Вопрос №1. "Понятие системы. Примеры системы. Свойства сложных систем"

Вид материала

Динамический диапазон
Ширина спектра
Обобщенная структура передачи информации
Основная целенаправленность мер
Модем - выступает в качестве стыка между цифровыми системами и аналоговыми устройствами. Устройство обслуживания данных
Оборудование коммутации данных
Групповой контроллер
Физический уровень
Канальный уровень
Сетевой уровень
Топология "общая шина".
Топология "звезда".
Топология "кольцо".
Топология "звезда - общая шина".

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7

Сигнал - физический процесс, отображающий передаваемое сообщение (т.е. совокупность знаков, содержащих ту или иную информацию).

Сигнал является функцией времени, даже если сообщение таковым не является. Если сигнал представляет собой функцию U(t), принимающую только определенные дискретные значения U_n(например, 0 или 1), то его называют дискретным по состоянию. Если сигнал принимает любые значения в некотором интервале, то он называется непрерывным по состоянию.

Иногда сигнал задается не на всей оси времени, а только в определенные моменты времени t_n_. Такие сигналы называются дискретными по времени, в отличие от непрерывных по времени, заданных на всей оси t.

Сигнал является объектом транспортировки по каналам связи. Поэтому определяют параметры сигнала:

длительность сигнала T_c;
динамический диапазон H_c;
ширина спектра F_c.

Любой сигнал, рассматриваемый как временной процесс, имеет начало и конец. Поэтому Длительность сигнала определят интервал времени, в пределах которого сигнал существует.

Динамический диапазон определяется как отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которую надо отличать от 0 при заданном качестве передачи. Выражается обычно в децибелах.

Ширина спектра дает представление о скорости изменения сигнала внутри интервала его существования. Ширина спктра сигнала определяется диапазоном частот, в пределах которого сосредоточена его основная энергия.

Вводят еще одну характеристику - объем сигнала V_c, которая дает общее представление о возможностях данного ансамбля сигналов, как переносчиков сообщений. Чем больше V_c ,тем больше информации можно "вложить" в этот объем, и тем труднее передать такой сигнал по каналу связи.

V_c = T_c * H_c * F_c.

О

бобщенная структура передачи информации:

s(t) z(t)

И АЦП КИ КК Мод среда Демод ДекК ДекИ ЦАП П

μ(t) ν(t)

система синхронизации

Цифровой канал передачи информации

И - источник может быть аналоговым (например, человек, говорящий по телефону) и цифровым (например, компьютер).

Из источника информация передается в АЦП - аналогово - цифровой преобразователь, в котором происходит преобразование этой информации по уровню и времени. Преобразованная информация поступает в КИ - кодер источника, уменьшающий избыточность информации. Далее информация предается в КК - кодер канала. Кодер канала учитывает специфику среды распространения сигнала, проявляющуюся в характере ошибок, вносимых в процесс передачи. Затем Мод - модулянт перекладывает передаваемую информацию на физический переносчик (сигнал) s(t). На среду передачи сигнала действуют помехи: μ(t) - мультиплекативные помехи (умножаются на сигнал) и ν(t) - аддитивные помехи (складываются с сигналом). В итоге получаем процесс z(t) = μ(t) * s(t) + ν(t). Этот процесс проходит стадию демодуляции Демод, т.е. процесс снятия информации с физического носителя и его фильтрация. Процессы, происходящие в ДекК, ДекИ и ЦАП позволяют получателю П получить переданную информацию не в цифровой, а в аналоговой форме.

Если передача информации происходит поочередно источником и получателем, то это симплексная линия передачи. При одновременной передачи информации источником и каналом - дублексная линия передачи.

Вопрос №39. "Способы повышения надежности передачи данных".

Служба обеспечения безопасности информации - совокупность различных мероприятий (правовых, организационных, технических), направленных на предотвращение или существенное затруднение ущерба интересов поставщиков и потребителей информации.

Основная целенаправленность мер:

обеспечение целостности информации (полноты, точности, достоверности);
сохранение конфиденциальности информации, предупреждение несанкционированного получения информации;
обеспечение доступности информации, т.е. доступа к информации пользователей, имеющих на то надлежащие полномочия.

Угрозы информационной безопасности:

перехват данных;
анализ трафика посторонним лицом;
изменение потока сообщений;
повтор процесса установления соединения и передачи сообщения;
отказ пользователя от сообщений, инициированный из вне;
нарушение связи;
несанкционированный доступ в службу обработки сообщений;
угроза хранилищу данных.

Защита от этих угроз:

секретность данных;
использование методов аутентификации;
методы обеспечения целостности данных;
управление доступом;
служба сохранности информации;
отслеживание доставки информации.

Организационные аспекты информационной безопасности:

разработка политики информационной безопасности;
анализ рисков;
мероприятия, обеспечивающие информационную безопасность;
план действий в чрезвычайных ситуациях;
подбор средств обеспечения информационной безопасности.

Группы средств обеспечения информационной безопасности:

контроль доступа;
шифрование;
аутентификация;
антивирусная защита;
авторизация входных и выходных потоков;
резервное хранение и восстановление информации.

Вопрос №40. "Основные компоненты информационных сетей".

Мультиплексор передачи данных - устройство, используемое почти во всех системах. Его основная функция - обеспечитьсовместное использование одной линии связи, обычно телефонного канала, несколькими машинами конечных пользователей (ЭВМ или терминал) или портами.

Модем - выступает в качестве стыка между цифровыми системами и аналоговыми устройствами.

Устройство обслуживания данных - полностью обеспечивает цифровой канал. Это цифровая система, осуществляющая передачу 1 или 0 как дискретных цифровых сигналов от одного конечного пользователя к другому.

Оборудование коммутации данных - является фактически основой сети ЭВМ. Основной функцией чвляется коммутация и маршрутизация данных пользователя (трафика) в сети к месту назначения. Оборудование коммутации данных может установить маршрут передачи данных в место назначения через промежуточные компоненты, в том числе и другие коммутационные устройства.

Групповой контроллер - предназначен для управления группой терминалов. Он получает данные от главной ЭВМ и направляет сообщения в удаленные терминалы или из удаленных терминалов.

Вопрос №41. "Эталонная модель взаимодействия открыты систем".

Уровень - это вид услуг, которые должны выполнятся на этом уровне, и средства, которыми эти услуги выполняются.

К средствам относится совокупность правил взаимодействия на определенном уровне, алгоритмы и программы, реализующие эти правила. все это определяется как протокол взаимодействия на определенном уровне.

ЭМВОС предполагает 7 уровней взаимодействия. Услуги предоставляются снизу вверх.

Физический уровень:

Обеспечивает физический контакт между системами и представляет верхнему уровню средства для передачи сигналов и информации (радиоканал, кабельный).

Канальный уровень:

Служит для побитовой передачи сигналов, кодовых комбинаций, обеспечивающих обнаружение и исправление ошибок. реализует средства повышения достоверности передачи (параллельная передача, обратная связь, кодирование). Возможна реализация средств тестирования канала. канальный уровень использует одно или несколько физических соединений.

Сетевой уровень:

Обеспечивает доставку блока информации в соответствии с адресом, указанным в заголовке блока. Настроен в основном на передачу пакетов. Функции уровня:

маршрутизация
ретрансляция
сетевые соединения
мультиплексирование сетевых соединений
сегментация укрупнение
обнаружение и исправление ошибок
упорядочение данных
управление потоками
передача срочных данных
выбор и повторная установка службы

Транспортный уровень:

Обеспечивает прозрачную передачу данных между сеансовыми объектами и освобождает их от выполнения функций по организации надежной и эффективной передачи данных. В 3-х фазах транспортного уровня могут выполнятся следующие функции:

1. фаза установления соединения

выбор сетевого соединения, наиболее удовлетворяющего требованиям сеансового объекта с учетом стоимости качества обслуживания;
решение о целесообразности мультиплексирования или расщепления транспортного соединения с целью оптимизации использования сетевых соединений;
выбор оптимального размера транспортного пакета;
выбор функций, которые будут задействованы в фазе передачи данных;
отображение транспортных адресов в сетевые;
обеспечение идентификации различных транспортных соединений между одной и той же парой транспортных точек доступа;
передача служебных данных.

2. фаза передачи данных

доведение транспортных служебных данных до сеансовых объектов получателей;
упорядочение данных;
укрупнение данных;
сцепление данных;
сегментация данных;
мультиплексирование или расщепление данных;
управление потоком;
обнаружение и исправление ошибок;
передача срочных данных;
разграничение транспортных и служебных данных;
идентификация транспортного соединения.

3. фаза разъединения соединения

оповещение о причине разъединения;
идентификация разъединяемого транспортного соединения;
передача служебных данных.

Сеансовый уровень (уровень сессий):

Устанавливает сеансовые соединения (диалог) между двумя взаимодействующими представительными объектами и поддерживает информационный обмен между ними.

установление сеансового соединения;
разъединение сеансового соединения;
обмен обычными данными;
обмен срочными данными;
управление взаимодействием;
синхронизация сеансового уровня;
оповещение об особых состояниях.

