниковый приемник изображения.
Благодаря встроенным в фотоаппарат сверхминиатюрным электрон-
ным устройствам фотографируемое цветное изображение преобразуется
в последовательность дискретных электрических сигналов. Последние
записываются на специальной круглой магнитной пластине диаметром
около 5 см. На каждой — по 50 цветных фотографий.
Используя набор дополнительных аппаратов, фотографии, записан-
ные на магнитной пластине, можно выдать на экран цветного телеви-
зора либо отпечатать (нарисовать) на обычной писчей бумаге. Кроме
того, фотографии могут быть переданы по каналам связи любым або-
Сначала об информации 21
нентам телефонной сети (в том числе и междугородной). Абоненты,
получив по каналам электрические сигналы от магнитной пластины,
передают их для хранения, обработки или отпечатки электронным
аппаратом.
Следует отметить, что проблема дискретизации информации не яв-
ляется чисто технической. Это следствие своеобразного метода решения
различных научных и технических задач. Это метод, позволяющий свести
анализ сложных объектов и явлений к рассмотрению групп простых
их характеристик.
Напомним, что еще в XIX в. появились научные исследования, свя-
занные с созданием универсального искусственного языка, предназ-
наченного для описания процессов интеллектуальной деятельности
человека. Благодаря этому родилось новое направление, названное
математической логикой. Современная математическая логика иссле-
дует соотношения между различными понятиями, суждениями и умо-
заключениями. Эти соотношения описываются с помощью символичес-
ких формул подобно тому, как в математике определяются соотно-
шения между числами и величинами. Такая формализация логических
операций способствует анализу мыслительной деятельности человека
и открывает новые широкие возможности обработки самой разнооб-
разной информации.
Основой математической логики является так называемое исчисле-
ние предложений. Оно определяет структуру сложных предложений,
построенных с помощью логических связок вида И, ИЛИ, НЕ. Основой
же исчисления являются простейшие предложения, каждое из которых
может быть истинным либо ложным. Простейшее истинное предложение
является рассмотренным ранее ответом типа ,Да”, а ложцое — „Нет”.
Путем логического соединения простейших предложений при помощи
связок И, ИЛИ, НЕ строятся сложные предложения, формальным путем
описывающие функции логической обработки информации.
Математическая логика широко используется для описания раз-
личных процессов, связанных с развитием науки, общества и техно-
логии производства. Так, еще в конце прошлого века, задолго до появ-
ления технических устройств, обрабатывающих информацию, появи-
лись исследования, связанные с изучением культур различных народов
и времен. В этих исследованиях вводились пары понятий, в которых
формировались двузначные ответы: „Да” либо „Нет”.
Например, природа и общество описываются множеством таких
пар понятий, как земля—небо, снаружи—внутри, хороший—плохой,
мужской—женский, прогресс—регресс, война—мир и т. д. Чем глубже
проводится исследование, тем больше открывается и познается но-
вого. Разложив полученную информацию на пары понятий, можно четко
определить место и роль полученных сведений в изучаемом сложном
объекте.
Таким образом, математическая логика и процесс дискретизации
информационной техники создают фундамент единого подхода к сбору,
хранению и обработке информации. Переход на единые дискретные
принципы открывает в информатике качественно новую страницу ее
развития.
Глава 2
НЕМНОГО О СРЕДСТВАХ
ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Широкое использование в народном хозяйстве самой разнообразной
информации потребовало создания удобных средств хранения, обработки
и передачи этой информации. В результате возникли и быстро совершен-
ствуются различные типы электронных машин. Выпускается большая
номенклатура терминалов.
2.1. ЭЛЕКТРОННЫЕ МАШИНЫ
Много веков развивалась наука, именуемая электроникой. Вначале
она исследовала взаимодействие электронов в электромагнитных полях.
В последние десятилетия появилась необходимость в технических устрой-
ствах, обеспечивающих быструю и надежную обработку больших масси-
вов информации. И эти системы были созданы на основе достижений элект-
роники. Поэтому сегодня электроника также является наукой о методах
и средствах создания приборов и аппаратов, используемых для передачи,
обработки и хранения информации.
Созданные на базе достижений этой науки технические устройства
стали называть электронными вычислительными машинами - ЭВМ. Эти
машины первоначально предназначались для выполнения сложных мате-
матических расчетов, вследствии чего и были неосторожно названы вы-
числительными. Прошли годы, и сейчас электронные машины выполняют
практически любые формы обработки информации, а проведение ими
расчетов ушло далеко на второй план. Поэтому называть эти машины
сегодня вычислительными можно, лишь отдав дань сложившейся традиции.
Что же касается сущности процессов, выполняемых электронными ма-
шинами, то именовать их вычислительными является просто неверным.
Рассмотрим лишь один пример. Он специально взят из области, далекой
от научных и марномических расчетов. Речь идет о создании кинокартин
при помощи электронной машины. Машина, используемая для этих целей,
позволяет:
создавать различные игровые эпизоды, например полет и падение само-
лета;
„рисовать” мультфильмы;
создавать цветовые эффекты (взрывы, удары молний, фейерверки...);
накладывать друг на друга любое число изображений, подавляя при
этом возникающие контурные неровности.
Используемая здесь методика обработки информации может быть
также применима в медицинской томографии, ядерном магнитном резо-
нансе в физике, автоматизации проектных работ, издательском деле и т. д.
В настоящее время электронной машиной называется техническое
устройство, предназначенное для обработки, хранения и передачи любого
вида информации. Производство электронных машин быстро растет, уве-
личиваясь в мире в среднем на 15% в год. Уже сейчас на нашей планете
работают сотни тысяч больших машин и мини-машин. Что же касается
совсем небольших электронных машин, то их число исчисляется десят-
ками миллионов.
Рис. 2.1. Интегральная схема
Электронными рассматриваемые машины были названы потому, что
создаются они на базе электронных компонентов, каждый из которых
выполняет определенные функции обработки либо хранения информации.
Такой компонент принято называть интегральной схемой. Интегральная
схема состоит из полупроводникового кристалла, упакованного в метал-
лический или пластмассовый корпус. Специальные тонкие нити соединяют
кристалл с ножками этого корпуса. Пример интегральной схемы показан
на рис. 2.1. Через круглое отверстие в центре корпуса этой схемы виден
кристалл.
МЕСТНЫЕ
ТЕРМИНАЛЫ
КАНАЛЫ
ПЕРЕДАЧИ
ДАННЫХ
Рис. 2.2. Структура электронной машины
24 Глма 2
Полупроводниковый кристалл чаще всего изготавливается из кремния.
Благодаря сложной технологической обработке кристалла в нем создаются
„электронные молекулы”, соединенные в электрическую схему. Это поз-
воляет в одном кристалле (размером примерно 5x5 мм) создавать сотни
тысяч взаимосвязанных „электронных молекул”, выполняющих сложные
преобразования информации. Стремление исследователей создать еще
более компактные интегральные схемы приводит к поискам решений,
в которых элементами этих схем будут молекулы вещества в обычном
их понимании.
Электронная машина состоит из пяти основных частей. Четыре из них:
процессор, память, устройства подключения терминалов и передачи
Рис. 2.3. Процессор
данных показаны на рис. 2.2. О пятой части машины будет рассказано
в п. 2.3.
Процессор — устройство, выполняющее обработку информации. Про-
цессор очень простой электронной машины может состоять из одной ин-
тегральной схемы, тогда он называется микропроцессором. В более слож-
ной электронной машине процессор состоит из набора интегральных схем,
смонтированных и взаимосвязанных друг с другом на одной (рис. 2.3)
либо нескольких изоляционных пластинах.
Процессор выполняет все необходимые операции, связанные с поиском,
хранением, передачей и обработкой информации.
Второй частью электронной машины является (см. рис. 2.2) память.
В памяти записываются и хранятся обрабатываемая информация, прог-
раммы ввода, хранения, поиска, обработки и выдачи информации. Чем
быстрее память принимает информацию для хранения и выдает ее для
обработки, тем выше скорость работы электронной машины. Однако
чем выше быстродействие памяти, тем она дороже. Вследствие этого по-
ступают так. Делят память на две части. Быструю (и дорогую), называе-
мую оперативной, и более медленную (и менее дорогую), именуемую
внешней.
Оперативная память непосредственно взаимодействует с процессором.
Поэтому в ней хранится та небольшая часть программ и информации,
Немного о средств*» обработки информации 25
Рис. 2.4. Магнитная лента большой машины
которые необходимы для рассматриваемого этапа работы процессора.
Задачей же внешней памяти является хранение и по мере надобности пе-
ресылка в оперативную память тех программ и блоков информации, кото-
рые нужны для выполнения очередных этапов заданий обработки инфор-
мации.
Оперативная память создается из большого числа специальных интег-
ральных схем. В каждой интегральной схеме запоминается до миллиона
бит информации. Внешнюю память электронной машины образуют маг-
нитные ленты, магнитные диски либо видеодиски. Магнитная лента пред-
ставляет собой тонкую длинную пластмассовую полосу, покрытую маг-
нитным слоем. В этом слое при помощи электромагнитных сигналов запи-
сывается необходимая информация. Пример магнитной ленты большой
электронной машины показан на рис. 2.4. Магнитные ленты вставляются
в специальные лентопротяжки - устройства машины, в которых осущест-
вляются запись информации на магнитные ленты и считывание информа-
ции с этих лент.
Вторым видом внешней памяти является магнитный диск — одна либо
группа сочлененных друг с другом тонких круглых металлических пластин,
на поверхность которых нанесены магнитные слои. В этих слоях записы-
вается информация. Магнитный диск большой электронной машины пока-
зан на рис. 2.5. Он состоит из пакета расположенных одна над другой круг-
лых пластин. В каждом таком крупном пакете можно записать содержимое
около 1000 книг. Магнитный диск вставляется в устройство, называемое
дисководом. Дисковод записывает информацию на магнитный диск и счи-
тывает ее с этого диска.
Магнитная лента значительно проще и дешевле магнитного диска. Од-
нако для того, чтобы считать какую-нибудь информацию с магнитной
ленты, а длина ее в ряде случаев достигает нескольких километров, не-
обходимо прокрутить в лентопротяжке ее значительную часть и иногда
26
Глава 2
Рис. 2.5. Большой магнитный диск
и всю ленту. А этр требует значительного времени. Что же касается маг-
нитного диска, то во всех случаях, чтобы найти и прочесть нужный массив
информации, достаточно подождать, пока вращающийся в дисководе
с большой скоростью диск сделает всего один оборот. Вследствие этого
магнитные ленты, как правило, используются для архивного хранения
информации. На магнитные же диски записывается информация, с кото-
рой непосредственно работает электронная машина.
В малых электронных машинах широко используются гибкие магнит-
ные диски. Основой такого диска является гибкая круглая пластмассовая
пластина, на поверхности которой с обеих сторон методом напыления
наносятся тонкие металлические слои. В этих магнитных слоях и записы-
вается необходимая информация. Гибкий диск вставляется в щель диско-
вода, который вращает диск и выполняет операции записи и считывания.
Наряду с гибким в малых машинах широко используется и так назы-
ваемый твердый диск, отличающийся от гибкого тремя особенностями.
Во-первых, он изготовлен не из пластика, а из металла. Во-вторых, не
изгибается и, в-третьих, твердый диск для упрощения (и удешевления)
дисковода не вынимается из дисковода и последний всегда работает только
с одним диском.
Третьим видом большой памяти электронных машин являются видео-
диски (оптические диски) — плоские круглые металлические либо пласт-
массовые пластины, на поверхности которых лучом лазера записывается
и считывается нужная информация. Последние характеризуются очень вы-
сокой плотностью записи и поэтому обеспечивают хранение больших мас-
сивов информации. Так. на небольшом диске диаметром всего 127 мм раз-
мещается энциклопедия, состоящая из 25 больших томов. На диске диамет-
ром 300 мм можно записать текст, который на бумаге записывается на
600 000 страницах, отпечатанных на пишущей машинке. Уже выпус-
Немного о средств** обработки информации 27
каются групповые устройства видеодисков — библиотеки, в которых
автоматически сменяется до SO дисков. В такой электронной библиотеке
может храниться информация, содержащаяся примерно в 100 тысячах
книг.
Третьей частью электронной машины являются (см. рис. 2.2) устройства
подключения терминалов. Они необходимы для обеспечения взаимосвязи
с процессором и памятью устройств ввода и вывода информации, назы-
ваемых терминалами. Электронная машина вместе с терминалами обра-
зует информационную систему.
Через устройства подключения работают терминалы, находящиеся
недалеко (несколько десятков метров) от машины. Для подключения
удаленных терминалов и других электронных машин используются
(см. рис. 2.2) устройства передачи информации, являющиеся четвертой
частью машины. Примером устройства передачи данных является сетевой
адаптер, показанный на рис. 2.6.
Для взаимодействия удаленных друг от друга электронных машин
и терминалов используются каналы передачи данных. До сих пор мы часто
слышали о других каналах — телефонных и телеграфных. Они соответ-
ственно предназначены для телефонных разговоров и передачи телеграмм.
Что же касается каналов передачи данных,.то это новый тип каналов,
предназначенный для высокоскоростной передачи дискретных сигналов
между электронными машинами.
Каналы, специально предназначенные для передачи информации, только
начинают создаваться. Поэтому для этой цели сегодня широко исполь-
зуются обычные телефонные каналы. Последние же предназначены для
передачи не дискретных, а непрерывных сигналов, вследствие чего на
Рис. 2.6. Сетевой адаптер
21 Глма 2
обеих сторонах каждого телефонного канала устанавливаются специальные
аппараты. Они преобразуют дискретные сигналы в непрерывные и наобо-
рот. Эти аппараты называются модемами. Модем получает дискретные
сигналы от электронной машины и „поет” (вместо телефона) в телефонный
канал. С другой стороны этого канала стоит второй модем, который слу-
шает„песню” и преобразует ее в дискретные сигналы, передаваемые ма-
шине.
С появлением лазеров для создания каналов передачи данных все шире
применяются длинные и тонкие прозрачные нити, называемые светово-
дами. Толстое стекло плохо пропускает луч света, поэтому луч угасает,
пройдя лишь несколько метров вдоль стеклянной нити. Не годится для
этих целей и природный кварц. Более того, свет пойдет по прозрачному
волокну лишь в том случае, если вокруг него сделано хорошее „зеркало”.
Иначе свет просто рассеется в окружающем прозрачную нить пространстве.
Таким образом, световодом является двухслойное волокно, внутрен-
ний слой которого — его сердцевина — изготовлен из сверхчистого кварца
диаметром около 20 мкм. Сквозь кварцевую нить проходит луч света,
колебания которого передают информацию. Вокруг сердцевины одевается
пластмассовая либо кварцевая оболочка диаметром примерно в 5 раз
больше. Оболочка образует „зеркало”, необходимое для того, чтобы за-
держать свет в сердцевине и не дать ему уйти через ее боковые стенки.
Для защиты от внешних механических воздействий двухслойное волокно
покрывается резиновым или пластмассовым покрытием.
Важное свойство световода заключается в исключительно большой
его пропускной способности. Так, через одну тонкую стеклянную нить
можно одновременно вести до 8000 телефонных разговоров. Важно также,
что световоды могут использоваться в пожароопасном производстве,
ибо в отличие от электрических проводов здесь при передаче сигнала не
могут появиться искры. Световод в отличие от электрического провода
также хорошо защищен от электромагнитных помех. Вследствие этого све-
товоды начинают играть все возрастающую роль в передаче информации.
Любая электронная машина предназначена для обработки сведений
об окружающей природе и всех аспектах, связанных с нашей работой
и жизнью. Эти сведения принято называть данными.
Электронные машины, их техническая структура быстро развиваются,
Одно поколение машин сменяется другим. В настоящее время ведется
Немного о средствах обработки информации 29
разработка машин пятого поколения. Отличительной особенностью этих
электронных машин будет широкое использование речевого диалога чело-
века с машиной. Кроме того, машины пятого поколения будут обладать
способностью к самообучению и формированию на основе анализа инфор-
мации, логических выводов.
2.2. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ
В последние годы появился класс электронных машин, названных персо-
нальными компьютерами. Это небольшие по размерам настольные микро-
машины, каждая из которых предназначена для обеспечения работы одного
пользователя.
Находясь у терминала и работая с большими машинами, пользователь,
как правило, не видит их, так как они располагаются в другом помещении,
здании либо в другом городе. Пользователь лишь „чувствует” машину,
ибо она отвечает на все его запросы и команды. В противоположность этому
персональный компьютер (машина) стоит на рабочем столе и является
„собственностью” пользователя. Поэтому ему кажется, что персональный
компьютер является важнейшим типом электронных машин.
Между тем чем больше размер электронной машины, тем выше ее быстро-
действие, больше объем оперативной и внешней памяти. Поэтому с увели-
чением размера машины возрастают и ее возможности выполнения различ-
ных информационных работ. Из сказанного следует, что, работая с терми-
налом большой машины, пользователь в принципе может выполнять более
широкий спектр работ, нежели взаимодействия с персональным компьюте-
ром.
И несмотря на это, персональные компьютеры получили небывало боль-
шую популярность, а число их в мире уже исчисляется десятками миллио-
нов. Такой скачок в производстве и использовании персональных компью-
теров связан с рядом их важных преимуществ по сравнению с терминалами
большой машины.
Пользователями персональных компьютеров являются научные сотруд-
ники, работники аппарата управления, конструкторы, технологи, препода-
ватели, врачи... Иными словами, представители всех профессий. Соответ-
ственно этому пользователи хотят выполнять чрезвычайно разнообразный
спектр информационных работ, связанных с научными исследованиями,
конструкторскими и технологическими разработками, административным
управлением, планированием, учетом и отчетностью.
Естественно, что все эти работы можно выполнять и при наличии терми-
налов, соединенных с большой машиной. Но для этого большая машина
должна иметь полный набор программ, решающих все задачи, необходи-
мые многочисленным пользователям самых разнообразных специальнос-
тей. Хранить эти программы на магнитных дисках либо лентах, находя-
щихся на складе (в шкафах), нельзя, ибо в этих случаях пользователи,
расположенные у терминалов больших машин, не смогут с ними работать.
Поэтому для того, чтобы каждый пользователь (экономист, проекти-
ровщик, преподаватель, врач, агроном, закройщик...) имел возможность
в любое необходимое ему время обратиться к большой машине, эти прог-
раммы должны находиться в ее памяти. Практически это требование не-
выполнимо, ибо машина с такими универсальными возможностями ста-
новится чрезвычайно громоздкой и слишком дорогой.
30 Глам 2
Что же касается персональных компьютеров, то все программы, необхо-
димые для конкретного пользователя — „хозяина” компьютера (а не для
любых пользователей), могут быть записаны на недорогих гибких магнит-
ных дисках и храниться на etc рабочем месте в ящиках стола либо в шкафу.
Причем пользователю не нужен универсальный набор программ, он под-
бирает и хранит только те программы, которые ему необходимы в работе.
Вследствие этого персональный компьютер программно специализируется
для работ с плановиком, экономистом, врачом либо агрономом.
Таким образом, первым преимуществом персонального компьютера
перед терминалом более крупной машины является простота и экономи-
ческая целесообразность выполнения информационных работ, необходи-
мых конкретным пользователям.
Второе преимущество персонального компьютера заключается в неза-
висимости пользователя от канала передачи данных и удаленной от него
большой машины. Он может включать персональный компьютер в любое
удобное для него время и быстро, с высокой надежностью выполнять не-
обходимые информационные работы.
Поэтому, работая с терминалом большой машины, следует
решать те задачи, которые не в состоянии выполнить персональный
компьютер, например найти сведения о технологии создания сложного
летательного аппарата. Поэтому, чтобы иметь возможность работать с боль-
шой машиной, персональный компьютер подключают в качестве терминала
этой машины.
Персональные компьютеры по сложности делятся на бытовые и про-
фессиональные.
Бытовой персональный компьютер предельно прост и в основном ра-
ботает с устройствами, широко используемыми в быту: цветным либо
черно-белым телевизором, кассетным магнитофоном. Здесь информация
вводится с клавиатуры, а хранится на компакт:кассетах либо гибких дис-
ках. Выводится информация на экран телевизора либо простого специаль-
ного аппарата.
Следует, однако, отметить, что телевизионные экраны в значительной
степени искажают выдаваемое ими изображение. Кроме того, чтение слегка
мерцающего, а нередко и дрожащего текста приводит к быстрому устава-
нию глаз. Поэтому часто к персональному компьютеру подключают спе-
циальный аппарат с немерцающим телевизионным экраном и небольшими
искажениями высвечиваемых текстов, схем либо чертежей.
Бытовые компьютеры используются для охраны квартир, управления
домашними аппаратами (электрическими или газовыми плитами, духов-,
ками, грилями, телевизорами, радиоприемниками...). На этих компьюте-
рах выполняется множество самых разнообразных задач, например:
игры („волейбол”, „теннис”, лабиринты, „погони за преступниками”,
шахматы, шашки и др.);
обучение различным предметам (физике, математике, географии и т. д.);
изучение иностранных языков;
справки по кулинарии, фармацевтике, медицине;
курсы кройки и шитья, вязания, приготовления пищи;
обучение огородничеству и садоводству;
раскрой тканей;
ведение дневников и памятные записи;
календари событий (дни рождения, регистрации брака...);
Немногс. средовая об рабыни информации 31
планирование недели;
справочники телефонов и адресов.
Нередки и необычные задачи, которые ставятся перед бытовыми персо-
нальными компьютерами. Вот один из примеров. Темп современной жизни
так ускоряется, что у родителей, к сожалению, остается все меньше вре-
мени на воспитание своих детей. И вот нашелся неожиданный помощник —
персональный компьютер. Если составить для него соответствующие прог-
раммы, вставить в них нежные слова, которые обычно, но, увы, редко про-
износят родители, то компьютер становится другом ребенка. Он поет колы-
бельные, рисует на экране дисплея забавные цветные картинки ..Словом,
создает младенцу „эмоциональный”, хотя и не родительский, „комфорт”.
Благодаря этому пытаются при-
учить к персональным компьюте-
рам детей уже с первых недель
жизни. Эти дети к восьми месяцам
увлеченно играют с компьютерами,
нажимая на специальные кнопки
панелей управления.
Профессиональные персональ-
ные компьютеры значительно слож
нее, чем бытовые. Это связано
с тем, что профессиональные ком-
пьютеры предназначены для выпол-
нения множества задач, связанных
с производственной деятельностью
пользователей. К этим задачам,
например, относятся:
ведение картотек документов;
подготовка и редактирование писем, справок, отчетов, проектов по-
становлений;
планирование рабочего времени на предстоящую неделю;
сравнение вариантов и выбор оптимального способа решения задачи;
сбор и классификация материалов для учета проделанной работы;
ведение дневника и запись указаний, которые должны быть выполнены
в определенные сроки;
проведение деловых игр, позволяющих повышать свою квалификацию.
Рассматриваемые компьютеры имеют большую оперативную память
и высокое быстродействие. Чаще всего внешняя память этих компьютеров
выполнена в ваде одного-двух гибких дисков и одного твердого диска.
Емкость твердого диска позволяет записывать в память десятки тысяч
страниц различных документов. Кроме того, к профессиональным персо-
нальным компьютерам могут подключаться разнообразные терминалы.
Благодаря своей универсальности и небольшой стоимости персональные
компьютеры находят все более широкое распространение практически
во всех областях народнохозяйственной деятельности. Мировое производ-
ство персональных компьютеров уже достигло 10 млн. в год.
2.3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
На рис. 2.2 были показаны четыре части электронной машины, но есть
еще и пятая, не осязаемая руками часть, которая по своей значимости и стои-
мости превосходит все остальные. Это - программное обеспечение. Для
32 Глма 2
того чтобы электронная машина обрабатывала информацию, ей нужно четко
и детально „объяснить”, что и в каком порядке делать. Такое „объяснение”
делается в виде программы, в которой с необходимой полнотой, однознач-
ностью и ясностью описываются все возможные действия, которые нужно
выполнить для проведения процесса обработки информации либо управле-
ния этим процессом. Комплекс программ, функционирующий в электрон-
ной машине, и определяет ее программное обеспечение. Этот комплекс
обеспечивает управление машиной и выполнение всех необходимых задач,
связанных со сбором, хранением, обработкой, передачей и выдачей инфор-
мации.
Программное обеспечение современной электронной машины чрезвы-
чайно велико и разнообразно. Поэтому экономически целесообразно в до-
рогой оперативной памяти машины размещать лишь основную (малую)
часть ее программ. Большинство же программ, составляющих програм-
мное обеспечение электронной машины, хранится в более дешевой — внеш-
ней — памяти (на видеодисках, магнитных дисках и магнитных лентах).
Электронная машина так устроена, что в ней обработку информации
осуществляют только те программы, которые располагаются в оперативной
памяти машины. Поэтому программы, находящиеся в оперативной памяти,
называют активными, а размещенные во внешней памяти — пассивными.
Во время работы машины по мере надобности с пассивных программ сни-
маются копии и помещаются в оперативной памяти машины. По окончании
работы копии программ в оперативной памяти стираются.
В последние годы, кроме оперативной и внешней, появился еще один
вид памяти, называемой постоянной, так как информация в эту память
записывается только один раз и затем хранится без изменения. Стереть
(как в оперативной памяти) эту информацию нельзя. Невозможность стира-
ния вносит некоторые ограничения на область использования постоянной
памяти. Однако последняя дешевле оперативной. Поэтому постоянная
память широко используется для хранения тех программ, которые часто
и длительное время применяются при обработке информации. Например,
программы управления терминалами. Программа, находящаяся в постоян-
ной памяти, может быть запущена в работу так же, как и программа, рас-
положенная в оперативной памяти.
Обычно для того, чтобы передать программу из одной организации в дру-
гую, ее записывают на магнитную ленту либо магнитный диск. При полу-
чении такой программы машина ее считывает и записывает в свою память.
После этого принесенная лента либо диск используются для записи других
программ. Создание постоянной памяти привело к тому, что в последние
годы также появились интегральные схемы, в которых записаны различные
программы. Эти интегральные схемы вставляются в машину и последняя
работает с ними так же, как с другими „своими” программами. Поэтому
рассматриваемые интегральные схемы стали называть „твердыми прог-
раммами”.
Программное обеспечение электронной машины состоит из трех основ-
ных групп.
Задачей первой группы программ, именуемых операционной системой,
является управление функционированием машины, в том числе выполне-
нием системных и прикладных программ. Операционная система служит
основной частью программного обеспечения электронной машины и почти
вся располагается в ее оперативной памяти. Операционные системы делятся
Немного о средствах обработки информации 33
во время своей работы тре-
на машинные и машинно-независимые. Первые могут работать только в опре-
деленном типе машин. Вторые созданы таким образом, что могут использо-
ваться во многих типах электронных машин. Это очень удобно. Однако
машинно-независимые операционные системы
буют больших ресурсов машины.
Ко второй группе программ отно-
сятся системные программы. Эти про-
граммы расширяют возможности опе-
рационной системы, обеспечивают ра-
боту машины в различных режимах,
управляя каким-нибудь информацион-
ным процессом, например поиском ин-
формации. Ядро программ, входящих
в зту группу, располагается в опера-
тивной памяти. Остальные системные
программы находятся во внешней па-
мяти.
Третья группа программ предназна-
чена для лиц, которые взаимодействуют
с электронной машиной с целью обра-
ботки информации, необходимой им в
своей работе. Эти лица называются
пользователями, а программы, вы-
полняющие для них обработку ин-
формации, — прикладными. Объем
прикладных программ очень велик и во много, много раз превосходит
размеры операционной системы и системных программ. Это связано с раз-
нообразием задач обработки информации, которые создаются во всех об-
ластях человеческой деятельности. Все прикладные программы хранятся
во внешней памяти машины. Вот некоторые примеры этих программ:
управление цехом роботов;
планирование производства;
управление энергосистемой;
составление расписания поездов;
диагностика заболеваний;
определение эффективного севооборота;
составление меню цо различным диетам;
управление научным экспериментом;
подготовка документов;
учет движения материальных ценностей;
обучение различным предметам и языкам;
поиск документов, писем.
Благодаря разработке разнообразных комплексов прикладных прог-
рамм возможности электронных машин быстро возрастают и трудно опре-
делить, что они не смогут делать в будущем. Поэтому нередко можно услы-
шать: „Машина может все. Если машина выбрала наилучший вариант реше-
ния проблемы, то зто в высшей степени объективное решение”.
По этому поводу следует напомнить, что прикладные программы по
заданиям работников составляют программисты и качество решения, вы-
полненного машиной, зависит от того, вложена ли в эти программы какая-
34
Глава 1
нибудь умная идея либо нет. Поистине нужно творческое мышление, чтобы
описать процесс обработки информации, который будет выполнять машина.
Электронная машина — это своеобразный усилитель умственных способ-
ностей работника, формулирующего пути решения задачи. Поэтому, образно
говоря, если в машину забросить мусор, то она выдаст тот же мусор, но
6 виде брикетов, аккуратно разложенных по полочкам. Если работники
заложили в программы обычный бюрократизм, мешающий созидательной
работе, то машина усилит этот бюрократизм в тысячи раз.
И еще один момент нужно отметить. Как говорилось, значение приклад-
ных программ очень велико. Поэтому кое-кто развернул лозунг „Програм-
мирование — вторая грамотность”. Более того, появились требования начать
всеобуч по программированию. Этот лозунг не только ошибочен, но и вре-
ден. Прежде всего потому, что нельзя, например, от агронома требовать
таких же знаний, какие есть у программиста. Во-вторых, исследователи
во всем мире ведут разработки таких комплексов системных и универ-
сальных прикладных программ, которые в ближайшие годы позволят поль-
зователям, а в ряде областей уже позволяют формулировать задания элект-
ронной машине на'естественных (человеческих, а не машинных) языках.
Главная задача всеобуча по электронизации народного хозяйства заклю-
чается в познании возможностей, которые дают элек-
тронные машины, и в изученииметодовработы с
этими машинами, таких методов, которые позволяют быстро и эф-
фективно формулировать машинам те идеи, замыслы, творческие задумки,
которые появляются у пользователей.
2.4. ТЕРМИНАЛЫ
Для того чтобы любая электронная машина могла работать, в нее необхо-
димо вводить информацию. Машина также должна выдавать информацию
пользователям. Эти задачи выполняют терминалы — устройства ввода и вы-
вода информации. Нередко терминалы, которые используются пользова-
телями, называют также абонентскими пунктами.
Список наиболее часто используемых терминалов показан в табл. 2.1.
Типы терминалов
Таблица 2.1
№ п/п Терминал Способ
ввода информации получения информации
1 Дисплей При помощи кла- виатуры Показ текстов и чертежей на экране
2 Сенсорный экран Использование спе- циальной матрицы —
3 Пишущая машинка, телетайп При помощи клави- атуры Выпечатывание текстов
4 Печатающее устройство — Выпечатывание текстов
5 Графопостроитель — Вычерчивание чер- тежей
Немного о средствах обработки информации 35
Продолжение
6 Аул и отер ми нал Использование Использование
7 Устройство управления микрофона Чтение магнитных динамика Запись на магнит-
8 магнитными картами Устройство считывания товарных знаков карт Чтение товарных шифров ные карты
Как следует из табл. 2.1, одни терминалы позволяют вводить и выводить
информацию, другие - лишь вводить ее, а третьи — только выдавать ин-
формацию.
С одной и той же электронной машиной может работать группа терми-
налов различных типов. Подключение терминалов обеспечивают (см.
рис. 2.2) специально предназначенные для этого устройства. Местные тер-
миналы взаимодействуют с машиной через устройства подключения тер-
миналов. Удаленные же терминалы работают через устройства и каналы
передачи данных.
Самым распространенным терминалом является дисплей — устройство
визуального отображения информации, выполненное в виде аппарата, кото-
рый имеет (рис. 2.7) экран и клавиатуру. Клавиатура как минимум содер-
Рис. 2.7. Дисплей
36 Глава 2
жиг клавиши всех букв (как у пишущей машинки), цифр, математических
знаков. Кроме того, клавиатура может иметь клавиши, нажатие которых
дает электронной машине определенные команды, например передвинуть
изображение на экране вправо. При помощи клавиатуры информация вво-
дится в машину. Что же касается обработанной информации, то она выдается
на экран. Это — чертежи, схемы, рисунки, фотографии, тексты, таблицы.
Дисплеи подразделяются на алфавитно-цифровые (символьные) и гра-
фические. Алфавитно-цифровыми (символьными) являются дисплеи, на
экранах которых вырисовывается определенный набор символов (букв,
цифр, знаков). В соответствии с этим алфавитно-цифровые дисплеи исполь-
зуются для работы с различными текстами. На экранах дисплеев один либо
несколько электронных лучей вычерчивают страницу текста, обычно имею-
щую 24 строки по 80 символов. Страницы можно „перелистывать” одну
за другой, просматривая их на экране. Кроме того, на экране дисплея длин-
ный текст можно просматривать, передвигая его вверх либо вниз шагами,
по одной строке. ,
В отличие от символьных на экранах графиеских дисплеев выдается
большое число светящихся точек. Например, 640 строк по 220 точек в каж-
дой строке. Иначе говоря, на экране дисплея в данном случае можно высве-
тить до 140800 точек. Естественно, что все они иа экране никогда не появ-
ляются. По программе, используемой при работе, светятся только те точки,
которые образуют какой-нибудь текст или изображение (чертеж, схему,
фотографию, рисунок...). Естественно, что в нужных местах на экране выри-
совываются также и любые необходимые символы. Таким образом, графи-
ческие дисплеи применяются прежде всего там, где необходимо работать
с изображениями: в научных исследованиях, проектных работах и т. д.
С помощью графических дисплеев можно выполнять все те работы, которые
проводятся на алфавитно-цифровых дисплеях. Однако следует помнить,
что графические дисплеи значительно сложнее и дороже алфавитно-цифро-
вых, поэтому они применяются, когда необходима обработка изображений.
Экраны в дисплеях, как в телевизорах, вначале были черно-белыми.
Затем появились и сейчас широко используются цветные дисплеи, значи-
тельно расширяющие возможности воспроизведения информации. Напри-
мер, на экране дисплея отображается состояние технологического процесса.
В этом случае зеленым цветом можно показать те характеристики, которые
являются нормальными, а красным цветом — характеристики, которые
выходят из нормы.
Когда же многоцветность не нужна, например при бухгалтерских рас-
четах, целесообразней использовать монохромные (одноцветные) дисплеи.
В этих случаях используют такой цвет, при котором меньше устает зрение.
Все чаще для этих целей применяется зеленый либо коричневый цвет.
В дисплеях для выдачи информации широко используются телевизион-
ные трубки, на торце каждой из которых один либо несколько электрон-
ных лучей вырисовывают текст или какое-нибудь изображение.
Наряду с телевизионными экранами в последние годы в дисплеях все
шире используются экраны нового типа. Основой этих экранов являются
так называемые жидкие кристаллы - жидкость, в которой сохраняется
определенная упорядоченность расположения молекул, характерная для
обычных (твердых) кристаллов.
Телевизионные трубки имеют значительную глубину, занимая в дис-
плеях почти половину объема каждого аппарата. В отличие от них жид-
кокристаллические экраны являются совершенно плоскими. Каждый такой
Немного о средствах обработки информации 37
экран состоит из двух тонких пластин, между которыми находится слой
жидкости толщикж менее миллиметра.
Важным устройством ввода информации в электронную машину стано-
вится (см. табл. 2.1) сенсорный экран. Принцип действия этого экрана
основан на том, что в нем используется плоскость, на которой изображены
компоненты: буквы, знаки, слова, рисунки. Пользователь, дотрагиваясь
пальцем руки до любого из них, передает определенную информацию элект-
ронной машине. Например, дотронувшись пальцем до надписи „Найти”,
пользователь дает машине команду провести поиск информации.
Сенсорный экран может быть небольшим и содержать лишь несколько
компонентов. Например, сенсорный экран в кабине лифта имеет только
надписи: „Стоп”, „Звонок”,, Дверь” и цифры, определяющие этажи здания.
Вместе с этим существуют большие сенсорные экраны со многими сотнями
компонентов. Использование таких экранов позволяет операторам удобно
управлять работой электростанций, аэропортов, железнодорожных стан-
ций и т. д.
компоненты сенсорного экрана имеют различные размеры и изображены
на плоскости двояко. Они могут быть нарисованы на пластмассовой пластине
либо бумаге, кроме того, могут быть созданы в виде изображения, показан-
ного на экране дисплея. В этом случае в списке изображенных здесь компо-
нентов может быть и особый, обозначаемый словом „Следующий”. Дотро-
нувшись пальцем до надписи этого слова, пользователь дает команду сме-
нить набор компонентов сенсорного экрана. Никаких кнопок, естественно,
этот Экран не имеет.
Как же сенсорный экран „узнает”, до какого компонента дотронулся
пользователь? Существует несколько типов сенсорных экранов. Самый
популярный из них — инфракрасный. При создании этого экрана на его
концах (гранях) устанавливаются, с одной стороны, источники, а с другой —
приемники инфракрасного излучения. В результате над плоскостью соз-
даются продольные и поперечные полосы инфракрасного излучения. Когда
палец касается компонента экрана, он прерывает определенные продольную
и поперечную полосы излучения. Об этом становится известно электронной
машине, и она принимает команду пользователя.
Наиболее простыми устройствами, печатающими (см. табл. 2.1) тексты,
являются телетайпы и пишущие машинки. Телетайпы используются в тех
случаях, когда необходима работа с далеко расположенной электронной
машиной с очень дешевого терминала. В этом случае берут телетайп и под-
ключают его через телеграфную либо телексную сеть к машине.
Пишущие машинки — самые дешевые терминалы, соединяемые с близко
расположенной машиной либо более сложным терминалом. Естественно,
что такая машина обязательно должна быть электрической, так как ее за-
дача печатать не только при нажатии клавиш, но и при получении электри-
ческих сигналов от электронной машины. В такой машинке при нажатии
клавиши возникает электрический сигнал, который используется двояко.
Во-первых, под воздействием этого сигнала пишущая машинка выпеча-
тывает на бумаге очередной символ (букву, цифру, либо знак). Во-вторых,
этот сигнал передается электронной машине, которая записывает в своей
памяти тот же символ.
Пишущие машинки первоначально имели сложную механику с большим
числом рычагов, на конце каждого из которых размещались один-два сим-
38 Глава 2
вола (буквы, цифры, знаки). Теперь зта механика заменена на очень простую.
Появились печатающие машинки с „ромашкой”, а также с печатающими
матрицами.
Широкое распространение получило печатание букв при помощи пласт-
массового диска (рис. 2.8), именуемого „ромашкой”. В пишущей машинке
с „ромашкой” используется очень простой принцип. Специальный электро-
магнитный механизм по сигналам, приходящим из электронной машины,
либо по сигналам, передаваемым клавишами, поворачивает „ромашку”
в нужное положение, а молоточек ударяет по ее лепестку, печатая на бумаге
очередной символ.
Рис. 2.8. Диск „Ромашка”
В последнее время очень популярными становятся мащинки с печатаю-
щими матрицами. Эти машинки характерны тем, что в каждой из них пе-
чатающим элементом является группа очень тонких стержней (иголок),
заменяющая десятки символов обычной пишущей машинки.
В результате печати появляется текст. Каждый символ образуется группой
точек. Так как в реальном тексте буквы имеют значительно меньшие раз-
меры, то точки сливаются друг с другом и практически не видны в общем
изображении символа.
Матричные печатающие машинки очень удобны потому, что они могут
печатать (без каких-нибудь переделок) многие тысячи различных символов,
в том числе буквы русского, латышского, английского языков, иероглифы
китайского и японского языков. Более того, при помощи матричных голо-
вок можно вырисовывать несложные изображения.
Следует иметь в виду, что скорость работы пишущей машинки очень мала.
Кроме того, работа с пишущей машинкой требует обязательного расхода
бумаги при обращении пользователя к электронной машине и при полу-
чении информации из этой машины. Между тем часто пользователь осущест-
вляет поиск нужных ему документов (приказов, патентов, статей...) и из
Немного о средствах обработки информации 39
просмотренных десятков, а то и сотен документов ему может понадобиться
только один. Однако для осуществления этого поиска все получаемые
юкументы печатаются
бумаге, а затем выбрао.
каются из-за ненадобно
стн. Вследствие того что
работа с пишущей машин-
кой приводит к серьезно-
му перерасходу бумаги,
широкое распространение
получило использование
двух параллельно работа-
ющих терминалов: дис-
плея и пишущей машинки.
В этом случае основная
работа пользователя с
электронной машиной вы-
полняется на дисплее и
не приводит к расходу бу-
маги. И только в случаях,
когда нужно иметь доку-
мент на бумаге, он печа-
тается на пишущей ма-
шинке
Дисплей имеет столько же, а часто и больше клавишей, чем пишущая
машинка. Более того, ввод информации с клавиатуры дисплея более удо-
бен, чем с пишущей машинки. Это связано с тем, что на экране дисплея
можно видеть весь текст, вносить исправления и затем передавать текст
в машину. Поэтому в паре дисплей — печатающая машинка клавиатура
последней оказывается ненужной. Это привело к появлению нового типа
терминала — печатающего устройства, не имеющего клавиатуры и выпол-
няющего (см. табл. 2.1) только одну функцию: печатание на бумаге текс-
тов и простых изображений.
В последние годы появился новый тип — лазерные печатающие устройства.
Как это уже видно из названия, здесь информация выписывается лучом
лазера. Это дорогие устройства, однако они способны практически печа-
тать (вырисовывать) сразу целую страницу текста.
Широкое распространение получили (см. табл. 2.1) трафопостроители.
Эти аппараты предназначены для вычерчивания чертежей по электрическим
сигналам, выдаваемым злектроннными машинами. Графопостроители
не только вычерчивают собственно чертежи, но в нужных местах делают
стрелки, надписи и записывают цифры. Более просты одноцветные графо-
построители, но все шире применяются многоцветные, рисующие практи-
чески любые цветные изображения.
Графопостроители делятся на два типа: плоские и барабанные. Плоский
имеет (рис. 2.9) стол, на котором укрепляется большой лист чертежной
бумаги. Специальная механическая „рука” вычерчивает чертеж на этой
бумаге. Барабанный графопостроитель основан на использовании круг-
лого цилиндра, на котором укреплен лист бумаги. На этом листе вычерчи-
вается чертеж. Барабанный графопостроитель дороже плоского, но он ра-
ботает быстрее и занимает меньше места в помещении.
40
Глава 2
В последнее время все большее значение приобретают аудиотерминалы,
предназначенные для ввода и вывода речи. Эти устройства (см. табл. 2.1)
Рис. 2.9. Плоский графопостроитель
необходимы для превращения речи в электрические дискретные сигналы,
записываемые в памяти электронной машины, и, наоборот, для синтеза
речи человека по дискретным сигналам, выдаваемым электронной машиной.
Однако аудиотерминалы не распознают смысл принимаемой либо синтези-
руемой речи (как это также происходит в быту, в магнитофоне). Они ис-
пользуются не только для речевого диалога двух собеседников, но и для
передачи речеграмм - звуковых сообщений либо указаний, направляемых
отправителем одному либо группе адресатов.
В последние годы появился и становится все более распространенным
новый тип терминала (см. табл. 2.1) - устройство управления магнитной
картой. Вначале появилась пассивная магнитная карта - небольшая пласт-
массовая пластина, которую можно носить в кармане. На эту пластину
с одной либо с двух сторон напыляется тонкий магнитный слой, в котором
записывается информация. Позже внутрь пластины стали встраивать очень
маленькую микромашину, в результате магнитная карта стала активной,
т. е. в состоянии вести несложную обработку информации пользователя.
Магнитные карты широко используются во всякого рода финансовых
операциях. Для этого пользователь вносит в сберегательный банк опре-
деленную сумму. Ему выдают магнитную карту, на которой записана ука-
занная сумма. Таким образом, во всех организациях: магазинах, ресто-
ранах, столовых, ателье, бензозаправочных станциях, в которых установлены
устройства управления магнитными картами, пользователь может провести
финансовые операции.
Работа с магнитной картой осуществляется очень просто. Карта, при-
держиваемая за край рукой, вставляется в щель устройства управления
Немного о средствах обработки информации 41
картами. Во время вставления (движения в устройстве) карты с нее счи-
тывается информация: фамилия, имя, отчество владельца, номер отделе-
ния сберегательного банка, номер счета, располагаемая денежная сумма.
Затем электронная машина, с которой связано это устройство, вычитает
из располагаемой суммы стоимость покупки. Новая, уменьшенная сумма
вклада в сберегательный банк записывается на карту тогда, когда пользо-
ватель, вынимает ее (во время движения карты) из щели устройства.
В последнее время магнитные карты начинают широко использоваться
и в телефонах-автоматах. Такая карта продается за ту цену, которая запи-
сана в ее магнитном слое. Используется она следующим образом. Перед
началом разговора по телефону-автомату, установленному на улице, карта
вставляется в устройство управления этого автомата. Простой микропро-
цессор автомата определяет сумму денег, записанную на карте, и разре-
шает разговор, если Эта сумма не равна нулю. По мере городского либо
междугородного разговора каждую минуту процессор уменьшает указан-
ную на карте сумму денег на стоимость минутного разговора. По окончании
разговора пользователь вынимает свою карту, в магнитном слое которой
записана уменьшенная сумма денег.
Использование такой карты позволяет звонить по телефону-автомату,
не беспокоясь о наличии необходимых металлических монет.
В рекламных целях часто магнитные карты выпускаются в виде неболь-
ших календарей либо красочных открыток. Число же карт, используемых
Рис. 2.10, Кодирующая
метка на товаре
в различных странах, уже достигает многих миллионов.
Начинает широко использоваться (см. табл. 2.1) еще один простой тип
терминала - устройство считывания товарных знаков. Оно имеет размер
небольшой прямоугольной коробки, соединенной парой проводов с элек-
тронной машиной. Предназначено это устройство для автоматического
учета товаров, продаваемых в магазинах, буфетах, столах заказов и т. д.
Стремление автоматизировать учет движения товаров в этих органи-
зациях привело к тому, что каждому товару: костюму, шарфу, свитеру,
бутылке лимонада и т. д. присваивается определенный шифр, например
87156386. Таким образом удается зашифровать до 100 млн. различных
товаров. Используя эти шифры, можно при продаже любого товара сооб-
щать машине его номер. Машина, получив сообщение о продаже товара,
учтет операцию, произведет необходимые рас-
четы с покупателем (покажет стоимость то-
вара на табло кассового аппарата) н осу-
ществит финансовый учет проведенной про-
дажи товара.
Для обеспечения учета продажи товара
продавец либо кассир может нажать на 8
клавиш кассового аппарата, сообщив, напри-
мер, шифр 87156386. Однако это требует
значительного времени и может привести
к появлению очереди у кассы. Чтобы избе-
жать этого, на каждый товар либо бирку
товара наносится (рис. 2.10) своеобразная
„зебра” - полосы различной толщины. Бла-
годаря этому, Имея устройство считывания
товарных знаков, можно приложить к не-
му „зебру” и быстро продвинуть товар
поперек „зебры”. Благодаря лучу лазера шифр считывается, и устройство
посылает машине последовательность электрических сигналов, сообщающую
о продаже товара.
Разноообразие все возрастающих требований, предъявляемых пользова-
телями к терминалам, приводит к тому, что быстро растет их сложность.
Вследствие этого в терминалах все шире начинают применяться микро-
процессоры, задачами которых являются не обработка информации, а ее
ввод и вывод. К числу таких задач относятся: генерирование знаков в дис-
плее, запоминание и коррекция строки символов и т. д.
В мире используется много естественных языков. Общение между людь-
ми различных национальностей все время возрастает. Выучить один-два
иностранных языка трудно, но можно. Знать же все языки нельзя. Поэтому
уже много лет предпринимаются попытки создания единого международ-
ного искусственного языка. В свое время один из таких языков — эспе-
ранто — подавал надежды на всеобщее признание. Но, к сожалению, этого
не случилось. Поэтому сегодня в качестве международных языков исполь-
зуются русский и английский языки.
В мире электронных машин эта проблема решается проще. Сегодня
используется огромное множество терминалов, которые „говорят” на раз-
ных искусственных („электронных”) языках. Легко представить себе
трудности электронной машины с подключенными терминалами, каждый
из которых понимает „речь” и „говорит” на своем языке. В этой связи Меж-
дународной организацией стандартов разработан и утвержден своеобразный
„эсперанто” для терминалов. Терминал, выполняющий стандартные требо-
вания по языку взаимодействия с электронной машиной, называют вир-
туальным. Виртуальные терминалы, создаваемые и производимые фирмами
и объединениями, по своему внешнему виду, формам и размерам могут
быть самыми разнообразными. Однако они обращаются к электронной
машине, передают ей и получают от нее информацию совершенно одина-
ковым образом. Иначе говоря, машина не различает их, не знает, как они
внешне выглядят.
Терминалы предназначены для взаимодействия с электронной машиной
пользователей и программистов. Пользователи выполняют задачи, связан-
ные с обработкой информации, а программисты разрабатывают новые при-
кладные программы для нужд пользователей.
Глава 3
ИНФОРМАЦИОННЫЕ БАНКИ ВТОРГАЮТСЯ
В НАШУ ЖИЗНЬ
Накопление человечеством огромной массы знаний требует решения
проблем хранения всевозможной информации. При этом хранение не яв-
ляется самоцелью, а предназначено для обеспечения поиска, чтения и обра-
ботки документов. Этой цели и служат информационные банки, охваты-
вающие сведения о всех областях знаний, отраслях народного хозяйства
и социальных вопросах.
3.1. СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОГО БАНКА
Развитие современного общества связано с быстрым увеличением объема
используемой информации. Она содержится в книгах, патентах, отчетах,
справочниках и многих других документах. До последнего времени бумага
была практически единственным хранилищем всей необходимой челове-
честву информации.
При всех своих положительных сторонах хранения документов на бумаге
этот способ имеет два серьезных недостатка. Первый из них заключается
в том, что подготовка книги к изданию требует 2—3 года, а выпуск крупной
энциклопедии растягивается на много лет, поэтому информация недопус-
тимо запаздывает. Второй недостаток связан с трудностью поиска информа-
ции. Например, необходимо узнать, какие научные исследования проведены
по биологическим элементам памяти электронных машин. Для получения
этих сведений нужно просмотреть большой перечень книг, брошюр, статей
в области биологии, медицины, электроники, химии... Ведь даже неизвестно,
специалисты какого еще направления занимаются этой научной проблемой.
Такой поиск может продолжаться много месяцев.
Положение резко изменяется, если информацию хранить не в типограф-
ских изданиях (книгах, энциклопедиях и т. д.), а во внешней памяти элект-
ронных машин: на магнитных лентах, магнитных дисках, видеодисках.
В этом случае любая дополнительная информация может быть простым
образом занесена в память машины. Более того, процессор электронной
машины может просматривать эту информацию со скоростью около
80000 слов/с. Благодаря этому средняя книга для поиска необходимой
информации может быть „прочитана” примерно за одну минуту.
Таким образом, хранение больших массивов информации в электронной
машине, быстрый поиск документов и содержащихся в ней сведений позво-
ляют организовать качественно по-новому обеспечение пользователей всей
необходимой им информацией.
Число и размеры информационных банков быстро увеличиваются. И уже
сегодня крупный информационный банк характеризуется следующими
цифрами:
объем информации около 100 млрд, символов (букв, цифр, знаков) ;
ежедневное поступление новой информации до 100 млн. символов;
число терминалов, работающих с банком, примерно 100 тыс.
Указанный выше объем информации, заложенной в банке, позволяет
записать в памяти электронной машины содержание 25 тыс. томов энцикло-
педии. Причем к ней ежедневно добавляется информация, соответствующая
44
Глава 3
25 новым томам энциклопедии. И все это информационное богатство ока-
зывается доступным сотням тысяч пользователей.
В информационных банках различных стран заложена огромная инфор-
мация. Это дает возможность выдавать пользователям сведения по всем
основным народнохозяйственным вопросам. И объем этой информации
растет в развитых странах ежегодно на 25-30%. Наиболее ходовой инфор-
мацией являются: финансовая, сведения о капиталовложениях, новости
дня, технические консультации. ’
Даже самый крупный информационный банк ограничен в своих возмож-
ностях. Поэтому банки специализируют, ограничивая содержащуюся в них
информацию определенными областями знаний, проектных работ, техноло-
гии и т. д. ’Существуют' информационные банки по атомной физике, вы-
числительной технике, патентам и изобретением, медицине и т. д. Размер
банка определяется производительностью и объемом памяти электронной
машины, используемой для его создания.
Общая структура информационного банка показана на рис. 3.1. Банк
создается на основе электронной машины, оснащенной большой внешней
памятью, образуемой магнитными дисками, магнитными лентами и видео-
Рис. 3.1. Схема информационного банка
1
Информационные банки вторгаются в нашу жизнь 45
дисками, и состоит из четырех основных частей: базы знаний; базы прог-
рамм; базы данных; системы управления базами.
Наиболее сложными из рассмотренных баз являются базы знаний -
хранилища знаний, полученных человечеством. Создание этих баз стало
возможным лишь благодаря современным достижениям науки и техники,
поэтому они находятся лишь в начальной стадии своего развития.
Базы гфограмм предназначены для сбора, хранения н последующей вы-
борки программ, необходимых для выполнения задач, связанных с обра-
боткой информации. В этих базах располагаются два вида программ: систем-
ные и прикладные. Здесь хранятся те системные программы, которые
используются время от времени н поэтому находятся в базе программ.
Что касается прикладных программ, то все они хранятся в базе программ.
Базы данных являются совокупностями сведений, используемых при
выполнении разнообразных задач для нужд пользователей. В этих базах
хранятся всевозможные документы: рефераты книг, статей, патенты, ав-
торские свидетельства, постановления, распоряжения, приказы и т. д.
Каждый информационный банк содержит в своей памяти определенную
информацию, с которой знакомит пользователей, находящихся у терми-
налов, специальная программа с „гастрономическим” названием — меню.
Чаще всего меню выдается на экран дисплея. Так, на листе 3.1 дан перечень
баз данных, предназначенных для широких кругов населения.
МЕНЮ ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ
Поиск почтового индекса: сведения о почтовых пошлинах..01
Прогноз погоды; метеорологическая информация.....02
Центр бронирования мест в гостиницах...................оз
Киноафиша и театральная афиша..........................04
Заказ каталогов моп................................... об
Чем заняться в выходной день...........................об
Заказ продуктов питания................................о7
Служба знакомств в брачных целях.......................об
Информация о продаже недвижимости......................09
Информация о видеофильмах и видеокассетах напрокат.1О
Информация о вакансиях рабочих мест...........I......11
Обучение иностранным языкам............................12
Журнал для женшия.................................... 13
Заказ няни по уходу за детьми..........................14
Бронирование места иа самолеты и поезда..........15
Прокат автомобилей.....................................16
База данных полезных адресов.17
Ежемесячный бюллетень "Аргументы и факты"..............16
Электронная пресса....... 19
Номера телефонов и адреса абонентов телефонной сети....20
Услуги машинного перевода с иностранных языков.........21
Тесты на знание правил уличного движения.........22
Новые кинофильмы и спектакли.....................23
ВВЕДИТЕ номер интересующего Вас раздела: ?_
46 Глава 3
Нажатием на соответствующие клавиши дисплея можно выбрать нужную
базу и начать с ней работу.
Совокупность трех баз: знаний, программ и данных — назовем инфор-
мационной базой. Последняя (см. рис. 3.1) образует ядро информацион-
ного банка. Управление работой баз знаний, программ, данных и взаимо-
действие с пользователями обеспечивается системой управления базами.
Лица, работающие с системой управления базами, делятся на три группы:
сотрудники банка, администратор банка, пользователи.
Задачей сотрудников банка является сбор и запись в базу всей первичной
информации, определяемой тематикой рассматриваемого банка. Эти сот-
рудники должны также удалять из базы устаревшую информацию и до-
бавлять новую. Вместе с этим обновление информации может быть разре-
шено и ряду пользователей. Благодаря такой работе в базах всегда содер-
жится „свежая” достоверная информация. Кроме того, сотрудники банка
составляют прикладные программы, подготавливающие информацию по
вопросам, интересующим многих пользователей. Число сотрудников банка
зависит от размеров поддерживаемой ими информационной базы. Поэтому
оно изменяется в широких пределах. Так, если создана и поддерживается
небольшая база, находящаяся в мини-машине, то ее обслуживают всего
2—5 человек. Если же в большой электронной машине создана крупная
база, то ее должны обслуживать сотни сотрудников.
Для получения специфической информации, интересующей одного либо
узкую группу пользователей, последние сами составляют необходимые им
прикладные программы. Поскольку же пользователи не являются програм-
мистами, то система управления информационными базами (см. рис. 3.1)
дает возможность пользователям объяснить задания на простом языке,
близком к естественному, например русскому. На основе этого изложения
система управления базами сама без участия пользователей составляет
необходимые прикладные программы.
Администратор обеспечивает руководство работой банка. Он решает
вопросы, связанные с надежной и бесперебойной работой, хранением ин-
формации и в нужных случаях ее копированием, организует работу сот-
рудников и пользователей банка.
Пользователями банка являются лица, которым необходимо получить
информацию, содержащуюся в этом банке. Они располагаются у термина-
лов, соединенных с электронной машиной, в которой находится информа-
ционный банк. Машина установлена в том здании (помещении), где ее
удобно эксплуатировать. Терминалы же помещаются прямо на рабочих
местах специалистов — пользователей и программистов — и могут нахо-
диться на любом расстоянии от банка.
Следует иметь в виду, что наряду с описанной выше технологией созда-
ния и использования информационных баз банки предоставляют еще одну
важную услугу. Она заключается в возможности создания и использования
пользователями своих информационных баз. Эти специализированные базы
предназначены для ограниченных групп лиц, выполняющих определенные
виды работ. Например, база бухгалтерского учета и отчетности предприятия.
В создании специализированной базы не участвуют сотрудники банка.
Здесь среди пользователей выделяется группа сотрудников, которым по-
ручаются и, естественно, доверяются ввод, коррекция и удаление сведений
из создаваемой базы. Остальные пользователи имеют право лишь осущест-
влять поиск необходимой информации.
1
Информационные банки аторгяогся в ^ашу жизнь 47
Система управления базами совместно с базами знаний, программ, данных
располагается в памяти электронной машины. В этой же памяти находится
операционная система, управляющая работой всех ресурсов электронной
машины. Как указывалось ранее, память машины делится на дорогую —
оперативную и более дешевую — внешнюю. Оперативная память в сотни
и даже в тысячи раз меньше внешней памяти. Поэтому программное обеспе-
чение информационного банка разделяется на две неравные по размерам
части. Малая, но основная часть программ размещается в оперативной па-
мяти, а остальные программы хранятся во внешней памяти машины.
Схема размещения программного обеспечения информационного банка
в памяти электронной машины показана на рис. 3.2. Рассматривая эту схему,
Рис. 3.2. Схема распределения памяти электронной машины
следует помнить, что работать могут только те программы, которые распо-
ложены в оперативной памяти, т. е. являются активными. Программы,
хранящиеся во внешней памяти, считаются пассивными, ибо в решении
информационных задач не могут участвовать. Они активизируются при
автоматической загрузке их копий в оперативную память.
В большой внешней памяти (на магнитных дисках, магнитных лентах,
видеодисках) электронной машины размещаются программы, знания и дан-
ные. Здесь также находятся те части операционной системы и системные
программы, которые нецелесообразно держать в оперативной памяти, и все
прикладные программы. Первые входят в систему управления базами,
вторые образуют основу базы программ. Знания и данные, хранящиеся
во внешней памяти машины, являются соответственно содержимым базы
знаний и базы данных.
Таким образом, в оперативной памяти электронной машины (см.
рис. 3.2) находятся:
почти вся операционная система;
основная часть (ядро) системы управления базами;
активные прикладные программы;
активные компоненты знаний и данных.
48
Глава 3
Операционная система управляет работой всей электронной машины,
поэтому она почти полностью располагается в оперативной памяти* Основ*
ную часть системы управления базами, помещаемую в оперативной памяти,
образуют те системные программы, которые постоянно находятся в работе
и поэтому располагаются в оперативной памяти. Например, программа
взаимодействия с терминалами. Так как информационный банк все время
работает с сотрудниками банка и пользователями, то эта программа по-
стоянно находится в работе. Остальные части системы управления разме-
щаются во внешней памяти и вызываются в оперативную память пр мере
надобности.
Прикладные программы, а также компоненты знаний и данных, с кото-
рыми в данное время должна работать система управления базами, также
располагаются в оперативной памяти. Система управления базами по мере
выполнения различных заданий работает с разными прикладными програм-
мами, знаниями и данными. Поэтому по окончании очередного задания
прикладные программы, знания и данные стираются в оперативной памяти
и на их место из внешней памяти снимаются копии других прикладных
программ, знаний и данных, которые далее необходимы для работы..
Использование информационных банков позволяет решать самые раз-
нообразные народнохозяйственные задачи. Их примерами являются:
электронные библиотеки, архивы, каталоги;
справочные бюро по патентам;
учет торговых операций (движение товаров, статистика, отчетность,
заказы);
службы бронирования билетов на самолеты, поезда;
служба политической информации о событиях в мире;
электронные финансовые и сберегательные банки.
Сегодня большинство современных процессов обработки информации
связано с использованием информационных банков. Рассмотрим пример.
Он относится к области научных исследований. В этом примере на основе
информационного банка выполняется комплекс задач, связанный с обра-
боткой сведений, получаемых во время научного эксперимента.
Для выполнения рассматриваемых задач в электронной машине функ-
ционирует информационный банк, предлагающий меню (лист 3.2).
Сбор и предварительная обработка информации...........01
Классификация и упорядочение полученных сведений......02
Складирование информации........................... .03
Накопление статистики на основе полученной инФормдции..ОЧ
построение модели исследуемого объекта................05
Корректировка хода эксперимента на основе анализа
мопели.............................................. 06
Поиск исследований, выполненных в той же области.......07
Сравнение полученных результатов исследований с исследо-
ваниями других авторов................................08
Содействие в составлении графиков, схем, табулЯграмм.-.О9
Помощь в подготовке отчета об эксперименте.............10
ВВЕДИТЕ номер интересующего Вас вопроса. ? _
1
Информационные банки вторгаются в нашу жизнь 49
Сообщив при помощи клавиатуры терминала необходимую цифру, мы
тем самым даем задание информационному банку начать работать с дан-
ными и программами, обеспечивающими обрабсику и получение информа-
ции по определенному выбранному нами вопросу.
В рассматриваемой информационной системе практически одновременно
с проведением эксперимента идут его обработка, анализ, выдача промежу-
точных результатов и коррекция планов проведения дальнейших этапов
эксперимента. Любой Процесс обработки информации распадается на
следующие четыре этапа:
программисты, располагаясь у терминалов (см. рис. 3.1), разрабаты-
вают прикладные программы обработки информации и складируют их
в информационном банке;
в информационном банке постепенно накапливается (собирается)
вся необходимая информация;
пользователи, находясь у терминалов, дают банку задания на обработку
информации;
система управления находит в информационной базе нужные приклад-
ные программы, знания и данные, обеспечивает необходимую обработку
информации и полученные результаты передает пользователям на их тер-
миналы.
При такой методологии достигается быстрое и эффективное выпол-
нение процессов обработки информации. Основная работа программистов
и пользователей с электронной машиной, как правило, осуществляется
при помощи экранов дисплеев. Печатающие устройства используются
ими лишь в тех случаях, когда необходимо отпечатать письмо, отчет либо
другой документ.
Следует между тем отметить, что электронная машина осуществляет
поиск информации совсем не так, как это делает человек. Например,
в каждом современном языке содержатся многие тысячи слов, но спро-
сите любого, есть ли в этом перечне слово „мама”. Каждый, удивившись
простоте вопроса, тотчас же даст утвердительный ответ.
Задайте аналогичный вопрос информационному банку, в котором
записаны все слова естественного языка, например русского. Для ответа
на этот вопрос электронная машина должна просмотреть сотни, а то и ты-
сячи слов, сравнив их с искомым „мама”. И лишь после этого определить,
что такое слово есть. Однако мы не знаем, каким образом мозг человека
обрабатывает имеющуюся информацию. Поэтому нам пока ничего не
остается, как придумывать такие методы поиска информации, которые
по возможности требовали бы меньшего объема и времени поиска необ-
ходимых сведений.
3.2. ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА
Информационная база является набором знаний, программы и данных,
упорядоченных таким образом, чтобы любая содержащаяся здесь инфор-
мация могла быть легко найдена. Информационные базы делятся на базы
общего пользования и персональные. В первых хранится информация,
интересующая многих пользователей. Персональной является база, созда-
ваемая пользователем для своих личных нужд. Здесь хранятся сведения,
интересующие одного пользователя (записки, конспекты, рукописи, днев-
ники и т. д.).
50
Глава 3
К организации каждой базы предъявляется много требований и основ-
ные из них сводятся к следующим:
исг льзование минимальных средств, необходимых для создания базы;
простота поиска и обновления содержимого базы;
многократное использование пользователями одной и той же информа-
ции;
быстрый доступ к необходимым сведениям;
обеспечение информацией о том, какого рода данные можно найти
в базе;
уменьшение избыточности хранимой информации;
обеспечение достоверности информации;
постоянная готовность к работе;
защита информации от искажений и несанкционированного доступа.
Последнее требование необходимо объяснить. Часто в базе находится
информация, которой может пользоваться ограниченный круг пользова-
телей. К такой информации, например, относятся сведения о новом аппа-
рате, созданном в научно-исследовательском институте и патентуемом
за рубежом. Эта информация должна быть защищена от несанкциониро-
ванного доступа, т. е. неразрешенного использования. Необходимая защита
создается введением паролей, которые знают лишь лица, имеющие разре-
шение пользоваться указанной информацией. Если пользователь не знает
пароля, то он не может ознакомиться с соответствующей информацией.
Во время работы с базой пользователь может случайно, а иногда и зло-
умышленно (зто, к сожалению, бывает) изменить информацию, находя-
щуюся в этой базе. Кроме того, информация может быть испорчена в ре-
зультате какой-нибудь неисправности электронной машины. Вследствие
этого принимаются специальные меры, обеспечивающие защиту содер-
жимого базы.
Для страховки от различных неприятностей в электронной машине
хранятся две копии содержимого базы. Хранение осуществляется по схеме:
информация в базе „позавчера — вчера—сегодн я”. Для этого
в начале каждых суток с магнитных лент стирается позавчерашняя инфор-
мация и на ее место записывается текущая информация. При этом записан-
ная вчера текущая информация, хранимая на других лентах, стареет и пере-
ходит в разряд вчерашней. А находящаяся в базе информация по-прежнему
является текущей. Пример схемы переписи лент с 2 по 4 сентября показан
в табл. 3.1. Кроме того, всегда хранятся все изменения, вносимые в базу
за последние двое суток.
Если что-то случилось с текущей информацией, расположен-
ной на магнитных дисках, то на эти диски с магнитных лент переписы-
вается вчерашняя информация и в нее вводятся изменения, которые
произошли за последние сутки. Если испортилась и сегодняшняя
и вчерашняя информация, то на диски с лент записывается п о-
завчерашняя информация, в которую вводятся изменения, имев-
шие место за последние двое суток.
Информационная база состоит из одной либо нескольких частей, име-
нуемых файлами. Так, на рис. 3.3 показана база научного учреждения,
состоящая из 11 файлов. Каждый файл охватывает информацию, относя-
щуюся к какой-нибудь теме. Информация, содержащаяся в каждом из
файлов, кратко описана в табл. 3.2.
Информационные банки вторгаются в нашу жизнь 51
ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА УЧРЕЖДЕНИЯ
ФАЙЛЫ ЗАПИСИ
ПЛАН-ГРАФИК
КАДРЫ
ПОВЫШЕНИЕ 1
КВАЛИФИКАЦИИ
1 ПАРТИЙНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ |
КОМСОМОЛЬСКАЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ
— НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ •
- КОНФЕРЕНЦИИ И СЕМИНАРЫ
ФИНАНСОВЫЙ Б АНК
j
I
Рис. 3.3. Информационная база
52 Глава 3
Таблица 3.1
Схема переписи информации иа две группы
резервных магнитных лент
Рабочие диски Резервные магнитные ленты
первая группа леит вторая группа леит
2.9 Текущая информация Перепись информации по состоянию иа утро 2.9 Информация по состоя- нию на утро 1.9
3.9 Текущая информация Информация по состоя- нию на утро 2.9 Перепись информации по состоянию иа утро 3.9
4.9 Текущая информация Перепись информации по состоянию на утро 4.9. Информации по состоя- нию иа утро 3.9
Таблица 3.2
Файлы информационной базы учреждения
Номер файла Наименование файла Информация, которой располагает файл
1 План-график Научные исследования, этапы и сроки их выполнения, ответственные лица и подразде- ления-исполнители
2 Кадры Сведения о сотрудниках
3 Повышение квали- фикации Планы повышения квалификации, аспи- ранты, экзамены, руководители диссерта- ционных работ
4 Партийная органи- зация Состав партийной организации, партийные поручения, партийное бюро
5 Комсомольская ор- ганизация Состав комсомольской организации, комсо- мольские поручения
6 Научные публика- ции Перечни монографий, сборников, статей, тезисов, препринтов, докладов
7 Конференции и се- Справки о научных конференциях и семи-
мииары нарах
8 Финансовый банк Выполнение всех финансовых операций, связанных с Госбанком
9 Заработная плата Расчет заработной платы, оплаты времен- ной нетрудоспособности, отпускных денег, выходных пособий, удержание налогов
10 Материалы Информация о поступлении материалов, хранении на складе, в подразделениях учреж- дения; расходование материалов
11 Основные средства Движение основных средств: получение оборудования,инвентаризация,списание
Информационные банки вторгаются в нашу жизнь 53
В крупных информационных базах нередко содержатся сотни файлов.
Поэтому электронная машина, в которой создается база, должна иметь
большую оперативную память, и особенно внешнюю память на дисках.
Это в свою очередь требует, чтобы по возможности был уменьшен объем
памяти, необходимой для создания базы. Для выполнения этой задачи
проводятся работы, связанные со сжатием информации.
Наиболее просто сжимаются в тексте повторяющиеся символы. Так,
на листе 3.3 показан типичный текст сообщения, выдаваемого информа-
ционной базой на экран дисплея.
Лист 3. 3
я я я я я РАЗДЕЛ "ПЛАН-ГРАФИК" я я я я я
ВАН ПРЕДЛАГАЕТСЯ СЛЕДУЮЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
1. ПЕРЕЧЕНЬ ПУНКТОВ ПЛАН-ГРАфИКА И ЛАБОРАТОРИИ,
ВЫПОЛНЯЮЩИХ РАБОТЫ. .................................1
2. ПЕРЕЧЕНЬ РАБОТ (ЭТАПОВ) В ПУНКТЕ ПЛАН-ГРАфИКА .... 2
3. ПЕРЕЧЕНЬ РАЗДЕЛОВ И РУКОВОДИТЕЛЕЙ РАБОТ .......... 3
4. СПИСОК РАБОТ, ЗАКРЕПЛЕННЫХ ЗА РУКОВОДИТЕЛЕМ . ,....4
5. ПЕРЕЧЕНЬ ОТВЕТСТВЕННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ РАБОТЫ.........5
б. СПИСОК РАБОТ. ОКАНЧИВАЮЩИХСЯ В . . . МЕСЯЦЕ 19. . . ГОДА. . б
7. СПИСОК РАБОТ, ВЫПОЛНЕННЫХ К . . . МЕСЯЦУ 19... ГОДА .... 7
ВВЕДИТЕ НОМЕР ИНТЕРЕСУЮЩЕГО ВАС ВОПРОСА:
ИЛИ ДЛЯ ОКОНЧАНИЯ - ВВЕДИТЕ "К":
В данном случае показано сообщение о структуре файла (раздела)
базы „План-график”. Уже в строке 1 сообщения после слов: ...ВЫПОЛ-
НЯЮЩИХ РАБОТЫ следует 34 точки. Если в машине запомнить инфор-
мацию о каждой из 34 точек, то для этой цели необходима память раз-
мером 34 байта. Однако можно не повторять 34 раза символ „точка”,
а указать: ТК34, тогда для хранения этой информации достаточно 4 байта.
В базе используется и ряд других методов сокращения объема инфор-
мации.
Следует отметить, что ввод и обновление информации в базах являются
сложным и трудоемким процессом. В этой связи постепенно ввод инфор-
мации в базы переводится на автоматические оптические считывающие
устройства. Однако большой объем работы по вводу и обновлению инфор-
мации производится еще вручную при помощи клавиатуры дисплея.
54
Глава 3
3.3. ФАЙЛ
Каждый файл информационной базы состоит из большого числа одно-
типных частей, называемых записями. Запись здесь является порцией вза-
имосвязанной информации. Число записей, содержащихся в файле, зависит
от размеров имеющейся информации по теме, отображаемой файлом,
и в современной информационной базе может достигать десяти и более
миллионов.
В качестве примера рассмотрим записи файла „Кадры”, входящего
в состав информационной базы научного учреждения (см. табл. 3.2). В этом
файле каждая запись имеет более пятидесяти сведений, содержащих все-
стороннюю информацию о сотрудниках учреждения. Часть из этих сведений
(двенадцать) показана в табл. 3.3, выданной печатающим устройством.
Всего в файле „Кадры” должно быть столько записей, сколько сотрудни-
ков работает в учреждении. В табл. 3.3 указаны фрагменты четырех запи-
сей — о четырех сотрудниках.
Таблица 3.3
Фрагменты записей файла <Кадры>
Номер поля Поле Первая запись Вторая запись Третья запись Четвертая запись
1 Фамилия Иванов Клавииьш Илзиня Петрова
2 Имя Петр. Ивар Анна Ольга
3 Отчество • Акимович Янович Теодоровна Ивановна
4 Пол мужской мужскрй женский женский
5 Дата рождения . 16.01.1926 07.12.1940 14.08.1942 21.04.1960
6 Национальность русский латыш латышка русская
7 Дата поступления на работу 10.02.1957 1 Г.07.1965 28.06.1970 09.10.1980
8 Дата вступления в члени КПСС __ 1960 — —
9 Дата вступления в члены ВЛКС VI — — — 1976
10 Членство в проф- союзе Да Да Да Да
11 Образование Высшее Высшее Среднее Среднее
12 Должность Зав. отдел. Инженер / Техник Рабочая
Рис. 3.4. Структура движения информации
Информационные банки вторгаются в нашу жизнь
5$ Глава 3
Записи, расположенные в различных файлах информационной базы,
часто взаимосвязаны. Например, один и тот же сотрудник может быть
представлен (см. табл. 3.2) в файлах „Кадры” (сведения о сотруднике),
„План-график” (участие в научных исследованиях), „Повышение квали-
фикации” (учеба в аспирантуре) и т. д.
Использование в информационной базе перекрестных связей записей,
находящихся в различных файлах, обеспечивает получение всей информа-
ции о работе учреждения. Естественно, для этого информационная база
должна содержать необходимые файлы, а последние — нужные записи.
Каждая запись состоит из частей, называемых полями. Поле образуется
таким, по возможности наименьшим, набором сведений, который имеет
смысл в информационном отношении. Так, каждая из записей, показан-
ная в табл. 3.3, содержит двенадцать полей; фамилию, имя, отчество и т. д.
Легко увидеть, что часть поля, например часть сообщения об образовании,
не имеет информационного смысла.
Число полей в записи зависит от объема информации, закладываемого
в записи. Так, к табл. 3.3 может быть добавлено большое число полей,
характеризующих сотрудников: премии, участие в общественной жизни,
в спорте и т. д. В современных информационных базах каждая запись
может иметь сотни полей.
Каждый файл является „живым” в том смысле, что в него все время
вводится дополнительная информация, удаляется устаревшая, а на основе
файла получается новая выходная информация. Так, в рассматриваемом
файле „Кадры” входной является информация, получаемая из докумен-
тов: личного листка учета кадров, паспорта, дипломов об образовании,
приказов. Содержимое входных документов либо их число (например,
приказы) все время меняется, поэтому в файл необходимо вводить все
происходящие изменения.
Введенная в записи файла информация (см. табл. 3.3) является первич-
ной в том смысле, что любое содержащееся в записи сведение нельзя полу-
чить путем просматривания других записей. Вместе с этим пользователям
эта информация может быть недостаточна. Однако не нужно спешить вво-
дить в записи файла „Кадры” дополнительную информацию, она вторичная,
ибо ее можно получить, анализируя имеющуюся первичную информацию.
Так, просмотрев поля № 4 во всех записях файла, можно подсчитать,
сколько мужчин работает в учреждении. Аналогично на основе сведений,
содержащихся в полях № 11 всех записей, подсчитывается число сотруд-
ников с высшим образованием.
Получение вторичной информации и подготовку выходных докумен-
тов обеспечивают (рис. 3.4) прикладные программы, получающие инфор-
мацию из полей записей файла. Для этого при разработке каждой приклад-
ной программы необходимо указать, какой выходной документ и в какой
форме необходимо выдать.
Так, на листе 3.4 показана форма выходного документа, выдаваемого
одной из прикладных программ на печатающее устройство.
Информационные банки аторгаются а нашу жизнь 57
Лист 3.
Выходной документ о численности молодых сотрудников
Численность всех работников в возрасте до 30 дет
по образованию ва 19...г.
Подраздел 1 Всего женщин
Все работники в возрасте до 30 дет
В том числе имеют образование:
Высшее ............
Незаконченное высшее ......
Среднее специальное .......
Среднее обшее .......
Неполное среднее .......
Начальное .........
Не имеют начального образования ..
Подраздел 2 Всего Хенляйн
Все работники в возрасте до 30 лет, не имеющие полного образования ...
В том числе:
Обучаются в сменных школах
Не обучаются - всего ....
Из них имеют образование: Неполное среднее Начальное
Не имеют начального образования,.. /
Из них имеют возраст:
16-1? лет
18-19 лет j.
20-24 лет
28*29 лет
58 Глава 3
Для получения этого документа необходимо лишь указать следующие
сведения:
имя файла, с которым будет выполняться работа;
наименование документа;
дату (для указания в документе).
Через 10—15 с необходимый документ будет подготовлен и выдан.
Прикладная программа способна подготавливать не только один, но
и несколько документов. Так, в форме, показанной на листе 3.4, может
быть всюду опущена цифра 30 (лет) и проставлено многоточие. Тогда,
кроме трех указанных сведений, перед запуском программы в работу
нужно также сообщить, какой возраст Вас интересует. И после этого прог-
рамма, просмотрев все поля № 5 записей, содержащихся в файле „Кадры”
(см. рис. 3.3), выдаст документ о сотрудниках заданного возраста. В прин-
ципе в файле может быть записана любая информация. Однако, чтобы
не перегружать память электронной машины, необходимо добиться того,
чтобы одни и те же сведения не содержались в двух и более записях.
Сведения помещаются в запись только для того, чтобы в нужный мо-
мент их было легко найти и обработать. Поэтому структура файла должна
иметь такой вид, который обеспечивает быстрый и полный (без потерь
сведений) поиск информации. Осуществляется поиск нужных сведений
по так называемым дескрипторам. Дескриптор — это символ, слово либо
группа слов, по которым осуществляется поиск необходимых сведений.
В наиболее простых файлах к каждому документу (записи) дописы-
ваются необходимые дескрипторы, по которым затем происходит поиск
информации. Например, в файле „Научные публикации” (см. табл. 3.2)
к каждому реферату книги, сборника и статьи дописываются сведения:
фамилия автора, его инициалы, название научной работы, название жур-
нала (сборника), в котором работа опубликована, номер журнала (сбор-
ника), место издания, год издания. Каждое из этих сведений и является
дескриптором, по которому осуществляется поиск. Например, можно
найти все статьи, опубликованные В. В. Пироговым в журнале „Автоматика
и вычислительная техника”.
Часто этих дескрипторов бывает недостаточно. Например, необходимо
найти все статьи, в которых изучается проблема коррозии металлов. Эти
сведения можно искать по названиям статей, но нередко может оказаться,
что в названии статьи нет слов „коррозия металлов”, а вопрос об этой
коррозии в ней рассматривается.
Поэтому для более полного поиска сведений к записи добавляют также
ключевые слова, являющиеся дополнительными идентификаторами и опре-
деляющие основное ее содержание. В файле „Научные статьи” такими
ключевыми словами — идентификаторами могут быть: машина, металл,
полимер, автоматизация, природа, надежность и т. д. Используя необхо-
димый набор ключевых слов, можно обеспечить более полный (тщатель-
ный) поиск необходимых сведений.
Группа ключевых слов, определяющая смысл записи, называется ин-
дексом, а процесс выделения ключевых слов — индексированием. Индекс
записывается в виде отдельного поля записи. Примером индексов, опре-
деляющих главу, которую Вы сейчас читаете, могут быть следующие:
информация, банк, база, файл, поиск.
Индексирование записей осуществляется одним из двух способов.
Первый из них — свободный — заключается в том, что из текста записи
Информационные банки вторгаются в нашу жизнь 59
выделяются слова либо группы слов, объявляемые ключевыми. При ис-
пользовании второго способа — контролируемого — составляется список
ключевых слов, не зависящий от текстов записей. Затем для каждой записи
выбираются нужные слова, образующие ее индекс.
В большинстве случаев индексирование выполняется авторами статей
либо специалистами, обрабатывающими записи. Кроме того, в последнее
время появились программы, благодаря которым осуществляется авто-
матический поиск ключевых слов, отображающих смысл записей. Эти
программы выписывают из текстов наиболее часто повторяющиеся слова,
но при этом опускают служебные слова, не передающие смысл текстов:
частицы, союзы, предлоги, междометия.
В файлах современных информационных баз дескрипторами являются
также поля записи. Например, любое из 12 полей записей, показанных
в табл. 3.3, является дескриптором, по которому ведется поиск. Так,
просматривая поле № 1, можно найти информацию о всех сотрудниках,
фамилия которых Иванов. Поиск может также вестись по'нескольким
полям сразу. Например, в рассматриваемом файле „Кадры” можно найти
всех сотрудников, работающих в должности „инженер” и являющихся
членами ВЛКСМ. Чтобы использовать поля в качестве дескрипторов, нужно
знать содержание этих полей. Для этой цели в базе создают справочную
службу, содержащую таблицы описания полей записей.
3.4. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ
Для управления работой баз знаний, программ и данных, взаимодей-
ствия с пользователями, выполнения для них задач обработки информации
используется (см. рис. 3.1 и 3.4) комплекс программ, называемый систе-
мой управления базами. В тех случаях, когда в информационном банке
имеется только база данных, рассмотренная система превращается в сис-
тему управления базой данных.
Система управления базами выполняет следующие основные функции:
введение в базу новых файлов и записей;
обновление содержимого, находящегося в базе;
удаление (уничтожение) знаний, программ и данных, оказавшихся
далее ненужными;
поиск информации;
выдачу информации на терминалы пользователей;
объединение и разделение файлов;
копирование и восстановление файлов.
Последние две функции требуют пояснения. Размер файла в базе данных
все время меняется. И это изменение может происходить в двух противо-
положных направлениях. Популярность тематики файла может расти,
например файла „Компьютеризация”. И тогда размеры файла могут ока-
заться такими, что станет целесообразным его разделение на два либо
более файлов. И наоборот, поток информации по какой-нибудь другой
тематике может уменьшаться, а имеющаяся информация — стареть. По-
этому появится необходимость малый файл включить в другой файл.
Из-за возникающих неисправностей в работе электронной машины
магнитные диски, магнитные лейты либо видеодиски могут быть повреж-
дены. В результате этого записанная на них информация полностью либо
частично будет утрачена. На эти случаи в машине предусмотрены резерв-
60 Глава 3
ные магнитные ленты, на которых хранится содержимое информацион-
ного банка по состоянию на вчерашний и позавчерашний дни. Поэтому
задачей системы управления базой является запись информации на ре-
зервные ленты (копирование файлов) и в случае аварии — восстановле-
ние информации (восстановление файлов). Схема переписи информации
на резервные ленты показана в табл. 3.1.
Кроме рассмотренных основных функций, система управления базами
выполняет и большое число вспомогательных функций — администра-
тивных, которые обеспечивают нормальную работу информационного
банка. К административным функциям относятся:
защита информации от несанкционированного доступа;
устранение ошибок в работе;
учет работы пользователей и составление отчетов;
помощь в составлении специфических прикладных программ.
Первая из этих функций связана с проверкой (по паролям) прав поль-
зователей к доступу к определенным файлам. Если пользователь не знает
паролей, то он не сможет получить сведения, хранящиеся в этих файлах.
Пароли устанавливаются и меняются либо администраторами банка, либо
пользователями, имеющими на это право.
Во время работы возникает немало ошибок, связанных с неправиль-
ными действиями пользователей либо персонала. Например, нажатие не-
нужной клавиши либо подача ошибочной команды. Кроме того, ошибки
могут возникнуть и из-за неисправности оборудования или сбоя в прог-
раммах. Поэтому система управления базами должна следить за работой
и устранять возникающие недоразумения и ошибки.
Естественно, что в любой работе необходимо организовать учет и в нуж-
ное время подготавливать отчеты о проделанной работе, это осуществ-
ляется и в информационном банке благодаря функционированию системы
управления. Полученные в результате этого сведения позволяют осущест-
влять эффективное развитие банка и обеспечивать денежные расчеты
с пользователями за работу с имеющейся информацией.
Как указывалось, основная часть (ядро) программного обеспечения
системы управления базами всегда находится в оперативной памяти. Ос-
тальные части для уменьшения необходимой емкости оперативной па-
мяти, как и прикладные программы, хранятся во внешней памяти и ис-
пользуются по мере надобности. Как зто происходит, покажем на сле-
дующем примере.
Выделим в системе управления базами четыре программы: ПРИЕМ,
СОРТИРОВКА, ДОБАВЛЕНИЕ, ПОИСК. Пользователь, расположившись
у терминала, сообщает о том, что он хочет начать сеанс взаимодействия
с информационным банком. Тогда система управления базами задает
ему вопрос, показанный на листе 3.5.
Предположим, пользователь хочет добавить в файл новую запись. Тогда
он нажимает клавишу, на которой указана цифра 3. Получив команду,
ядро системы управления базами снимает копию нужной программы,
находящейся во внешней памяти, и переписывает ее в оперативную па-
мять. После того как эта программа в оперативной памяти станет ненуж-
ной, система управления сотрет ее в этой памяти.
Различают два типа информационных банков. К первому из них отно-
сят документальный банк. Этот банк относительно прост, но в нем можно
найти только по ограниченному числу признаков-индексов нужные доку-
s
Информационные банки вторгаются в нашу жизнь 61
Лист 3.5
Что Вам нужно:
ПРИЕН.............................1
СОРТИРОВКА .......................2
ДОБАВЛЕНИЕ .......................3
ПОИСК ...................:...4
НАЖНИТЕ соответствующую клавишу: ?
1 —
меты (книги, статьи, отчеты, патенты, программы, данные). Более слож-
ным является фактографшеский банк, позволяющий не только отыски-
вать нужные документы, но находить факты (сведения), содержащиеся
в них.
Например, используется банк, в котором хранятся списки лекарств.
Каждое лекарство имеет название, после которого идет текст, описываю-
щий действие лекарства, показания к применению, противопоказания,
дозировку, побочные явления и т. д. Если сведения о лекарствах хра-
нятся в документальном банке данных, то по названию лекарства
можно найти только текст (документ) с его описанием. Если же сведения
о лекарствах находятся в фактографическом банке, то здесь также можно
найти текст. Но возможности этого банка гораздо шире. Банк позволяет
находить лекарства и по фактам (сведениям), записанным в тексте. На-
пример, можно найти все лекарства, предназначенные для уменьшения
давления крови.
Важную роль в составлении прикладных программ и работе с базами
имеет язык управления информацией. При помощи этого языка заранее
либо во время поиска информации составляются прикладные программы
и даются команды на выполнение необходимых информационных задач.
При работе с вычислительной техникой используется много различных -
языков (Фортран, Бейсик, Ада и т. д.) и, казалось бы, зачем нужен еще
один язык.
Дело в том, что указанные языки являются сложными и работать с ними
могут лишь специалисты — программисты. Что же касается информацион-
ных баз, то с ними должны уметь взаимодействовать работники всех отрас-
лей народного хозяйства. Поэтому язык управления должен быть простым,
понятным широкому кругу специалистов, не работающих в области инфор-
матики и вычислительной техники.
Современные языки управления строятся на основе естественных язы-
ков, например русского. Для этого иэ естественного языка выбирается
набор слов или фраз, которые называют командами. Например, при подаче
команды НАЙТИ с указанием того, что ищется, система управления ба-
зами проводит поиск нужных сведений (записей).
Стремление сделать язык управления близким к естественному при-
вело к созданию удобных методов работы с базами. Сущность этих мето-
дов заключается в поэтапном выполнении следующих действий:
62 Глава 3
пользователь формирует на языке, близком к естественному, запрос
на поиск информации;
система управления базами задает пользователю вопросы, уточняя
запрос и устраняя возможную неточность запроса либо противоречивость
некоторых его требований;
пользователь отвечает на эти вопросы, уточняя и конкретизируя свой
запрос;
система управления базами подбирает необходимую прикладную прог-
рамму либо организует составление нужной новой прикладной программы;
после этого система управления базами запускает прикладную прог-
рамму в работу, а последняя подбирает нужные сведения, обрабатывает
их и выдает пользователю.
Примером задания пользователя, изложенного практически на естест-
венном языке, является текст, изображенный на экране дисплея
(лист 3.6). Этим заданием пользователь уже составил необходимую прог-
рамму поиска и обработки информации.
Лист 3.6
. ПРОСМОТРЕТЬ файл "Кадры",
. ПРОЧЕСТЬ записи, содержащие сведения очленах ВЛКСМ
с высшим образованием.
•, ВЫДАТЬ на дисплей об этих сотрудниках сведения:
фамилия, отчество, год рождения, должность, домаш-
ний адрес.
В табл. 3.4 дан список восьми команд, которые чаще всего исполь-
зуются при работе с базами. Здесь же описаны действия, которые выпол-
няет система управления базами при получении какой-нибудь команды.
Всего же пользователю при работе с базами язык управления предостав-
ляет сотни различных команд, позволяющих:
начать сеанс с базой;
проверить право пользователя работать с базой;
ввести в базу новые сведения и уничтожить ненужные сведения;
обеспечить поиск необходимых сведений и выдачу их на терминалы
пользователей;
осуществить обработку найденной информации;
подготовить новые прикладные программы;
завершить сеанс с базой.
Наряду с командами при поиске информации широко используют
логические операции. Таких операций в математической логике три: И,
ИЛИ, НЕ. Использование этих операций позволяет точно сформулиро-
вать задание на поиск необходимой информации.
Первая из рассмотренных операций (И) требует выполнения логичес-
кого объединения двух дескрипторов. Так, если необходимо найти (см.
табл. 3.3) сотрудников (записи) с высшим образованием и работающих
в должности инженера, то дается задание:
НАЙТИ ВЫСШЕЕ И ИНЖЕНЕР
Информационные банки вторгаются в нашу жизнь 63
Таблица 3.4
Наиболее часто используемые команды языка
управления информацией
Номер команды Команда Действия, выполняемые системой управления базами при подаче команды
1 ОТКРЫТЬ Система начинает связь с пользователем, откры- вает нужный ему файл и ведет учет сеанса
2 НАЙТИ Система ищет нужные записи в файле по задан- ным дескрипторам и ключевым словам
3 ПРОЧЕСТЬ Система читает нужные записи
4 ВЫДАТЬ Система выдает сведения на указанное далее устройство: дисплей, печатающее устройство и т. д.
5 ДОБАВИТЬ Система добавляет в соответствующий файл но- вую запись
6 ИЗМЕНИТЬ Система изменяет содержимое одного либо не- скольких полей, записывая предоставленные ей новые сведения
7 УДАЛИТЬ Система вычеркивает ненужную запись из файла
8 ЗАКРЫТЬ Система прекращает связь с пользователем и со- ставляет отчет о сеансе (имя пользователя, время, имена файлов, с которыми пользователь работал, и 1 д.)
Получив это задание, система управления отыщет все записи, в которых
указаны инженеры с высшим образованием, т. е. записи, в которых есть
оба искомых дескриптора: ВЫСШЕЕ и ИНЖЕНЕР. Среди них не будет
ни одной записи с одним из этих дескрипторов. Иначе говоря, не будет
сотрудников с высшим образованием, не работающих в должности ин-
женера. Также не будет инженеров, не имеющих высшего образования.
Вторая операция (ИЛИ) требует выполнения логического разъеди-
нения. Она позволяет найти записи, в которых содержится первый из
указанных дескрипторов, второй из дескрипторов либо оба дескриптора
сразу. Например, дано задание:
НАЙТИ ВЫСШЕЕ ИЛИ ИНЖЕНЕР,
в которой указаны два дескриптора (ВЫСШЕЕ, ИНЖЕНЕР), связанные
частицей ИЛИ. Получив такую команду, система управления выдаст све-
дения о всех сотрудниках (записи), которые имеют один из трех приз-
наков :
высшее образование, но не работает в должности инженера;
работает инженером, но не имеет высшего образования;
имеет высшее образование и должность инженера.
Наконец, третья операция (НЕ) требует выполнения логического отри-
цания. Например, дано задание:
НАЙТИ НЕ ИНЖЕНЕР
Получив это задание, система управления найдет все записи, в которых
имеется информация о сотрудниках, работающих в любой должности,
кроме инженера. В итоге она отыщет всех сотрудников, не работающих
инженерами.
Сочетание трех частиц - И, ИЛИ, НЕ — позволяет пользователю давать
сложные задания. Например такое:
НАЙТИ ЖЕНЩИНА И ВЫСШЕЕ
НЕ ЛАТЫШ ИЛИ РУССКИЙ
На естественном языке это означает, что необходимо найти тех женщин,
которые имеют (И) высшее образование, но не являются по националь-
ности латышами ИЛИ русскими.
Система управления базами не только принимает команды пользова-
телей, следит за ними, их выполнением, но н выдает сообщения о сделан-
ных пользователями ошибках. Таких сообщений в современной системе
управления может быть несколько сотен. Система, например, сообщает
о следующем:
ошибках в наборе команды (нажата не та клавиша, пропущена*
буква...);
подаче команды, которую система не понимает;
неправильной последовательности команд, например ОТКРЫТЬ...,
ЗАКРЫТЬ..., НАЙТИ...;
неправильном пароле, сообщенном пользователем для разрешения
пользоваться файлом;
обращения к файлу либо записи, которых нет в базе;
попытке изменить содержимое файла (дописать либо вычеркнуть све-
дения) без наличия разрешения на эту операцию.
Глава 4
НАШИ НОВЫЕ ПОМОЩНИКИ-
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Наличие большого ассортимента устройств обработки информации
от супермашин до персональных компьютеров и широкое производство
терминалов позволили приступить к созданию разнообразных информа-
ционных систем. Эти системы обеспечивают решение всех информацион-
ныхзадач, необходимых в работе и жизни миллионам людей.
4.1. СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Много лет обработка информации в электронной машине выполнялась
следующим образом. Вначале готовились две группы картонных перфо-
карт: в первой группе пробиванием отверстий в нужных местах карт запи-
сывалась программа выполнения работ; во вторую группу карт записы-
валось задание на нужную работу. Например, рассчитывалась заработная
плата сотрудников учреждения: в первую группу перфокарт записыва-
лась программа расчета заработной платы, во вторую — фамилия сотруд-
ников, их заработная плата, время работы. Затем обе группы перфокарт
вводились в память электронной машины и начиналась обработка инфор-
мации. По окончании обработки полученные результаты выпечатывались
на рулонную бумагу.
Этот процесс обработки информации имел много недостатков: весь
цикл очередной обработки информации занимал сутки, а то и более, пер-
фокарты с их „таинственным” расположением отверстий отпугивали поль-
зователей, требовали вложения большого труда в их подготовку и со-
держали много ошибок. Жизнь поставила жесткое требование - сделать
обработку информации динамичной, сократить до минимума стоимость
и время ее обработки. И эта задача была решена путем создания информа-
ционных систем.
Важным фактором, обеспечивающим функционирование информа-
ционной системы, является (рис. 4.1) программное обеспечение электрон-
ной машины. Оно охватывает прикладные, системные программы и опера-
ционную систему.
Прикладные программы выполняют информационные задачи для нужд
пользователей. Системные программы управляют прикладными програм-
мами, обеспечивают взаимодействие с терминалами, включая передачу
команд, заданий, контроль передачи информации, исправление ошибок
и т. д. Операционная система осуществляет управление работой всей ин-
формационной системы.
Терминалы, используемые в информационной системе, делятся на
местные и удаленные. Местные терминалы располагаются непосредственно
возле электронной машины (на расстоянии нескольких десятков метров),
удаленные соединяются с электронной машиной каналами передачи данных
и поэтому могут находиться на любом от нее расстоянии, в любой точке
земного шара либо в космосе. Терминалы современной информационной
системы, как правило, располагаются на рабочих местах пользователей.
Что же касается электронной машины, то она находится там, где ее удобно
эксплуатировать.
66
Глава 4
В последние годы для подключения терминалов к электронной ма-
шине стали использовать не только прямые каналы передачи данных (см.
рис. 4.1), но и каналы, прокладываемые (рис. 4.2) через (сквозь) теле-
фонную и телетайпную сети. Благодаря использованию этих сетей обра-
зуются линии, связывающие терминалы с электронными машинами.
Чаще всего для работы информационной системы используется теле-
фонная сеть. Однако в тех случаях, когда частота обращения к инфор-
мационным ресурсам машины невелика, для работы может быть приме-
нена и телетайпная сеть. Благодаря использованию указанных сетей поль-
зователь, имея терминал и включив его в телефонную либо телетайпную
сеть, может работать с электронной машиной, расположенной на любом
от него расстоянии. Для этого пользователю лишь необходимо набрать
номер одного из каналов, которыми машина соединена с соответствующей
сетью. Например, при работе через телефонную сеть:
8095 - 132-17-88
код города код канала машины
Создание современной информационной системы является сложным
процессом. Строя такую систему, приходится решать много вопросов,
Наши новые помощники — информационные системы 67
связанных с пятью видами задач: технических, программных, языковых,
организационных, информационных.
Технические задачи создания системы заключаются в выборе
типа электронной машины, определения емкости ее оперативной и внеш-
ней памяти, подборе необходимых для работы терминалов и устройств
передачи информации.
Программные задачи охватывают выбор операционной
системы, подбор соответствующих системных программ. Большое внима-
ние здесь уделяется разработке прикладных программ, необходимых
для пользователей.
Языковые задачи связаны со смысловой частью информации.
Тексты, с которыми работает электронная машина, написаны на одном
из человеческих языков, например русском. Наряду с этим необходимы
специальные языки, описывающие звук, графическую информацию, логи-
ческие преобразования. Нужны также простые и удобные для пользова-
теля языки, используя которые он может манипулировать информацией
и осуществлять поиск необходимых ему знаний, программ, сведений
и документов.
Что же касается организационных задач, то их решение
68
Глава 4
обеспечивается выбранной технологией обработки информации. Главной
из этих задач является организация коллектива сотрудников, занимаю-
щегося эксплуатацией электронной машины и ее программного обеспе-
чения.
Особое значение имеет решение информационных задач.
Это связано с тем, что информационная система и вся входящая в нее
техника, программы, языки и организационное обеспечение связаны
с обработкой больших массивов информации. Поэтому методика ввода
информации, ее хранения, поиска и выдачи имеет первостепенное зна-
чение.
Современные информационные системы имеют высокое быстродей-
ствие, большую память. Каждая из них может одновременно работать
со значительным числом местных и удаленных терминалов. Благодаря
этому информационная система осуществляет:
автоматизацию различного рода работ, и в первую очередь администра-
тивных, научных, проектных и конструкторских;
контроль и устранение ошибок в информации, находящейся в системе;
постоянное обновление информации, хранящейся в системе;
быстрое выполнение заданий пользователей;
простое обращение к информационным ресурсам.
В настоящее время информационные системы широко внедряются
в издательствах и типографиях. Они позволяют не только подготавливать
рукописи к печати, но и рассматривать новые подходы к печатанию и рас-
пространению книг.
Например, изучается следующая технология книготорговли. В мага-
зинах выставляются лишь образцы книг. Когда покупатель желает купить
книгу, магазин по телефону связывается с издательством, где оригинал
книги хранится в электронной памяти информационной системы (на маг-
нитном либо оптическом диске). По телефонному каналу текст и.иллюст-
рации книги передаются на лазерное печатающее устройство, установлен-
ное в магазине. Это устройство через 5—6 мин выдает все листы книги.
Затем отпечатанные листы попадают на автоматическую переплетную
линию, и покупатель получает специально для него сделанную книгу. В ре-
зультате в магазине отсутствует дефицит на любое издание и нет затова-
ривания хфоизведениями, не находящими спроса.
4.2. СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ДОКУМЕНТОВ
Вся наша жизнь и работа связаны с использованием большого числа
различных документов, обработка которых, т. е. их поиск, просмотр,
редактирование, выписка нужных сведений, является монотонной и тру-
доемкой работой, требующей значительных затрат времени. Поэтому
возникла необходимость создания таких информационных систем, которые
используют информационные банки и обеспечивают автоматизацию обра-
ботки документов.
Обработка документов включает работу с текстами, фотографиями,
рисунками, чертежами. Однако чаще всего нам приходится обрабатывать
различные тексты, включая в них соответствующий графический мате-
риал и таблицы. Поэтому далее рассмотрим информационную систему,
предназначенную для обработки текстов.
Структура информационной системы, специализированной на обра-
ботке текстов документов, показана на рис. 4.3. Здесь изображены группы
Рис. 4.3. Структура системы обработки документов
операций ввода, хранения, вывода и редактирования информации. Опера-
ция редактирования включает все обычные функции: исправление ошибок,
ввод, перестановку и удаление букв, слов, абзацев, перебор страниц, под-
равнивание правого края печати, центровку заголовков и т. д. При необхо-
димости в базе могут храниться не только документы, но и все внесенные
в них изменения с указанием фамилий работников, редактировавших
документы, и дат обработки этих документов. Подбор, ввод и хранение
в базе документов, стандартных фраз, выражений, статистических данных
облегчают подготовку новых документов.
Обработка текстов включает следующую группу взаимосвязанных
задач:
организацию в информационном банке базы документов;
ввод текстов документов в базу;
ввод в базу документов, стандартных фраз, выражений, статистических
данных и других сведений;
поиск и подбор документов, подлежащих обработке;
обработку документов;
составление, ввод и нумерацию списков адресов;
редактирование списков адресов по мере их изменения;
автоматическое отпечатывание любого числа экземпляров документов;
автоматическое отпечатывание одного и того же документа с различ-
ными адресами по указанному списку;
обеспечение доступа к документам лишь тех лиц, которые имеют на
это разрешение.
Ограничение доступа к документам связано с тем, что их обработку,
естественно, должны проводить лишь те лица, которые ответственны за
эту работу.
Обработка документов делится на текстовую и структурную. Текстовая
связана с внесением изменений в тексты документов, структурная — с раз-
мещением в документах рисунков, таблиц и блоков текстов. Сущность
70
Главе 4
РИСУНОК 1 БЛОК ТЕКСТА 1
БЛОК ТЕКСТА 2
ТАБЛИЦА 1 РИСУНОК 2
БЛОК ТЕКСТА 3
Рис. 4.4. Страница документа
структурной обработки доку-
мента поясним примером, по-
казанным на рис. 4.4. Здесь
изображена страница доку-
мента, на которой необходи-
мо расположить различные
компоненты, образующие ее.
На этой странице необходи-
мо поместить часть текста до-
кумента и по возможности
таблицу и два небольших
рисунка.
При подготовке страницы
можно изменять размеры бло-
ков текстов, ширину и вы-
соту каждого из них. Кроме
того, блоки текстов могут
передвигаться в любые об-
ласти страницы, освобо-
ждая место для таблицы
и рисунков. Все эти операции выполняет информационная система по
командам пользователя, работающего с ее терминалом.
Для управления процессом обработки документов используются мно-
гочисленные команды, даваемые пользователем этой системе. К числу
команд относятся:
НАЧАТЬ редактирование;
ДОБАВИТЬ блок текста, таблицу, рисунок;
УБРАТЬ блок текста, таблицу, рисунок;
ПЕРЕДВИНУТЬ блок текста, таблицу, рисунок в новую точку доку-
мента;
ЗАМЕНИТЬ одну группу символов на другую;
ИСПРАВИТЬ символ, заменив его другим;
ОТМЕНИТЬ ошибочную команду;
ЗАКОНЧИТЬ редактирование.
Благодаря выполнению этих команд электронная машина вставляет,
удаляет либо переносит символы, слова, строки, абзацы. Все эти опера-
ции выполняются автоматически, включая следующий за этим перенабор
строк, абзацев и страниц.
Работа с каждым документом осуществляется следующим образом.
Пользователь располагается у дисплея и сообщает информационной сис-
теме формат страницы создаваемого текста: число символов в строке
и число строк. После этого пользователь начинает печатать текст документа
примерно так же, как и на обычной пишущей машинке. Во время печата-
ния текста последний принимается информационной системой в виде
очень длинной однострочной ленты и располагается в базе документов.
Получая эту ленту, система самостоятельно без помощи пользователя
прежде всего делит ее на строки, отсчитывая порции символов, распола-
гающихся в одной строке.
Еще из школьных занятий нам известно, что существуют определенные
правила переноса части слов на другую строку текста. Эти правила известны
и информационной системе, пользуясь которыми, система отбирает пор-
Наши новые помощники — информационные системы 71
цию символов, образующих строку.
При этом в выделенной порции символов их может оказаться несколько
меньше, чем должно быть в строке. Например, в строке должно быть
60 символов, а в группе их оказалось 58. В этом случае система растяги-
вает порцию, увеличивая в двух местах пробелы между словами.
Делить текст на абзацы система пока не может. Поэтому, вводя при
помощи дисплея текст, нужно в соответствующих местах указывать, что
далее пойдет новый абзац.
Печатая текст, система подсчитывает число строк. Это позволяет делить
документ на страницы и нумеровать их.
В обработке текста может участвовать один либо группа пользова-
телей. Если необходимо собрать замечания по документу от нескольких
сотрудников, то каждый из них должен, расположившись у какого-нибудь
дисплея информационной системы, взять из информационного банка
нужный документ, прочесть его.
Система может выдать документ на экран дисплея двояким образом.
Первый способ заключается в том, что текст выдается в виде одной стра-
ницы бесконечной длины. В этом случае нажатием клавиши пользователь
на экране дисплея продвигает текст вверх либо вниз на одну строку. При
использовании второго способа текст на экран выдается по страницам.
Здесь нажатием клавиши пользователь перелистывает (вперед либо назад)
страницы текста.
Читая текст, пользователь указывает, какие изменения, по его мнению,
нужно внести и в какие места текста. Эти изменения могут быть связаны:
с заменой одних символов, строк другими;
с переносом символов, строк из одного места текста в другое;
с вычеркиванием из текста символов, строк, страниц;
с добавлением в текст новых символов, строк, страниц.
Информационная система записывает дату, должность и имя каждого
сотрудника, а затем предлагаемые им изменения текста. После того как
с документом ознакомятся другие сотрудники, система получает и хранит
в информационном банке все их замечания.
В результате сотрудник, которому поручена окончательная редакция
документа, просматривает сделанные замечания, отбирает из них нужные.
Эти замечания при необходимости могут быть отредактированы. Вслед
за этим сотрудник добавляет свои замечания по тексту и дает команды
информационной системе о внесении изменений в документ.
Система вносит изменения и вновь делит текст документа на строки,
страницы. Затем заново перенумеровывает страницы. После этого текст
может быть отправлен для хранения в информационный банк, а также
выпечатан на печатающем устройстве информационной системы.
4.3. СИСТЕМА ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Проблема создания искусственного интеллекта давно волнует челове-
чество. Что это такое, знают все и никто.
Сейчас под искусственным интеллектом понимают способность элек-
тронной машины решать такие задачи, которые ранее были под силу лишь
многоопытному человеку. Это значит, что информационная система, обла-
дающая искусственным интеллектом, должна понимать взаимосвязи между
фактами анализируемого явления либо события и быть способной выра-
72 Глава 4
батывать действия, ведущие к поставленной цели. Естественно, что такая
система должна быть способной к обучению и самообучению.
Первоначально исследователи пытались создать искусственный интел-
лект только путем копирования работы мозга человека. Для этого по-
строены электронные схемы, моделирующие нервные клетки и сложные
взаимосвязи между ними. По оценкам в человеческом мозгу содержится
10-15 млрд, нейронов, осуществляющих своеобразную обработку инфор-
мации. Нейроны связаны друг с другом десятками триллионов связей.
Эти связи обеспечивают передачу информации между нейронами.
Моделируя работу мозга, исследователи достигли определенного ус-
пеха. Уже созданы электронные системы, в которых используются
по 200-250 тыс. простейших микропроцессоров, имеющих друг с другом
миллионы соединений. На таких системах удалось добиться решения ряда
„мыслительных операций”, например способности к обучению.
Такие системы при обучении начинают понимать связь между буквами
и звуками, проводят логический анализ в узких областях знаний. Но ста-
новятся бессильными перед такими задачами, которые решает даже мозг
годовалового ребенка, например узнавание лица матери.
Чем дальше продвигаются исследователи, тем все более ясной стано-
вится чрезвычайная сложность мозга человека. Изучение мозга продол-
жается. Между тем в последние годы исследователи, создающие искусст-
венный интеллект, пошли также и по другому пути. Здесь они не копи-
руют работу мозга, а изучают действия, которые выполняет человек в про-
цессе своей творческой работы. Например, процесс, во время которого
врач изучает информацию о пациенте и дает диагнозы заболеваний.
Оказывается, что, если длительное время сопоставлять информацию,
получаемую врачом, с информацией, выдаваемой им (диагнозами), можно
определить и записать языком логики и математики функции обработки
информации, выполняемой врачом. Зная зти функции, не представляется
трудным составить прикладные программы, реализующие эти функции,
и поместить их в информационный банк. Тогда эти программы, получая
нужную информацию (сведения о пациенте), будут, хотя и хуже, чем
опытный врач, с определенной точностью диагностировать заболевания.
Благодаря новому подходу к проблеме создания искусственного ин-
теллекта появились и все шире используются комплексные программы,
обеспечивающие выполнение сложных „мыслительных” задач: экспертные
системы; обучающие системы; системы распознавания речи; системы
анализа изображений; автоматизированные системы программирования.
Особенно широкое распространение получают экспертные системы,
используемые практически во всех отраслях народного хозяйства. Все
растущая их популярность связана с тем, что использование экспертных
информационных систем позволяет проводить сложные научные и эконо-
мические анализы, снижать трудоемкость технологических процессов.
Но главное, они дают возможность сохранить имеющийся опыт и сделать
его коллективным достоянием.
Действительно, опыт распознавания заболеваний, метод их лечения
известным врачом можно переложить на язык экспертной системы. То же
самое можно сделать, анализируя работу второго, третьего и других много-
опытных врачей. После этого, объединив полученные экспертные системы
в одну — интегральную (общую) систему, получим возможность восполь-
зоваться коллективным опытом многих творчески мыслящих врачей.
Наши новые помощники — информационные системы 73
Вот один из примеров медицинской диагностической экспертной сис-
темы. Система МЕДИКОМП (медицинский компьютер) составляет истории
болезни пациентов, вносит в истории болезни все новые сведения, анали-
зирует эти истории и данные о состоянии пациентов, ставит диагнозы
и выписывает лекарства. Для обеспечения работы МЕДИКОМП исполь-
зуется информационный банк, в котором содержатся сведения о следую-
щих объектах:
2000 болезней;
8000 симптомов заболеваний;
2200 физических параметров, характеризующих состояние больного;
700 клинических тестов проверки здоровья;
1100 лекарственных средств.
Наиболее характерными являются экспертные системы:
диагностики заболеваний;
управления движением транспортных средств;
разведки полезных ископаемых;
роботизации технологических процессов;
обработки результатов научных экспериментов.
Большое значение приобретают также обучающие системы, предназна-
ченные для обучения какому-нибудь предмету либо области знаний. Эти
системы создаются благодаря анализу методологии преподавания, при-
меняемой различными опытными преподавателями (учителями). В ре-
зультате получается коллективный опыт преподавания, изложенный на
одном из языков электронной машины.
Между тем при использовании этого опыта следует учесть одну важную
особенность. Преподаватель, как правило, обучает группу учеников. И лишь
в редких случаях он имеет возможность учить только одного ученика.
В этом случае получается наибольший эффект обучения, ибо преподава-
тель при обучении может полностью учитывать индивидуальные способ-
ности ученика. Однако в современном обществе не может быть препода-
вателей столько же, сколько учеников.
Что же касается обучающей информационной системы, то с ней одно-
временно, находясь у терминалов, может взаимодействовать большая
группа учеников. Обучающая же система создается такой, что она одно-
временно (учитель этого не может) работает с каждым учеником этой
группы индивидуально, по особой программе. „Секрет” этой возможности
заключается в том, что машина работает в сотни, а нередко и в тысячи
раз быстрее, чем необходимо ее обращение к ученику с очередным указа-
нием либо передачей порции информации. Поэтому в опыт работы пре-
подавателей с группами учеников вносятся соответствующие коррек-
тивы.
Появление персональных компьютеров привело к созданию новой
формы работы с обучающими информационными системами. Появилась
возможность записи программного обеспечения этих систем на гибкие
диски - на каждый даек по * одаой-две программы. В результате этого,
покупая гибкие диски, можно собирать (в шкафу, на полке) дома либо
на рабочем месте библиотеку программ обучения. Оиа может включать
уроки английского языка, физики, химии, информатики, кройки и шитья,
садоводства, кулинарии и т. д. Если в дисковод персонального компьютера
вставить нужный диск, то таким образом можно превратить этот компью-
тер в „электронного учителя” по нужному предмету.
7А
Глава 4
Конечно, никакая информационная система не сможет заменить общение
с настоящим преподавателем. Однако возможности обучающих систем
уже сегодня таковы, что они способны хорошо преподносить ученикам
достаточно сложный материал. Индивидуальный подход к каждому уче-
нику позволяет начинать обучение с того места, где кончаются знания уче-
ника. Соответственно способностям ученика регулируется скорость подачи
нового материала. Если же ученик что-нибудь забыл, то система возвра-
щается к нужному разделу изучаемого предмета. С каждым годом соз-
даются все более сложные и эффективные обучающие системы, совер-
шенствуя этот новый необычный процесс обучения.
По мере развития информатики и совершенствования электронных
машин все более важными становятся формы взаимодействия пользова-
теля с терминалом. Средством общения людей друг с другом издавна
была речь. Однако в общении пользователя с терминалом речь была исклю-
чена, что привело к большим неудобствам. Сейчас же появилась возмож-
ность устранить это неудобство.
Что касается превращения сигналов электронной машины в человечес-
кую речь, то эта проблема уже решена, и новые терминалы все в большей
степени оснащаются специальными устройствами, обеспечивающими син-
тез речи (превращение сигналов машины в речь). Вторая же (обратная)
проблема, связанная с распознаванием речи, заключается в превращении
ее в последовательность сигналов машины, а эта проблема во много раз
сложнее проблемы синтеза. Дело в том, что при синтезе речи сигналы
формальным путем превращаются в речь. Однако анализ речи для превра-
щения ее в символы машины нуждается в выполнении сложных „интел-
лектуальных” операций, а это требует использования искусственного
интеллекта. /
Сегодня информационные системы распознавания речи еще не могут
распознавать слитную непрерывную речь, но они уже в состоянии с высо-
кой скоростью понимать отдельные слова либо команды. Число слов,
понимаемых системой, быстро растет, поэтому системы распознавания
речи начинают использоваться при решении различных задач, связанных
с обработкой информации. В первую очередь они применяются там, где
нужна быстрая передача команд машине, а руки пользователя заняты
другой работой. Например, системы распознавания речи дают большой
эффект при работе с диспетчерами аэропортов. Появились также информа-
ционные банки, в которых поиск и выдача сведений осуществляются
по речевым командам пользователей. Созданы пишущие машинки, управ-
ляемые голосом. Они уже распознают до 5000 изолированных слов. Естест-
венно, что каждая из машинок должна иметь „мозг”. Его функции чаще
всего выполняются персональным компьютером. Пользователь, рабо-
тающий с такой пишущей машинкой, произносит текст, делая паузы между
словами.
Создание систем распознавания текстов позволило приступить к разра-
ботке автоматических переводчиков с одного естественного языка на
другой. И такие переводчики уже появились, имея огромный запас слов,
они позволяют осуществлять перевод со скоростью до тысячи слов в ми-
нуту. Правда, следует отметить, что удается достаточно качественно пере-
водить только научный и технические тексты.
По мере того как’ появляется возможность анализа речи пользователя,
возникает желание получить из этой речи необходимую информацию и авто-
матически (без участия программиста) составить любую сложную прог-
Наши новые помощники — информационные системы 75
рамму работы электронной машины. Эта проблема решается созданием
автоматизированных систем программирования. .
Рассматриваемые информационные системы проводят диалог с пользо-
вателем, во время которого постепенно собирают всю информацию, нуж-
ную для составления новой программы. При этом системы выявляют
требования пользователя, которые противоречат друг другу, определяют
неполноту даваемой информации. Диалог продолжается до тех пор, пока
постановка задачи станет однозначной, ясной. Тогда автоматизированная
система программирования, используя один из языков, понимаемый ма-
шиной, составляет искомую программу ее работы.
В последние годы быстро возрастает объем видеоинформации, пере-
даваемой различными аппаратами (телевизионными камерами, телеско-
пами, микроскопами, кинокамерами и фотоаппаратами), поэтому все
более важной становится проблема ее обработки. Любое изображение
можно, как это делается в газетных клише, разделить на мелкие точки,
измерить цвет и яркость каждой точки и по точкам ввести изображение
в память машины. Это необходимо. Но более сложным является следую-
щий этап. Как машине „осмыслить” это изображение? Как понять его,
разделить на части, выделить и описать то, что необходимо? Например,
с самолета либо спутника сфотографирован участок земли. Фотография
поточечно введена в память электронной машины. Стоит задача: найти
реки, подсчитать их число, определить длину каждой. Либо другая задача:
определить с воздуха число сельскохозяйственных полей, выяснить, какие
культуры посеяны на этих полях, дать прогноз урожайности каждого
из этих полей.
Все эти задачи должны решать информационные системы анализа изобра-
жений. Поэтому рассматриваемым системам в проблемах искусственного
интеллекта уделяется большое внимание. В результате появились комп-
лексы программ, которые обеспечивают анализ изображений для нужд
физики, биологии, медицины, геологии и т. д.
Например, одна из систем анализа изображений предназначена для
изучения структуры живых клеток, шлифов минералов, звездного неба,
капель бензинов и масел. В этой системе выделяются объекты анализи-
руемых изображений (клетки, звезды, пылинки и т. д.). Для каждого
объекта определяются: площадь, оптическая плотность (степень черноты),
длина линии, огибающей этот объект и т. д. Затем проводится классифи-
кация объектов, определяются статистические характеристики изобра-
жений. В результате обеспечиваются диагностика заболеваний, выделение
спутников на небосводе, определение качества топлива либо решаются
другие важные для народного хозяйства задачи.
4.4. ДИАЛОГ С ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ
Современные информационные системы могут работать с пользова-
телями, расположенными у терминалов, в двух режимах. Первым из них
является режим выполнения заданий, сущность которого заключается
в том, что пользователь дает машине задание. В нем говорится о том,
какую нужно взять прикладную программу и как выполнить процесс
обработки соответствующих данных. Например, пользователь требует,
чтобы машина использовала программу распределения материальных
ресурсов по организациям и предприятиям министерства. При этом он дает
76
Глава 4
машине исходные данные: присланные заявки, выделенные фонды, пред-
лагаемые приоритеты обеспечения и т. д.
Режим выполнения заданий был первым и долгое время единственным
способом обработки информации. Этот режим используется и в современ-
ных системах. Но только в тех случаях, когда машине дается сложное
задание, на выполнение которого необходимы десятки минут, а иногда
и часов. Главным в современных информационных системах стал режим
диалога пользователя с электронной машиной.
Отличительной особенностью диалога является динамика работы: воп-
рос — быстрый ответ, вопрос — быстрый ответ... Вопросы и ответы попере-
менно задают пользователь и машина. Диалог может проводиться при
помощи самых разнообразных терминалов. Однако для этой цели наибо-
лее удобна спарка двух терминалов: дисплея и печатающего устройства.
Практически весь диалог осуществляется при помощи дисплея — его кла-
виатуры (ввод информации) и экрана (вывод информации). Печатающее
устройство используется лишь тогда, когда необходимо отпечатать до-
кумент на бумаге.
Для работы электронная машина открывает определенное число ин-
формационных портов — концевых точек линий взаимодействия поль-
зователей с ее ресурсами, В зависимости от величины электронной ма-
шины в последней могут быть открыты десятки, а иногда и сотни портов.
Это значит, что с машиной могут одновременно работать десятки либо
сотни пользователей.
Получая порт, пользователь проводит сеанс взаимодействия с элек-
тронной машиной. Во время этого сеанса он работает с информационным
банком, выполняет все необходимые операции, связанные с обработкой
данных. По окончании сеанса пользователь освобождает порт, который
может быть представлен другому пользователю.
Важнейшей характеристикой взаимодействия пользователя с элек-
тронной машиной является язык диалога. Создание такого языка — слож-
ная задача, в которой выполняются два противоречивых требования:
простота и широкие возможности. Несмотря на трудность решения этой
задачи, в настоящее время разработаны эффективные языки, обеспечи-
вающие проведение удобной формы диалога, т. е. общения человека
с электронной машиной.
Во время диалога пользователю предоставляются самые разнообразные
виды сервиса: поиск в базах данных нужной информации, редактирование
текстов, вычерчивание чертежей и т. д. В этом перечне есть один вид сер-
виса, которому все еще уделяется недостаточное внимание, — „электрон-
ные ” игры.
Многие понимают их как форму проведения досуга, как вид развле-
чения. И это действительно так. Игра в „теннис”, блуждание в лабиринте,
разгадывание кроссворда помогают отдохнуть от работы, отвлечься от
повседневных забот. Вместе с этим игры имеют одну важную особенность,
о которой мы часто забываем, — возможность обучения пользователей.
Классические методы обучения требуют чтения (изложения) и запоми-
нания материала по изучаемому предмшу. Они широко распространены
в школах, высших учебных заведениях, на курсах повышения квалифи-
кации. Вместе с этим все большее внимание уделяется таким методам
общения с учениками, которые позволяют проводить обучение практи-
чески незаметно для них.
Наши новые помощники — информационные системы 77
В этом направлении был проведен интересный эксперимент. Обще-
известно значение обеспечения безопасности работы на производстве.
С этой целью повсюду на предприятиях читаются лекции по технике бе-
зопасности. Но они, как правило, скучны и малоэффективны. Поэтому
решили создать многосерийную кинокомедию. Сюжет этой картины был
построен на веселых приключениях, затрагивающих вопросы безопас-
ности производства. Идея оказалась очень плодотворной. Выяснилось,
что рабочие с удовольствием смотрят этот фильм и после его просмотра
твердо усваивают правила техники безопасности.
Значимость использования игр связана с тем, что подсознательно чело-
век сопротивляется любым формам воздействия на его личность, в том
числе и в определенной мере на учебу. Но понимание необходимости обу-
чения берет верх, и торжество разума обеспечивает интеллектуальный
рост человека. Что же касается учебы во время игры, то она снимает под-
сознательное сопротивление и резко повышает эффект обучения.
Это первыми поняли воспитатели детских садов, ибо детям труднее
всего объяснить важность и необходимость процесса обучения. Между
тем, когда некоторые энтузиасты — преподаватели попробовали обучать
взрослых иностранному языку во время игры, то и здесь успехи оказались
поразительными.
Возникает вопрос, почему же игра-учеба не используется повсеместно?
Ответ прост. Чтобы организовать обучение во время игры, учебные группы
должны быть небольшими, не более 5—7 человек. В противном случае уча-
щиеся становятся пассивными и почти не участвуют в игре. Естественно,
что такого большого числа учителей и преподавателей в нашем обществе
быть не может.
Положение в корне изменяется, когда игру-обучение осуществляет
информационная система, включающая персональный компьютер либо
более крупную машину. Последняя даже в том случае, когда к ней подклю-
чена большая группа дисплеев, работает с каждым из учеников по индиви-
дуальной программе. Здесь предоставляется все необходимое для проведе-
ния игры, во время которой „незаметно” проходит процесс обучения.
Игры-обучение имеют еще несколько важных черт. Среди них прежде
всего следует отметить отработку во время диалога хорошего эмоциональ-
ного контакта с электронной машиной, что очень важно для решения
любых других более сложных информационных задач. Установлению
этого контакта способствуют также особые эффекты, производимые
во время игр. Например, при неправильном ответе пользователя на вопрос
машины цветная картина на экране дисплея рушится и раздается взрыв.
При правильном ответе машина исполняет торжественный марш либо
приятную мелодию.
Эмоциональный контакт окончательно разрушает представление о том,
что машина — это лишь большое вычислительное устройство. Игры также
приучают к непринужденному диалогу с электронной машиной и позво-
ляют почувствовать границы ее возможностей.
Важно отметить еще одну психологическую особенность диалога чело-
века с электронной машиной. Начиная работу с терминалом, Вы знаете,
что перед Вами всего-навсего железный ящик, а Вы — венец творчества
природы и общества. И, проводя диалог, начинаете замечать, что этот ящик
„следит” за Вашими действиями. Нудно, скучно, но всегда справедлива
делает Вам замечания, выдавая их на экран дисплея, систематически ука-
78
зывая на ошибки в Вашей с ним работе. Все это может привести к нервным
стрессам, предупредить которые нужно научиться.
Непринятие профилактических мер, связанных с созданием нужного
психологического настроя, может привести к появлению профессиональ-
ных заболеваний среди пользователей. Внешними признаками этих забо-
леваний являются приступы головокружения, головные боли и нервные
расстройства, возникающие при работе с терминалами. Рассматриваемые
заболевания иногда приводят к тому, что у пользователей учащается пульс
уже при одном взгляде на дисплей. Были даже случаи, конечно, не у нас,
а там..., когда пользователи разбивали дисплеи и стреляли в них.
Есть и другой психологический аспект. Он связан с использованием
электронных машин для наблюдения за работой сотрудников. Вот ха-
рактерный пример. Одна из организаций приобрела электронную машину
и стала использовать ее для повышения производительности труда сотруд-
ников. Результат оказался неожиданным. Машина справлялась со своими
обязанностями и следила за временем появления сотрудников на работе,
отмечала время отсутствия и ухода их с работы. Она аккуратно регистри-
ровала продолжительность телефонных разговоров сотрудников и записы-
вала номера вызываемых ими абонентов. Кроме того, машина фиксиро-
вала все посещения сотрудников посторонними лицами... И в результате...
стало необходимым слишком часто ремонтировать машину, ибо она почти
каждую ночь странным образом выходила из строя.
Таким образом, организация диалога пользователей с электронными
машинами связана не только с установкой терминалов и подготовкой
необходимого программного обеспечения, она требует решения всех свя-
занных с этим процессом психологических вопросов деятельности чело-
века в новых и непривычных для него условиях.
К сказанному следует добавить, что электронная машина не понимает
неграмотных фраз и слов, написанных с ошибками. Иначе говоря, диалог
с информационной системой требует, чтобы у терминала находился гра-
мотный, творчески мыслящий пользователь. Тогда диалог человека с ма-
шиной позволит ему решать сложнейшие информационные задачи, свя-
занные с его работой и жизнью.
Глава 5
СИСТЕМЫ ОБЪЕДИНЯЮТСЯ В СЕТИ
Электронизация народного хозяйства привела к тому, что в настоящее
время значительное число малых и больших электронных машин установ-
лены и работают во многих учреждениях, объединениях и предприятиях.
В памяти этих машин накоплены огромные массивы информации, в резуль-
тате чего возникла острая необходимость во взаимодействии машин, нахо-
дящихся как в одной, так и в различных организациях.
5.1. АССОЦИАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Как уже указывалось, информационная система (рис. 5.1) состоит
из электронной машины с ее программным обеспечением и группы терми-
налов, за которыми располагаются пользователи. Терминалы, как пра-
вило, находятся непосредственно на рабочих местах специалистов и могут
Рис. 5.1. Информационная система
8С Глава 5
располагаться на любом расстоянии от машины (от одного метра до мно-
гих тысяч и даже миллионов километров). Задачей каждой большой либо
малой информационной системы является обеспечение доступа пользова-
телей к электронной машине, предоставляющей определенный информа-
ционный сервис.
Успехи, связанные с созданием больших информационных систем, при-
вели к тому, что появились крупные банки, хранящие разнообразную
информацию, необходимую работникам всех отраслей народного хозяй-
ства. Количество крупных банков быстро растеу и только в нашей стране
уже исчисляется многими сотнями.
Какой бы большой ни была электронная машина, она не в состоянии
хранить н обрабатывать все виды информации. Поэтому каждый из бан-
ков специализируется на хранении и обработке информации, относящейся
к определенной задаче народного хозяйства. Например, в Латвийской
ССР машины имеют банки, предоставляющие информацию для пользо-
вателей в области планирования, финансовых расчетов, статистической
отчетности, работы агропромышленного комплекса и сельских районов,
хозяйственной деятельности промышленных объединений, научных уч-
реждений и т. д.
Как же быть работникам министерств и ведомств, которым для выпол-
нения работы в разное время и по различным вопросам необходимо полу-
чать информацию чуть ли не из всех этих банков? В таких случаях пыта-
лись создавать специальные интегральные банки, в которых собиралась
со всех других банков информация, которая могла понадобиться этим
работникам. Но кто мог сказать, какая информация ему не будет нужна?
Более того, идя по этому пути, пришлось бы создавать также особые бан-
ки для работников промышленных объединений, агропромышленных
комплексов, научных учреждений, конструкторских бюро, горкомов,
райкомов партии и т. д. В результате появилось бы несметное количество
банков. Во многих из них хранилась бы одна и та же информация. А как
ее передавать из банка в банк? Как исправлять ошибки? Кто будет отве-
чать за достоверность этой информации? Ясно было одно, что по этому
пути идти нельзя.
Альтернативой рассмотренного пути явилось создание информационной
сети - такой ассоциации, в которой электронные машины взаимодейст-
вуют друг с другом и передают информацию примерно так же, как это
делают люди. Благодаря такому объединению электронных машин, а сле-
довательно, и информационных систем пользователь, находясь у своего
терминала, может работать не с одной (как в автономной информа-
ционной системе), а со всеми электронными машинами, образую-
щими информационную сеть.
Рассматриваемую сеть нередко называют вычислительной сетью. Этот
термин менее удобен, ибо не отражает сущности сети. Дело в том, что
на заре появления сетей считалось, что они будут предназначены для вы-
полнения вычислительных работ. В результате этого и появилось указанное
название сети. Но эти прогнозы не оправдались. Вычислительные работы
в сетях действительно выполняются, но это лишь малая толика того, что
могут и делают информационные сети.
Один из фрагментов современной структуры управления в народном
хозяйстве показан на рис. 5.2. Как видно из этой упрощенной схемы,
существует масса направлений, по которым сверху вниз и снизу вверх
Рис. 5.2. Структура управления
Системы объединяются а сети
00
8i Главе 5
идут большие потоки информации, связанной с управлением, планиро-
ванием, финансированием, учетом и отчетностью. На рис. 5.2 не показаны,
но существуют также многочисленные взаимные непосредственные связи
между министерствами, объединениями и заводами, которые определяют
поставки материалов и комплектующих изделий, совместные конструк-
торские, технологические разработки.
Практически во всех предприятиях и организациях, показанных на
рис. 5.2, установлены электронные машины и функционируют информа-
ционные банки. Как же быть в том случае, когда информация, содержа-
щаяся в заводской машине, должна быть передана в машину объедине-
ния? Выводить ее на печатающее устройство, отправлять по почте и затем
снова вводить в машину вручную, сидя за клавиатурой дисплея? Хлопотно
и долго! К тому же в информации могли появиться ошибки. Их нужно
было отыскивать и исправлять.
В современных условиях интенсификации производства это совер-
шенно неприемлемо! Что же делать? Выход только один. Создать инфор-
мационную сеть, ибо здесь без участия человека любая машина может
передать необходимую информацию другим электронным машинам. На-
пример, подготавливая реконструкцию сферы управления либо произ-
водства, Вы хотите вначале проиграть различные ее варианты на эконо-
мико-математической модели. Вы живете в Риге, а нужная Вам модель
работает на электронной машине в Новосибирске. Как же поступить?
Каждый раз ездить для работы в Новосибирск? Но быстрее и экономи-
чески выгоднее включить рижскую и новосибирскую машины в общую
сеть и работать, сидя у дисплея в Риге, с моделью, функционирующей
в Новосибирске. Удобно и главное в нужном сегодня темпе.
Пять конструкторских бюро, расположенных в разных городах, ведут
совместное проектирование сложного объекта. Им необходимо непре-
рывно обмениваться чертежами, схемами, расчетами и другими докумен-
тами. Для этого можно использовать почту, а если не позволяет время,
передавать информацию с курьерами, летающими самолетами. Однако
значительно удобнее для работы, целесообразно и экономически выгодно
включать электронные машины пяти конструкторских бюро в информа-
ционную сеть и обмениваться информацией в любое время суток, пере-
давая, например, сложнейшие чертежи за несколько десятков секунд.
Или, например, возникла сложная проблема, которую нужно срочно
обсудить. Тогда занятые люди договариваются о месте встречи и за ты-
сячу километров сквозь снег, дождь, туман летят, чтобы в течение 20 мин
обсудить эти серьезные проблемы. А что делать, ведь нужно обсудить!
Теперь появилась другая альтернатива — информационная сеть. Специа-
листы, располагаясь на своих рабочих местах, включив свои дисплеи в ин-
формационную сеть, быстро обсуждают все нужные вопросы и принимают
в процессе телесовещания нужные решения.
Анализ информационных задач народного хозяйства и социальной
сферы можно продолжить, но и так ясна необходимость взаимодействия
большого числа электронных машин, т. е. создания информационной сети.
С точки зрения пользователя, информационная сеть имеет (рис. 5.3)
очень простой вид. Множество терминалов, с которыми работают поль-
зователи, подключено к чему-то таинственному, именуемому информа-
ционной сетью. Если сравнить рис. 5.3 и 5.1, то легко увидеть некоторую
общность их структуры. Рисунки отличаются лишь названиями централь-
Системы объединяются в сети 83
Рис. 5.3. Сеть с точки
зрения пользователя
Обозначение:
Терминал
ных объектов, к которым подключены терминалы. В первом случае этот
объект называется „электронная машина”, а во втором — „информацион-
ная сеть”.
И рассмотренное внешнее сходство информационной системы (см.
рис. 5.1) и сети (см. рис. 5.3) не случайно. Как в системе, так и в сети
пользователь, сев за терминал, использует весь имеющийся информацион-
ный сервис. Однако в системе — это сервис, предоставляемый ему одной
электронной машиной, а в сети — десятками, сотнями, а иногда и тыся-
чами электронных машин. При этом важно обращаться к нужному ему
ресурсу независимо от того, в какой машине и где этот ресурс находится.
На рис. 5.4 дана общая структура информационной сети. Как следует
из этого рисунка, информационная сеть состоит из трех основных частей:
коммуникационной подсети, электронных машин (ЭМ 1 — ЭМ 6) и терми-
налов. Каждая машина вместе с группой подключаемых к ней терминалов
образует информационную систему. На рис. 5.4 показано шесть таких
систем, одна из них, первая, обведена пунктирной линией.
Одна либо несколько информационных систем, входящих в сеть, спе-
циализируются и используются для административного управления ин-
формационной сетью. Они называются административными системами.
В отличие от них другие информационные системы называются абонент-
скими.
Например, в большой сети, охватывающей Прибалтику, целесообразно
из многих десятков информационных систем для целей управления выде-
лить три. Это небольшие по размерам административные системы, которые
84 Гла>а 5
Рис. 5.4. Структура
информационной сети
Электронная машина
— Терминал
будут управлять информационными частями сети в Эстонии, Латвии, Литве.
Одна из нескольких административных систем сети объявляется глав-
ной и именуется Центром управления сетью. Остальные административные
системы сети в своей работе подчиняются этому центру. В малых инфор-
мационных сетях административное управление поручается только одной
информационной системе, которая является центром управления сетью.
Административные системы не выполняют никаких работ по заданиям
пользователей. Их электронные машины и терминалы используются только
для решения задач, связанных с административным управлением сетью.
К этим задачам в первую очередь относятся:
Системы объединяются в сети 85
проверка работоспособности компонентов (машин, каналов, терми-
налов и т. д.) информационной сети, выявление компонентов, вышедших
из строя, и отключение из сети неисправных компонентов;
восстановление работы компонентов сети после их ремонта либо после
допущенных сбоев в работе;
введение в работу новых компонентов при расширении или модерниза-
ции сети;
учет работы компонентов сети и подготовка отчетов о работе информа-
ционной сети;
предоставление пользователям информации о ресурсах сети.
На последней задаче следует остановиться подробнее. Пользователь,
работающий в информационной сети, должен знать о ее ресурсах. Поэтому
в административных системах организуются информационные банки,
в которых содержатся справочники о ресурсах сети, сообщается об имею-
щихся во время запроса неисправностях компонентов сети. Кроме того,
административные системы проводят обучение пользователей и помогают
им в неясных ситуациях.
Для выполнения рассмотренных задач административные системы
проводят большие работы, связанные со сбором информации о функциони-
ровании сети. Они ведут учет действий всех компонентов сети, регистри-
руют возникающие ошибки и неисправности, определяют потоки инфор-
мации и их изменение во времени, отмечают время и продолжительность
работы каждого пользователя.
Абонентские системы предоставляют пользователям разнообразные
информационные ресурсы. Они в сети являются главными. Все же осталь-
ные системы необходимы в сети лишь для того, чтобы обеспечить взаимо-
действие абонентских систем друг с другом.
Информация между всеми абонентскими и административными систе-
мами передается (см. рис. 5.4) через коммуникационную подсеть. Рас-
сматривая передачу информации между двумя системами, следует под-
черкнуть одну важную особенность. Рассмотрим пример. Из одной элект-
ронной машины (ЭМ 1) необходимо передать информацию другой элект-
ронной машине (ЭМ 4). Пусть для передачи подготовлена порция инфор-
мации, содержащая текст длиной 100 000 символов (букв, цифр, зна-
ков). При этом известно, что при прохождении через (сквозь) рассмат-
риваемую коммуникационную подсеть в среднем в каждом из 100 000
передаваемых символов появляется одна ошибка.
В этих условиях после передачи каждого такого текста в нем поярится
ошибка. Службы сети проверят текст после передачи и определят, что
в нем есть ошибка. В каком символе появилась ошибка, они не знают.
Поэтому службы выбросят весь текст и заставят машину-отправителя
информации передать его вновь. Но в тексте в соответствии с указанной
выше статистикой опять появится ошибка, текст повторно будет выб-
рошен и т. д.
Чтобы избежать таких тупиковых ситуаций, поступают следующим
образом. Информацию перед передачей делят на небольшие блоки. Напри-
мер, разделим рассматриваемый текст размером 100 000 символов на
блоки информации, каждый из которых содержит 200 символов. Тогда
через коммуникационную сеть нужно будет передать последовательность,
состоящую из 500 блоков информации.
При передаче одна ошибка появляется в среднем в массиве 100 000
86
I лева 5
символов, т. e. в одном из 500 блоков (в блоке 200 симво-
лов). Значит, в среднем из 500 блоков службы сети передадут 499 бло-
ков, в которых не будет ошибок. Тот же единственный блок, который
придет с ошибкой, будет выброшен и передан через коммуникационную
подсеть заново.
Из сказанного следует, что информацию перед передачей в электрон-
ную машину необходимо делить на последовательность небольших блоков.
Эта последовательность и передается через (сквозь) коммуникационную
подсеть. Электронная машина — получатель информации принимает все
эти блоки и из них восстанавливает целостность переданной информации.
Таким образом, коммуникационная подсеть (см. рис. 5.4) является
ядром информационной сети, которое связывает электронные машины
друг с другом. Эта подсеть состоит из одного либо нескольких каналов
передачи данных и различных аппаратов, обеспечивающих передачу ин-
формации между машинами. Большая по размерам подсеть часто имеет
самостоятельное значение, в этих случаях ее называют сетью передачи
данных.
Как будет показано ниже, существует много различных типов комму-
никационных подсетей, одним из которых является обычная телефонная
сеть. Так, если подключить к обычной телефонной сети нужное количество
электронных машин, то получим информационную сеть. В этой сети вся
информация между машинами передается через телефонную сеть. Однако
так поступают редко, ибо такая сеть работает медленно, экономически
невыгодна и не может проверять ошибки, появляющиеся во время пере-
дачи информации.
Благодаря рассмотренной структуре информационной сети пользова-
тель, находящийся у терминала, может взаимодействовать с четырьмя
видами объектов. Прежде всего пользователь может работать со „своей”
электронной машиной, к которой подключен его терминал. В этой ма-
шине он использует все имеющиеся здесь ресурсы. Например (см.
рис. 5.4), терминал А соединен с машиной ЭМ 1. Через „свою” машину
пользователь может связываться с другими терминалами, входящими
в рассматриваемую информационную систему. Например, терминал А
может взаимодействовать с терминалом Б через общую для них элек-
тронную машину ЭМ 1.
В информационной сети все электронные машины взаимодействуют
между собой, благодаря этому машины могут обмениваться информа-
цией друг с другом. Более того, с любого терминала через „свою” элект-
ронную машину можно работать с любой другой машиной сети. Так, с тер-
минала А можно через машину ЭМ 1 взаимодействовать с машинами
ЭМ 2 — ЭМ 5 и использовать все их информационные ресурсы. И наконец,
благодаря взаимодействию электронных машин появляется четвертая
возможность. В информационной сети можно обеспечить взаимную пере-
дачу информации между любой парой терминалов. Например, благодаря
взаимодействию машин ЭМ 1, ЭМ 4 может проводиться передача инфор-
мации между терминалами А и В. Таким образом, пользователь не только
работает с ресурсами всех электронных машин информационной сети,
но и передает информацию любой машине, любому терминалу, а также
получает информацию из любой машины и терминала. Благодаря этому
возникает возможность создания электронной почты, обеспечивающей
пересылку текстовых документов, звукограмм, чертежей, рисунков за
Системы объединяются в сети 87
несколько секунд, практически независимо от расстояния между источ-
ником и приемником информации.
Информационная сеть, как правило, содержит не менее 8 — 10 абонент-
ских информационных систем, а часто их число в сети исчисляется сотнями
и' даже тысячами. В этих условиях появляется возможность специализи-
Рис. 5.5. Схема работы с ресурсами рабочей машины
88 Глава 5
ровать абонентские системы на выполнение определенных информацион-
ных задач. Это упрощает эксплуатацию сети и делает обработку информа-
ции высокоэффективной.
Специализация абонентских систем касается не только их программного
обеспечения, но и технической структуры. В первую очередь это относится
к терминалам. В больших системах, например в крупных информационных
банках, оказывается целесообразным сосредоточить все ресурсы элект-
ронной машины на обработке информации, не размениваясь на мелочах,
связанных с управлением терминалами. В этом случае часть систем в инфор-
мационной сети не имеет ни одного терминала, предназначенного для
пользователя. Естественно, что в этой системе есть терминалы для эксплуа-
тационного персонала, например, для администратора и сотрудников ин-
формационного банка.
Систему, в которой нет „своих” терминалов пользователей, назовем
рабочей. Доступ ресурсов к рабочей системе возможен только через
(сквозь) коммуникационную подсеть. Так, например, пользователь, на-
ходящийся у терминала Т системы X, может (рис. 5.5) попасть к рабочей
системе по пути, показанному пунктиром со стрелками. Этот путь начи-
нается у терминала Т, проходит через электронную машину системы X
и коммуникационную подсеть.
Появление значительного числа рабочих систем привело к созданию
систем, называемых терминальными. Каждая из таких систем, как обычно,
состоит из электронной машины и терминалов. Но программное обеспе-
чение терминальной системы предназначено только для управления тер-
миналами и доступа через коммуникационную подсеть к ресурсам других
систем. Ресурсов, которые бы заинтересовали пользователей других ин-
формационных систем, в терминальной системе нет.
Рис. 5.6. Классификация информационных систем
Системы объединяются в сети 89
Наряду с рабочими и терминальными системами в информационной
сети, естественно, работают и комбишфованные системы. В этих систе-
мах есть и общие для всех ресурсы (как в рабочих системах), и обеспе-
чивается управление „своими” терминалами (как в терминальной сис-
теме) .
На рис. 5.6 показана классификация различных типов систем, в соот-
ветствии с которой информационные системы делятся на абонентские
и административные. В свою очередь абонентские системы подразде-
ляются на рабочие, терминальные и комбинированные.
5.2. КОМПЛЕКСЫ СЕТЕЙ
Как уже говорилось, невозможно создать такую большую информа-
ционную систему, которая содержала бы все необходимые информацион-
ные ресурсы и в которую были бы включены все терминалы, имеющиеся
в одной стране. Нельзя потому, что нет и не может быть такой большой
электронной машины, которая смогла бы работать с миллионами уже
имеющихся терминалов.
Рис. 5-7. Комплекс информационных сетей
90 Гямв S
В отличие от информационной системы в принципе можно создать
информационную сеть, в которую были бы включены все имеющиеся
в государстве электронные машины. Однако это экономически нецеле-
сообразно. Более того, такая сверхсеть попросту не смогла бы работать
из-за ее низкой надежности.
Поэтому вместо одной сверхбольшой информационной сети в стране
должно существовать большое множество информационных сетей, ко-
торые работают независимо друг от друга, но соединены одна с другой
для взаимной передачи информации. Пример комплекса информацион-
ных сетей показан на рис. 5.7. Здесь изображены три сети, связанные друг
с другом каналами передачи данных, пропускная способность которых
обеспечивает быструю передачу между сетями всех нужных массивов
информации. К каждой сети подключено определенное количество тер-
миналов. Так как сети соединены друг с другом, то, расположившись
у любого терминала, пользователь может работать со всеми электронными
машинами трех информационных сетей. Кроме того, он может связаться
со всеми пользователями трех сетей. Как правило, в каждой стране соз-
дается одна либо несколько больших территориальных информационных
сетей, являющихся главными связующими звеньями, объединяющими
и все остальные иерархии сетей. Однако для обеспечения надежности ра-
боты каждая из территориальных сетей делится на автономно управляемые
(под единым централизованным началом) региональные информационные
сети.
Примером территориальной информационной сети, состоящей из от-
дельных регионов, является Академсеть — сеть академий наук СССР
и союзных республик. Структура этой сети показана на рис. 5.8, из кото-
рого видно, что Академсеть состоит из автономных регионов, связанных
друг с другом каналами передачи данных. Управление данной сетью осу-
ществляется как в Москве, так и во всех регионах этой сети.
Вопросы экономичности и надежности играют большую роль при созда-
нии информационных сетей. Первый важный вопрос этой проблемы —
какой большой должна быть сеть? Действительно, пусть нужно соединить
40 электронных машин, сколько для этого понадобится создать сетей:
одну, две либо три? Для решения этого вопроса большое значение имеют
точки расположения объединяемых машин.
Рассмотрим пример. В городе необходимо соединить 85 электронных
машин крупного производственного объединения. Причем известно, что
22 машины находятся на заводе А, 29 — на заводе Б, а остальные разбро-
саны по терр'итории города: в СКБ, институте.
Первым вариантом может быть создание одной — общей — сети, но
сразу возникает вопрос. Зачем из завода А тянуть через город 29 каналов
передачи данных, если основные потоки информации будут замыкаться
внутри самого завода? В этом случае в город будет передаваться и при-
ниматься из города примерно 10% всей двигающейся информации. Оче-
видно, что лучше сделать сеть завода А, а в город к остальным электрон-
ным машинам протянуть только один канал. Будет дешевле и надежнее.
Легко увидеть, что на заводе Б также целесообразно создать свою сеть.
В итоге будет построен комплекс, состоящий из трех взаимосвязанных
информационных сетей. В этот комплекс войдут сети завода А (22 ма-
шины), Б (29 машин) и сеть, объединяющая остальные электронные ма-
шины (34 машины).
9
Рис. 5.8. Структура Академсети
Системы объединяются в сети
(0
92 Глава 5
Рис. 5.9. Иерархия информационных сетей
В итоге возникает, как говорят, иерархия информационных сетей.
Пример такой иерархии показан на рис. 5.9, на котором изображена тер-
риториальная сеть (1) республики, области, края либо региона страны.
К этой сети подключаются сети объединения (2, 3, 4), а к ним — сети пред-
приятий (5, 6) и т. д. В результате возникает комплекс шести сетей. Сети
связаны друг с другом каналами передачи данных, благодаря этому между
каждой парой сетей создается один либо несколько путей передачи инфор-
мации.
Так, на рис. 5.9 между сетями 5, 6 есть только один путь передачи ин-
формации, проходящей через сеть 4. Но между сетями 2, 3 есть два пути:
один прямой — из сети 2 в сеть 3 и второй путь проложен через сеть 1.
Необходимость создания большого множества информационных сетей
потребовала разделения их на два класса: территориальные и локальные.
Территориальной называют информационную сеть, электронные ма-
шины которой находятся на большом расстоянии друг от друга, как пра-
вило, от 10—20 км до десятков тысяч.
Локальной является информационная сеть, электронные машины ко-
торой сосредоточены на небольшом расстоянии друг от друга (до 10—
20 км), а часто в одном-двух рядом расположенных зданиях. Каждая
из сетей может включать большое число электронных машин, которые
для региональной сети ограничиваются несколькими сотнями, а для ло-
кальной — десятками машин.
Системы объединяются а сети 93
Кроме того, информационные сети подразделяют на универсальные,
предназначенные для решения всех задач пользователей, и специализиро-
ванные — для решения небольшого числа информационных задач.
Примером специализированной информационной сети служит сеть
резервирования мест на авиационные рейсы, а упоминавшаяся ранее Ака-
демсеть является универсальной и предназначена для выполнения боль-
шого числа различных информационных задач.
Возможности интеллекта человека возрастают по мере развития научно-
технического прогресса. В прошлом мощным стимулом, открывшим
новые возможности, было появление книг, способствующих передаче
знаний, возможности использования знаний и опыта других людей. Сей-
час же создание информационных сетей является новым мощным сти-
мулом развития интеллекта человека. Стала крылатой фраза: „Если раньше
люди подразделялись на грамотных и неграмотных, то теперь они делятся
на использующих ресурсы информационных сетей и не работающих в этих
сетях”.
Влияние информационных сетей и комплексов этих сетей на развитие
и использование интеллекта человека растет по мере увеличения размеров
и возможностей сетей. В результате содружество людей и электронных
машин превращается в своеобразный симбиоз информационных сетей
и механизма современного общества.
С ростом количества и возможностей сетей улучшается и техника взаи-
модействия с их ресурсами. Уже в настоящее время для работы в информа-
ционных сетях используется большой ассортимент терминалов: дисплеи,
пишущие машинки, графопостроители, печатающие и факсимильные аппа-
раты, телевизионные камеры, телетайпы, телефоны, роботы, автомати-
ческие станки, копировальные аппараты, телевизоры и т. д. Разнообразие
этих аппаратов все время увеличивается, создавая новые возможности для
взаимодействия человека с информационными сетями.
5.3. ТРЕБОВАНИЯ К СЕТЯМ
Создание информационных сетей позволило:
резко расширить круг решаемых задач обработки информации;
повысить надежность работы за счет дублирования электронных машин;
создать новые виды сервиса, например электронную почту;
снизить стоимость обработки информации;
построить большие распределенные хранилища информации.
По мере увеличения возможностей к создаваемым информационным
сетям предъявляются все более сложные требования. Они охватывают
всю проблематику вопросов, связанных с распределенной обработкой
информации большим числом электронных машин. Рассмотрим эти тре-
бования. Они в первую очередь относятся к архитектуре информацион-
ных сетей — искусству создания сложных ассоциаций электронных машин,
обеспечивающих предоставление пользователям широкого набора раз-
личных информационных ресурсов.
Открытость. Первое и, пожалуй, самое важное требование заключается
в том, что информационные сети должны обеспечивать возможность вклю-
чения в них любых типов современных электронных машин. Это требова-
ние связано с тем, что на ранних этапах информационные сети создавались
94 Глева 5
однородными. За этим красивым словом скрывалось жесткое ограничение.
В однородную сеть можно было включать лишь машины одного типа.
Теперь же стало ясно, что сеть должна быть открытой, т. е. в ней одинако-
вым образом должны работать машины различных типов, созданные раз-
ными объединениями и фирмами.
Ресурсы. Ценность любой информационной сети прежде всего опреде-
ляется ее информационными ресурсами, т. е. знаниями, программами
и данными, которые сеть предоставляет пользователям. Эти ресурсы дол-
жны как можно шире охватывать те области, в которых работают ее поль-
зователи. Вся современная обработка информации рассчитана на исполь-
зование большого числа информационных банков. Поэтому в каждой
информационной сети пользователи должны иметь возможность их созда-
вать и применять в своей работе.
Надежность. Это требование важно потому, что в информационной
сети необходимо обеспечить не только работоспособность электронных
машин, но и всех аппаратов, обеспечивающих объединение машин друг ,
с другом. Естественно, что машины и аппараты время от времени выходят
из строя, их надежность должна быть повышена. Но это одна сторона воп-
роса. Вторая сторона заключается в том, что каждая сеть содержит боль-
шое число машин и различных аппаратов. И это позволяет в нужных местах
сети иметь резерв для замены машин и аппаратов, выходящих из строя.
Динамтность. Время, через которое после подачи команды либо зада-
ния пользователь получит интересующую его информацию, имеет большое
значение. Это связано с тем, что пользователь хочет проводить диалог
(работать в режиме: вопрос пользователя и быстрый ответ сети). А это
требует, чтобы пользователь получал ответ на каждый вопрос за время,
исчисляемое не более чем десятком секунд.
Интерфейс. В работе пользователя очень важен способ его взаимодей-
ствия с информационной сетью или, как говорят, интерфейс с этой сетью.
Естественно, что пользователь предъявляет требование к обеспечению
простоты доступа к ресурсам сети. Для выполнения этого требования
в первую очередь необходимо:
использование нужного набора терминалов;
наличие в сети программ, подсказывающих пользователю, как найти
нужный ему ресурс;
ясное и удобное для пользователя представление информации на экране
дисплея;
одинаковая методика работы с электронными машинами разных типов;
простота ввода данных, команд и заданий;
обеспечение слежения сетью за работой пользователя с целью указания
ошибок, которые он делает.
Кроме того, пользователь не должен знать искусственные языки, с кото-
рыми работают электронные машины, типы и места нахождения машин,
список каналов, по которым к нему поступает информация.
Автономность. Информационная система, в которой работает терминал
пользователя, должна быть независимой от информационной сети. Благо-
даря этому функционирование системы не определяется состоянием и рабо-
тоспособностью сети. Такая система работает автономно, и пользователь
может на ней решать часть своих информационных задач.
Передача. Особые требования предъявляются к передаче информации.
В сети должно быть так обеспечено взаимодействие электронных машин,
Системы объединяются я сети 96
чтобы между ними передавались не только данные, но также речь и изобра-
жения (чертежи, фотографии, рисунки, схемы и т. д.). Естественно, что
необходимо обеспечить высокую достоверность передаваемой информации,
т. е. добиться того, чтобы число ошибок было минимальным. Обычно
требуется, чтобы было не более одной ошибки на миллион символов,
полученных после передачи. Наконец, еще одно требование. В сети нужно
также передавать информацию, предназначенную для ограниченного круга
лиц. Для этого она кодируется специальным образом и коды время от
времени изменяются. Поэтому в сети должна быть обеспечена передача
информации, закодированной любым способом. О такой сети говорят,
что она прозрачна для любых кодов.
Таковы требования, предъявляемые к современным информацион-
ным сетям. Выполняя их, сети обеспечивают быструю, удобную и эффек-
тивную работу большого числа пользователей. Естественно, что требова-
ния к сетям все время возрастают. Благодаря этому пользователь полу-
чает новые виды сетевого сервиса, совершенствуются техника и методы
взаимодействия пользователей с сетями.
5.4. МОДЕЛЬ СЕТИ
Исследовать реальные объекты либо процессы чрезвычайно трудно,
а без этого не может развиваться наука и другие отрасли народного хо-
зяйства. Действительно, если, например, создается крупный автомати-
ческий цех, то нужно знать, как его оборудование будет работать в раз-
личных режимах и ситуациях, особенно при возникновении неполадок
и аварий. Но как же быть? Наука предлагает следующее решение, заклю-
чающееся, как говорят, в моделировании создаваемых объектов и про-
цессов.
Рассмотрим пример. Создается новый самолет, и, естественно, всех
интересует, каковы будут его летные качества. Прямым путем идти
нельзя — затратить сотни миллионов рублей, проработать 5—7 лет и при
первых летных испытаниях вдруг убедиться в том, что новый самолет
летать не может. Поэтому идут по другому пути. Создают модель само-
лета. Любая модель не может полностью повторить свой объект (здесь —
самолет), она повторяет или, как говорят, моделирует лишь определен-
ные свойства объекта. В рассматриваемом случае создают небольшие
модели, подобные будущему самолету. Модели повторяют лишь летные
характеристики самолета, но они недороги и относительно просты, а поэ-
тому дают возможность испытывать различные конфигурации будущего
самолета. Модели продуваются в аэродинамической трубе, это позволяет
выбрать лучшую конфигурацию и быть уверенным, что построенный са-
молет будет иметь хорошие летные качества.
Рассмотренные модели называют физическими, так как каждой мо-
делью объекта является реальное устройство, которое можно „пощупать
руками”. Наряду с физическими широкое распространение получили
и математические модели.
Математвдескую модель в отличие от физической нельзя „пощупать”,
она состоит из группы взаимосвязанных математических формул, описы-
вающих объект и среду, окружающую этот объект. Эти формулы запи-
сываются в виде программ и закладываются в электронную машину,
благодаря чему последняя моделирует заданный объект. Изменяя условия
воздействия на модель внешней среды, можно на машине „проигрывать”
96 Глааа S
различные ситуации, с которыми встретится будущий объект либо про-
цесс.
Вернемся к примеру. Аэродинамические характеристики создаваемого
самолета в соответствии с его формами могут быть описаны с помощью
программ. Последние вводятся в машину, и она становится математи-
ческой моделью самолета. Далее, сообщая машине различные данные —
скорость и направление ветра, динамические изменения этой скорости,
направления и т. д., — можно анализировать поведение будущего самолета.
В информатике, как и в других науках, математжеской моделью
называют описание процессов, выполняемых анализируемым объектом
либо процессом. Далее, в этой книге рассматриваемым объектом является
информационная система либо сеть. Так как физическая модель не будет
рассматриваться, то для сокращения изложения математическая модель
будет именоваться просто моделью.
Модель — понятие очень сложное, но, не выяснив, что такое модель
информационной сети, нельзя рассмотреть многие вопросы, связанные
с созданием и эксплуатацией этой сети. Модель создается для того, чтобы
Обозначение:
..Телефонная станция
Рис. 5.10. Схема телефонной сети
Системы объединяются в сети 97
определить характеристики будущей сети, проиграть все возможные си-
туации, с которыми сталкивается создаваемая сеть. И лишь после того,
как разработана и проверена модель, можно приступить к созданию сети.
Чтобы понять сущность модели и увидеть, как она отражает модели-
руемый объект, поступим наоборот. Вначале рассмотрим сеть, а потом
построим ее модель. При этом для упрощения объяснения возьмем
вначале не информационную, а телефонную сеть, с которой нам всем при-
ходится сталкиваться ежедневно.
Рассмотрим упрощенную схему городской телефонной сети, показан-
ную на рис. 5.10. Здесь сеть имеет три телефонные станции А, Б, В, изо-
браженные кружками. Телефонные станции соединены друг с другом
тремя каналами аб, ав, бв. К каждой современной городской телефон-
ТЕЛЕФОННАЯ
ТРУБКА 6
ТЕЛЕФОННАЯ
ТРУБКА 5
ТЕЛЕФОННАЯ
ТРУБКА 4
ТЕЛЕФОННАЯ
ТРУБКА 3
ТЕЛЕФОННАЯ
ТРУБКА 2
а< к
ТЕЛЕФОННАЯ
ТРУБКА 1
АППАРАТУРА
СОЕДИНЕНИЯ
АППАРАТУРА
СОЕДИНЕНИЯ
АППАРАТУРА
СОЕДИНЕНИЯ
АППАРАТУРА
СОЕДИНЕНИЯ
АППАРАТУРА
СОЕДИНЕНИЯ
АППАРАТУРА
СОЕДИНЕНИЯ
х
X
Рис. 5.11. Модель телефонной сети
98
Глава 5
ной станции подключается 10 000 телефонов, т. е. в сети с тремя станциями
может быть до 30 000 телефонов. Однако для упрощения рассмотрим
шесть из них, показанных на рис. 5.10. Каждый телефон связан каналом
с ближайшей телефонной станцией. Это — каналы 11—66.
Назовем линией путь, образованный последовательностью аппаратов
и каналов, находящихся между двумя компонентами сети. Так, пусть
на рис. 5.10 интересующими нас компонентами являются телефоны, они
связываются друг с другом линиями, которые прокладываются Через
(сквозь) телефонную сеть. Так, линия, соединяющая телефоны 1 и 3,
включает последовательность, состоящую из трех каналов: 11, аб, 33.
Кроме того, в создании рассматриваемой линии участвуют аппараты двух
телефонных станций А, Б. В итоге получаем линию взаимодействия теле-
фонов 1 и 2, показанную на рис. 5.10 пунктиром.
ПРОЦЕССЫ
ВЗАИМО-
ДЕЙСТВИЯ
ВЗАИМО-
ДЕЙСТВИЯ
о
§
ПРИКЛАДНЫЕ ПРОЦЕССЫ Е ПРОЦЕССЫ 8ч ВЗАИМО- gs ДЕЙСТВИЯ К
пРбЦеССЕГ
ВЗАИМО-
ДЕЙСТВИЯ
1 .4
ПРИКЛАДНЫЕ
ПРОЦЕССЫ Д
ПРИКЛАДНЫЕ
ПРОЦЕССЫ Г
X
X
о
X.
Ш .. ...
ПРИКЛАДНЫЕ 1 ~ПГОПЕССБГ
ПРОЦЕССЫ В
ПРИКЛАДНЫЕ ' *“*“ПГОПЕССЬГ"
ПРОЦЕССЫ Б " " ‘
ВЗАИМО-
ДЕЙСТВИЯ
ПРИКЛАДНЫЕ 1 ПРОЦЕССЫ А процЕбвы— ВЗАИМО- & ДЕЙСТВИЯ £
Рис. 5.12. Модель информационной сети
8
3
Системы объединяются в сети 99
Теперь, когда выяснены структура телефонной сети и принцип орга-
низации линий, связывающих телефоны, построим модель этой сети. В рас-
сматриваемой нами задаче эта модель должна отображать лишь структуру
взаимодействия телефонов. Поэтому она получает вид, показанный на
рис. 5.11. Здесь три телефонные станции и все каналы схемы рис. 5.10
представлены прямоугольником, на котором написано „телефонная под-
сеть”. Иначе говоря, телефонная подсеть — это телефонная сеть без теле-
фонов. Каждый из шести рассматриваемых телефонов изображен прямо-
угольником, состоящим из двух частей: телефонной трубки и аппаратуры
соединения, содержащейся в телефоне. Телефонные трубки являются
основными компонентами, для связи которых создана вся остальная
телефонная сеть. Линия связи телефонов 1 и 3, а точнее — телефонных
трубок 1 и 3 на рис. 5.11 показана, как и на рис. 5.10, пунктиром. Эта
линия проходит через телефонную сеть, соединяя точку а и точку б.
Теперь, после знакомства с моделью телефонной сети, рассмотрим
модель информационной сети, показанной на рис. 5.12. Здесь изображена
модель сети, в которой работают шесть информационных систем (1—6).
Для простоты изложения информационные системы здесь и далее име-
нуются просто системами. Каждая из систем состоит (см. рис. 5.1) из элек-
тронной машины с ее программным обеспечением и группы терминалов.
В модели (см. рис. 5.12) каждая система представлена прямоугольни-
ком, состоящим из двух частей: прикладных процессов и процессов взаи-
модействия. Таких прямоугольников на рис. 5.12 шесть (по числу систем).
Седьмой прямоугольник представляет коммуникационную подсеть, часто
также именуемую физическими средствами соединения.
На рис. 5.12 каждая система выполняет две группы информационных
процессов. К первой из них относятся прикладные процессы — процессы
ввода, хранения, обработки и выдачи информации для нужд пользова-
телей. Прикладные процессы являются в системе и электронной машине,
входящей в нее, главными. Именно ради выполнения прикладных про-
цессов строится электронная машина и создается система.
Все остальные процессы в системе являются вспомогательными и пред-
назначены для обслуживания прикладных процессов. В электронной ма-
шине прикладные процессы описываются прикладными программами.
Непосредственно с прикладными процессами связаны (см. рис. 5.12)
процессы взаимодействия. Эти процессы являются вспомогательными,
ибо обеспечивают взаимодействие прикладных процессов друг с другом.
Программное обеспечение, описывающее процессы взаимодействия, при-
нято называть сетевым.
Прикладные процессы А—Е, показанные на рис. 5.12, являются различ-
ными и благодаря этому обеспечивают разнообразие ресурсов, предостав-
ляемых информационной сетью. В противоположность этому процессы
взаимодействия во всех шести рассматриваемых системах одинаковы.
Это позволяет всем системам на равных правах одинаковым образом
обращаться друг к другу.
Линии взаимодействия прикладных процессов друг с другом проходят
через (сквозь) процессы взаимодействия и коммуникационную подсеть.
Так, на рис. 5.12 линия ав показывает путь взаимодействия прикладных
процессов А и В. Аналогично этому линия б—д определяет путь взаимо-
действия процесса Б с процессом Д.
Рассмотренную на рис. 5.12 модель называют эталонной, так как она
100 Глава 5
утверждена Международной организацией стандартов, созданной Органи-
зацией Объединенных Наций для разработки общих для всех стран стан-
дартов. Создание информационной сети в соответствии с эталонной мо-
делью открывает возможность использования в сети электронных машин
различной величины и разных типов. Поэтому систему, которая удовлет-
воряет требованиям эталонной модели, называют открытой.
В дополнение к модели информационной сети рассмотрим схему взаи-
модействия прикладных процессов (рис. 5.13). Она поясняет, как поль-
зователь, расположенный у терминала, взаимодействует со всеми приклад-
ными процессами (ресурсами) информационной сети.
На рис. 5.13 по сравнению с моделью, изображенной на рис. 5.12, оста-
лись только интересующие нас прикладные процессы, линии их взаимо-
действия и добавлены терминалы.
Как уже говорилось, процессы взаимодействия и коммуникационная
подсеть предназначены для организации линий взаимодействия приклад-
ных процессов. Поэтому процессы взаимодействия и коммуникационная
подсеть на рис. 5.13 представлены пятнадцатью линиями, соединяющими
все возможные пары прикладных процессов. Примеры линий, соединяющих
терминалы с прикладными процессами и другими терминалами, показаны
пунктиром на рис. 5.13. Первая линия связывает терминал А1 с приклад-
ным процессом В и терминалом В1. Вторая линия проложена от терми-
нала Б1 к прикладному процессу Д и терминалу -Д1.
Рис. 513. Схема взаимодействия прикладных процессов
Системы объединяются в сети 101
Сложность процессов взаимодействия заставляет делить их в модели
информационной сети на семь расположенных (в логическом смысле)
друг над другом уровней. В результате в каждой системе процессы взаимо-
действия также делятся на уровни так, как показано на рис. 5.14. Нумера-
ция уровней идет от физического до прикладного, как говорят „снизу
вверх”.
Физический уровень непосредственно связан с каналом передачи данных
коммуникационной подсети. Этот уровень взаимодействует с канальным,
канальный — с сетевым и т. д. Прикладной уровень граничит с прикалад-
ными процессами.
Уровни (см. рис. 5.14) делятся на три группы. Нижнюю группу обра-
зуют физический и канальный уровни, они обеспечивают передачу инфор-
мации по каналу передачи данных. Для этого физический уровень осущест-
вляет сопряжение с каналом, а канальный уровень — управление переда-
чей информации по рассматриваемому каналу. Управление каналом пере-
дачи (канальный уровень) является достаточно сложным процессом,
включающим: генерацию стартового сигнала и организацию начала пере-
дачи информации; передачу информации по каналу; проверку получаемой
информации и исправление ошибок; отключение канала при его неисправ-
ности и восстановление передачи после ремонта; генерацию сигнала окон-
чания передачи и перевод канала в пассивное состояние.
Во вторую группу входят сетевой
и транспортный уровни. Первый из
них „прокладывает” путь между си-
стемой-отправителем информации и
системой-адресатом через (сквозь)
всю коммуникационную подсеть. Вто-
рой управляет передачей информации
по этому пути. Функции управления
здесь примерно те же, что и при уп-
равлении каналом передачи данных,
но в этот путь (линию взаимодей-
ствия) включаются все компоненты
коммуникационной подсети, обеспечи-
вающие передачу информации на всем
протяжении от системы-отправителя
до системы-получателя.
Третью группу образуют сеансо-
вый, представительный и прикладной
уровни, они непосредственно связаны
с обслуживанием прикладных про-
цессов. Сеансовый уровень предназна-
чен для организации и управления
сеансами взаимодействия прикладных
процессов. Представительный уро-
вень подготавливает информацию в та-
ком виде, как это требуют приклад-
ные процессы. Так, если приклад-
ные процессы используют дисплей,
К КОММУНИКАЦИОННОЙ ПОДСЕТИ
Рис. 5.14. Схема деления процессов
взаимодействия иа уровни
ПРОЦЕССЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
102 Глава 5
то информация формируется в виде страницы с заданным числом строк
определенной длины и передается на экран. Прикладной уровень связан
с прикладными процессами, он получает от них команды и обеспечивает
передачу информации другим прикладным процессам.
Следует отметить, что каждый из уровней выполняет указания уровня,
расположенного над ним. Так, физический уровень обслуживает каналь-
ный уровень, канальный уровень принимает распоряжение сетевого уровня
и т. Д- В результате прикладной уровень использует сервис всех остальных
уровней процессов взаимодействия.
Задачей всех, семи уровней является обеспечение надежного взаимодей-
ствия прикладных процессов. При этом каждый уровень выполняет воз-
ложенную на него задачу. Однако уровни работают так, чтобы в нужных
случаях подстраховывать и проверять работу других уровней. Так, если
канальный уровень случайно пропустит ошибку, появившуюся при пере-
даче информации, то ее „поймет” и исправит транспортный уровень.
Деление процессов взаимодействия на семь уровней, наименование
уровней и функции, выполняемые уровнями, определены Международной
организацией стандартов.
В принципе в открытую информационную сеть может быть включена
современная электронная машина любого типа. Однако при этом необ-
ходимо учесть некоторые требования, предъявляемые к этой машине.
Чтобы разобраться в этом вопросе, следует обратить внимание на то, что
электронная машина, входящая в автономную систему, должна выпол-
нять прикладные процессы, т. е. задачи, связанные с обработкой информа-
ции для пользователей. При включении системы в сеть электронная ма-
шина, кроме прикладных, должна также выполнять процессы взаимо-
действия. Поэтому машина может стать абонентом сети в том случае,
когда она в состоянии выполнять не только прикладные процессы, но
и процессы взаимодействия. Это значит, что машина, включаемая в инфор-
мационную сеть, должна иметь:
устройство передачи данных, сопрягающее машину с коммуникацион-
ной подсетью;
дополнительное программное обеспечение, выполняющее процессы
взаимодействия
оперативную память, в которую можно поместить указанное выше
дополнительное программное обеспечение (примерно 100000—200000
байт).
Для больших и средних по величине электронных машин выполнение
этих требований не представляет трудностей. Однако для ряда малых
машин — микромашин и персональных компьютеров эти требования (осо-
бенно третье) могут оказаться невыполнимыми. Например, промышлен-
ностью широко выпускаются микромашины с оперативной памятью,
равной всего 64000 байт. Об этих машинах приходится -говорить, что
они недостаточно „интеллектуальны” для работы в качестве абонентов
информационной сети.
Но не нужно спешить с выводами. Эти машины тоже могут работать
в сети. Сказанное поясним примером, показанным на рис. 5.15. Здесь,
как и на рис. 5.4, в информационную сеть в качестве ее абонентов входят
шесть электронных машин. Четыре машины (ЭМ 1, ЭМ 2, ЭМ 3, ЭМ 5)
соединены с терминалами. Вместе с этим к двум другим машинам (ЭМ 4,
ЭМ 6) подключены маломощные машины (ЭМ 21 — ЭМ 24, ЭМ 31 —
Системы объединяются в сети 103
Рис. 5.15. Схема подключения макромашин и персональных компьютеров к инфор-
мационной сети
ЭМ 34). Таким образом, к одной мини-машине — абоненту сети, в зависи-
мости от ее размеров, можно подключить 8—16 микромашин либо пер-
сональных компьютеров.
Здесь машины ЭМ 4 и ЭМ 6 как бы увеличивают интеллектуальность
маломощных машин и для них (вместо них) выполняют процессы взаимо-
действия. В этом случае достаточно, чтобы маломощные машины были
„интеллектуальны” на уровне терминалов. Все микромашины и персональ-
ные компьютеры общего назначения удовлетворяют этим требованиям.
Лишь простейшие микропроцессоры узкоспециального назначения не
могут включаться в сеть. Например, микропроцессоры для автомашин,
стиральных машин, часов.
104 Глава 5
5.5. ПРОТОКОЛЫ СЕТЕЙ
Создание общей модели всех больших и малых информационных сетей
открыло возможность разработки международных стандартов, опреде-
ляющих, как должны взаимодействовать друг с другом одноименные
уровни процессов взаимодействия. Так уж сложилось, что во всех странах
эти стандарты называют протоколами. Мы все знаем, что такое протокол
совещания или собрания. Здесь же в это понятие заложен совсем другой
смысл. Протокол в информационной сети — это документ, четко опреде-
ляющий процедуры и правила взаимодействия одноименных уровней,
работающих друг с другом систем.
Поясним сказанное на взаимодействии сеансовых уровней систем 1 и 2,
показанных на рис. 5.16. Сеансовый уровень в каждой из систем представ-
лен группой программ, которые будем называть также сеансовыми. Сеан-
совые программы системы 1 должны взаимодействовать с сеансовыми
программами системы 2 для того, чтобы после подачи соответствующей
команды организовать и провести сеанс взаимодействия прикладных
процессов А (в системе 1) и Б (в системе 2).
Чтобы сеансовые программы систем 1 и 2 понимали друг друга, они
должны работать одинаковым образом. Об этом говорят, что сеансовые
Рис. 5.16. Сеансовый протокол информационной сети
Системы объединяются я сети 105
программы должны выполнять требования сеансового протокола (стан-
дарта). Это требование определяет список команд, которыми могут об-
мениваться программы, порядок передачи команд, правила взаимной
проверки работы, размеры передаваемых блоков информации и т. д.
Аналогичным образом взаимодействуют и другие одноименные группы
программ: транспортные, канальные и т. д. Их взаимодействие также
описывается протоколами. В результате информационная сеть представ-
ляется протоколами семи уровней. При этом на одном и том же уровне,
если зто необходимо, может быть несколько протоколов.
Итак, чтобы в одной и той же сети работали различные по
величине электронные машины, изготовленные
разными объединениями и фирмами, они должны
выполнять одни и те же протоколы всех уровней.
Вследствие этого Международная организация стандартов в содружестве
с организациями различных стран ведет разработку международных стан-
дартов, описывающих протоколы семи уровней. Значительная часть этих
протоколов уже подготовлена и утверждена.
5.6. КОММУНИКАЦИОННЫЕ ПОДСЕТИ
Коммуникационная подсеть является важной частью сети, обеспечиваю-
щей передачу информации между ее системами. В зависимости от протя-
женности коммуникационные подсети, как и информационные сети, де-
лятся (рис. 5.17) на территориальные и локальные. В свою очередь в зави-
Рис. 5.17. Классификация коммуникационных подсетей
106
Глава 5
симости от способа передачи информации выделяются четыре типа под-
сетей: узловые, моноканальные, поликанальные и циклические кольца.
Структура этих подсетей будет рассмотрена позже.
При подключении компонентов информационной сети друг к другу
должны быть четко и однозначно определены правила их стыковки. Эти
правила принято называть интерфейсами. О значимости интерфейса го-
вбрит такой пример из истории. В начале этого века в г. Балтиморе (США)
произошел трагический случай: возник пожар, который продолжался
полутора суток и уничтожил 70 кварталов города, несмотря на то, что на
пожар приехало много пожарных машин г. Балтимора и соседних городов.
Трагедией оказалось то, что в каждом городе был свой интерфейс пожар-
ной машины с водопроводной сетью (разные стандарты на ширину и уст-
ройство патрубков пожарных кранов, размеры муфт. Поэтому пожарные
машины не могли быть подключены к водопроводу.
В коммуникационной сети имеется несколько, естественно, более слож-
ных интерфейсов - два из них показаны на рис. 5.18. Эти интерфейсы
стандартизированы Международным консультативным комитетом по
телеграфии и телефонии и другими международными организациями.
Интерфейсы являются международными и поэтому должны выполняться'
во всех коммуникационных подсетях.
Первый из них — сетевой интерфейс — определяет правила взаимодей-
ствия информационных сетей, подключаемых к коммуникационной под-
сети. Второй интерфейс — межсетевой — описывает правила взаимодей-
ствия двух соединяемых друг с другом коммуникационных подсетей.
Коммуникационная подсеть, как правило, выполняет лишь задачи,
связанные с передачей информации от системы-отправителя к системе-
Рис. 5.18. Интерфейсы коммуникационной подсети
Системы объединяются в сети 107
получателю. Между тем снижение стоимости микропроцессоров и опе-
ративной памяти машин привело к тому, что в состав коммуникацион-
ной подсети стали включать специальные системы. На машины этих сис-
тем возлагаются задачи предоставления сервиса, связанного с преобразо-
ванием информации в такую форму, которая нужна для ее передачи через
(сквозь) подсеть. Это позволяет подключать к коммуникационной под-
сети — интеллектуальной — не только электронные машины, но и терми-
налы.
Пример интеллектуальной коммуникационной подсети показан на
рис. 5.19. Не рассматривая сейчас основную часть этой подсети, отметим,
Сетевой интерфейс
Межсетевой интерфейс
Терминальный интерфейс
Рис. 5.19. Интеллектуальная коммуникационная подсеть
108 Глава 5
что она в отличие от обыкновенной коммуникационной подсети содержит
интерфейсные системы. На рис. 5.19 их показано две: ИС 1 и ИС 2.
Интерфейсными являются информационные системы, программное
обеспечение которых преобразует один интерфейс в другой. Для выпол-
нения этой работы терминалы не нужны, поэтому они в интерфейсных
системах отсутствуют. Системы ИС 1 и ИС 2, изображенные на рис. 5.19,
преобразуют терминальный интерфейс в стандартный сетевой интерфейс.
Это преобразование необходимо потому, что любая электронная ма-
шина в точке сетевого интерфейса передает и принимает стандартные для
подсети блоки информации. Что же касается терминалов, то они не могут
формировать эти блоки и упаковывать в аде Информацию. Это за них
делают интерфейсные системы.
Поясним сказанное примером. Пользователь на своем рабочем месте
имеет дисплей Т. 321, с которого он хочет обращаться к ресурсам сети.
Когда пользователь нажимает на клавиши, то дисплей генерирует электри-
ческие сигналы, соответствующие символам (буквам, цифрам, знакам).
И наоборот, когда дисплей получает по каналу электрические сигналы,
он отображает их на экране в виде символов. Поэтому по каналу, соеди-
няющему дисплей Т.321 с системой ИС 2, в обе стороны идут электрические
сигналы, отображающие символы. Система ИС 2, получая от дисплея Т.321
последовательность символов, упаковывает их в блоки информации и пе-
редает эти блоки через (сквозь) коммуникационную подсеть любой ма-
шине, подключенной к этой подсети. И наоборот, получая блоки инфор-
мации из подсети, система ИС 2 преобразует блоки, „вынимает из них
символы” и направляет их адресату - дисплею. Благодаря этому в ин-
теллектуальную коммуникационную подсеть могут подключаться не толь-
ко электронные машины, но и отдельные терминалы.
Любая коммуникационная подсеть состоит из аппаратов и каналов
передачи данных. Последние соединяют указанные аппараты друг с другом
и с информационными системами, подключаемыми к подсети.
Электронная машина
Обозначения:
“ Каналообразующая аппаратура
Рис. 5.20. Структура канала передачи данных
Системы объединяются в сети 109
Каналы передачи данных являются достаточно сложными компонентами
информационной сети, предназначенными для соединения электронных
машин с целью передачи информации между ними. Каждый канал состоит
(рис. 5.20) из двух компонентов: каналообразующей аппаратуры и свя-
зывающей их физической среды.
Задачей каждого комплекса каналообразующей аппаратуры является
соединение электронной машины с физической средой канала. В качестве
физической среды в каналах чаще всего используются:
плоский двухжильный кабель;
витая пара проводов;
коаксиальный кабель;
световод;
эфир.
Наиболее простой физической средой является плоский кабель и витая
пара. Однако они используются только при низких скоростях передачи
информации, которые зависят от длины канала. Если она не превышает
50—100 м, то через плоский кабель либо витую пару можно передавать
информацию со скоростью, достигающей одного миллиона бит в секунду.
По мере увеличения длины канала возможная скорость передачи быстро
снижается до 10-20 тыс. бит/с.
Коаксиальный Кабель является более дорогой физической средой.
Однако на его основе можно обеспечить высокоскоростную передачу
информации. Эта скорость зависит от типа кабеля и достигает
300 млн. бит/с. Фотография плоского кабеля (а), витой пары (б) и коак-
сиального кабеля (в) показана на рис. 5.21.
Световодом служит тонкое и длинное стеклянное волокно, которое
для предохранения от поломок упаковано в резиновую или пластмас-
Рис. 5.21. Формы кабелей (д-плоский, б-витая пара, в-коаксиальный)
! 1 С
Глава 5
совую оболочку. Передача инфор-
мации через (сквозь) световод
осуществляется следующим обра-
зом. Небольшой лазер (микрола-
зер) либо специальный миниатюр-
ный полупроводниковый прибор
освещает один из торцов длинной
стеклянной нити.
Осветительный прибор ради на-
глядности показан в виде электри-
ческого фонаря. Свет, входя в
торец световода, проходит внутри
независимо от того, как свето-
вод изгибается в пространстве.
В результате свет выходит из дру-
гого торца световода, освещая по-
лупроводниковый приемник света.
Благодаря этому в колебания
силы света можно заложить необхо-
димую информацию. Фотография
световода дана на рис. 5.22.
Рис. 5.22. Световод вместе с источником и приемником света
Системы объединяются в сети 111
По медной жиле плоского кабеля, витой паре коаксиального кабеля
„электрический сигнал „передается в обе стороны. Однако легко увидеть,
что световой сигнал пока можно передавать только в одну сторону —
от источника света к его приемнику.
Самой необычной, но широко используемой для передачи информации
физической средой является эфир. Это слово часто употребляется на радио
и телевидении. Например, говорят: „передача пошла в эфир”. Что же такое
эфир?
Вначале думали, что эфир — это тончайшая материя, наполняющая
мировое пространство. Потом стали считать, что это пустота. Сегодня
исследователи предлагают ряд моделей эфира, но все они очень не совер-
шенны. Поэтому мы условимся, что эфиром является „физический ва-
куум”, обладающий некоторыми свойствами обычной материальной среды.
Через эфир в виде электромагнитных колебаний передаются радио- и теле-
визионные передачи.
Каналы передачи данных, в которых физической средой являются плос-
кий кабель, витая пара, коаксиальный кабель и световод, можно видеть,
или, как говорят, их „пощупать”. Вместе с этим есть каналы, которые
нельзя „увидеть”, их называют частотными. Рассмотрим, что это такое?
Вы, очевидно, обратили внимание, что Ваш радиоприемник имеет пере-
ключатель, на котором написано: „длинные волны”, „средние волны”,
„короткие волны”. Вы знаете, что каждая радиостанция работает на своей
волне. И чтобы попасть на нужную Вам станцию, Вы вращаете ручку наст-
ройки. Об этом специалисты говорят, что в эфире проложены радиока-
налы. То же самое относится и к телевизионным передачам, они прово-
дятся по различным видеоканалам. Все эти каналы отличаются друг от
друга частотами электромагнитных волн (колебаний). Поэтому рассмот-
ренные каналы мы далее будем называть частотными.
При непосредственном соединении двух электронных машин частотным
каналом последний может прокладываться через эфир: от машины-отпра-
вителя информации к машине-получателю этой информации. Так,
на рис. 5.23, а показан частотный канал, непосредственно связывающий
машины ЭМ 1 и ЭМ 2.
Машины могут быть так удалены друг от друга, что электромагнитные
волны, посыпаемые одна другой, приходят чрезмерно ослабленными,
с большими посторонними шумами и массой ошибок. Тогда частотный
канал (электромагнитные волны) прокладывают через спутник. Послед-
ний хорошо „видит” сверху все машины и усиливает принимаемые электро-
магнитные волны. Поэтому волны доходят до машины-получателя в нуж-
ной форме.
Однако волны, направленные спутником, могут смешаться с волнами,
непосредственно идущими от машины-отправителя к машине-получателю.
Тогда в передаваемой информации появятся ошибки. Во избежание этого
от машины-отправителя информация на спутник прокладывается (см.
рис. 5.23, б) один частотный канал (1), а со спутника к машине-получа-
телю — другой частотный канал (2), причем оба канала работают в разных
полосах частот электромагнитных волн (колебаний), благодаря этому
они не могут смешаться и исказить друг друга.
В эфире можно проложить большое число частотных каналов, исполь-
зующих разные полосы электромагнитных колебаний. Между тем следует
иметь в виду, что полосы электромагнитных колебаний могут быть про-
Рис. 5.23. Схема прокладки частотных каналов в эфире
ложены не только в эфире, но и в других типах физических сред. Выше
говорилось о том, что на основе коаксиального кабеля либо световода
создается один канал передачи данных. Но мбжно поступить иначе:
в каждом из них проложить несколько частотных полос. Тогда на основе
одного коаксиального кабеля либо световода можно создать нес-
колько (частотных) каналов передачи данных.
Глава в
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ ОБЪЕДИНЯЮТ
СТРАНЫ И КОНТИНЕНТЫ
Информационная сеть может соединить значительное число систем,
распределенных на больших пространствах. На принципах, закладываемых
в основу этих сетей, строятся международные сети, сети государств, а также
министерств, ведомств, крупных объединений. Для их создания требуются
разветвленные коммуникационные подсети с длинными каналами пере-
дачи данных.
6.1. ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ КОММУНИКАЦИОННЫЕ ПОДСЕТИ
Коммуникационная подсеть является ядром сети, к которому под-
ключаются информационные системы. В территориальных информацион-
ных сетях применяются два типа коммуникационных подсетей: узловая
и моноканальная.
Структура узловой коммуникационной подсети, предназначенной для
создания территориальной информационной сети, показана на рис. 6.1.
ямвак - магистральный канал
- узел коммутации
_ абонентский канал с точкой
сетевого интерфейса
Рис. 6.1. Структура узловой коммуникационной подсети
114 Глава 6
Эта подсеть состоит из узлов коммутации (кружки А, Б, В), соединен-
ных друг с другом скоростными магистральными каналами передачи
данных (11, 22, 33). Количество узлов и магистральных каналов опре-
деляется числом подключаемых к подсети систем и величиной переда-
ваемых между ними массивов информации.
В состав информационной подсети также входят абонентские каналы
передачи данных. Они соединяют системы с узлами коммутации. Поэтому
количество абонентских каналов равно числу систем, подключенных к под-
сети. К трем узлам, в зависимости от их величины, могут подключаться
десятки и даже сотни систем. Соответственно этому имеются десятки
либо сотни абонентских каналов. Для упрощения на рис. 6.1 показано
лишь 11 каналов (1—11), к которым может быть подключено 11 систем.
Рис. 6.2. Территориальная узловая информационная сеть
Информационные сети объединяю шраны и Клименты 115
Для соединения с одной либо несколькими другими подсетями ком-
муникационная подсеть может иметь соответствующее число магистраль-
ных каналов. На рис. 6.1 показан канал, предназначенный для соедине-
ния с одной коммуникационной подсетью. В соответствии со сказанным
рассматриваемая подсеть имеет два основных интерфейса: сетевой и меж-
сетевой. Первый из них определяет правила подключения к подсети ин-
формационных систем. Второй описывает требования, которые должны
выполнять соединяемые друг с другом коммуникационные подсети.
Если к узловой коммуникационной подсети подключить системы,
то получим (рис. 6.2) территориальную информационную сеть. Одна либо
Рис. 6.3. Группа узловых территориальных сетей
116
Глава 6
несколько (в больших сетях) систем этой сети обеспечивает администра-
тивное управление. Так, на рис. 6.2 показана одна административная сис-
тема, называемая центром управления сетью (ЦУС). Остальные системы
(1-10) являются абонентскими, ибо выполняют задачи пользователей
сети. Отметим, что далее для упрощения рисунков в них центр управления
сетью не будет показываться, но необходимо помнить, что он всегда есть
в сети.
Информация передается между системами, показанными на рис. 6.2,
в виде последовательностей блоков. Рассмотрим, как осуществляется
передача информации, например, между системами 1 и 7. Система 1 делит
массив информации, который нужно передать системе 7, на последова-
тельность блоков. По крайней мере, в первом блоке записывается адрес
назначения: „система 7”. Блоки по одному передаются из системы 1
в узел А. Узел определяет адрес назначения и принимает решение, по ка-
кому пути направить эти блоки.
Коммуникационная система строится таким образом,^ чтобы таких
путей было, по возможности, не менее двух. В сети, показанной на
рис. 6.2, система 7 подключена к узлу Б. Кратчайший путь к этому узлу —
от узла А по каналу 11. Если этот канал неисправен, т. е. и второй, ре-
зервный, путь по каналам 33 и 22 через узел В. Предположим, что канал
11 исправен, тогда из узла А блоки информации один за другим направля-
ются в узел Б- Здесь вновь определяется адрес назначения и блоки пере-
даются системе 7. Получив всю последовательность блоков, система 7
собирает из них посланный массив информации.
Для обеспечения информацией министерств, ведомств, крупных объеди-
нений нередко появляется необходимость создания больших ведомст-
венных сетей, объединяющих абонентские системы, разбросанные на боль-
шой территории. Для этой цели совершенно не обязательно для каждой
ведомственной территориальной информационной сети повторять струк-
туру, показанную на рис. 6.2, т. е. по всей стране для каждого ведомства
прокладывать каналы, создавать узлы коммутации.
В этом случае целесообразно и экономически выгодно использовать
Государственную сеть передачи данных. Тогда эта сеть станет коммуника-
ционной подсетью, на базе которой создаются ведомственные террито-
риальные информационные сети. Пример такой структуры показан на
рис. 6.3. Здесь изображена узловая коммуникационная подсеть, к кото-
рой подключено 17 абонентских систем. Эти системы принадлежат трем
информационным сетям. Первая из них включает системы 1, 5, 8, 9, 11,
14,16, вторая - 3, 10, 13, 15, 17 и третья - системы 2,4,6, 7, 12.
Нетрудно увидеть, что системы трех сетей через общую коммуника-
ционную подсеть могут быть связаны и друг с другом. Однако в соот-
ветствии с режимами работы системы объединены в три информационно-
изолированные сети. Это значит, что системы, например 1 и 2 находятся
в различных сетях. Следовательно, обмен информацией между ними будет
невозможен до тех пор, пока этого хотят администрации обеих сетей.
При необходимости можно установить информационную связь между
любыми системами различных сетей. Так, системы 3, 10, 13, 15, 17 и 2, 4,
6, 7,12 входят в различные сети. Можно установить, например, связь между
системами 2 и 3, при этом остальные системы останутся информационно-
изолированными.
Территориальные узловые информационные сети получили широкое
Информационные сети объединяют страны и континенты 117
Рис. 6.4. Схема соединения национальных сетей
распространение. Они построены и функционируют во всех развитых
странах. Более того, ведется интенсивная работа по соединению националь-
ных сетей и созданию международной информационной сети. Пример
схемы с международным узлом показан на рис. 6.4, здесь узел соединяют
друг с другом четыре национальные сети. В свою очередь рассматриваемый
международный узел связывается магистральными каналами с другими
международными узлами, образуя международную узловую коммуника-
ционную подсеть.
В последние годы в территориальных узловых коммуникационных
подсетях стали использовать радиоканалы и спутники. Применение спут-
ников позволяет соединять в информационную сеть системы, расположен-
ные в труднодоступных местах, либо там, где экономически невыгодно
прокладывать наземные каналы передачи данных. Группа стационарных
спутников (спутников, неподвижно висящих на высоте примерно
36 тыс. км над экватором) покрывает практически всю территорию на-
шей страны. Эти спутники предоставляют частотные каналы для обеспе-
чения взаимодействия различных абонентов (электронных машин, теле-
фонных станций, аппаратуры телевидения).
Так, на рис. 6.5 пунктиром показаны зоны земной поверхности, охва-
Рис. 6.5. Зоны взаимодействия земных объектов со стационарными спутниками
Г лава 6
Информаци',*-" 'НТ‘Х 6ъ-:ди*г и '.ченты 119
тываемые четырьмя советскими стационарными спутниками. Спутники
так расположены на экваториальной орбите, что зоны их взаимодействия
с земными объектами дополняют одна другую. В зависимости от тина
антенн, установленных на спутниках, зоны взаимодействия могут сужаться
либо расширяться.
Применение спутников для обеспечения взаимодействия систем привело
к созданию еще одного типа коммуникационной подсети, используемой
в территориальных информационных сетях. Эту подсеть назовем частотным
моноканалом.
Структура территориальной информационной сети со спутниковым
частотным моноканалом показана на рис. 6.6. Здесь каждая информацион-
ная система состоит из электронной машины (ЭМ X), группы терминалов
Рис. 6.6. Моноканал со спутниковым ретранслятором
120 Глава 6
и станции. Задача каждой станции - выполнение функций, связанных
с передачей информации, посылаемой электронной машиной в моноканал.
Что же касается частотного моноканала, то он включает:
спутник с усилителем и преобразователем частоты;
два частотных канала (1,2);
блоки доступа (БД) к каналам, проложенным через эфир.
Работа спутникового частотного канала осуществляется следующим
образом. Одна из станций передает в канал 1 информацию, подготовленную
электронной машиной. Если окажется, что работает одновременно нес-
колько станций, то передача прекращается и начинается вновь. Спутник
принимает пакеты информации, переданные по каналу 1, и усиливает
электромагнитные волны (колебания), несущие эту информацию.
Затем спутник преобразует частоту волн и передает пакеты информации
из канала 1 в канал 2. Пакеты по каналу 2 попадают через блоки доступа
в станции всех электронных машин. В этих станциях проверяются адреса
пакетов. Станция, которой предназначен пакет, передает его „своей” ма-
шине. Остальные станции уничтожают полученные пакеты.
Территориальные моноканальные информационные сети успешно при-
меняются в тех случаях, когда нужна высокая скорость передачи инфор-
мации, и между электронными машинами, которые соединяются в сеть,
трудно проложить наземные каналы. Например, на Севере, на островах
в океанах.
Все знают, к чему приводят случаи, когда по одному и тому же каналу
ведется сразу несколько телефонных разговоров. Еще хуже ситуация,
когда по одному каналу передается информация сразу от двух и более
электронных машин. Эта передача просто невозможна. Вместе с этим
в частотной моноканальной сети для десятков машин имеется только
один канал, поэтому в сети так организуют работу, чтобы машины пере-
давали информацию только в порядке очереди. Скорости же передачи
информации в радиоканале настолько велики, что очередей на передачу
информации практически нет.
6.2. МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ ИНФОРМАЦИИ
Как показано выше, массив информации перед передачей через любую
коммуникационную подсеть принято делить на блоки (части), именуемые
пакетами. Последовательность электронных пакетов передается через
(сквозь) коммуникационную подсеть. Если в подсети путь между взаимо-
действующими информационными системами состоит иэ последователь-
ности каналов, то возникает проблема коммутации информации. Сущность
ее заключается в выборе последовательности каналов, по которым сле-
дует передать пакеты, формы этой передачи. Поясним сказанное примером,
показанным на рис. 6.7. Здесь изображен узел, соединяющий пять каналов
(1-5). По двум из них (4, 5) в узел подходит две последовательности
пакетов. Программному обеспечению узла ’необходимо решить, в каком
порядке и по каким каналам (из группы 1, 2, 3) направить эти пакеты
далее. Об этом процессе говорят, что в узле происходит коммутация ин-
формации.
В моноканальной спутниковой подсети имеется один общий для систем
канал, по которому все электронные машины передают информацию,
и один канал, по которому все машины принимают ее. Здесь не нужно
решать, по какому из каналов передавать (и принимать) информацию,
Информационные сети объединяют страны и континенты 121
поэтому нет и проблем коммутации. Что же касается узловых коммуника-
ционных подсетей, содержащих большое число каналов, то в этих подсе-
тях необходимо определять, в какой последовательности по каналам
передавать информацию через (сквозь) подсеть.
Рассмотрим два современных способа коммутации электронных паке-
тов: коммутации каналов и коммутации пакетов. Ранее, кроме того,
использовался метод коммутации
сообщений. Однако из-за неэконо-
мичности и низких скоростей пере-
дачи информации этот метод уста-
рел и далее не рассматривается.
В информационной сети, объе-
диняющей электронные машины,
установленные на большой терри-
тории от Прибалтики до Дальнего
Востока, выделим участок, пока-
занный на рис. 6.8. Рассмотрим
случай, когда из электронной ма-
шины (ЭМ 1), расположенной в
Риге, необходимо передать массив
Рис. 6.7. Коммутация информации
информации в электронную маши-
ну (ЭМ 5), находящуюся в Хаба-
ровске. Для этого массив информации в рижской машине делится
(рис. 6.9) на последовательность пакетов, которые (см. рис. 6.8) один
за другим передаются из Риги в Хабаровск. В Хабаровске пакеты соби-
раются в массив информации, который приобретает ту же форму, какую
он имел в Риге. Эта операция выполняется как при коммутации каналов,
так и при коммутации пакетов.
При использовании метода коммутации каналов первый из пакетов,
приходя в каждый узел, сообщает адрес назначения передаваемой затем
последовательности пакетов. Узлы, которые оказываются на его пути,
направляют (см. рис. 6.8) пакет по очередному каналу. Так, получив пакет
в Москве, узел направляет его по каналу, ведущему в Свердловск.
Таким образом, из последовательности каналов образуется (см.
рис. 6.8) линия передачи информации от рижской электронной машины-
отправителя к хабаровской электронной машине-получателю. Эта линия
будет занята до конца сеанса между рижской и хабаровской машинами
и поэтому недоступна для других машин. Например, если московская
машина (ЭМ 2) захочет передать последовательность пакетов в Сверд-
ловск машине ЭМ 3, то она должна ждать, когда освободится канал
Москва—Свердловск.
Когда рижская машина ЭМ 1 заканчивает передачу последовательности
пакетов в Хабаровск, она в последнем пакете сообщает всем узлам, что
сеанс закончен, и все каналы свободны. После этого может начаться пере-
дача последовательности пакетов из Москвы в Свердловск.
Таким образом, метод коммутации каналов обеспечивает такое соеди-
нение последовательности каналов, которое позволяет образовать линию
передачи от отправителя к получателю. Эта линия предоставляется паре
машин на весь сеанс и ни одна из частей (каналов) линии не может в это
время использоваться другими машинами. Метод коммутации каналов
i Г лава 6
Рис. 6.8. Схема монопольной передачи пакетов
достаточно прост и поэтому используется в различных информационных
сетях. Однако этот метод имеет ряд существенных недостатков. Рассмот-
рим три основных из них.
Во-первых, при использовании метода коммутации каналов время
организации линии между необходимыми машинами часто ока-
зывается слишком большим. Так, если в рассмотренном на рис. 6.8 при-
мере окажется занятым канал Свердловск —Новосибирск, то линию Рига—
Хабаровск нельзя создать до тех пор, пока он не освободится. Когда же
он освободится, может оказаться, что занят канал Москва—Свердловск,
ит. д.
I
Информационные сети объединяют страны и континенты 123
Рис. 6.9. Схема преобразования массива информации
в последовательность пакетов
Второй недостаток коммутации каналов связан с плохим исполь-
зованием каналов во время сеанса взаимодействия машин. Дело
в том, что машины, обеспечивая диалог пользователей с информационными
ресурсами, неравномерно загружают каналы и во время сеанса имеются
большие паузы. В результате каналы заняты для проведения сеанса, а заг-
рузка их парой машин может составлять лишь несколько процентов про-
пускной способности этих каналов.
Третьим серьезным недостатком является низкая достоверность пере-
дачи информации. Дело в том, что пакеты, передаваемые по последователь-
ности каналов (линии взаимодействия машин), нигде по пути не прове-
ряются. Так, в пакете, направляемом из Риги в Хабаровск (см. рис. 6.8),
может появиться одна либо несколько ошибок. Несмотря на это, коммуни-
кационная подсеть будет передавать пакет. В Хабаровске машина этот
пакет выбросит, и через всю страну пойдет требование в Ригу передать
пакет заново и оно будет выполнено. Пакет вновь пойдет из Риги в Ха-
баровск.
Стремление устранить эти недостатки привело к созданию метода ком-
мутации пакетов. Сущность этого метода заключается в том, что здесь
каждый пакет имеет адрес назначения и практически самостоятельно пе-
редается через (сквозь) коммутационную подсеть. При использовании
этого метода в каждом узле проверяются адреса всех пакетов и по каж-
дому из них принимается решение, по какому очередному каналу его
послать. Здесь ни одна пара электронных машин во время сеанса взаимо-
действия не занимает (монопольно) ни одного канала.
Поясним сказанное на рис. 6.10. Здесь три электронные машины (ЭМ 4,
ЭМ 5 и ЭМ 6) одновременно ведут передачу пакетов по одному и тому же
каналу, соединяющему узлы А и Б. Пакеты, идущие от машины ЭМ 4,
обозначены черными стрелками с цифрами 4. Пакеты, направляемые ма-
шиной ЭМ 5, представлены стрелками с поперечными полосами и циф-
1 24 Глава 6
Рис. 6.10. Коллективное использование канала передачи данных
рами 5 и пакеты, выходящие из машины ЭМ 6, — белыми стрелками с циф-
рами 6.
Одновременная передача пакетов, выдаваемых тремя машинами, ока-
залась возможной потому, что здесь использовалась не коммутация ка-
налов, а коммутация пакетов. Пакеты по рассматриваемому каналу идут
один за другим независимо от того, какая машина и кому их направила.
Узел А передает пакеты по мере их поступления от электронных машин
ЭМ 4, ЭМ 5, ЭМ 6.
Таким образом, при коммутации пакетов не нужно ожидать, когда
освободятся каналы, образующие путь от машины-отправителя к машине-
получателю. Здесь путь для передачи информации предоставляется почти
немедленно по получении запроса от отправителя. Время же передачи
пакетов определяется скоростями работы узлов и каналов. Каждый совре-
менный узел обеспечивает коммутацию пакета примерно за 0,1 с. Что же
Информационные сети объединяют страны и континенты 125
касается скоростных магистральных каналов передачи данных, то скорость
передачи здесь уже достигает 1000 пакетов и более в секунду.
Как было показано, при Использовании метода коммутации каналов
пара взаимодействующих машин получала для работы линию, образован-
ную последовательностью каналов, и по этим каналам вела передачу. При
использовании метода коммутации пакетов электронные машины и узлы
так управляют передачей, что между каждой парой машин также образует-
ся индивидуальная линия, по которой происходит передача пакетов. Но
эта линия является условной, ибо не связана с монопольным использо-
ванием каналов.
При коммутации пакетов обеспечивается коллективное использование
всех каналов передачи данных. По каждому из этих каналов могут пере-
даваться массивы информации между сотнями машин. Это обеспечивает
высокую загрузку каналов и резко снижает стоимость пере-
дачи информации.
Необходимо отметить еще одну важную особенность коммутации паке-
тов. Здесь в каждом узле проверяется содержимое каждого пакета. И если
в пакете появилась ошибка, то пакет выбрасывается и передается вновь.
Так, если пакеты передаются (см. рис. 6.8) из Риги в Хабаровск, они про-
веряются узлами в Риге, Москве, Свердловске, Новосибирске н Хаба-
ровске. Где бы ни появилась ошибка в пакете, она исправляется.
Проверка пакетов осуществляется всеми узлами коммуникационной
подсети. Электронные же машины не „знают” об этой проверке, но „чув-
ствуют”, что достоверность передачи даже на дальние расстояния
является очень высокой. Поэтому при коммутации пакетов по
сравнению с коммутацией каналов число ошибок, появляющихся при
передаче информации оказывается в сотни и даже тысячи раз меньше.
Коммуникационные подсети, обеспечивающие коммутацию каналов,
появились значительно раньше, чем подсети с коммутацией пакетов.
Примером подсетей с коммутацией каналов являются современные те-
лефонные сети. Как было показано, подсети с коммутацией пакетов имеют
преимущества перед сетями коммутации каналов:
почти мгновенное предоставление возможности передачи информации;
высокая загрузка каналов и поэтому низкая стоимость передачи;
высокая достоверность передаваемой информации.
Вместе с этим коммутация каналов при всех своих недостатках имеет
одно преимущество перед коммутацией пакетов. Оно заключается в том,
что при монопольном использовании каналов все пакеты проходят через
(сквозь) коммуникационную подсеть за одно и то же время. При комму-
тации пакетов иэ-за пиковых нагрузок в узлах могут возникать некоторые
задержки. Поэтому пакеты проходят через подсеть за разное время, на-
пример один пройдет за 0,45 с, а второй — за 0,47 с. Поэтому метод комму-
тации каналов может конкурировать с методом коммутации пакетов
лишь в тех случаях, когда должно быть гарантировано строго определенное
время (до долей секунд) прохода пакетов через коммуникационную под-
сеть. Поэтому в небольшом числе случаев, когда передаются большие
массивы информации либо нужно строго одинаковое время доставки
пакетов, целесообразно использовать дорогостоящий и менее надежный
метод коммутации каналов. В подавляющем же числе случаев гораздо
эффективнее применение метода коммутации пакетов. Эта область по
мере увеличения производительности узлов и скоростей передачи инфор-
126 Глава 6
мации в каналах все время расширяется. Применение же коммутации
каналов становится целесообразным во все меньшем числе случаев.
Достоинства наземных сетей коммутации пакетов, их эффективность,
экономичность и надежность привели к появлению пакетных радиосетей.
Эти сети предназначены для объединения электронных машин, располо-
женных на различных континентах, островах и в труднодоступных райо-
нах земли. Т. е. там, где прокладка наземных каналов передачи данных
оказывается очень дорогой и сложной. Кроме того, пакетные радиосети
используются в тех случаях, когда электронные машины располагаются
на движущихся объектах: спутниках, самолетах, автомобилях, поездах,
морских и речных судах.
Для взаимодействия каждая электронная машина, включаемая в па-
кетную радиосеть, должна иметь радиопередатчик и радиоприемник. Кроме
того, для надежности передачи радиосигналов на определенных расстояниях
друг от друга на земле либо на спутниках устанавливаются ретрансляторы.
Эти аппараты усиливают передаваемые сигналы и устраняют появляющиеся
в них искажения.
В настоящее время во всех развитых странах имеются национальные,
охватывающие территории этих стран, коммуникационные подсистемы
двух типов: коммутации пакетов и коммутации каналов. Естественно,
что в каждой стране целесообразно вместо двух дорогостоящих подсетей
иметь единую коммуникационную подсеть. И работы в этом направле-
нии уже ведутся.
В последние годы происходит модернизация метода коммутации
пакетов таким образом, чтобы он стал комплексным, обеспечивая как
коммутацию пакетов, так и коммутацию каналов. Использование такого
метода открывает возможность создания во всех странах единых террито-
риальных коммуникационных подсетей с коммутацией пакетов и каналов.
Они получили название дискретных сетей с интегральным сервисом.
Дискретными эти сети называются потому, что по ним передаются
дискретные электрические либо световые сигналы. Интегральный сервис
означает, что каждая такая сеть в будущем заменит практически все совре-
менные сети связи: телефонную, телеграфную, телетайпную, а также факси-
мильную. Поэтому в дискретной сети с интегральным сервисом окажется
возможным передавать:
пакеты электронных машин и терминалов;
телефонные разговоры;
телеграммы и телетайппрограммы;
факсимиле (тексты газет, чертежи, фотографии, рисунки).
Дискретная сеть с интегральным сервисом станет в нашей стране Госу-
дарственной сетью связи, осуществляющей передачу практически всех
видов информации, за исключением пока радио- и телевизионных передач.
Это связано с тем, что скорости передачи электрических сигналов на радио
и телевидении очень велики.
Существует несколько подходов к созданию подсетей с интегральными
услугами. Рассмотрим один из них. Перед этим отметим, что во всех рас-
смотренных ранее схемах между каждой парой узлов показывался один
магистральный канал. В действительности же таких каналов может быть
и больше: десятки и сотни. Такое упрощение делалось потому, что облег-
чались объяснения, не внося при этом ошибок в излагаемый материал.
Сейчас же важно подчеркнуть, что таких каналов может быть много.
Информационные сеiи обьединн<)| с»рдны и кок и«ен1ы
Сущность модерниз(фованного метода коммутации пакетов заключается
в том, что любой канал передачи данных коммуникационной подсети
может работать в двух режимах: монопольном и коллективном. Поэтому
головной (первый) пакет любой передаваемой последовательности паке-
тов должен сообщать всем узлам о том, в каком режиме необходимо
передавать остальные пакеты этой последовательности.
Работу последовательности каналов в монопольном режиме поясним
рис. 6.11. Здесь показана часть коммуникационной подсети, в которой
выделены только те узлы и каналы, которые соединяют электронные
машины ЭМ 1 и ЭМ 2. Между каждой парой узлов имеется по три магист-
ральных канала (1а-3а, 16-36, 1в-3в). Рассмотрение передачи начнем с того,
момента, когда машина ЭМ 1 подготовила массив информации и разделила
его, предположим, на 120 пакетов. В головном (первом) пакете машина
записала, что нужен монопольный режим, а в концевом (последнем) пакете
отметила, что на этом передача заканчивается и последовательность кана-
лов больше не нужна.
Головной пакет передается в узел А. Узел А, выяснив, что нужен моно-
польный режим, ищет свободный канал в сторону машины ЭМ 2. Пусть
первым освободился канал 1а. Узел А занимает этот канал для предстоящей
монопольной передачи и посылает по нему головной пакет в узел Б.
Рис. 6.11. Коммуникационная подсеть с интегральными услугами
128 Глава 6
В узле Б весь процесс повторяется и узел занимает первый освободив-
шийся канал: 26. Головной пакет по каналу 26 передается в узел В. Здесь
происходит то же, что было в узлах А, Б, и занимается канал Зв. По этому
каналу головной пакет достигает узла В и затем машины ЭМ 2.
На этом заканчивается прокладка линии от машины ЭМ 1 к машине
ЭМ 2. Затем по этой линии начинается передача остальных 119 пакетов,
образующих массив информации. Пока эта передача не закончится, каналы
1а, 26, Зв используются монопольно, только для рассматриваемой пере-
дачи. По этим каналам пакеты от других машин не передаются. Так проис-
ходит до тех пор, пока движущийся по этой линий концевой (последний)
пакет не сообщит, что каналы 1а, 26 и Зв уже не нужны. После этого каналы
используются так, как требует ситуация в подсети.
Рис. 6.12- Двухузловая коммуникационная подсеть
Информационные сети объединяют страны и континенты 129
Если машине ЭМ1 опять понадобится монопольная передача информации
машине ЭМ 2, то рассмотренный выше весь процесс повторяется. Однако
в этом случае может оказаться свободной другая последовательность
каналов, например 2а, 26 и 1в. Тогда линия взаимодействия машин пройдет
через другие каналы. Если же от машины ЭМ 1 можно попасть к машине
ЭМ 2 и через другие узлы, то следующая передача может произойти и по
этому пути.
Использование каналов в коллективном режиме происходит так же,
как и в обычном методе коммутации пакетов. Здесь нужно иметь в виду,
что для коллективного режима используются лишь те каналы, которые
свободны от монопольного режима. Если на один и тот же канал претен-
дуют две машины, требующие различные режимы работы, то предпочтение
отдается той, которая хочет работать в монопольном режиме.
Рассмотрим пример коммуникационной подсети, представляющей ин-
тегральные услуги (рис. 6.12). Коммуникационная подсеть имеет два
узла (А, Б), соединенных парой магистральных каналов. Здесь машина
ЭМ 4 захватила один нз каналов и, монопольно используя его, передает
информацию машине ЭМ 1. В это же время все машины, коллективно ис-
пользуя другой канал, передают массивы информации машинам ЭМ 2
иЭМЗ.
63. УЗЛЫ КОММУТАЦИИ
В предыдущем разделе показано, какое важное значение имеют узлы
коммутации, через которые прокладываются в узловых подсетях линии
взаимодействия систем. Рассмотрим далее, как устроены эти узлы и как
они обеспечивают отработку (см. рис. 6.1) сетевого и межсетевого интер-
фейсов.
Узел коммутации создается на базе группы электронных микромашин.
Каждая из них выполняет определенные функции, а все вместе обеспечи-
вают коммутацию информации. Узлы различают по их величине. С одной
стороны, в информационных сетях используются узлы, выполненные
в виде настольных аппаратов размерами с современные телевизоры. Они
обеспечивают коммутацию информации на 8-16 каналах. С другой сторо-
ны, в сетях работают большие узлы, требующие площади сотни квадратных
метров и коммутирующие тысячи каналов.
Строятся коммуникационные системы по-разному, но всегда выпол-
няются в виде многомашинных комплексов. Схема одного из них пока-
зана на рис. 6.13. Изображенный здесь узел состоит из микромашин, соеди-
ненных друг с другом узловой шиной. Шиной является многожильный
плоский кабель, содержащий нужнее число параллельных проводов.
Рассматриваемый узел, как говорят, имеет блочную структуру, т. е.
состоит из блоков (здесь — микромашин). Такая структура позволяет
изменять число микромашин в зависимости от того, сколько и каких
каналов нужно подключать к узлу. Более того, по мере развития комму-
никационной подсети в узел можно добавлять новые микромашины. Кроме
того, в узле содержатся резервные микромашины, которые заменяют
основные на время их проверки и ремонта.
Используемые в узле микромашины разделены (см. рис. 6.13) на четыре
группы. Первая из них (машина 1) предназначена для коммутации инфор-
мации, идущей по магистральным каналам. Она коммутирует пакеты,
130
Глава 6
Иис. 6.13. Структура узла коммутации
передаваемые по четырем магистральным каналам (11, 22, 33, 44). При
необходимости в узел могут быть подключены дополнительные микрома-
шины, коммутирующие магистральные каналы.
Вторую группу образуют машины 2, 3, каждая из которых обеспечивает
коммутацию информации по восьми абонентским каналам. Благодаря
этому к узлу можно подключить 16 информационных систем. Если это
нужно, то число машин второй группы также может быть увеличено. Все
эти машины отрабатывают (см. рис. 6.1) сетевой интерфейс.
I К третьей группе относится машина 5. Ее задачей является передача
информации по магистральному каналу в другую коммуникационную
подсеть и получение информации из этой подсети. Если рассматриваемая
подсеть должна быть соединена с двумя либо тремя другими подсетями,
Информационные сети объединяют страны и континенты 131
то число машин рассматриваемой группы может быть соответственно
увеличено. Указанные машины обеспечивают выполнение межсетевого
интерфейса. — ---
По всем магистральным и абонентским каналам, подходящим к рас-
сматриваемому узлу (на рис. 6.13 всего 29 каналов), информация должна
передаваться из одного в другой. Поэтому электронные микромашины
узла связаны друг с другом через шину. Пример линии взаимодействия
канала 11 машины 1 с каналом 8 машины 4 показан пунктиром.
Четвертую группу микромашин в узле образует машина 6. К ней не
подходит ни один канал, ибо она предназначена для административного
управления узлом, группой узлов либо всей коммуникационной подсетью.
Административная микромашина имеется в каждом узле, но в небольших
узлах для их упрощения она не имеет терминалов, так как здесь нет об-
служивающего персонала. Так как такие узлы не обслуживаются персо-
налом, то управление их работой поручается персоналу другого узла.
В малых по размерам коммуникационных подсетях все узлы, кроме од-
ного, могут быть необслуживаемыми. Тогда оператор одного узла управ-
ляет работой узлов части либо всей подсети.
Основными функциями микромашины административного управления
являются:
загрузка программ, необходимых для работы всех микромашин узла;
проверка работоспособности компонентов узла;
сбор статистики о работе узла и его микромашин;
учет пакетов, передаваемых по всем каналам;
учет ошибок, возникающих при передаче информации;
составление отчета о работе узла за сутки либо другой период времени.
Следует подчеркнуть, что, несмотря на специфические функции, в узле
используются практически обычные микромашины. Естественно, что
микромашины 1—5 отличаются друг от друга заложенным в них прог-
раммным обеспечением. Каждая из них имеет процессор, оперативную
память, устройство подключения к узловой шине. Кроме того, микрома-
шины имеют устройства, необходимые для подключения к ним каналов
передачи данных (по числу каналов). Внешнюю память (магнитные диски,
ленты) все эти машины не имеют, ибо они им не нужны.
Структура микромашины 6 отличается от машин 1—5. В ней отсутствуют
устройства подключения к каналам, но добавлена внешняя память на
гибких или твердых магнитных дисках. Естественно, что в эту машину
заложено специальное программное обеспечение, отличное от других машин
узла. К микромашине 6 для работы с ней сотрудников узла подключается
один либо несколько терминалов, как правило, дисплеев и печатающих
устройств.
Как уже указывалось, узлы в коммутационной подсистеме осущест-
вляют коммутацию проходящих через них пакетов, благодаря этому про-
кладываются линии взаимодействия между электронными машинами,
подключенными к рассматриваемой подсети. Существует несколько спо-
собов этой прокладки, называемой маршрутизацией. Эти способы отли-
чаются друг от друга сложностью, но и эффективностью. Естественно,
что чем эффективней способ, тем и сложнее он.
Простейшей является фиксированная маршрутизация. Сущность ее
заключается в том, что в оперативную память машин узлов записываются
таблицы маршрутов. Каждая такая таблица указывает, по какому каналу
132 Гла>а Ь
передачи данных необходимо далее передать пакет с указанным адресом
назначения.
В коммуникационной подсистеме могут быть различные аварии с уз-
лами и каналами. Поэтому в оперативной памяти могут храниться резерв-
ные таблицы маршрутов, которые показывают, как передавать потоки
пакетов в случае появившихся неисправностей.
Количество узлов и каналов передачи данных, топология коммуника-
ционной подсети (схема прокладки каналов) зависят от многих факторов.
Основными из них являются:
количество абонентских систем, подключенных к подсети;
размеры потоков информации, передаваемой по каналам;
надежность работы подсети;
стоимость подсети;
эффективность работы подсети.
Для коммуникационной подсети, обеспечивающей коммутацию пакетов,
Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии
утвердил серию международных стандартов, называемых Рекомен-
дациями X. Эта серия включает многие десятки стандартов. Рассмотрим
два важнейших из них.
Рекомендация Х.25 определяет стандарт на сетевой интерфейс комму-
никационной подсети, т. е. (см. рис. 6.1) на точки, в которых абонентские
системы подключаются к узлам этой подсети. Эта рекомендация описывает
требования, связанные с выполнением (см. рис. 5.14) протоколов трех
нижних уровней процессов взаимодействия: физического, канального
и сетевого.
На физическом уровне Рекомендация Х.25 описывает физические,
механические и процедурные характеристики, определяющие подклю-
чение электронной машины к каналу передачи данных. Задачей физичес-
кого уровня является организация соединения машины с этим каналом
для последующей передачи по нему блоков информации.
На канальном уровне Рекомендация Х.25 описывает процедуры управ-
ления передачей блоков информации по каналу передачи данных, к кото-
рому на физическом уровне подключена электронная машина. Рекомен-
дация описывает передаваемые сигналы управления, процедуры передачи
блоков информации, порядок выполнения и устранения ошибок, которые
могут появиться в информации после ее передачи через канал.
На сетевом уровне Рекомендация Х.25 определяет порядок прокладки
линий, связывающих электронные машины друг с другом, через последо-
вательность каналов коммуникационной подсети. На этом же уровне
определяется порядок записи адресов назначения пакетов и их нумерации.
Последнее связано с тем, что массивы информации передаются через под-
сеть в виде последовательности пакетов. Поэтому их перед передачей
нужно пронумеровать, а после приема по номерам проверить, не поте-
ряны ли какие-нибудь пакеты.
Описывая указанные процедуры и требования на трех уровнях про-
цессов взаимодействия, Рекомендация Х.25 обеспечивает одновременную
прокладку в каждом канале передачи данных до 4095 линий, которые
соединяют до 8190 электронных машин. Благодаря этому достигается
высокая эффективность коммуникационной подсети и предоставляется
сервис, нужный для передачи последовательностей пакетов.
Рекомендация Х.75 определяет стандарт на межсетевой интерфейс,
Информационные сети объединяют страны и континенты 133
т. е. (см. рис. 6.1) на взаимодействие двух коммуникационных подсетей.
Как и Рекомендация Х.25, рассматриваемая Рекомендация имеет трех-
уровневую структуру, т. е. описывает работу на физическом, канальном
и сетевом уровнях. Рекомендация Х.75 похожа на рекомендацию Х.25
и отличается лишь некоторыми особенностями, связанными с взаимо-
действием двух подсетей. Например, здесь используется более сложная
адресация систем - отправителей и получателей информации.
6.4. СЕТЬ „ДИАЛОГ"
Примером узловой территориальной информационной сети является
.Диалог”, созданная в Академии наук Латвийской ССР. Ее задача - пре-
доставить электронные машины и их ресурсы в коллективное пользование
сотрудникам научно-исследовательских институтов. Для выполнения
этой задачи сеть обеспечивает:
создание базы автоматизации исследований;
организацию экспериментального стенда для проведения научных работ
в области информационных сетей.
Структура сети .Диалог” показана на рис. 6.14. В сеть входят 22 або-
нентские системы и 4 узла коммутации пакетов. Среди абонентских сис-
тем - четыре большие электронные машины типа ЕС 1045. В сети также
работают мини-машины серии СМ, „Электроника 100/25” и „Искра 226”.
Ко всем большим и малым машинам подключены терминалы, в основном
это дисплеи и печатающие устройства. Машины и терминалы располагаются
в шести институтах академии.
Информационная сеть .Диалог” связана каналами передачи данных
с другими информационными сетями, находящимися в Прибалтике и дру-
гих регионах страны. Этой цели служат междугородные каналы в Ленин-
град, Москву, Киев, Таллин, Вильнюс и Минск. Передача информации
в другие города осуществляется через выделенные междугородные ка-
налы, называемые так потому, что они Министерством связи СССР
постоянно предоставлены только для передачи информации между сетями
(выделены для этой цели из имеющихся междугородных каналов). Пере-
дача информации в сети ,Диалог” осуществляется по адресам назначения.
Пакеты в соответствии с этими адресами направляются узлами к машинам
сети .Диалог” либо в другие города.
Узлы являются основными компонентами коммуникационной подсети.
Они обеспечивают:
организацию линий взаимодействия абонентских систем;
коммутацию и маршрутизацию пакетов;
проверку пакетов и устранение в них ошибок;
ведение статистики работы каждого узла;
обеспечение работы электронной почты между сотрудниками узлов;
подготовку отчетов о работе узлов и статистику потоков информации,
проходящих через эти узлы.
В информационной сети .Диалог” предоставляется возможность работы
с любого терминала, включенного в сеть, со всеми абонентскими системами
сети: электронными машинами и терминалами. Одна из абонентских систем
типа СМ является центром управления сетью. Этот центр следит за исправ-
ностью сети и отключает ее компоненты, нуждающиеся в ремонте. Он
также собирает статистику о работе всей сети.
Рис. 6.14. Информационная сеть „Диалог”
Г лава 6
Информационные ceiw объединяю, страны и континенты 135
Сеть ,Диалог” обеспечивает выполнение разнообразных информацион-
ных задач для нужд пользователей. К ним в первую очередь относятся;
работа с информационными банками;
создание справочных служб;
ведение библиотек текстов и программ;
редактирование текстов;
подготовка заданий иа информационные работы;
выполнение математических расчетов;
обеспечение электронной почты;
хранение блоков информации в специальном хранилище;
выдача справок о работе сети;
выдача информации из электронных машин на любые терминалы сети.
Следует отметить, что по одним и тем же каналам в сети передаются
данные, изображения (чертежи, схемы, видовые картины, рисунки и т. д.)
и звукограммы. Сеть создана в соответствии с международными стан-
дартами.
Глава 7
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ
НА ПРЕДПРИЯТИЯХ И В УЧРЕЖДЕНИЯХ
Число электронных машин, находящихся в промышленных объедине-
ниях, предприятиях либо учреждениях, быстро растет. Увеличиваются
и информационные ресурсы каждой из этих машин. Как и люди, работаю-
щие в одной организации, электронные машины решают единый комплекс
задач, связанных с работой соответствующей организации. Для этого они
должны быть связаны друг с другом.
7.1. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Локальные информационные сети в отличие от территориальных харак-
теризуются тем, что расстояния между наиболее удаленными электрон-
ными машинами здесь невелики. Эти расстояния позволяют обеспечить
высокие скорости передачи информации, уже в ряде случаев достигающие
300 млн. бит/с. Наличие таких скоростей дает возможность применять
в локальных сетях даже такие информационноемкие виды сервиса, как
телевидение.
Кроме того, короткие каналы передачи данных позволяют строить
локальные сети высоконадежными и особо экономичными. Так как все
оборудование локальных сетей часто находится в одном-двух зданиях,
то здесь легче обеспечить коллективное использование различных терми-
налов. Например, можно иметь один общий дорогостоящий графопострои-
тель, ибо сходить за изготовленным им чертежом не представляет никаких
трудностей.
Ядром локальной информационной сети, как и территориальной, являет-
ся коммуникационная подсеть. В локальных сетях коммуникационная
подсеть имеет четыре различные формы:
узловую,
моноканальную,
полик анальную,
циклическую кольцевую.
Формы коммуникационных подсетей будут рассмотрены ниже. Каждая
из них имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому выбор лучшей
формы локальной коммуникационной подсети зависит от конкретных
требований, которые предъявляются к подсети. В число этих требований
входит число подключаемых абонентских систем, скорость передачи ин-
формации, надежность работы и т. д.
7.2. УЗЛОВАЯ ПОДСЕТЬ
Узловые коммуникационные подсети могут быть не только террито-
риальными, но и локальными. Однако использование в локальной инфор-
мационной сети большого числа узлов является непозволительной рос-
кошью. Кроме того, здесь узлы должны быть в основном необслуживаемы-
ми, т. е. работать без персонала, ибо в противном случае информационная
сеть становится слишком дорогой.
137
Чаще всего в узловой локальной сети устанавливается (рис. 7.1)
только один узел. В этом случае в коммуникационной подсети имеются
только такие магистральные каналы, которые связывают рассматриваемую
локальную сеть с другими локальными либо территориальными сетями.
Один из таких каналов (И) показан на рис. 7.1.
В одноузловой коммуникационной подсети абонентские каналы (1-8)
располагают в виде звезды, лучи которой расходятся из точки, где уста-
новлен узел. По концам этих лучей устанавливаются абонентские системы
и центр управления сетью. Так, на рис. 7.1 в сети показано семь электрон-
ных машин (ЭМ 1 - ЭМ 7). Напомним, что такую же форму имеет
Рис. 7.1. Одноузловая информационная сеть
(рис. 7.2) и учрежденческая телефонная сеть. Здесь в центре сети распо-
лагается телефонная станция, а по концам лучей звезды устанавливаются
телефоны. Телефонная сеть обеспечивает телефонные разговоры, т. е.
передачу речи. Если в этой сети заменить телефонную станцию узлом,
а телефоны — информационными системами, то на базе тех же каналов
можно создать одноузловую локальную информационную сеть. В этой
сети будет возможна передача не только речи, но также данных и изобра-
жений (чертежей, рисунков, схем, фотографий и т. д.). Рассмотренная
реконструкция сети обеспечивает перевод учреждения на современные
формы обработки информации.
Одноузловая информационная сеть имеет ряд положительных преиму-
ществ. К ним относятся:
низкая стоимость включения в сеть абонентских систем;
возможность использования имеющихся каналов учрежденческой теле-
фонной сети;
применение необслуживаемых узлов;
одновременная передача в сети данных, речи и изображений.
Наряду с этим узловая сеть имеет по сравнению с другими локальными
сетями и ряд недостатков. К ним прежде всего относятся относительно
небольшая скорость передачи информации и необходимость иметь значи-
тельное число каналов.
7.3. МОНОКАНАЛ
Стремление уменьшить в локальной сети число каналов передачи данных
привело к созданию нового типа коммуникационнной подсети, которая
имеет всего один канал, к которому подключается большое число абонент-
»
♦
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях
КОАКСИАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ
Рис. 7.3. Моноканал
ских информационных систем. Такой канал, единый для всех систем сети,
называется моноканалом.
Пример моноканала показан на рис. 7.3. Основой этого моноканала
является примерно такой же коаксиальный кабель, который используется
для подключения телевизоров к антеннам. В схеме, изображенной
на рис. 7.3, кабель проложен по всем помещениям этажа здания. Это поз-
воляет, поставив в любых комнатах блоки доступа в моноканал, полу-
чить точки подключения абонентских систем, образующих сеть. Так, на
рис. 7.3 моноканал подготовлен для подключения абонентских систем
в комнатах 1, 3,4, 6, 7, 10, 11. >
Таким образом, моноканал, изображенный на рис. 7.3, состоит из физи-
ческой среды — коаксиального кабеля и группы блоков доступа. Следует
подчеркнуть, что физической средой не обязательно должен быть коак-
сиальный кабель. В моноканале в качестве физической среды используют-
ся также скрученные пары проводов, плоские кабели либо световоды.
Дешевые плоские кабели и скрученные пары проводов применяются при
малых скоростях передачи информации. Наоборот, дорогие световоды
позволяют обеспечить очень высокие скорости этой передачи.
Структура моноканальной информационной сети показана на рис. 7.4.
Ядром этой сети является моноканал, состоящий из коаксиального ка-
беля и группы блоков доступа (БД). Блок доступа — это несложный
Рис. 7.4. Структура моноканальной сети с коаксиальным кабелем
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях 141
Рис. 7.5. Блок доступа
аппарат, обеспечивающий подключение системы к общему для всех систем
коаксиальному кабелю. Содержимое блока доступа упаковывается в гер-
метическую коробку и располагается там, где проходит коаксиальный
кабель, обычно под полом. Фотография блока доступа со снятой крышкой
дана на рис. 7.5. В блоке имеется игла, которой при подключении к моно-
каналу прокалывается коаксиальный кабель. Игла соединяется с централь-
ной жилой кабеля, обеспечивая передачу электрических сигналов.
На границе моноканала блоки доступа предоставляют точки интер-
фейса, в которых подключаются абонентские системы и центр управления
сетью (ЦУС). Каждая из систем состоит, как обычно, из электронной
машины с терминалами и устройством передачи информации. Здесь это
устройство называется станцией, задачей которой является выполнение
всех работ, связанных с передачей информации из одной системы в другую
через моноканал. Станция выполняется в виде отдельного ящика либо
встраивается в машину. Так, на рис. 7.6 показана станция, выполненная
в форме самостоятельного аппарата.
Моноканальная информационная сеть, как правило, связывается с дру-
гой, в первую очередь территориальной сетью. Взаимодействие с этой
сетью обеспечивает интерфейсная система (см. рис. 7.4). Эта система не
выполняет задачи для пользователей, а предназначена для осуществления
преобразований, связанных с тем, что две соединяемые сети могут рабо-
тать по различным протоколам, в первую очередь протоколам канального
и физического уровней. Благодаря этому обеспечивается создание между
сетями стандартного межсетевого интерфейса.
Рис. 7.6. Станция
Передача информации в моноканале, показанном на рис. 7.4, осущест-
вляется следующим образом. Станция, подготовив пакет к передаче, нап-
равляет его своему блоку доступа. Блок доступа преобразует полученные
электрические сигналы в такую форму, которая удобна для передачи
по коаксиальному кабелю. Электрические сигналы, войдя из блока дос-
тупа в кабель, распространяются по нему в обе стороны, достигая всех
блоков доступа, установленных в моноканале. Блоки доступа выполняют
необходимые преобразования и передают эти сигналы всем станциям сети.
Таким образом, пакет, посланный одной станцией, получают все станции
сети. После этого они проверяют в пакете его адрес. Станция, которой этот
пакет адресован, передает содержимое пакета своей машине. Остальные
станции (которым пакет не адресован) уничтожают полученный пакет.
То обстоятельство, что пакет получают все станции, используется для
так называемой широковещательной передачи информации. Эту передачу
также называют циркулярной, она применяется для рассылки одного
документа всем системам сети. Например, извещения о созываемом сове-
щании. Для обеспечения широковещательной (циркулярной) передачи
в пакете вместо адреса записывается: „всем системам”. Тогда, получив
этот пакет, все станции передают его своим электронным машинам. Ана-
логичным образом можно посылать пакеты не всем, а группе станций.
В итоге отметим, что пакеты могут иметь индивидуальные (одному ад-
ресату), групповые (группе адресатов) и всеобщие (всем адресатам)
адреса.
Как уже отмечалось, при небольших скоростях передачи информации
в моноканальных сетях вместо относительно дорогого коаксиального
кабеля в моноканале применяется скрученная пара проводов либо плос-
Информационные сети на предпри,
кий двухжильный кабель. Сеть, в которой используется скрученная пара
проводов, имеет ту же структуру, которая для коаксиального кабеля
доказана на рис. 7.4. .
Может возникнуть недоумение. На рис. 7.4 показана одна линия, соеди-
няющая системы, а здесь речь идет о паре проводов. Дело в том, что коак-
сиальный кабель тоже состоит из двух „проводов”: центральной медной
жилы и медной оплетки. Центральная жила показана на рис. 7.4. Именно
к ней подсоединяются блоки доступа, а оплетка соединяется с землей,
обеспечивая жиле защиту от внешних помех. Аналогично поступают, ис-
пользуя пару скрученных спирально (один вокруг другого) проводов
либо плоский двухжильный кабель. К одному проводу подключаются
все блоки доступа, а второй провод соединяется с землей.
При использовании световодов структура моноканала усложняется,
так как в каждом световоде информация передается путем изменения
яркости источника света. До последнего же времени этот источник уда-
валось подключать только с одной стороны световода, вследствие этого
информация передавалась только в одну сторону — от источника света
к его приемнику. В настоящее время ведутся работы, связанные с созда-
нием миниатюрных источников и приемников света. После их появления
к каждому торцу световода можно будет подключать как источник, так
и приемник света. Тогда появится возможность, как и в коаксиальном
кабеле, передавать при помощи световода информацию в обе стороны.
До тех пор пока информация передается только в одну сторону, каждое
соединение в сети двух точек должно быть обеспечено парой световодов.
По одному из них свет идет в одну сторону, а по другому световоду —
в обратную.
Структура информационной сети, в которой моноканал построен на
световодах, показана на рис. 7.7. Для упрощения рисунка здесь (в отличие
от рис. 7.4) центр управления сетью и интерфейсная система не показаны,
они подключаются к моноканалу так же, как и системы, изображенные
на рис. 7.7. В рассматриваемой структуре к каждому блоку доступа под-
соединяется пара световодов. Другие концы этой пары включаются один —
на вход, а другой — на выход смесителя света (СМС), благодаря этому
все блоки доступа могут передавать пакеты на входы смесителя и полу-
чать их с его выходов.
Смесителем является сферическое зеркало, которое так отражает лучи,
что свет, пришедший на один из его входов, передается на все его выходы.
В итоге световой луч, переданный одним из блоков доступа, достигает
всех блоков доступа моноканала.
Блоки доступа световодного моноканала имеют тот же интерфейс на
границе моноканала (пунктир), что и блоки доступа моноканала, построен-
ного на коаксиальном кабеле. Поэтому при использовании световодов
блоки доступа должны преобразовать электрические сигналы в световые
(при приеме их от станций) и обратно световые сигналы - в электрические
(при передаче их станциям).
Независимо от того, какая физическая среда используется в монока-
нале (витая пара проводов, плоский либо коаксиальный кабель, свето-
воды) , интерфейс моноканала делается одним и тем же. Поэтому станции
„не знают”, какая физическая среда применяется в моноканале, а это поз-
воляет одну и ту же станцию подключать к каналу с любой физической
средой.
!44 Глава 7
Моноканал соединяет друг с другом многие десятки электронных машин.
Однако две либо более машин не могут передавать информацию через
один и тот же канал. Иначе получилось бы примерно "то же самое, как
если бы на одной и той же пишущей машинке двое-трое человек печа-
тали одновременно два-три текста. Поэтому должен быть организован,
как говорят, поочередный доступ электронных машин в моноканал- Су-
ществует много различных методов доступа в моноканал. Но все они делят-
ся на три группы: с разделением времени, случайным доступом и передачей
полномочия на доступ в моноканал. Рассмотрим эти методы.
Метод разделения времени очень прост. В коммуникационной подсети
устанавливается электронный диспетчер, который через определенные
промежутки времени, например через каждый 0,1 с, дает сигналы, разре-
шающие станциям по очереди передавать по одному либо несколько па-
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях 145
кетов. Эти сигналы имеют следующий вид: „первая - передавайте”, „вто-
рая - передавайте”, „третья - передавайте”... Так продолжается до тех
пор, дока не будет дана команда последней станции: „последняя - пере-
давайте”. После этого все повторяется.
Как и все простое, метод разделения времени имеет важный недостаток,
заключающийся в плохом использовании моноканала. Действительно,
В моменты получения разрешений может оказаться, что одним станциям
пока нечего передавать и в выделенные им отрезки времени моноканал
будет пуст. Другим же станциям нужно передать значительное число па-
кетов, но во время предоставленных им отрезков времени они ие успе-
вают это сделать. Поэтому метод разделения времени, появившийся ранее
других, в настоящее время используется редко.
Последовательность шагов, которые предпринимают станции при исполь-
зовании метода случайного доступа в моноканал, показана на рис. 7.8.
В соответствии с этим методом станции все время „слушают” моноканал,
определяя, ведется ли через него передача информации какой-нибудь
станцией. Как только возникает необходимость и моноканал окажется
свободным, станция начинает передачу пакетов. При этом может оказаться,
что две либо более станции начали одновременно передачу пакетов. В этом
Рис. 7.8. Схема метода случайного доступа в моноканал
случае, как говорят, в моноканале „столкнулись” два либо более пакетов.
Все они, конечно, будут испорчены.
При обнаружении столкновения пакетов все передающие станции пре-
кращают передачу. После этого случайным образом (наобум) станции
выбирают время ожидания. В результате почти всегда для станций это
время оказывается разным. Поэтому станция, выбравшая наименьшее
время ожидания, в соответствии с методикой, показанной на рис. 7.8,
первой передает пакет.
Метод случайного доступа относительно прост. Более того, при исполь-
зовании этого метода станциям не нужно получать никакого сигнала или
разрешения на передачу. Это делает метод случайного доступа очень на-
дежным. Однако, как и все другие методы, он имеет недостатки. Главный
из них заключается в том, что метод, строго говоря, не гарантирует обеспе-
чение предельно допустимого времени доставки пакетов. Конечно, разница
между временами доставки здесь невелика, она определяется небольшими
долями секунды.
Сущность метода передачи полномочий заключается в следующем.
В сети передается специальный пакет, называемый полномочием. Этот пакет
отправляется от одной станции к другой. Станция, получившая полномочие,
передает через моноканал разрешенное число пакетов. После этого она
направляет полномочие следующей по списку станции.
Казалось бы, что этот метод очень прост. Но он требует создания доста-
точно сложной службы управления полномочием. Дело в том, что станции,
как и люди, могут ошибаться. В результате этого полномочие в сети может
потеряться, и сеть прекратит работу. Может также случиться, что в сети
окажется два либо более полномочий, и из-за возникшего хаоса сеть также
перестанет работать.
Вследствие сказанного в сети все время должна работать служба управ-
ления полномочием. Эта служба следит за передачей полномочия, если
оно потеряно, служба запускает в работу новое полномочие (новый спе-
циальный пакет). Если служба „увидит”, что в сети оказалось более одного
полномочия, она уничтожает все из них, кроме одного.
В итоге метод передачи полномочия оказывается более сложным, чем
метод случайного доступа. Однако в отличие от последнего метод пере-
дачи полномочия гарантирует предельно допустимое время доставки всех
пакетов, если, конечно, не испортится служба управления полномочием.
Этот метод часто применяется на практике, хотя первенство остается
пока за методом случайного поиска.
Методика передачи информации через моноканал определяется про-
токолами двух нижних уровней: физическим и канальным. Выполняются
эти протоколы станциями. Нередко последние, кроме того, выполняют
и протоколы более высоких уровней.
Протокол физического уровня определяет в моноканале стандарт сопря-
жения станции (см. рис. 7.4) с блоком доступа. Протокол канального
уровня описывает управление передачей информации через (сквозь) моно-
канал. Естественно, что все станции, включенные в одну информационную
сеть, независимо от типа и размеров электронных машин, должны выпол-
нять одни и те же протоколы физического и канального уровней.
Моноканалы в зависимости от пропускной способности делятся на
высоко-, средне- и низкоскоростные. Высокоскоростным являете^ моно-
канал, в котором информация передается со скоростью 50 либо более
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях 147
Рис. 7.9. Скоростная сеть с четырьмя моноканалами
миллионов бит в секунду. Нередко в сетях для повышения скорости об-
мена информацией и увеличения надежности передачи используют не один
(как на рис. 7.4), а несколько моноканалов.
На рис. 7.9 показана информационная сеть с четырьмя моноканалами.
В такой сети каждая станция связана с четырьмя одинаковыми монока-
налами и может передавать пакеты по любому из них. Если в такой сети
скорость передачи по моноканалу равна 50 млн. бит/с, то суммарная ско-
рость возрастает примерно в 4 раза и обеспечивается высокая надежность
передачи. Если один из моноканалов выйдет из строя, то передача пакетов
продолжится по трем остальным моноканалам.
Среднескоростными являются моноканалы, в которых скорость пере-
дачи равна от 1 до 50 млн. бит/с.
В низкоскоростных моноканалах скорости передачи не превышают
1 млн. бит/с. Высоко- и среднескоростные моноканалы используются
в таких информационных сетях, которые объединяют большие и средние
электронные машины. Низкоскоростные моноканалы, как правило, обес-
печивают взаимодействие микромашин и персональных компьютеров.
С целью их уменьшения стоимости микромашины и персональные
компьютеры имеют минимум терминалов и устройств внешней памяти
(магнитных дисков, лент и т. д.). Поэтому в низкоскоростных сетях рас-
пространено коллективное использование дорогих терминалов и устройств
внешней памяти. Благодаря их включению в сеть каждый пользователь
может использовать эти терминалы и устройства в своей работе, например,
со своего персонального компьютера дать команду общему графопострои-
телю вычертить нужный ему чертеж.
Пример такой сети показан на рис. 7.10, здесь моноканал соединяет
в единую информационную сеть пять персональных компьютеров. Каждый
14£
Глава 7
Рис. 7.10. Моноканальная сеть персональных компьютеров
из них имеет собственный терминал-дисплей, предоставляемый пользова-
телю. Кроме того, при помощи простых микромашин в сеть включаются
лазерное печатающее устройство, графопостроитель и устройства внешней
памяти коллективного пользования: большие магнитные диск и лента.
Здесь пользователь, работая с дисплеем своего персонального компьютера,
выполняет нужную ему обработку информации. По окончании работы он
может дать указание хранить полученные результаты на общем диске
либо ленте. Кроме того, он может с дисплея дать команду выпечатать
текст на общем печатающем устройстве либо вычертить чертеж на графо-
построителе.
Моноканал является простым средством, обеспечивающим взаимо-
действие многих десятков электронных машин. Он Характеризуется вы-
сокими скоростями обмена информацией, большой надежностью, воз-
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях 149
можностью подключения систем в сеть и отключения их из сети без пре-
кращения взаимодействия остальных систем. Через моноканал можно
передавать данные, речь и изображения. Наряду с этим моноканал обла-
дает и рядом недостатков. К ним относятся сильные шумы в моноканале
при включении большого числа блоков доступа, относительно высокая
стоимость коаксиального кабеля и световодов.
7.4. ПОЛИКАНАЛ
В настоящее время телевидение получило широкое развитие, и боль-
шинство семей смотрят разнообразные телевизионные программы. Все
это происходит благодаря тому, что в нашей стране действует большое
число телевизионных сетей. Рассмотрим, как устроены эти сети.
Упрощенная структура телевизионной сети показана на рис. 7.11. Здесь
два передатчика (1, 2) телевизионного центра ведут передачи по двум
частотным каналам (1, 2). В обычной телевизионной сети эти каналы
(частотные полосы 1, 2) прокладываются через эфир. В последние годы
все шире получает развитие кабельное телевидение. При его использовании
под землей от телевизионного центра ко всем телевизорам сети прокла-
дывается коаксиальный кабель. В этом случае частотные каналы 1,2 прок-
ладываются в коаксиальном кабеле.
