При всем многообразии современных компьютеров различают закрытую (closed architecture), открытую (open architecture) и распределенную (distributed architecture) архитектуры.

Открытая архитектура компьютера или периферийного устройства – архитектура, на которую опубликованы спецификации (спецификация – это описание объекта в точных терминах), что позволяет другим производителям разрабатывать дополнительные устройства к системам с такой архитектурой.

Закрытая архитектура –архитектура, спецификации которой не опубликованы либо в них не предусмотрено подключение в устройствах дополнительных плат. Закрытая архитектура не дает возможности другим производителям выпускать для компьютеров дополнительные внешние устройства, она совместима только с аппаратным и/или программным обеспечением одного производителя.

Распределенная архитектура – архитектура мэйнфреймов. Мэйнфрейм (Mainframe) – главный высокопроизводительный компьютер общего назначения со значительным объемом оперативной и внешней памяти, предназначенный для выполнения интенсивных вычислительных работ. Обычно с мэнфреймом работают множество пользователей, каждый из которых располагает лишь терминалом, устройством, лишенным собственных вычислительных мощностей и предназначенным для ввода команд и индикации информации.

Конфигурация (от позднелат. configuratio – придание формы, расположение) означает внешний вид, очертание, образ; взаимное расположение, соотношение составных частей сложных предметов. Применительно к компьютерной технике конфигурация определяет совокупность элементов, частей, устройств, из которых она состоит.

Качество ТО информационных систем характеризуется рядом количественных параметров. Минимальная единица измерения количества передаваемых или хранимых данных, соответствующая одному двоичному разряду, способному принимать значения 0 или 1, называется бит (bit – англ. Binary – двоичная и Digit – цифра).

Наименьшая адресуемая единица данных в цифровых устройствах, обрабатываемая как единое целое, называется байт. По умолчанию байт считается равным 8 битам. Обычно в системах кодирования данных байт представляет собой код одного печатного или управляющего символа.

Таким образом, производные единицы количества данных имеют следующие соотношения:

1 байт = 8 бит;

1 Кбайт (килобайт) = 210= 1024 байт;

1 Мбайт (мегабайт) = 210 = 1024 Кбайт;

1 Гбайт (гигабайт) = 210 = 1024 Мбайт;

f_t – тактовая частота процессора – частота выполнения элементарных операций в процессоре. Частота – это количество колебаний материального объекта за период времени. Обычно в качестве периода выбирают 1 с, тогда единицей измерения частоты является 1 Герц (Гц). Производные параметры:
1 КГц = 1000 Гц; 1 МГц =1000 КГц; 1ГГц = 1000 МГц. Процессоры ПК, входящие в современные ИС, могут иметь f_t =4,77 МГц…2 ГГц и более.

Как правило, чем выше тактовая частота процессора (количество тактов процессора в секунду), тем шире возможности работы пользователя с приложениями различного рода и коммуникаций;

N_o – количество операций, выполняемых процессором за единицу времени (обычно количество операций в секунду). Если под операцией понимать отработку одного периода тактовой частоты, то, очевидно, N_o соответствует тактовой частоте.

Однако применяются и другие показатели производительности процессора компьютера, например в единицах MIPS, MFLOPS [36]:

MIPS (миллион команд в секунду) – единица измерения производительности процессора. В общем случае MIPS – скорость операций в единицу времени, т. е. для любой данной программы MIPS есть просто отношение количества команд в программе к времени ее выполнения. Таким образом, производительность может быть определена как обратная к времени выполнения величина, причем более быстрые машины при этом будут иметь более высокий рейтинг MIPS;

MFLOPS (миллион чисел – результатов вычислений с плавающей точкой в секунду, или миллион элементарных арифметических операций над числами с плавающей точкой, выполненных в секунду) – показатель производительности процессора (применяется обычно для научно-технических задач);

f_s – частота системной шины – частота, определяющая обмен данными через системную шину материнской платы. ПК, входящие в современные ИС, могут иметь 4,77 …533 МГц и более;

t_o – время доступа к оперативной памяти (ОП), данный параметр может составлять 0,5…20 нс (наносекунд: 1с = 109 нс ). Если это время перевести в частоту, то можно получить частоту работы ОП F_о =4,77…200 и более MГц;

V_s – средняя скорость передачи данных в телекоммуникационных элементах сети: V_s =W/D t, где W - объем переданной информации, D t – период времени передачи. Единицей измерения V_s служит бит в секунду или Бод – единица скорости передачи информации, равная количеству двоичных разрядов, пропускаемых каналом связи в 1 секунду с учетом и полезной и служебной информации (названа в честь французского изобретателя Ж. М. Бодо). Таким образом V_s измеряется в бит/сек (Бод), Кбит/с (КБод), Мбит/с (МБод) и т. д. В настоящее время обеспечиваются V_s от 10 Мбит/с до единиц Гбит/с;

T – трафикканала связи (коммуникации) – объем информации, прошедшей по каналу со скоростью V за время D t . При равномерной скоростиT = V_s × D t и при неравномерной скорости

Различают входящий трафик T_i – это объем информации, приходящей на компьютер из сети, и исходящий T_o – объем информации, уходящий с компьютера в сеть. В связи с этим различают симметричный канал (T_i = T_o) и несимметричный (T_i ¹ T_o);

S_o – разрешающая способность устройств ввода и вывода данных – измеряется в dpi(dpi( dots per inch) – количество точек на дюйм); (дюйм - мера длины: 1 дюйм = 1/12 фута =10 линий = 1/28 аршина = 2,52 см ). S_o может составлять от 150 до 3000 dpi;

D – динамический диапазон устройств ввода и вывода данных – измеряется как логарифм отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков:

D = P_max / P_min , или в децибелах

D = 10 lg ( P_max / P_min),

где P_{max, min} – максимальное и минимальное значения мощности сигнала.