Представительный уровень:

Обеспечивает независимость прикладных объектов от используемого синтаксиса (от правил кодирования передаваемой информации).

запрос установления сеанса;
согласование и повторное согласование синтаксиса;
преобразование синтаксиса;
запрос завершения сеанса.

Прикладной уровень:

Обеспечивает доступ в среду ВОС для прикладных процессов, которые обмениваются информацией посредством прикладных объектов, прикладных протоколов и служб представлений. Кроме передачи данных, прикладная служба (совокупность объектов прикладного уровня) может выполнять следующие услуги:

идентификация партнеров, предполагающих взаимодействие;
определение текущей готовности партнеров, предполагающих взаимодействовать;
установление полномочий для передачи;
согласование механизма секретности;
аутентификация (узнавание) партнера;
определение методологии назначения цен, достаточности ресурсов, приемлемого качества обслуживания;
синхронизация взаимодействующих приложений;
выбор дисциплины диалога, включающей процедуры инициализации и завершения;
согласование ответственности за обнаружение ошибок и процедур управления целостностью данных;
идентификация ограничений по синтаксису данных.

Вопрос №43. "Основные конфигурации локальных и территориальных компьютерных сетей".

ТОПОЛОГИЯ "ОБЩАЯ ШИНА".

В этой топологии компьютеры соединяются единственным кабелем, который называется корпусом (сегмент), а он в свою очередь соединяет все компьютеры сети в одну линию. Сетевые данные в виде электронных сигналов посылаются во все рабочие станции сети; однако, информация принимается только компьютером, адрес которого совпадает с адресом поступающего сигнала. Только один компьютер в данный момент времени может принять сообщение. Так как сигнал посылается полностью в сеть, то он передается из одного конца кабеля в другой. Если сигнал передается непрерывно, то он скачет назад и вперед вдоль кабеля и мешает другим компьютерам принять сигналы. Следовательно, сигналы могут быть остановлены после нахождения нужного адреса.

"Общая шина" - это пассивная топология. Компьютеры на общей шине не отвечают за передвижение данных из одного компьютера в следующий. Если один компьютер не доступен, то это не нарушает покой остальных в сети LAN.

Нарушения в кабеле будут прерывать путь сигнала между двумя концами, последует скачок сигнала, и вся сеть остановится. Нарушения случаются, если кабель был перерезан или если соединение было свободным или не скреплено. Например, если вышел из строя один из компьютеров, он заменяется и кабель не теряет свои свойства, которые могут вызвать в нем нарушения. При нарушениях в кабеле компьютеры в сети будут способны функционировать отдельно. Но так как при нарушениях сеть получается не замкнута, компьютеры не способны функционировать между собой.

ТОПОЛОГИЯ "ЗВЕЗДА".

Эта топология отличается от топологии «общей шины», тем что все компьютеры соединены кабелем, имеющим центральный компонент. Сигналы передаются из одного компьютера в другой через центральный. Т.е. сигнал покидает один компьютер и попадает в центральный, который отвечает за передачу этого сигнала нужному компьютеру.

Если один компьютер в такой сети вышел из стоя, то он не может передавать или принимать сообщения, и другие компьютеры не могут с ним взаимодействовать.

Если сломался центральный, то все компьютеры функционируют автономно, но сигналы передавать не могут. Что означает действительную зависимость сети.

ТОПОЛОГИЯ "КОЛЬЦО".

Кольцевое соединение компьютеров имеет вид круга. Каждый компьютер не конечный. Сигналы передаются по кольцу по часовой стрелке и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной «общей шины», каждый компьютер поддерживает и передает сигнал дальше. В действительности кабель от каждого компьютера проходит через центральный. Все сообщения из компьютера должны пройти через него до того, как попадут в нужный.

Сигналы, которые передаются по кольцу, являются сообщениями. Сообщение передается из компьютера в компьютер, пока не найдет тот, который имеет данные для получения этого сообщения. Передающий компьютер имеет электронный адрес для получения и передачи данных. Затем передающий компьютер передает сигнал, сообщающий о том, что передаются данные. Когда они попадают в нужный компьютер происходит копирование. Сигнал передается по кольцу до тех пор, пока передающий компьютер не получит сигнал о том, что все данные передались. Сигнал передается через каждый компьютер, и неудача одного компьютера отражается на всей сети.

ТОПОЛОГИЯ "ЗВЕЗДА - ОБЩАЯ ШИНА".

Сегодня многие топологии сетей являются комбинациями «Общей шины», «Звезды» и «Кольца».

Например, топология «Звезда - Общая шина». В этой топологии несколько элементов «Звезды» соединяются с линиями «Общей шины». В этой комбинации, если один компьютер вышел из строя, это не скажется на сети. Другие компьютеры будут связываться друг с другом. Если центральный вышел из строя, то все компьютеры, подсоединенные к нему не будут взаимодействовать с другими. Если центральный, который вышел из строя, является связующим между двумя другими центральными, то сеть будет разъединена, и сообщения между ними передаваться не будут.

Вопрос №44. Многопользовательские и многозадачные операционные системы

Назначение ОС состоит в организации выполнения программ пользователей.

Для того чтобы выполнить какую-либо программу пользователь должен передать в ОС сведения об этой программе. По способу передачи этой информации различают ОС пакетной обработки и диалоговые ОС. (см. рис.).

Наиболее развитой системой пакетной обработки является оперативная система ЕС ЭВМ.

Пакетная обработка может быть организована как в однозадачном, так и в мультизадачном режиме.

Диалоговая ОС может быть предназначена для одновременного обслуживания одного или нескольких пользователей. Однопользовательские диалоговые ОС обычно разрабатываются для персональных ЭВМ. Многопользовательские диалоговые ОС применяются на больших и малых ЭВМ, оборудование пользователей. Однопользовательские ОС обычно не обеспечивают мультизадачный режим работы, тогда как многопользовательские ОС строятся как мультизадачные.

На следующем рисунке приведен вариант классификации ОС:

Операционные

Системы

Пакетной обработки Диалоговые

О-з М-з ОО-з ММ-з

С фчз Без вп С пчз

С пчз С вп С вп

С вп

Итак, теперь расшифруем все сокращения:

О-з – однозадачные
М-з – многозадачные
ОО-з – однопользовательские однозадачные
ММ-з – многопользовательские мультизадачные
С фчз – с фиксированным числом задач
С пчз – спеременным числом задач
С вп – с виртуальной памятью
Без вп – без виртуальной памяти

Несмотря на довольно четкую классификацию, на вопрос какая ОС лучше нет однозначного ответа. Так например, при решении задач, требующих затрат машинного времени, может оказаться более предпочтительней пакетная обработка, тогда как задачи, время решения которых измеряется секундами, удобнее решать с использованием диалоговых ОС.

Вопрос №46. Характеристики современных операционных систем

С точки зрения пользователя персонального компьютера, операционная система – это группа команд, с помощью которых управляют работой компьютера.

Операционная система позволяет осуществлять совместную работу различных внешних устройств и компьютера.

Перед рассмотрением основных характеристик совершим небольшой экскурс в историю создания и развития операционных систем.

Первой операционной системой была CP/M, разработанная фирмой Digital Research. Операционная система CP/M очень быстро стала стандартом для персональных компьютеров. Она была разработана на базе 8-разрядных микропроцессоров типа Z80, 6800 и 8080. Конструкция микропроцессора ограничивала объем основной памяти 64 Кб. Персональные компьютеры, основанные на применении операционной системы CP/M, продавались в первой половине 1980-х годов.

С появлением новых персональных компьютеров возникла новая операционная система, известная как PC-DOS. Она, в отличие от CP/M, могла функционировать в компьютерах, созданных на базе микропроцессора типа 8088.

Название PC-DOS быстро закрепилось в качестве названия операционной системы для компьютеров фирмы IBM. Та же операционная система, которая предлагалась фирмой Microsoft другим фирмам-изготовителям ЭВМ, получила название MS-DOS.

Но время, как известно, не стоит на месте и быстро развивающаяся индустрия персональных компьютеров начала предъявлять новые требования к характеристикам операционных систем. Поэтому в апреле 1987 года, в один и тот же день, фирмы IBM и Microsoft выпустили новую операционную систему под названием OS/2. Важнейшим ее отличием было увеличение объема основной памяти и многозадачность.

Итак, для изучения основных характеристик операционных систем рассмотрим одну из самых распространенных. Это MS-DOS.

В состав MS-DOS входит большое число внутренних и внешних команд (расширяющееся от версии к версии). Внутренние команды находятся в оперативной памяти после начальной загрузки операционной системы, внешние – хранятся в виде программных файлов на диске и загружаются по запросу.

При вводе любой информации пользователем MS-DOS пытается интерпретировать ее как требование на выполнение внутренней команды. Если такой команды не существует, происходит поиск соответствующего файла на диске, его загрузка (в случае успешного поиска) и выполнение.

Для того чтобы отличить файлы, которые могут выполняться, от других файлов, имена файлов строятся из двух составных элементов: собственно имени файла (до 8 символов) и типа файла (три символа), иногда называемого расширением имени. В большинстве команд указывается полное имя файла, в котором составные элементы разделены точкой. Есть типы файлов, распознаваемые системой, и за ними закреплены определенные названия; пользователь может сам формировать типы файлов произвольно (обычно это файлы с данными).

Файлы, которые могут выполняться, должны быть одного из трех типов:

COM – внешняя команда;
EXE – выполняемый файл;
BAT – файл, составленный как пакет, содержащий обращения к командам и вызов программ.

При вызове для выполнения файла одного из трех этих типов, достаточно указать его собственное имя без расширения.

Многим командам работы с файлами можно задавать имя группы файлов по образцу. В этом образце используются символы «*» и «?». Звездочка обозначает любую комбинацию любого количества символов, а знак вопроса – любой один символ.

Есть команды, в которых нельзя пользоваться образцами; при вызове команд, программ и пакетов для выполнения образцами пользоваться нельзя.

В операционной системе имеется множество команд, которые обычному пользователю либо не нужны. Либо он обращается к ним очень редко. С другой стороны существует ряд команд, которые практически ежедневно применяются при работе с компьютером. К ним относятся:

DIR – вывод каталога
FORMAT – форматирование дисков
COPY – копирование файла
DEL – удаление файла
RENAME – изменение имени файла

При каждом запуске компьютера в его оперативную память загружаются три файла операционной системы DOS: COMMAND.COM, IO.SYS, MSDOS.SYS. После этого операционная система автоматически выполняет команды, содержащиеся в файлах CONFIG.SYS и AUTOEXEC/BAT. Тем самым пользователь освобождается от необходимости ввода этих команд при каждом запуске компьютера. Выполнение соответствующих операций каждый раз занимало бы несколько десятков минут и приводило бы к лишней работе, причем, что не менее важно, многие пользователи просто не способны самостоятельно выполнить все необходимые действия. Для них вполне достаточно, что кто-то подготовил компьютер к эксплуатации. Их участие в запуске сводится к включению питания, после чего загрузка производится автоматически, без каких-либо манипуляций с клавиатурой.

Вопрос №51. "Автоматизация управления технологическими процессами".

АСУТП - это АСУ для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления и заданными ограничениями.

Особенности АСУТП:

для управления материальными объектами;
непосредственно воздействуют на технологический объект управления;
получают информацию от технологического объекта автоматически с помощью технических средств без участия человека;
обеспечивают управление техническим объектом в целом;
технические средства участвуют в выработке решений по управлению;
осуществляют воздействие на объект в том же темпе, что и протекающие в нем технологические процессы;
наличие обратных связей, замкнутых техническими средствами без участия человека, дает возможность работы в автоматическом режиме;
отсутствие жесткой связи с организационной структурой объекта управления.

Вопрос №52. "Общесистемные решения АСУТП".

К основным общесистемным решениям относятся:

выбор и обоснование уровня автоматизации управления;
организация оперативного контура управления (оперативный контур - контур, в котором работает оперативный персонал);
выбор варианта архитектуры АСУТП;
обоснование выполнения требований по функциональной надежности, точности измерительных каналов, качеству автомат. регулирования, времени реакции и стоимости создания системы.

Выбор уровня автоматизации управления состоит в проектировании человеко-машинных алгоритмов функционирования системы с назначением на каждую реализуемую системой функцию структурных элементов. которые ее осуществляют. При решении задачи распределения функций между человеком и проектируемыми техническими средствами автоматизации учитываются следующие количественные показатели:

вероятность безошибочного выполнения функций;
время выполнения;
точность реализации функций;
затраты на реализацию.

При обосновании уровня автоматизации, организации оперативного контура и выборе архитектуры АСУТП используется метод функционально - стоимостного анализа (ФСА). Этот метод предполагает выбор варианта общесистемных решений, обеспечивающего минимум приведенных затрат при ограничениях на допустимые значения технических характеристик. При этом критерий приведенных затрат включает как прямые затраты, связанные с реализацией функций управления с определенным уровнем качества. так и производственные издержки в зависимости от достигаемых параметров технологического процесса.

Вопрос №53. "Архитектура АСУТП".

Архитектура - принципы и способы программно-технической реализации функций АСУТП и принципы и способы обеспечения важнейших технических характеристик системы: надежности, живучести, точности и т.д.

Существуют два подхода к рассмотрению архитектуры АСУТП:

Blog

Вопрос №1. "Понятие системы. Примеры системы. Свойства сложных систем"