Телевизоры, подключенные к частотному каналу 1, показаны в левой
части, а телевизоры, работающие в частотном канале 2 — в правой части
рис. 7.11. В результате получаем две не зависимые друг от друга телеви-
зионные сети (А и Б).
Сеть А включает передатчик 1, частотный канал 1 и группу телеви-
зоров, подключенных к программе 1. Аналогично этому в с е т ь Б входят
передатчик 2, частотный канал 2 и телевизоры, принимающие передачи
по каналу 2. Естественно, что если какой-то телевизор переключается
с одной программы на другую, то, как говорят, он переходит из одной те-
левизионной сети в другую сеть.
Каждая из рассмотренных телевизионных сетей имеет свою коммуни-
кационную подсеть. Так, коммуникационная подсеть А образуется пере-
датчиком 1 и частотным каналом 1. Аналогично образуется коммуника-
ционная подсеть Б (передатчик 2 и частотный канал 2). Назовем полика-
налом группу коммуникационных подсетей, создаваемых на основе единой
физической среды. На рис. 7.11 физической средой является эфир либо
коаксиальный кабель. Здесь поликанал состоит из двух передатчиков,
физической среды и проложенных в ней частотных каналов.
Отметим важную особенность любой телевизионной сети. В ней инфор-
мация передается только в одном направлении — от передатчика телеви-
зионного центра к телевизорам. В обратном направлении, т. е. от теле-
визоров к передатчику, информацию передать нельзя. Иначе говоря, ис-
точником информации являются передатчики, а приемниками — теле-
визоры.
По аналогии с телевизионной построим на этих же принципах инфор-
мационную сеть. По-прежнему используем в качестве физической среды
эфир либо коаксиальный кабель, применяемый в телевидении. Вначале
рассмотрим поликанал с частотными каналами в эфире. Для этого, заменив
телевизоры (см. рис. 7.11) системами, получим две информационные
сети (А и Б), схемы которых показаны на рис. 7.12. В итоге поликанал
образуется двумя частотными каналами (1,2) в эфире и блоками доступа,
Глава 7
ТЕЛЕВИЗОРЫ,
ВКЛЮЧЕННЫЕ
НА 1 ПРОГРАММУ
ТЕЛЕВИЗОРЫ,
ВКЛЮЧЕННЫЕ
НА 2 ПРОГРАММУ
i ЧАСТОТНЫЕ
I ЭФИР ЛИБО
КОАКСИАЛЬНЫЙ
КАБЕЛЬ
ТЕЛЕЦЕНТР
ТЕЛЕВИЗИОННАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ
СЕ Н, А
< ЕТЬ I,
Рис. 7.11. Телевизионные сети
содержащими передатчики информации по этим каналам. Так как пере-
дачу информации ведут станции, то они выполняют роль телецентров.
Информационная сеть А включает частотный канал 1, проложенный
в эфире, блоки доступа и системы, построенные на электронных машинах
ЭМ 1, ЭМ 3, ЭМ 5, ЭМ 7 и ЭМ 9. Аналогично этому информационная сеть Б
состоит из частотного канала 2, блоков доступа и систем, созданных на
машинах ЭМ 2, ЭМ 4, ЭМ 6, ЭМ 8 и ЭМ 10. Изменение полосы частот пере-
датчика (и приемника) блока доступа здесь, как и в телевизионной сети,
приводит к пеоеключению системы из одной сети в другую. Используя
Рис. 7.12. Информационные сети, физической средой передачи которых является
эфир
КАНАЛЫ В ЭФИРЕ
i e-
O1
Рис. 7.13. Информационные сети, построенные на одном коаксиальном кабеле
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях 153
другие частотные каналы, в эфире можно создать на одной и той же тер-
ритории нужное число отдельно работающих информационных сетей.
Часть поликанала, состоящая из частотного канала и связанных с ним
блоков доступа, образует частотный моноканал. Вследствие этого поли-
канал состоит из группы частотных моноканалов, использующих одну
и ту же физическую среду. В данном случае — эфир. Работает частотный
моноканал так же, как и обычный. Станции по очереди ведут передачу
в выбранном диапазоне частот. Посылаемые очередной станцией пакеты
принимаются всеми Остальными станциями сети. Проверив адрес каждого
пакета, станция содержимое посланной ей пакета передает своей элект-
ронной машине. Пакеты, не адресованные станции, она уничтожает.
Построим теперь информационную сеть на базе поликанала, физической
средой которого является коаксиальный кабель. Телевизионный коак-
сиальный кабель может прокладываться так, что охватывает район города
либо весь город. Сигналы, передаваемые по этому кабелю на десятки
километров, сильно ослабевают, поэтому через определенные расстояния
в кабель врезают усилители сигналов. Эти усилители, как говорят, явля-
ются однонаправленными. Это значит, что сигналы, идущие в одну сторону,
они усиливают, а сигналы, направляющиеся по кабелю в другую сторону,
практически не пропускают. В телевизионной сети (см. рис. 7.11) инфор-
мация передается только в одну сторону — от телецентра к телевизорам.
В информационной же сети информация должна по кабелю передаваться
в обе стороны.
Для преодоления этой трудности в информационной сети (рис. 7.13)
используется вдвое больше частотных каналов, нежели в телевизионной
сети. По одним частотным каналам (1, 3), показанным на рис. 7.13, ин-
формация передается в ту же сторону, что и на рис. 7.11. Однако по другим
частотным каналам (2, 4) она направляется в обратную сторону.
Таким образом, по каналам 2, 4 информация собирается со всех систем
(естественно, что не одновременно, а по очереди). По каналам 1, 3 инфор-
мация раздается практически одновременно всем системам сети. Головной
преобразователь частоты (ГПЧ) необходим для того, чтобы соединить
каналы 1 и 2, а также 3 и 4 (преобразовать частоты этих пар каналов).
В итоге на рис. 7.13 мы получили две информационные сети, построен-
ные на двух частотных моноканалах. Первый из них (А) состоит из час-
тотных каналов 1 и 3 и блоков доступа, подключенных к этим каналам.
К моноканалу А подключаются системы 1, 3, 5, 7, 9. Аналогично этому
вторая информационная сеть состоит из систем 2, 4, 6, 8, 10 и частотного
моноканала Б (каналов 2,4 и соединенных с ними блоков доступа).
Следует отметить, что головной преобразователь частоты на рнс. 7.13
не является обязательным компонентом поликанала. Последний может
быть построен и без преобразователя. Но в этом случае необходимо, чтобы
коаксиальный кабель, делая полукольцо (рис. 7.14), дважды проходил
мимо всех станций. Тогда от точки К до точки М коаксиальный кабель
как бы собирает информацию со всех систем. И затем от точки М до точки
Н этот кабель раздает полученную информацию всем системам.
Сравнивая схемы рис. 7.13 и 7.14, заметим, что в схеме с головным
преобразователем частоты коаксиальный кабель получается вдвое короче,
но используется вдвое хуже. Последнее следует из того, что в схеме
рис. 7.13 для каждой информационной сети необходимо выделить два
частотных канала, а в схеме рис. 7.14 достаточно предоставить только
один канал.
Рис. 7.14. Поликанал без головного преобразователя частоты
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях 155
Таким образом, поликанал является техническим средством, на базе
которого создается группа информационных сетей. Благодаря этому через
поликанал можно передавать огромные потоки разнообразной инфор-
мации. Использование в поликанале аппаратуры и физической среды теле-
визионной сети позволяет обеспечить высокие скорости ее передачи, равные
сотням миллионов бит в секунду.
Поликанал является универсальным средством передачи любой инфор-
мации: данных, речи, изображений и даже телевидения. Общие в полика-
нальных сетях физические средства создают удо§ства для создания группы
разнообразных сетей, обеспечивающих все нужды больших учреждений
и предприятий. Однако поликанал является дорогостоящей и сложной
в эксплуатации коммуникационной подсетью.
В последние годы делаются попытки создания низкоскоростных поли-
каналов, построенных на основе обычной электрической проводки. Элек-
трические провода проходят по всем помещениям учреждения либо пред-
приятия, поэтому электронные машины можно подключить к этим прово-
дам, не затрачивая средства на прокладку специальных кабелей.
Естественно, что блоки доступа такого поликанала отличаются от тех,
которые рассмотрены ранее. Их задача — передать по проводам информа-
цию и не допустить попадания электрического тока, идущего по этим про-
водам, в станции сети. Сигналы, переданные через один из блоков доступа,
распространяются по электрической проводке по всему зданию либо группе
зданий, попадая через другие блоки доступа ко всем электронным ма-
шинам сети. Скорость такой передачи невелика и составляет примерно
20—25 тыс. бит/с.
7.5. ЦИКЛИЧЕСКОЕ КОЛЬЦО
Циклическим кольцом является (рис. 7.15) кольцевой канал передачи
данных, в который вставляются простейшие аппараты, именуемые повто-
рителями. Они служат точками подключения абонентских систем. Задачей
каждого повторителя являются небольшая задержка проходящего через
него пакета и усиление сигналов, передающих информацию. Указанная
задержка необходима для того, чтобы станция могла, прочтя заголовок
информации в проходящем мимо нее пакете, сделать в этом пакете необ-
ходимые пометки. К каждому повторителю подключается блок доступа,
на входах которого циклическое кольцо заканчивается. В этих точках
обеспечивается выполнение стандартного для всех систем интерфейса
кольца.
Существует несколько способов передачи информации через цикличес-
кое кольцо или, как говорят, доступа в это кольцо. Рассмотрим один
из них. По кольцу в одном направлении движутся (см. рис. 7.15) один
за другим электронные „конверты”. Каждый из „конвертов” является
группой электрических сигналов, чередующихся с паузой. Посылая сиг-
налы во время паузы, можно таким образом заполнить „конверт” и прев-
ратить его в уже известный читателю пакет — блок информации.
Рассмотрим, как в сети, построенной на циклическом кольце, осуществ-
ляется передача информации. Предположим, что ЭМ 5 (см. рис. 7.15)
необходимо передать информацию, она делит ее на последовательность
блоков и направляет их своей станции. Конверты, движущиеся по кольце-
вому каналу, делают кратковременные остановки в каждом повторителе.
’ “>6 Глава 7
Рис. 7.15. Циклическое кольцо
Во время остановки любого конверта станция 5 выполняет работы, пере-
чень и порядок которых показаны на рис. 7.16.
В соответствии с этим перечнем прежде всего необходимо проверить,
пришедший конверт пуст или заполнен блоком информации. Если кон-
верт пуст, а станции 5 необходимо передать информацию, то она помещает
блок информации в этот конверт. Полученный таким образом пакет пойдет
по кольцу, будет делать остановки во всех повторителях и вернется назад
к пославшей его станции 5. Забегая несколько вперед, скажем что стан-
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях 157
Рис. 7.16. Логика работы с блоками информации
ция 5 вынет посланный ею блок информации для проверки. Конверт, кото-
рый в результате этого стал пустым, пойдет далее по кольцу.
Если пришедший к станции 5 конверт оказался заполненным, то стан-
ция 5 должна выяснить, кем положен конверт в блок информации и кому
он адресован. Здесь возможны (см. рис. 7.16) три случая.
В первом из них может оказаться, что пришел тот блок, который был
послан станцией 5, и он обошел полный круг по всему кольцу. Станция 5
вынимает этот блок и проверяет, не появились ли в нем ошибки. Если
в блоке есть хоть одна ошибка, то она могла быть и тогда, когда пакет
(конверт с блоком информации) дошел до той станции, которой он был
адресован. Поэтому блок информации, содержащий ошибки, выбрасы-
вается, а этот же блок, но без ошибок, передается по кольцу еще раз.
158 Главе 7
Рис. 7.1.7. Информационная сеть с двумя циклическими кольцами
Если в полученном блоке нет ошибок, то он просто выбрасывается из-за
ненадобности.
Во втором случае может оказаться, что в конверте находится блок
информации, не посланный станцией 5 и ей не предназначенный. В этом
случае следует оставить этот блок без изменения, ибо он движется мимо
станции 5 транзитом.
В третьем случае оказывается, что в конверте находится блок инфор-
мации, посланный системе 5. Вынуть его из конверта нельзя, так как стан-
Информационные сети на п ред при нт и нх и в учреждениях 159
Рис. 7.18. Циклические кольца в аварийном режиме
ция-отправитель должна после прохода кольца проверить, не появились
ли в нем ошибки. Поэтому станция 5 снимает его копию и делает в блоке
информации отметку об этом (уведомляет станцию-отправитель о приеме
пакета). Если этот блок информации не придет к станции 5 вторично,
значит, в нем нет ошибок и его можно передавать электронной машине
для обработки.
Таким образом каждый посланный пакет проходит мимо всех станций,
включенных в сеть. Поэтому, казалось бы, что здесь, как в моно- и поли-
каналах, возможна адресация пакетов одной, нескольким и всем систе-
мам. Но поскольку в циклическом кольце станция-получатель посылает
уведомление о приеме пакетов, то здесь используется только посылка
пакетов одной станции.
Структура циклического кольца очень проста. Однако оно имеет важный
недостаток. При обрыве кольца прекращается работа всей информационной
сети, поэтому в реальных сетях (а не в бумажных проектах) оказывается
'6C
iлеве 1
предпочтение модернизированным кольцам. Рассмотрим два варианта
модернизации.
Первая модернизация заключается в том, что в информационной сети
используются (рис. 7.17) два циклических кольца и специальные блоки
доступа, каждый из которых подключен к двум кольцевым каналам.
Информационные сети на предприятиях и в учреждениях 161
В нормальном режиме передача информации ведется по обоим кольцам,
но в разные стороны. Каждое из колец работает так, как было рассмотрено
выше.
В бтличие от обычных блоков доступа каждый из блоков, показанных
на рис. 7.17, не только обеспечивает передачу пакетов по двум кольцам, но
обладает также важным свойством. Здесь любой блок доступа при обрыве
канала в одном либо обоих кольцах замыкает два кольца в единое целое
кольцо.
Например, произошел разрыв обоих колец в точках аа рис. 7.17. Тогда
(рис. 7.18) блоки доступа 1, 7, расположенные рядом с точками разрыва
аа, переходят в аварийный режим. В этом режиме, кроме выполнения своих
обычных функций, каждый из блоков доступа 1, 7 замыкает друг с дру-
гом внешнее и внутреннее теперь уже полукольцо в одно единое кольцо.
Направление передачи информации в этом теперь сложном кольце
на рис. 7.18 показано стрелками. Из схемы видно, что, несмотря на раз-
рыв в точках аа, пакеты может передавать и принимать любая станция.
Однако в аварийном режиме два кольца превратились в одно.
Вторая модернизация циклического кольца заключается в изменении
его топологии так, как это показано на рис. 7.19. Прежде всего в центре
сети устанавливается коммутатор. Размеры его невелики, но на рисунке
он показан большим для того, чтобы объяснить его функции. От комму-
татора ко всем повторителям, установленным непосредственно у инфор-
мационных систем, проведены лучи кольцевого канала. Таким образом,
модернизированное циклическое кольцо состоит из коммутатора, лучей
канала, повторителей и блоков доступа (БД).
Коммутатор имеет столько электронных переключателей, сколько
может работать систем в информационной сети. Когда переключатели
находятся в таком положении, как это показано на рис. 7.19, пакеты,
двигаясь по кольцу, проходят мимо всех систем. Если в одном из лучей
Рис. 7.20. Компонент лучевого кольца в нормальном (в) и аварийном (6) со-
стояниях
162
произошел обрыв, кольцо разрывается. В этом случае соответствующий
переключатель коммутатора замыкается, восстанавливая движение по
кольцу, но уже мимо вышедшего из строя луча и связанной с ним системы.
Поврежденный луч отключается от кольца для ремонта.
Сказанное иллюстрирует схема, изображенная на рис. 7.20, здесь пока-
зана часть циклического кольца, обеспечивающая включение в сеть сис-
темы X (электронной машины ЭМ X и ее станции). При нормальном сос-
тоянии луча переключатель X находится в разомкнутом состоянии и пакеты
проходят по лучу X к повторителю X и затем в обратном направлении
(путь пакетов показан на рис. 7.20, а стрелками).
При обрыве луча X переключатель X переводится (рис. 7.20, б) в другое
положение, замыкая контакты 1, 2, благодаря этому луч X отключается
от кольца. Работа в циклическом кольце восстанавливается, и пакеты
идут по кольцу мимо луча X (стрелки на рис 7.20, б).
Циклическое кольцо является относительно простым средством созда-
ния информационных сетей. Оно характеризуется низкой стоимостью
и простотой включения систем. Наряду с этим циклическое кольцо имеет
и ряд недостатков. Первый из них уже отмечался — ненадежность кольца
и необходимость принятия специальных мер для обеспечения его работо-
способности. Вторым недостатком циклического кольца является зави-
симость времени передачи информации не только от скорости работы
канала, но и от числа систем, включенных в сеть. Это связано с тем, что
возле каждой системы конверт должен сделать кратковременную оста-
новку.
ГЛАВА 8
ВОЗМОЖНОСТИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
НЕОБЫЧАЙНО ВЕЛИКИ
Объединение в сети большого числа электронных машин открыло
возможность создания мощных разнообразных ресурсов, обеспечения
всевозможных форм обработки информации. Соединение же машин друг
с другом привело к появлению новых видов сервиса для многочислен-
ных пользователей информационной сети.
8.1. СЕТЕВЫЕ РЕСУРСЫ
Разнообразие прикладных процессов и многотипность коммуникацион-
ных подсетей преобразуют модель информационной системы, показан-
ной на рис. 5.12, в вид, изображенный на рис. 8.1. Процессы взаимодей-
ствия, выполняемые в системе, здесь, как и на рис. 5.14, разделены на
семь уровней.
Эти процессы делятся на две группы. К первой из них относятся про-
цессы взаимодействия, которые не зависят от выбранного типа коммуни-
кационной подсети. Они описываются протоколами прикладного, предста-
вительного, сеансового и транспортного уровней. Вторую группу образуют
процессы взаимодействия, определяемые коммуникационной подсетью
и типом используемого метода доступа к физической среде. Процессы
второй группы описываются протоколами сетевого, канального и физи-
ческого уровней
Международными стандартами уже определены четыре набора про-
токолов:
узловой подсети;
моноканала и поликанала со случайным методом доступа;
моноканала и поликанала с передачей полномочий;
циклического кольца.
Соответственно этому показаны четыре „опоры сосуда”, изображенного
на рис. 8.1. В зависимости от типа коммуникационной подсети центральная
часть „сосуда” (уровни 4 — 7) опирается на одну из этих опор, т.е. в зави-
симости от этой подсети выбирается соответствующая группа протоколов
1—3 уровней. Центральная часть „сосуда” является общей для всех типов
„опор”. Иначе говоря, уровни 4 —7 системы всегда описываются одной
и той же группой протоколов, и в этот „сосуд” помещается букет приклад-
ных процессов. Последние, взаимодействуя со знаниями и данными, хра-
нящимися в информационных банках, создают информационные ресурсы
сети.
В букет, показанный на рис. 8.1, вошли некоторые, наиболее часто
используемые прикладные процессы. Перечислить же все современные
сетевые прикладные процессы просто невозможно. Основными приклад-
ными процессами являются:
информационные банки для решения задач управления, планирования,
учета и отчетности;
службы обработки изображений (чертежей, рисунков, видов природы,
схем, диаграмм...) и текстов;
учет и контроль корреспонденции;
164
Глава 8
Рис. 8.1. Протоколы системы и сетевые ресурсы
электронная почта, передача сообщений и документов;
экономические и научные эксперименты на математических моделях;
телесовещания и телеконференции;
электронные картотеки, справочники;
своды юридических законов (со всеми происшедшими изменениями);
электронные финансовые банки;
диспетчерские транспортные службы.
Возможности информационных сетей необычайно велики 165
Сетевые прикладные процессы предназначены не только для произвол-
ственных нужд, они описывают правила обработки информации в науке,
экономике, образовании... А вот один из „зкзотичеетжх^ -примеров. йа--
работаны прикладные процессы, связанные с продажей акций на фондовых
биржах. Машины, выполняющие эти процессы, включаются в информа-
ционные сети и следят за стоимостью акций на биржах Нью-Йорка, Лон-
дона, Парижа, Токио.
И как только стоимость этих акций падает ниже заданной отметки,
электронные машины сами (без участия их хозяев) начинают продавать
акции соответствующих фирм. Такие „запрограммированные” продажи
акций внесли в 1987 г. свою лепту в так называемую „октябрьскую рез-
ню” на фондовых биржах. В результате курсы большинства акций упали
рекордно низко и привели к разорению значительного числа фирм и част-
ных лиц.
Начинают создаваться и широко использоваться также ресурсы для
социальных нужд. Политическая и экономическая информация для насе-
ления, пропаганда достижений научно-технического прогресса, обучение,
социальное обеспечение, бытовые службы все шире используют достижения
современной информатики. В этой связи появляется большое число раз-
личных сетевых служб, управляемых электронными машинами. Вот непол-
ный перечень сетевых прикладных процессов, создаваемых специально
для нужд населения:
электронные сберегательные банки и оплата счетов за покупки;
широковещательные службы информации о кино и театральных по-
становках, выставках, новых товарах;
резервирование мест на поезда, суда и самолеты;
обучение школьников и студентов; *
консультации по садоводству, огородничеству, кройке, шитью, вяза-
нию, приготовлению блюд;
информация о предлагаемых в городе бытовых услугах, времени работы
прачечных, пошивочных мастерских, химчисток и т.д.;
электронные газеты и журналы;
календари общественных событий;
электронные энциклопедии.
Информационные сети являются сложными объединениями, создава-
емыми на базе электронных машин. В автономной системе, содержащей
одну электронную машину, стратегия обработки информции была огра-
ничена двумя противоречивыми требованиями:
создать разнообразные информационные ресурсы для нужд пользова-
телей;
уложиться в производительность процессора и имеющуюся память.
Поэтому повсюду в одной машине, распыляя ее производительность между
различными по характеру информационными работами, пытались втис-
нуть несколько разных информационных служб.
Между тем необходимо обратить внимание на следующее. Чем разно-
образней информационные задачи, выполняемые машиной, тем сложнее
ее операционная система, комплекс программ, управляющий этими зада-
чами. В свою очередь сложная операционная система требует большой
оперативной памяти и использования значительного времени работы про-
цессора на задачи управления.
В результате нередко встречаются автономные системы, в которых опера-
<6б Глава б
ционная система занимает две трети всей памяти и отнимает 70-80% рабо-
чего времени процессора. В результате процессор только 20—30% своею
времени уделяет работам, обеспечивающим предоставление информацион-
ных ресурсов пользователям. И на эти цели используется лишь малая часть
памяти машины. Решить проблему эффективности работы информацион-
ной системы удалось только после того, как были созданы ассоциации
большого числа электронных машин — сети.
В предыдущих главах было показано, насколько они сложны. Между
тем еще часто бытует мнение людей, которые „всегда все знают”, что
для создания информационных сетей достаточно проложить между маши-
нами каналы передачи данных. В действительности же это только очень
малая часть тех работ, которые нужно провести при создании сетей. Но
коль информационная сеть создана, то она должна так работать, чтобы
многочисленные ее пользователи не знали о всех этих сложностях.
Пользователей (рис. 8.2) должно лишь интересовать, какие работы
можно выполнить в сети и как это сделать? Об этом говорят, что сеть
должна быть прозрачна для пользователей. Прозрачна так же, как стекло
в окне Вашей комнаты. Вы видите в окно шумную улицу либо спокой-
ную величавую природу. Вы человек любознательный и Вам, наверное,
интересно узнать, как изготавливаются оконные стекла. Но тогда, когда
Вы наблюдаете кусочек жизни города либо природы, Вам нет до этого
процесса изготовления никакого дела.
То же самое происходит и в информационных сетях. С точки зрения
познавания научно-технического прогресса многие хотят познакомиться
с сетями, узнать, как они устроены, как взаимодействуют друг с другом
электронные машины. Но, когда Вы становитесь пользователем сети,
все это уходит на задний план.
Рис. 8.2. Взаимодействие пользователей с сетевыми службами
I
I
Возможности информационных сетей необычайно велики 167
Поэтому каждая информационная сеть создается таким образом, чтобы
ее машины, аппараты, программы, каналы стали для Вас такими же про-
зраштыми, как оконное стекло. Вы знаете, что они есть, йо да не видите”.
Перед Вами на столе располагается (см. рис. 8.2) терминал, и Вы работаете
со всеми информационными ресурсами сети так, как будто бы они нахо-
дятся здесь же в терминале.
82. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ БАНКИ
Использование в информационной сети большого числа электронных
машин позволяет специализировать их на создание определенных видов
сетевых ресурсов. Благодаря этому появились различные типы систем.
Из них здесь рассмотрим две: информационные банки и терминальные
системы.
Каждый информационный банк является хранилищем определенного
вида информации. Например, банк, содержащий изобретения и патенты.
В большой сети число банков может исчисляться многими десятками.
В результате создается комплекс распределенных информационных бан-
ков, в которые собираются знания, программы и данные, охватывающие
самые разнообразные области работы и жизни большого числа людей.
Задачей создателей информационной сети является обеспечение таких
форм работ, используя которые пользователи получили бы в свои руки
единый банк, распределенный в большом числе электронных машин. Важ-
нейшую роль в этом процессе играют терминальные системы.
Как было показано, терминальной является система, специализирован-
ная на взаимодействие через (сквозь) коммуникационную подсеть с ре-
сурсами, предоставляемыми системами других типов, в данном случае —
распределенными информационными банками. Терминальная система
специализируется на управлении подключенных к ней терминалов и обес-
печении их взаимодействия с ресурсами всех систем сети.
Пример информационной сети крупного города показан на рис. 8.3.
В этой сети работает семь информационных банков. Все банки специали-
зированы, и в каждом из них находится определенный раздел городской
информации. Вместе банки дают все необходимые сведения об основных
направлениях функционирования народного хозяйства города. Для вза-
имодействия с информационными банками установлены шесть терминаль-
ных систем, созданных на базе электронных машин 1—6.
Естественно, что в каждом банке сделано все необходимое для того,
чтобы в нем хранилась достоверная и всегда „свежая” информация. Для
этого большой коллектив сотрудников банка, используя почту, телетайп-
ную и телефонную связь, собирает необходимые сведения и вносит их в
информационную базу, обновляя или добавляя новые записи.
Важной особенностью каждой информационной сети является техни-
ческая возможность доступа с любого терминала ко всем информацион-
ным ресурсам сети. Вместе с этим доступ к определенной информации
может быть ограничен определенным кругом лиц, а если нужно, то и тер-
миналов. Это ограничение обеспечивается введением комплекса паролей,
только зная которые можно начать работать с определенными ресурсами.
Таким образом, в сети, показанной на рис. 83, пользователь, располо-
жившись у одного из терминалов, может работать со всеми разрешен-
ными ему городскими информационными банками. Например, сотрудник
горисполкома может в одном банке просмотреть нужные ему планы,
168 Глава 8
Рис. 8.3. Городская информационная сеть
в другом - проанализировать ход выполнения планов, в третьем — выяс-
нить, как осуществляется финансирование объектов и т. д.
Естественно, что для обеспечения сотрудников всей информацией город-
ского уровня необходимо решить, сколько и каких банков нужно соз-
дать, более того, обеспечить работу этих банков. При определении числа
и области специализации банков важно добиться того, чтобы любая инфор-
мация хранилась, по возможности, только в одном банке. Это позволяет
минимизировать средства (людские, материальные, финансовые), необ-
ходимые для создания информационных банков.
Возможности информационных сетей необычайно велики 169
Для обеспечения всех видов обработки народнохозяйственной инфор-
мации создаются сети городов и сельских районов. Более того, в промыт-
ленных объединениях, крупных предприятиях создаютсясвои сети, кот<>
рые подключаются к сетям городов и районов. В результате образуется
комплекс сетей, называемый республиканской информационной сетью
(рис. 8.4). В свою очередь эта сеть соединяется с сетями других респуб-
лик, регионов, краев и областей, создавая Государственную информаци-
онную сеть страны.
В каждой из рассмотренных сетей создаются информационные банки
соответствующих уровней: союзного, республиканского, областного, го-
родского, районного, учрежденческого и т. д. В результате получается
иерархия банков, содержащая всю информацию о народном хозяйстве,
науке, культуре, социальной сфере. И вся эта информация предоставляется
пользователям независимо от того, в какой географической точке страны
она находится. При этом обращение к банкам осуществляется по их на-
званиям либо тематике. Поэтому пользователи в большинстве случаев
не знают, где эти банки находятся.
Рис. 8.4. Структура республиканской информационной сети
!гаеа 8
Пример множества распределенных банков республиканской инфор-
мационной сети показан на рис. 8.5. Республиканская сеть здесь, как и на
рис. 8.4, является комплексом четырех типов взаимосвязанных сетей:
городов, районов, учреждений и объединений (предприятий). Число объе-
диняемых сетей может быть значительным, но для простоты на рис. 8.5
показаны только четыре сети, каждая из которых обведена пунктирной
линией..
Рис. 8.5. Банки и терминальные системы республиканской сети
Возможности информационных сетей необычайно велики 171
Чтобы на базе этих сетей создать единую республиканскую информа-
ционную сеть, необходимо выполнить два основных условия:
соединить сети друг с другом магистральными каналами передачи дан-
ных достаточной пропускной способности;
принять во всех сетях единые стандарты-протоколы на уровнях 4 — 7.
Соответственно различным типам сетей, объединяемых в республикан-
ский комплекс, создаются разные уровни информационных банков. На
рис. 8.5 их показано четыре:
республиканские и городские (банки 1—4),
районные (банки 31, 32),
учрежденческие (банк 21),
производственные (банк 11) .
Благодаря вхождению в единую республиканскую сеть информацион-
ные банки могут обмениваться сведениями и документами друг с другом.
Что касается пользователей, то каждый из них в рамках производственной
необходимости может работать с любым нужным ему банком. Так, на рис.
8.5 пунктиром показано взаимодействие пользователя, находящегося у
терминала 274А, с информационным банком 1.
Таким же образом работники различных учреждений и предприятий
могут вносить новую информацию в соответствующие банки, например
по учету, статистической отчетности и т. д., -заменив этими действиями
составление и пересылку различных бланков. Выполнение этих работ до-
стигается установкой в сетях терминальных систем. На рис. 8.5 их показано
пять и они созданы на базе электронных машин и групп терминалов.
Как уже отмечалось, информация в банках сети должна быть так рас-
пределена, чтобы хранимые здесь знания, документы и сведения не повто-
рялись. Однако до сих пор все банки создавались вне информационных
сетей. Поэтому при объединении их в сеть оказывалось, что они в значи-
тельной степени дублируют друг друга. Это связано с тем, что банки орга-
низовывались не по определенной тематике, а для соответствующей орга-
низации.
В соответствии со сказанным проблема создания сетевых распределен-
ных банков связана с их реорганизацией. Это требует перехода к темати-
ческим банкам и создания такого программного" обеспечения, которое
обеспечило бы сотрудникам различных организаций поиск информации
в тематических банках и быстрой (в течение нескольких минут) подго-
товки обзорных сведений по нужному вопросу.
На основе информации, содержащейся в банках, выполняется обработ-
ка информации для нужд пользователей. Сервис этого вида чрезвычайно
разнообразен. Ниже рассматривается несколько примеров.
В гражданской авиации информационные сети используются для резер-
вирования мест на самолетах, управления движением самолетов, пере-
возки багажа и, главное, контейнеров. Схема применения информацион-
ных банков для резервирования мест описывается на примере, показанном
на рис. 8.6. Здесь изображены четыре банка, находящихся в различных
городах. В каждом из этих банков хранится информация о билетах на все
рейсы самолетов, отправляющихся из данного города. Кроме того, пока-
зана терминальная система, расположенная в Туле. Естественно, что в
реальной сети банков значительно больше, а терминальные системы, бла-
годаря которым можно резервировать билеты, находятся в Москве, Ленин-
граде, Риге, Киеве и многих других городах.
72
Глава в
Рис. 8.6. Схема использования байков для резервирования билетов
Пусть Вам из Тулы нужно зарезервировать билеты для полета по тре-
угольнику Москва—Рига—Киев-Москва. Вы сообщаете „своей” электрон-
ной машине (ЭМ X) о Вашем желании. Тогда машина (ее программы)
обращается в московский информационный банк и заказывает билет из
Москвы в Ригу. Затем она соединяется с рижским банком и заказывает
билет из Риги в Киев. Аналогично этому машина из Тулы заказывает билет
на полет из Киева в Москву. После этого тульская машина выпечатывает
три заказанных билета.
В этом процессе важно подчеркнуть, что тульская электронная машина
„не знает”, где установлены информационные банки и сколько их нахо-
дится в работе. Она обращается с заказом на билет из определенного горо-
да, и в информационной сети прокладывается необходимый путь доступа
в нужный банк. На рис. 8.6 пути из Тулы показаны пунктиром со стрел-
ками. По этим же путям в обратном направлении банки передают инфор-
мацию тульской электронной машине.
Те же либо другие банки используются для слежения за перевозкой
грузов, и в первую очередь контейнеров. Как только в Москве в аэро-
порт поступит контейнер, о нем будет сообщено московскому банку.
Этот же банк получит сообщение о рейсе, которым направлен контейнер.
По прибытии в аэропорт назначения, например в Ленинград, ленинградский
банк получит сообщение об этом. Ленинградский банк сам без участия
сотрудников Аэрофлота сообщит о прибытии контейнера московскому
банку. Таким образом, обратившись при помощи терминала в любой из
этих банков, можно получить исчерпывающую информацию о движении
контейнера.
Возможности информационных сетей необычайно велики 173
В развитии научных исследований и проведении конструкторских либо
технологических разработок большое значение имеет поиск^необходамых-
для этого сведений. Проводя исследования либо разработки, нужно знать,
что сделано в соответствующей области другими коллективами, какой
получен опыт и каковы результаты. Вся эта информация содержится в боль-
шом числе разнообразных банков в виде книг, статей, отчетов, патентов,
авторских свидетельств. Если не пользоваться банками, то всю эту инфор-
мацию можно получить и обработать за длительный срок, исчисляемый
многими месяцами, а иногда и годами. Ту же работу можно провести,
расположившись у дисплея и работая в сети с банками не только разных
городов, но и различных стран. То, что без банков делается в течение ме-
сяца, вместе с банками и их поисковыми службами можно сделать за
несколько десятков минут.
Рис. 8.7. Структура информационной сети газопровода
'74 Глава 8
Неоценимую помощь в эксплуатации магистральных нефте- и газопрово-
дов оказывают информационные сети. Пример такой сети показан на рис
8.7, где изображена часть сети, следующая параллельно газопроводу. На
определенном расстоянии друг от друга в точках управления участками
газопровода устанавливаются узлы коммутации и системы, образующие
информационные банки участков. В центре управления всем газопроводом
среди систем создается центральный банк.
Система, работающая на участке, строится на базе мини- либо микро-
машины (например, ЭМ 2). К машине подключаются необходимое число
терминалов, аппаратура сбора информации о работе участка газопровода
и автоматического управления этим участком. В машине создается банк,
в котором накапливается вся информация о работе этого участка. Здесь же
располагается простейший узел коммутации пакетов, выполняемый на базе
микромашины.
В результате создается многоузловая территориальная информацион-
ная сеть управления магистральным газопроводом. В центре управления
газопроводом организуется относительно большой информационный банк,
в котором собираются сведения о работе всего газопровода. Для сбора
этой информации, рассыпки указаний и рекомендаций центральный и
участковые банки взаимодействуют друг с другом без участия обслуживав
ющего персонала.
Сеть газопровода должна быть соединена с другими территориальными
сетями общего назначения. Благодаря этому информация о работе газо-
провода передается в органы управления, а в сеть газопровода поступают
вся необходимая документация и распоряжения, касающиеся дальнейшей
работы газопровода.
Рассмотрим еще один пример. На рис. 8.8 показана цеховая монока-
нальная сеть роботов. Здесь для выполнения технологического процесса
установлено пять (1—5) роботов, „мозгом” каждого из которых является
информационная система, построенная на базе микромашины. Эта система
управляет действиями робота и собирает сведения о его работе. Вся полу-
ченная информация посылается в цеховой банк.
В цеховом банке эта информация собирается и обрабатывается. Из
этого же банка посылаются указания роботам об изменениях, которые
они должны внести в свою работу. Кроме того, банк подготавливает отче-
ты о функционировании роботов и передает их в заводскую сеть, в ее ин-
Рис/8.8. Сеть роботов
ВОЗМОЖНОСТИ И Н фор М ацИ G r> п fl х is n ёобЫЧЗЙ oL 3:7МКИ 1 7Ь
формационный банк. В цеховом банке также хранятся прикладные про-
граммы функционирования роботов, которые но мере надобности посыла-
ются в память роботов на смену имеющимся там программам. Таким
образом осуществляется перестройка технологического процесса на вы-
пуск нового изделия.
Следует отметить, что сеть роботов функционирует в особо трудных
условиях. В цехах, как правило, высоки колебания температуры воздуха
и электрического напряжения. Велик здесь также уровень электромагнит-
ных помех, мешающих работе сети. Скорости передачи информации здесь
небольшие. Так как роботы действуют в едином технологическом процессе,
то методика передачи информации должна гарантировать доставку сигна-
лов в установленное время.
Информационный банк территориальной сети может успешно исполь-
зоваться также для проведения заочных телесовещаний и телеконференций.
Для этого банк объявляет о проведении телесовещания на определенную
тему и рассылает пользователям (по списку) извещение об этом. Для
проведения совещания в банке открывается специальный файл, в который
закладываются первоначальный текст и иллюстрирующий его материал
КИЕВ
Рис. 8.9. Схема организации телесовещания
1/6 Глава 8
(доклад). В течение суток или другого заранее условленного времени все
участники совещания, обращаясь к банку, читают этот доклад и записыва-
ют в файл банка свои замечания и предложения. С ними знакомятся руко-
водитель совещания (взаимодействуя с банком) и все лица, участвующие
в дискуссии. После этого руководитель и остальные желающие лица вновь
выступают по обсуждаемому предмету (посылают материалы банку).
С их выступлениями знакомятся все участники дискуссии... Так продол-
жается до тех пор, пока будет сформулировано и принято решение сове-
щания.
Указанные совещания не обязательно должны быть растянуты на какое-
то время (сутки, двое). Они удобны потому, что участники совещания
знакомятся с материалами и высказывают свое мнение тогда, когда это
каждому из них удобно. Наряду с такой формой можно также прово-
дить короткие телесовещания, собирая на своих рабочих местах сразу всех
участников.
Схема организации телесовещаний и телеконференций показана на рис.
8.9. Здесь в информационной сети выделяется банк, который организует
проведение телесовещания либо телеконференции. В данном примере в
телесовещании участвуют сотрудники различных организаций, находя-
щихся в Москве, Ленинграде, Риге и Киеве. В каком из городов располо-
жен информационный банк, не имеет значения, и участники совещания
об этом не знают. Участники располагаются у терминалов в своих органи-
зациях и взаимодействуют с банком (на рис. 8.9 показано пунктирными
линиями со стрелками).
Служба телесовещаний и телеконференций может быть также исполь-
зована и для выполнения общей работы лицами, находящимися в различ-
ных географических пунктах страны. Так, коллективы научных сотрудни-
ков, занимающиеся созданием новых электронных машин, находятся в
Москве, Ленинграде, Киеве, Новосибирске и в значительном числе других
городов. Выполняя общие задачи, они могут координировать свою работу,
выделив для этой цели нужное число файлов в банках. Благодаря этому
по каждой теме, связанной с созданием электронных машин, будет на-
капливаться вся информация, необходимая для выполнения совместной
работы: планы, результаты экспериментов, экономические расчеты, черте-
жи, отчеты, докладные записки и т. д.
8.3. ШИРОКОВЕЩАТЕЛЬНЫЕ СЛУЖБЫ
Повсеместное распространение получают широковещательные службы,
использующие сети телевидения. Эти службы включают политическую и
экономическую информацию, лекции, сообщения, последние известия
и т. д. Ранее других в сетях телевидения появились специальные каналы,
по которым передается только политическая и экономическая информа-
ция. Работают такие каналы в следующем режиме. На экранах телевизо-
ров появляется страница текста. Через примерно 20—30 с ее сменяет новая
страница и так продолжается в течение определенного времени, например
с 9 до 18 ч ежедневно. Интересные страницы время от времени повторя-
ются. Такие каналы дают самую „свежую” и полную информацию о различ-
ных событиях, происшедших в мире.
В дополнение к указанным появилась также новая особая широкове-
щательная служба. Для ее работы не нужно добавлять специальный канал
Возможности информационных сетей необычайно валики 1 77
ПРЯМОЙ ХОД ЛУЧА
ОБРАТНЫЙ ХОД ЛУЧА
uss
Рис. 8.10. Схема движения луча на экране телевизора
телевидения, она использует уже существующие каналы. Чтобы понять
принцип работы этой службы, рассмотрим, как осуществляется обычная
телевизионная передача. Всем известно, что изображение на телевизоре
появляется благодаря тому, что по его экрану непрерывно движется элек-
тронный луч.
Схема движения этого луча показана на рис. 8.10. Как видно иэ этой
схемы, сначала происходит слева направо прямой ход луча (сплошные
линии на рисунке), затем луч движется в обратном направлении. Осущест-
вляется, как говорят, обратный ход луча, показанный на рисунке пункти-
ром. После этого начинается второй цикл движения луча: прямой ход
(ниже первого прямого хода) и затем обратный. Двигаясь таким образом,
луч прочерчивает весь экран. Следует заметить, что реальная картина,
видимая на экране телевизора, несколько отличается от той схемы, которая
показана на рис. 8.10. Во-первых, участки прямого хода луча пролегают
так близко под другим, что сливаются в общую картину изображения.
Во-вторых, во время обратных ходов луч гасится и поэтому на экране
не виден.
Таким образом, участки прямого хода луча вырисовывают построчно
появляющееся на экране изображение. Что же касается участков обратно-
го хода, то они информации не несут. Эти участки возникают вследствие
того, что луч, чтобы начать вырисовывание следующей строки изображения,
должен с конца правой стороны экрана вернуться к его левой стороне.
Так вот появилась идея использовать участки обратных ходов луча
для передачи различной информации: последних известий, расписаний
движения самолетов и поездов, репертуара театров и кино, сообщений
о работе служб быта и т. д. Для этого (рис. 8.11) к каждому телевизору
Г лава 8
ТЕЛЕВИЗОР С МИКРОМАШИНОЙ
Рис. 8.11. Широковещательная служба
добавляется недорогая микромашина с простейшим терминалом в виде
клавиатуры.
Информация в рассматриваемой широковещательной службе пере-
дается следующим образом. Выбирают число страниц текста, которые пере-
даются одна за другой. Это число связано с тем, что все страницы должны
передаваться достаточно быстро, например за 10 с. Обычно число этих стра-
ниц примерно равно 300. Страницы передаются циклически в порядке
нумерации: 1, 2,..., 300, 1, 2,..., 300, 1,... На одной из страниц дается пояс-
нение, как в этом списке найти страницу с нужной информацией.
Узнав номер нужной страницы, пользователь с помощью клавиатуры
дает машине задание и последняя, когда в цикле подойдет нужный номер,
записывает содержание страницы в свою память. После записи всего со-
держания микромашина высвечивает полученную страницу текста на экран
телевизора. Как только зта информация становится ненужной, пользова-
тель нажимает клавишу. Память машины очищается, и она снова готова
к записи новой страницы.
Таким образом, без существенных затрат обычная телевизионная сеть
превращается в информационную и обеспечивает миллионы телезрителей
дополнительной информацией. Что же касается небольшой микромашины,
которая должна быть добавлена к телевизору, то стоимость ее невелика
по сравнению с ценой телевизора.
Возможности информационных сетей необычайно велики 179
8.4. ВИДЕОТЕКС
Видеотексом называется массовая информационная служба, рассчи-
танная на широкие круги населения. В этой службе создается ряд банков,
содержащих разнообразные сведения, интересные для населения: полити-
ческая и экономическая информация, данные о службе быта, расписания
движения средств транспорта. Кроме того, в банке находятся програм-
мы, обеспечивающие обучение, игры и т. д. Для обращения к этим банкам
используются простые недорогие терминалы либо персональные компью-
теры, устанавливаемые в квартирах. Каждый из терминалов должен иметь
экран, на котором отображается получаемая информация. Простейшим
терминалом видеотекса является телевизор с микропроцессорной при-
ставкой, имеющей клавиатуру. Естественно, что указанные терминалы
могут использоваться не только для работы в службе видеотекс, но и с лю-
быми другими сетевыми службами, имеющимися в информационной сети.
Примерная схема видеотекса показана на рис. 8.12. Эта служба исполь-
зует несколько информационных банков (1—Д) и две группы дисплеев.
В первую группу входят дисплеи (1—4) терминальной системы, называ-
емой здесь сервисной. Используя эту систему, сотрудники службы видео-
текс вводят в информационные банки 1—Д всю необходимую инфор-
мацию.
Вторую группу (5—8) образуют дисплеи (телевизоры) персональных
компьютеров, установленных в квартирах пользователей. С их помощью
пользователи по каналам телефонной сети взаимодействуют с информаци-
онными банками 1—Д, получая все необходимые им сведения, работая
со всеми интересующими их ресурсами.
Видеотекс, кроме того, для персональных компьютеров предлагает
дополнительный ввд сервиса. Он заключается в передаче по заявкам пользо-
вателей прикладных программ, хранящихся в информационных банках.
Этот вид сервиса оказывается выгодным в том случае, когда пользова-
тель часто обращается к одной и той же программе. Например, пользова-
тель решил изучить кройку и шитье. Он может много раз обращаться к
информационному банку и платить за каждый сеанс работы с ним, но
ему выгоднее и удобнее запросить и принять в память своего персональ-
ного компьютера текст и рисунки всего курса. Тогда сколько бы раз ни
начинал пользователь заниматься изучением кройки и шитья, ему не нуж-
но больше обращаться к информационным банкам. Он учится, работая
лишь со своим персональным компьютером.
Использование видеотекса позволяет создавать „живые” электронные
энциклопедии. Вы знаете, что хорошая энциклопедия — зто многие де-
сятки толстых томов, а издается она в течение 10—15 лет. Поэтому к мо-
менту выхода последнего тома информация, заложенная в первых томах,
уже устаревает. На базе видеотекса возможен иной метод создания энцик-
лопедии.
Представьте себе, что энциклопедия содержит информацию, объем кото-
рой примерно равен 50 большим томам. В одном либо в нескольких инфор-
мационных банках видеотекса создается редакция энциклопедии, состоя-
щая из 50 групп. Задача каждой группы — записывать в память электронной
машины содержимое одного тома (тексты, рисунки, фотографии, схемы) .
Эта группа каждый день обновляет содержание тех статей, которые к
этому времени устарели. В результате этого в банке располагается энци-
18С Глава 8
Условные обозначения:
— Дисплей либо телевизор
с приставкой
— Персональный компьютер с
дисплеем либо телевизором
Рис. 8.12. Схема видеотекса
клопедия, в которой всегда содержится самая „свежая” информация.
Благодаря видеотексу многочисленные пользователи могут „перелисты-
вать” электронную энциклопедию, получая новейшие сведения по инте-
ресующим их вопросам.
Таким образом, на основе службы ВИДЕОТЕКС можно в инфор-
мационных банках создавать большие электронные библиотеки, тогда
пользователи, располагаясь у дисплеев, получают возможность читать
дома любые работы и произведения, находящиеся в этих библиотеках.
Более того, если у Вас дома есть персональный компьютер, то в большой
Возможности информационных сетей необычайно еелики 181
библиотеке Вы можете подбирать интересующие Вас материалы и сбздаГ
вать дома свою все время обновляемую электронную библиотеку.
Использование видеотекса позволяет также создавать электронные
газеты. Подписчики таких газет (пользователи видеотекса) могут полу-
чать йо утрам на экранах дисплеев (телевизоров) либо отпечатанные на
бумаге подборки статей по интересующим их вопросам. В результате
„издается” практически столько разных газет, сколько имеется пользо-
вателей. При этом вначале на экран дисплея выводятся заголовки статей
для просмотра, затем по заказу передается содержание любой из этих
„газетных” статей либо печатается уникальная газета пользователя.
8.5. ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА
Электронная почта является важным видом сетевого сервиса, обеспе-
чивающим передачу корреспонденции между пользователями через инфор-
мационную сеть. При помощи электронной почты можно пересыла ь тек-
сты, изображения (фотографии, чертежи, рисунки) и звукограммы. Вся
указанная корреспонденция собирается и временно хранится в информа-
ционных банках. Это позволяет в любое необходимое время осуществлять
поиск, подборку и просмотр полученных при помощи почты документов.
Основные функции, выполняемые электронной почтой, сводятся к
следующим:
редактирование документов перед передачей;
пересылка корреспонденции;
проверка и исправление ошибок, возникающих при передаче инфор-
мации;
использование приоритетов для передачи срочной корреспонденции;
передача подтверждений о получении корреспонденции адресатами.
Для передачи корреспонденции в электронной почте используются три
вида адресов:
индивидуальный — для посылки документа бдному адресату;
групповой — для направления корреспонденции группе адресатов;
общий — для передачи документа всем пользователям Информацион-
ной сети.
Передача по индивидуальным адресам используется чаще всего
для направления абонентам писем, отчетов. Рассылка инструкций, указа-
ний, извещений происходит по групповым адресам. Общий адрес
используется для рассылки законов, сообщений о работе сети, сведений об
изменении адресов, о новых ресурсах сети.
Простейшая схема электронной почты показана на рис. 8.13. Здесь пере-
сылаемая корреспонденция передается пользователями „своим” электрон-
ным машинам. Последние организуют взаимодействие с машинами — адре-
сатами этой корреспонденции и пересылают им необходимые документы
через коммуникационную подсеть. Пути передачи информации между
пользователями на рис. 8.13 показаны пунктирными линиями, которые
связывают все имеющиеся в сети пары электронных машин.
Схема, показанная на рис. 8.13, достаточно проста, но она имеет важный
недостаток. Здесь пересылка документации возможна лишь тогда, когда
одновременно работают машина-отправитель и машинагполучатель коррес-
понденции. Между тем в информационных сетях уже работают миллионы
персональных компьютеров, а каждый из них включен только тогда, когда
это нужно пользователю. Если пользователь находится не на своем месте
'••х-н 8
Рис. 8.13. Простейшая схема электронной почты
либо занят другой работой, корреспонденцию передать нельзя. Сказанное
относится и к более крупным машинам, ибо они могут работать и огра-
ниченное время, например с 9 до 18 ч, либо быть неисправными. Более
того, следует учитывать и разность местного времени, которое в нашей
стране доходит до 9 ч.
В связи со сказанным в структуру электронной почты вводят одно
либо несколько почтовых отделений. Структура электронной почты с
одним почтовым отделением показана на рис. 8.14, здесь корреспонден-
ция любого пользователя пересылается и хранится в информационном
банке, выполняющем функции почтового отделения. Затем из почтового
183
отделения корреспонденция рассылается адресатам. Линии передачи до-
кументов между системами сети показаны на рис. 8.14 пунктиром. _
В больших информационных сетях наличие одного почтового отделе-
ния приводит к неоправданной загрузке длинных каналов передачи дан-
ных, поэтому в таких сетях делают по несколько почтовых отделений.
Так, в сети Прибалтики почтовые отделения должны быть, по крайней
мере, в Таллине, Риге, Вильнюсе.
Пример электронной почты с несколькими почтовыми отделениями
показан на рис. 8.15. Здесь электронные машины, получая корреспон-
денцию от пользователей, пересылают ее в ближайшие почтовые отделения.
Последние пересылают в нужных случаях документы друг другу и рассы-
лают их пользователям. Пути передачи корреспонденции показаны на
рис. 8.15 пунктиром.
Наличие в сети нужного числа почтовых отделений делает экономи-
чески выгодной электронную почту. Кроме того, такая схема дает воэ-
Рис. 8.14. Электронная почта с одним почтовым отделением
184
Главе 8
Рис. 8.15. Электронная почта с несколькими почтовыми отделениями
можность пользователям быстро взаимодействовать со своими почтовы-
ми отделениями, разрабатывать удобные процедуры работы с ними.
Почтовое отделение в электронной почте выполняет все необходимые
функции, обеспечивающие быструю и качественную доставку корреспон-
денции:
управляют сеансами передачи информации;
проверяют наличие ошибок в переданной корреспонденции и исправ-
ляют их;
Возможности информационных сетей необычайно велики 185
хранят корреспонденцию „до востребования”;
сообщают пользователям о поступившей для них корреспонденции;
пересылают документы пользователям; ___ _
регистрируют корреспонденцию и ведут ее учет;
поддерживают работу справочников почтовых отделений и адресов
абонентов; /
выполняют служебные операции: сортировку информации, проверку
паролей при запросе корреспонденции, копировку документов (при рас-
сылке по нескольким адресам).
Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии
утвердил стандарт на электронную почту, включающий группу рекомен-
даций , обозначенных шифром Х.400.
8.6. СЕТЕВЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ РАБОЧИЕ МЕСТА
Все шире распространяется новый вид сетевого сервиса, обеспечива-
ющий в информационной сети выполнение определенных производствен-
ных функций. Этот сервис достигается взаимодействием информацион-
ных банков и терминальных систем, получивших название автоматизиро-
ванных рабочих мест или рабочих мест специалистов. Для осуществления
этого сервиса создаются специализированные банки и простые информа-
ционные системы, рассчитанные иа определенных специалистов. Ими могут
быть администраторы, исследователи, художники, конструкторы, техно-
логи, диспетчеры и т. д.
Специализация банков связана с созданием в них таких файлов, которые
интересуют определенных специалистов. Например, для проектировщиков
строительных сооружений нужны файлы, определяющие нормативы на
расчеты прочностных характеристик несущих конструкций, перечень выпу-
скаемых железобетонных изделий, номенклатуру и характеристики обли-
цовочных материалов и т. д.
Специализация абонентских систем, превращающая их в рабочие места,
определяется подбором необходимого программного обеспечения элек-
тронной машины и нужного ассортимента терминалов. Например, иа рис.
8.16 показана система, созданная иа базе профессионального персональ-
ного компьютера. Эта система является рабочим местом конструктора,
занимающегося разработкой новых электронных аппаратов.
Рабочее место включает электронную машину, к которой подключены
нужные терминалы. В их число входят: графопостроитель, дигитайзер,
дисплей с „мышью” и печатающее устройство. Графопостроитель обеспе-
чивает вычерчивание любых чертежей. При помощи дигитайзера осуще-
ствляется ввод в память машины набросков будущих схем, которые нужно
проанализировать машиной. Дисплей обеспечивает ввод текстов и указа-
ний, а также вывод на экран чертежей и эскизов. „Мышь”, подключенная
к дисплею, указывает точки чертежа, в которых необходимо выполнить
какие-нибудь действия (начать проведение линии, записать цифру и т. д.).
Печатающее устройство подготавливает тексты, сопровождающие разра-
ботанные чертежи.
Конструктор, располагаясь у своего рабочего места, использует все
ресурсы „своего” персонального компьютера, а также обращается ко всем
необходимым ему информационным банкам. На рис. 8.16 их показано
четыре. Банки по заданию компьютера подбирают ему все необходимые
‘ЯЛ
Глава 8
Рис. 8.16. Автоматизированное рабочее место конструктора
материалы, включая чертежи, рисунки, фотографии и тексты. В свою
очередь конструктор результаты своих работ помещает в эти же банки,
все время увеличивая содержащуюся в них информацию.
Рабочие места специалистов используются не только для нужд инжене-
ров, конструкторов, технологов, но и для лиц, занимающихся наукой и
искусством. При помощи профессиональных персональных компьютеров
создаются научно-популярные и рекламные фильмы, исследуются сложные
быстроизменяющиеся процессы.
Методологии создания компьютерных фильмов и видеофильмов резко
отличаются друг от друга. Видеофильм образуется из последовательности
заранее отснятых кадров. Эти кадры записываются на магнитную ленту
либо магнитный диск и затем по очереди проецируется на цветной экран.
В отличие от этого при создании компьютерного фильма для электрон-
ной машины подготавливается математическая программа, описывающая
Возможности информационных сетей необычайно велики 187
структуру, характеристики и динамику анализируемого явления либо
процесса. Машина, получив эту программу, начинает ее выполнять, выда-
вая полученные результаты на экран цветного графического дисплей.
Например, готовится программа, описывающая последовательность выбора
продольных и поперечных нитей и порядок их накладки друг на друга.
Компьютер выполняет эту программу, и в результате этого на экране
дисплея начинает из нитей вырисовываться цветное поле ковра, который
„ткет” персональный компьютер. Аналогичным образом, задав конфи-
гурации, цвета отдельных деталей и динамику их движения друг относи-
тельно друга, нетрудно создать цветной мультипликационный фильм.
Таким образом, фильмы, синтезируемые с помощью компьютеров,
символизируют стык науки, вычислительной техники и искусства. Прав-
да, скорость работы персонального компьютера пока мала и поэтому
еще не может обеспечить воспроизведение, как в телевидении, 25 кадров
в секунду. Поэтому компьютерные фильмы демонстрируются в несколько
замедленном темпе.
Вот один из таких фильмов. На экране показывается цветное изображе-
ние, состоящее лишь из скелета и мышц человека. Изображение медленно
поворачивается, изгибается, показывая студентам все то, что нельзя уви-
деть, наблюдая за человеком. Этот фильм может быть рйсованным (как
и мультфильм). Тогда на экране изображается внутреннее строение аб-
страктного человека. Но наряду с этим после соответствующего рентге-
новского исследования, называемого томографией, можно выдать на
экран персонального компьютера скелет, мышцы и вид внутренних орга-
нов реального, конкретного пациента.
Другой фильм — познавательный. На экране дисплея персонального
компьютера ракета, которая стартует и улетает в космос. Во время этого
„полета” можно наблюдать звезды, движение планет. Можно пролететь
сквозь кольца Сатурна, опуститься на поверхность Марса.
Таким же образом, сообщая персональному компьютеру законы дви-
жения волн и облаков, можно на экране дисплея оживить картину, наблю-
дая за происходящими природными явлениями, любуясь красотами мор-
ской стихии, быстро меняющейся освещенностью окружающего ландшаф-
та. Благодаря рабочему месту специалиста ученые могут наблюдать и
осмысливать движущиеся картины микромира, динамику взаимодей-
ствия молекул, перемещения электронов.
Используя персональный компьютер, художник, манипулируя клави-
шами и „мышью”, рисует не на холсте, а на экране дисплея, что создает
ему определенные удобства. Так, он получает возможность соединять вместе
различные эскизы и наброски, менять их цвета, размеры, восстанавли-
вать предыдущие варианты. Более того, художник может изобразить на
дисплее молодое деревце, а биолог сообщить персональному компьюте-
ру законы роста этого дерева. Тогда на экране можно наблюдать меня-
ющиеся картины роста этого дерева, изменение его форм, цветов
Появились первые рабочие места модельеров одежды. Здесь к про-
фессиональному компьютеру подключается особый терминал — телеви-
зионная камера. Пр1. помощи этой камеры компьютер „осматривает”
заказчика и снимает с него нужные мерки. Далее, получив все необхо-
димые исходные данные, компьютер на цветном экране дисплея изобра-
жает фигуру заказчика. На эту фигуру один за другим накладываются
188
цветные изображения различных видов одежды. Заказчик видит, как он
будет выглядеть в той либо иной одежде и выбирает желаемый фасон и цвет
будущего костюма либо платья.
Своеобразное рабочее место шофера создано для водителей автомо-
бильного транспорта. Здесь персональный компьютер располагается в
легковом автомобиле и по радио связывается с банком дорожного дви-
жения. На экран дисплея выдается цветное изображение карты местности.
Навигационная информационная сеть с радиомаяками обеспечивает сле-
жение за движением автомобиля и ярко светящейся точкой на карте дисп-
лея обозначает место нахождения движущегося автомобиля.
Здесь же на экране дается текст, сообщающий о номерах телефонов
ближайших станций обслуживания, о состоянии дорог в округе, закрытых
для ремонта мостов и частей дорог, рекомендуемых схемах объездов.
По мере движения машины информационный банк выдает на дисплей
новые карты местности, по которой движется автомобиль.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Создание и производство широкой номенклатуры средств обработки
информации, появление новых методов Использования информационных
систем и внедрение их во все отрасли народного хозяйства открывают
широкий простор развития современной индустрии обработки информа-
ции. Эта индустрия становится основной базой новейших методов управле-
ния, планирования, учета и отчетности. Использование информатики
в науке, разработке н проектировании машин, аппаратов, приборов, в соз-
дании технологических процессов открывает новую страницу научно-
технического прогресса.
Современная индустрия обработки информации охватила все народное
хозяйство и быстро внедряется в социальную сферу. Предстоит перевод
на новые формы работы печатного дела, телевидения и радио. Информа-
ционная техника вторгается в быт и домашнее хозяйство. Все возрастающее
значение приобретает использование методов информатики в обучении,
в подготовке специалистов и повышении ими своей квалификации.
Неотъемлемой частью рабочего места каждого специалиста становится
персональный компьютер либо терминал, соединенный с электронной
машиной. На подходе массовый выпуск гибких магнитных дисков, со-
держащих десятки тысяч программ обработки информации на самые
разнообразные социальные, научные, народнохозяйственные и бытовые
темы, информатика быстро становится мощной производительной силой.
Основу современной информатики составляют современные инфор-
мационные сети - ассоциации машин в органах управления, на фабриках
и заводах, в учреждениях, институтах, школах. Сегодня сети берут на
себя информационные задачи планирования, управления технологией,
проведения обучения, выполнения научных и экономических исследо-
ваний. В памяти систем информационных сетей постепенно собирается
все то ценное, что сделано человечеством за многие века.
Широкое взаимодействие производственных и творческих коллек-
тивов с иерархией сетей создает необходимую информационную базу
для дальнейшего развития общества. В настоящее время научно-техни-
ческий прогресс возможен только на базе использования современных
информационных сетей.
189
ЛИТЕРАТУРА
1. Глушков В. М. Основы безбумажной информатики.- М.: Наука, 1987.- 552 с.
2. Миэин И. А., Богатырев В. А., Кулешов А. П. Сети коммутации пакетов.- М.:
Радио и связь, 1986.— 407 с.
3. Салтыков А. И., Семашко Г. Л. Программирование для всех.- М.: Наука, 1986.—
176 с.
4. Шемякин Ю. И. Введение в информатику.- М.: Финансы и статистика, 1985.- 190 с.
5. Якубайтис Э. А. Локальные информационно-вычислительные сети. - Рига: Зиматне,
1985.- 284 с.
6. Мартин Дж. Вычислительные сети и распределенная обработка данных: Программ-
ное обеспечение, методы и архитектура.- М.: Финансы и статистика, 1985.- 256 с.
7. Королев Л. Н. Развитие ЭВМ и их математического обеспечения. М.: Знание,
1984.- 64 с.
8. Петренко А. И., Семенков О. И. Основы построения систем автоматизированного
проектирования,- Киев: Высшая школа, 1984.- 296 с.
9. Прангишвили И. В., Подлазов В. С., СтецюраГ. Г. Локальные микропроцессорные
вычислительные сети.- М.: Наука, 1984.- 176 с.
10. Якубайтис Э. А. Информационно-вычислительные сети.- М.: Финансы и статистика,
1984.- 232 с.
11. Миюопроцессоры: Учебник для втузов. В 3-х кн./Под ред. Л. Н. Преснухина,-
М.: Высшая школа, 1986.- Кн. 1.- 495 с. Кн. 2. - 383 с. Кн. 3 - 351 с.
12. Егоров М. И., Патрикеев Ю. Н., Ясеновский С. В. Машинная графика в ОС ЕС.~
М.: Финансы и статистика, 1984.- 159 с.
13. Кузьмичев Д. А., Радкевич И. А., Смирнов А. Д. Автоматизация эксперименталь-
ных исследований. М.: Наука, 1983.- 292 с.
14. Ульман Дж. Основы систем баз данных.- М.: Финансы и статистика, 1983.- 334 с.
15. ЗелковицМ., ШоуА., Гэнной Д. Принципы разработки программного обеспече-
ния,- М.: Мир, 1982.- 368 с.
16. Вычислительные сети и сетевые протоколы / А. Дэвис, Д. Барбер, У. Прайс, С. Со-
ломонидес.— М.: Мир, 1982.- 562 с.
17. Васильев Ю. П. Сети ЭВМ в управлении производством.- М.: Экономика, 1981.-
239 с.
18. Пресиухнн Л. Н., Нестеров П.В. Цифровые вычислительные машины,- М.: Высшая
школа, 1981.- 511с.
19. Мясников В. А., Майоров С. А., Новиков Г. И. ЭВМ для всех.- М.: Знание, 1980.-
192 с.
20. ШомьеЖ. Банки данных.-М.: Энергоатомиздат, 1981.- 110с.
I
190
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ *
Абонентская система — и н ф с. рмационная система, обеспечивающая
пользователям работу с любыми сетевыми служба-
ми информационной сети.
Автоматизированная система проектирования — группа программ, проводя-
щих диалог с пользователем, позволяющий этим программам
составить новую программу для электронной машины.
Административная система — информационная система, предназна-
ченная для административного управления информационной
сетью либо ее частями.
Архитектура информационной сети—искусство создания ассоциаций инфор-
мационных систем.
База данных — упорядоченная совокупность данных.
База знаний — хранилище знаний.
База программ — упорядоченная совокупность программ.
Байт— группа символов, состоящая из восьми рядом записанных бит.
База данных — информационный банк, предназначенный для работы
с данными.
Бит — единица количества информации.
Видеодиск — плоский металлический либо пластмассовый диск, на поверхности
которого записана информация считываемая лучом лазера.
Видеоинформация — информация, передаваемая различными изображения-
ми (фотографиями, рисунками, видами с натуры и т. д.).
Гибкий диск — тонкий съемный гибкий пластмассовый диск, на обеих поверхно-
стях которого нанесены магнитные слои.
Графопостроитель — аппарат, предназначенный для автоматического вычерчива-
ния чертежей.
Данные — сведения о процессах, явлениях либо событиях.
Двоичная форма представления информации — информация (кодирование)
информации в виде последовательности (потока) двух симво-
лов: 0, I.
Дескриптор — символ, слово либо группа слов, по которым ведется поиск
данных.
Диалог — работа с сетевыми службами информационной сети в ре-
жиме: вопрос (команда) пользователя и быстрый ответ
службы.
Дисковод — устройство, вращающее магнитный диск, записывающее на этот диск
информацию и считывающее с него информацию.
Дискретная сеть с интегральным сервисом — единая сеть передачи информации
в виде пакетов электронных машин и терминалов,
телефонных разговоров, телеграмм, телетайпограмм, факсимильных
сообщений.
Дискретный сигнал — сигнал, который, скачкообразно изменяясь, имеет не-
большое число значений, чаше всего два.
Дисплей — устройство визуального отображения информации (терминал с экра-
ном и клавиатурой).
Документальный банк — информационный банк, в котором осуществля-
ется поиск и выдача документов.
Запись — небольшая порция взаимосвязанной информации.
Звукограмма — монолог, речь либо музыкальная запись, пересылаемая адресату
через информационную сеть (звуковое письмо).
* Слова, подчеркнутые пунктиром, являются терминами, используемыми
в этом же словаре.
I I
191
Идентификатор — слово, символ либо группа слов, символов, по которым можно
найти запись в информационной базе.
Индекс — одно либо несколько слов записи, определяющих ее .смысл.
Индексирование — процесс присвоения индексов.
Интегральная схема — полупроводниковый кристалл, обеспечивающий выполне-
ние операций, связанных с хранением или обработкой инфор-
мации.
Интерфейс — правила взаимодействия объектов информационной
сети.
Информатика — наука об информации, методах и средствах ее обработки.
Информационная база — упорядоченная совокупность элементов информа-
ции (знаний, программ, данных).
Информационная сеть — объединение взаимодействующих друг с другом
информационныхсистем.
Информационная система — электронная машина с группой т е р м и-
' налов.
Информационные ресурсы — духовный потенциал государства, определяемый
научными теориями, исследованиями процессов и явлений, изобрете-
ниями, проектами машин, зданий, заводов, сведениями о природе
и обществе.
Информационный банк — комплекс информационных, технических, программных,
языковых и организационных средств, обеспечивающий возможность
хранения и обработки информации.
Информация — совокупность знаний, сведений и д а и и ы х.
Искусственный интеллект — способность электронной машины решать
задачи обработки информации, которые ранее были под силу
лишь человеку.
Канал передачи данных — физическая среда и аппаратура, соединяющая
электронную машину с терминалом либо другой
машиной.
Ключевое слово — слово, определяющее сведения, содержащиеся в записи.
Команда — число, слово или фраза, требующая выполнения информацион-
ной системой определенной операции, связанной с процессом
обработки информации.
Коммуникационная подсеть — совокупность каналов передачи данных
и аппаратов, обеспечивающая взаимодействие электронных
машин друг с другом.
Линия — путь, образованный последовательностью каналов передачи
данных, соединяющий два компонента информационной
сети.
Локальная информационная сеть — информационная сеть, элек-
тронные машины которой расположены на небольшом рас-
стоянии друг от друга.
Магнитная карта — небольшая пластмассовая пластина, с одной либо обеих
сторон покрытая тонкими металлическими слоями, в которых
записывается информация.
Магнитная лента — длинная узкая полоса пластмассовой ленты, покрытая
магнитным слоем и намотанная на катушку.
Магнитный диск — один либо группа сочлененных тонких металлических дисков,
на поверхностях которых с обеих сторон нанесены магнитные слои.
Математическая модель — математическое описание параметров, характеристик
объекта либо явления.
Микропроцессор — небольшой процессор, выполненный в виде одной
интегральной схемы.
Моноканал — коммуникационная подсеть, построенная на одном незамкнутом
канале передачи данных.
I
f
192 Словарь терминов
Непрерывный сигнал — сигнал, который, плавно изменяясь, принимает большое
число различных значений.
Обучающая система — комплекс программ, обеспечивающих обучение
• пользователей какому-нибудь предмету, области знаний.
Операционная система — группа взаимосвязанных программ, предназначенных
для управления работой электронной машины и ее тер-
ми н а л о в.
Пакет — блок информации, самостоятельно передаваемый через (сквозь) ком-
м у н и к а ц и о и н у ю' п о д с е т ь. '
Память — часть электронной машины, хранящая знании, програм-
мы или данные.
Персональный компьютер — небольшая настольнаи электронная машина,
предназначенная дли обработки информации иа рабочем месте либо
дома упользователя.
Печатающее устройство — аппарат дли автоматической печати текстов и неслож-
ных рисунков (чертежей).
Поле — самый малый набор данных, имеющий информационный смысл.
Поликаиал — группа независимых коммуникационных подсетей,
созданная иа базе одного коаксиального кабеля.
Пользователь — лицо, которое с помощью терминала взаимодействует
с электронной машиной, а с ее помощью — иссетевы-
ми службами информационной сети.
Прикладная программа — программа, выполняющая задание пользова-
теля.
Прикладной процесс — процесс обработки информации, выполняемый по за-
. Данию пользователи.
Программа — полное и однозначное описание последовательности действий,
которые должна выполнить электронная машина.
Программное обеспечение — комплекс программ, обеспечивающий управле-
ние электронной машиной и выполняющий задания
пользователей.
Протокол — документ, определяющий правила выполнении одной из задач, обес-
печивающих взаимодействие информационных систем.
Процессор — часть электрон н.ой . машины, выполняющая по при-
кладной программе операции обработки информации.
Рабочее место специалиста — электронная машина, специализирован-
ная на выполнение определенных производственных (служебных)
задач.
Световод — тонкая и длинная стеклянная нить, по которой передаются сигналы
света.
Сетевая служба — комплекс прикладных программ, обеспечивающих
определенный вид обработки информации для нужд поль-
зователей (например, справочное бюро, проектные работы,
электроннаи почта и т. д.).
Сеть передачи данных — территориально распределенная коммуникацион-
ная подсеть, принадлежащая организации связи.
Система — сокращенное обозначение термина информационная си-
стема.
Система управления базами — комплекс взаимосвязанных программ, обес-
печивающих управление базами знаний, программ
и данных, взаимодействие с пользователямии обработку
для их нужд различных видов информации.
Системная программа — программа, расширяющая возможности операци-
онной системы и обеспечивающая управление каким-нибудь
видом информационных работ.
Твердый диск — тонкий несъемный металлический диск, на поверхностях которого
нанесены магнитные слои.
193
Терминал — устройство ввода информации в электронную машину
или вывода из нее информации.
Территориальная информационная сеть — информац и л*-»а я сеть,.,
электронные машины которой находятся на большом рас-
стоянии друг от друга.
Узел коммутации — аппаратура и программное обеспечение, осу-
ществляющие коммутацию информации, передаваемой между
системами.
Узловая коммуникационная подсеть — коммуникационная подсеть,
состоящая из одного либо нескольких узлов коммутации,
соединенных друг с другом каналами передачи данных.
Уровень процессов взаимодействия — процесс, выполняющий определенную
задачу, связанную с обеспечением взаимодействия информаци-
онных систем.
Файл — набор записей одного типа.
Фактографический банк — информационный банк, в котором осу-
ществляется поиск фактов (сведений), содержащихся в документах.
Циклическое кольцо — коммуннкациоииая подсеть, выполненная
в виде кольцевого канала передачи данных.
Экспертная система — комплекс программ, обеспечивающих принятие
решения после анализа информации.
Электроника — наука о методах создания приборов и аппаратов, используемых
для передачи, обработки и хранения информации.
Электронная машина — техническое устройство, предназначенное для обработки,
хранения и передачи информации.
Электронная почта —сетевая служба информационной сети,
предназначенная для передачи информации.
Язык управлении информацией — информационно-поисковый язык, обеспечиваю-
щий доступ кинформациониой базеи выполнение операций,
связанных с поиском и обработкой полученных сведений.
БЮРО ПОИСКА *
Этот раздел позволяет найти ту часть текста,
в которой описывается тот либо иной термин.
Абонентская система ..................83, 85
Абонентский канал передачи данных ......114
Абонентский пункт........................34
Автоматизированная система программирования 75
Автоматизированное рабочее место........185
Автономность систем......................94
Административная система.................83
Активная программа ...................32,47
Алфавитно-цифровой дисплей...............36
Архитектура информационной сети..........93
Аудиотерминал ...........................40
Байт ....................................15
База данных..............................45
База знаний..............................45
База программ............................45
Бит......................................13
Блок доступа........................139,155
Блок информации .........................85
Бытовой персональный компьютер ..........30
* Термины, содержащиеся в указателе, в тексте книги
набраны полужирным шрифтом.
Ведомственная территориальная информационная
сеть.....................................116
Видеодиск.................................26
Видеотекс ...............................179
Видеоинформация ..........................75
Виртуальный терминал......................42
Витая пара проводов......................109
Внешняя память............................24
Выделенный канал.........................133
Вычислительная сеть.......................80
Гибкий магнитный диск.....................26
Графическая форма информации...............7
Графический дисплей.......................36
Графопостроитель .........................39
Данные ...................................28
Двоичная форма представления информации ... 12
• »
Бюро поиск* 19 J
Дескриптор...............................58
Диалог...................................76
Динамичность сети..................... . 94
Дисковод.................................25
Дискретная сеть с интегральным сервисом .... 126
Дискретный сигнал........................17
Дисплей..................................35
Документ .............................60, 61
Документальный банк ......................60
Доступ в циклическое кольцо.............155
Жидкокристаллический экран...............36
Запись...................................54
Индекс ...................................58
Индексирование...........................58
Интеллектуальная коммуникационная подсеть . 107
Интегральная схема ................. 23, 25
Интерфейс............................94, 106
Интерфейсная система.................108, 141
Информатика..............................16
Информационная база..................46,49
Информационная сеть......................80
Информационная система................27, 79
Информационные ресурсы................10,94
Информационный банк...................44,46
Информационный ресурс....................94
Информация .............................5,6
Искусственный интеллект..................71
Канал передачи данных.............27, 86,109
Канал связи..............................27
Канальный уровень....................101, 132
Ключевое слово...........................58
Коаксиальный кабель.....................109
Кодирование информации...................13
Коллективный режим работы каналов.......129
Команда ............................... 61
Комбинированная система................. 89
Коммуникационная подсеть .........86,99,105
Коммутация информации ..................120
Комплекс информационных сетей............90
Лентопротяжка ...........................25
Линия....................................99
Локальная информационная сеть........92,136
Магистральный канал передачи данных.....114
Магнитная карта..........................40
Каре поиска
Магнитная лента...........................25
Магнитный диск............................25
Маршрутизация ...........................131
Математическая логика.....................21
Математическая модель..................95,96
Машины пятого поколения...................29
Межсетевой интерфейс.................106,132
Метод доступа в моноканал................144
Метод коммутации каналов.................121
Метод коммутации пакетов.................123
Метод передачи полномочия ...............146
Метод разделения времени ................144
Метод случайного доступа.................145
Микропроцессор.......................... 24
Модель .................................. 95
Модем...............................28
Модернизированный метод коммутации паке-
тов ...................................127
Моноканал........ .................... 138
Монопольный режим работы каналов.......127
Монохромный дисплей....... .............36
Надежность '............................94
Непрерывный сигнал......................17
Несанкционированный доступ к информации ... 50
Обучающая система ..................... 73
Одноцветный дисплей......................36
Оперативная память....................24,25
Операционная система..................32,65
Оптический диск .........................26
Открытая сеть ...........................94
Открытая система........................100
Открытость сети..........................93
Пакет ...................................120
Пакетная радиосеть.......................126
Память электронной машины ................24
Пассивная программа....................32,47
Передача информации.......................94
Персональный компьютер....................29
Печатающее устройство.....................39
Пишущая машинка...........................37
Плоский кабель...........................109
Повторитель..............................155
Поле......................................56
Поликанал................................149
Полномочие...............................146
Пользователь..............................33
Порт электронной машины...................76
бюро поиска
Постоянная память........................32
Представительный уровень ...............101
Прикладная программа...............33,65,99
Прикладной процесс.......................99
Прикладной уровень......................102
Программа................................32
Программное обеспечение..................32
Протокол............................... 104
Профессиональный персональный компьютер . . .31
Процесс взаимодействия...................99
Процессор................................24
Рабочая система............................ 88
Рабочее место специалиста.................185
Распределенные информационные банки.......167
Рекомендация Х.25.........................132
Рекомендация Х.75.........................132
Режим выполнения заданий...................75
Режим диалога..............................76
Ресурсы сети ..............................94
Речеграмма ................................40
Световод..............................28,109
Сеансовый уровень......................101
Сенсорный экран.......................... 37
Сетевое программное обеспечение...........99
Сетевой интерфейс.....................106,132 -
Сетевой уровень......................101,132
Сеть .Диалог” ...........................133
Сеть передачи данных......................86
Сеть ЭВМ..................................80
Символьная форма информации ...............7
Символьный дисплей .......................36
Система...................................99
Система анализа изображений...... ........75
Система распознавания речи ...............74
Система управления базами.............46,59
Система управления базой данных...........59
Системная программа...................33,65
Специализированная информационная сеть....93
Спутниковый частотный моноканал........119
Станция ................................ 141
Таблица маршрутов......................131
„Твердая” программа.......................32
Твердый магнитный диск ........'..........26
Текстовая форма информации.................7
Телевизионная сеть...................... 149
Телеконференция........................175
Телесовещание..........................175
' 98 Бюро поиска
Телетайп ................................37
Терминал.................................27
Терминальная система..................88,167
Территориальная информационная сеть .....91
Транспортный уровень....................101
Узел коммутации.........................114
Узловая коммуникационная подсеть........113
Универсальная информационная сеть........93
Уровень процесса взаимодействия.........101
Устройство считывания товарных знаков....41
Файл.....................................50
Факсимиле...............................126
Фактографический банк.....................61
Физическая модель........................95
Физическая среда........................139
Физический уровень.......................101
Фиксированная маршрутизация.............131
Цветной дисплей..........................36
Центр управления сетью...................84
Циклическое кольцо......................155
Циркулярная передача ....................142
Частотный канал..........................111
Частотный моноканал.....................153
Шина.........................................
Широковещательная передача ..............142
Широковещательная служба ................176
Экспертная система .......................72
Электроника...............................22
Электронная библиотека...................180
Электронная газета.......................181
Электронная игра......................... 76
Электронная почта........................181
Электронная машина .......................22
Электронный фотоаппарат...................20
Эталонная модель..........................99
Эфир.......................................8
Язык диалога..............................76
Язык представления информации ............15
Язык управления информацией...............61
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..... 3
Введение 4
Глава 1. Сначала об информации..........................5
1.1. Количестве информации 5
1.2. Информатика ........ 10
1.3. Дискретизация информации ... 17
Глава 2. Немного о средствах обработки информации 22
2.1. Электронные машины ...... 22
2.2. Персональные компьютеры .... 29
2.3. Программное обеспечение ..... 31
2.4. Терминалы ........ 34
Глава 3. Информационные банки вторгаются в нашу жизнь 43
3.1. Структура информационного банка ... 43
3.2. Информационная база ...... 49
3.3. Файл . ......... 54
3.4. Система управления базами ..... 59
Глава 4. Наши новые помощники — информационные
системы ........ 65
4.1. Структура информационной системы ... 65
4.2. Системы обработки документов 68
4.3. Система искусственного интеллекта ... 71
4.4. Диалог с информационной системой ... 75
Глава 5. Системы объединяются в сети .... 79
5.1. Ассоциации информационных систем 79
5.2. Комплексы сетей ...... 89
5.3. Требования к сетям ..... 93
5.4 Модель сети 95
5.5. Протоколы сетей .104
5.6. Коммуникационные подсети .105
Глава 6. Информационные сети объединяют страны и конти-
ненты ..............................................113
6.1. Территориальные коммуникационные подсети 113
6.2. Методы коммутации информации .120
6.3. Узлы коммутации .129
6.4. Сеть «Диалог» .133
Глава 7. Информационные сети на предприятиях и в уч-
реждениях 136
7.1. Общие характеристики локальных сетей 136
7.2. Узловая подсеть .136
7.3. Моноканал .138
7.4. Полнкаиал .149
7.5. Циклическое кольцо ... 155