Этот показатель может составлять соответственно от 1,8 до 3,5 или от 2,55 до 5,44 Дб;

S_o– разрешающая способность оптических средств вывода информации, которая определяется при графическом представлении объекта в виде множества точек. Единицей измерения является пиксел (Pixel) – неделимая точка в графическом изображении растровой графики. Пиксел характеризуется прямоугольной формой и размерами, определяющими пространственное разрешение изображения. Так, количество до 1 млн. пикс формирует разрешение 640×480, 800×600, 2 млн. пикс. формирует разрешение 1600×1200, 3 млн. обеспечивают разрешение изображения 1920×1600 и 2048×1536 и более.

Параметры, характеризующие питание устройств информационной системы, – стабильность напряжения и частоты в электрической сети. Качество данных параметров обычно обусловлено наличием специальных устройств, обеспечивающих бесперебойное питание (сетевые фильтры, источники бесперебойного питания и т. п.).

Качество аппаратного обеспечения непосредственно связано со стоимостью системы. Поэтому при организации аппаратного обеспечения необходимо проводить анализ необходимых элементов по критерию стоимость – эффективность.

3.Программное обеспечение информационных систем

3.1. Программная конфигурация

Решение любой задачи в ИС происходит по определенному алгоритму. Алгоритм – это точное предписание исполнителю совершить определенную последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число шагов [30]. В компьютерной информационной системе алгоритм выполняется с помощью различных программ.

Программы – это упорядоченные последовательности команд, выполняемых аппаратной частью ИС. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами, так как программа работает, взаимодействуя с оборудованием ИС [34].Как было показано ранее,программное обеспечение (Software)ИС – совокупность программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Несмотря на то, что эти две категории рассматриваются отдельно, нельзя забывать, что между ними существует диалектическая связь и раздельное их рассмотрение является по меньшей мере условным.

Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией [34] (рис.3.1).

Между программами, как и между физическими узлами и блоками, существует взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на программы более низкого уровня и взаимодействуя с ними через межпрограммный интерфейс. Возможность существования такого интерфейса зависит от выполнения технических условий и протоколов взаимодействия между программным обеспечением различного уровня.

Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое деление удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но зато позволяет установить системное программное обеспечение.

Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства, как правило, непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами – ПЗУ (Read Only Memory – ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Рис. 3.1

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства – ППЗУ (Erasable and Programmable Read Only Memory – EPROM). В этом случае изменение содержания ППЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами.

Набор данных программ носит название базовой системы ввода – вывода (Basic Input/Output System – BIOS). BIOS выполняет:

инициализацию основных компонентов материнской платы и подключенных к ней устройств;

обслуживание системных прерываний (аппаратных и программных), т. е. определяет режимы взаимодействия базовых устройств;

определяет накопитель и считывает с него в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) начальный загрузчик (Boot Record).

Системный уровень. Системное программное обеспечение управляет всеми ресурсами ЭВМ и осуществляет общую организацию процесса обработки информации и интерфейс ЭВМ с проблемной средой: с аппаратным обеспечением и с пользователем. Поэтому программы системного уровня можно условно разделить на два класса. Первый класс программ отвечает за взаимодействие с устройствами системы. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами(Driver) устройств, и они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависят удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера.

Системный уровень – переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие остальных программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции. От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные пока­затели всей вычислительной системы в целом. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и пользователем. То есть наличие ядра операционной системы – непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (как правило, это программы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.

В разработке и эксплуатации служебных программ существует два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк – от производственных до творческих и развлекательно-обучающих. Огромный функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности.

Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным существует непосредственная взаимосвязь (первое опирается на второе), то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие компонентов триединого комплекса: человек ® программы ® оборудование.

Современный рынок ПО формируется в соответствии с потребностями пользователей и условиями распространения ПО.

По условиям распространения ПО можно разделить на:

лицензионное ПО, закупаемое у официальных дилеров – производителей программных продуктов и сопровождаемое ими;

свободно распространяемое ПО (Freeware) – большинство файлов можно заказать по почте и Интернету;

условно-бесплатное (Shareware) ПО. Условие распространения Shareware означает: попробуй и заплати. Поэтому данный вид ПО обладает ограниченными возможностями и обычно функционирует только в течение определенного промежутка времени.

3.2. Операционные системы и их классификация

Операционная система (ОС) – это набор аппаратно-программных средств, обеспечивающий решение всего комплекса следующих задач [34]:

– приведение компьютера и системы целом в рабочее состояние (загрузка);

– управление его внутренними ресурсами;

– организация структуры размещения данных на накопителях и элементах системы;

– обеспечение доступа к данным;

– формирование интерфейса пользователя.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: