Понятие открытых систем

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ СТАНДАРТОВ ИТ

СТАНДАРТИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Оформление отчета

Отчет должен включать графики зависимости методической погрешности измерений от отношения выходного сопротивления источника напряжения к входному сопротивлению вольтметра. Рекомендованные формы таблиц для записи результатов приведены ниже.

Контрольные вопросы

1. Что такое систематическая погрешность измерений? Приведите примеры систематических погрешностей.

2. Чем обусловлена методическая погрешность измерения напряжения?

3. Как оценить методическую погрешность измерения напряжения? Как ее уменьшить?

4. Что такое поправка к показаниям прибора? Как ее вычислить, как и когда она вносится?

5. Чем обусловлена инструментальная погрешность измерения напряжения?

6. Как оценить инструментальную погрешность вольтметра?

7. Как вычислить погрешность измерений, если на результаты одновременно влияют инструментальная и методическая составляющие погрешности?

Таблица 2.1 – Измерение постоянного напряжения магнитоэлектрическим вольтметром в диапазоне 0…15 (30) В

Вольтметр М2038: класс точности 0,5; используемый диапазон измерения________

Сопротивление магазина, Ом	Показания вольтметра, Ux, В	Метод. погреш., ∆м, В; ф-ла (2.2)	Исправленные показания, U испр.= Ux +∆м, В	Инструм. погреш., ∆инс, мВ; ф-ла (2.7)	Неисключ. метод. погреш., Δм.ост = 0,01Δм, В	Погреш. измерения, ∆изм, В; ф-ла (2.9)	Погреш. измерения, δизм, %; ф-ла (2.10)	Результат измерения, U испр.± ∆изм,В

Таблица 2.2 – Измерение постоянного напряжения цифровым вольтметром в диапазоне 0…15 (30) В

Вольтметр Щ300: класс точности 0,05/0,02; используемый диапазон измерения________

Сопротивление магазина, Ом	Показания вольтметра, Ux, В	Инструм. погреш., δинс, %; ф-ла (2.11)	Инструм. погреш., ∆инс, мВ; ф-ла (2.7)	Погреш. измерения, ∆изм, В; ф-ла (2.9)	Результат измерения, Ux± ∆изм В

Пользователи вычислительной техники неоднократно сталкивались с ситуацией, когда программное обеспечение, отлично работающее на одном компьютере, не желает работать на другом. Или системные бло­ки одного вычислительного устройства не стыкуются с аппаратной час­тью другого. Или информационная система другой компании упорно не желает обрабатывать данные, которые пользователь подготовил в информационной системе у себя на рабочем месте, хотя были выполне­ны все необходимые требования по подготовке данных. Или при заг­рузке разработанной странички на «чужом» браузере на экране вместо понятного текста возникает бессмысленный набор символов. Эта про­блема, которая возникла в ходе бурного развития производства вычис­лительной и телекоммуникационной техники и разработки программ­ного обеспечения, получила название проблемы совместимости вычис­лительных, телекоммуникационных и информационных устройств.

Развитие систем и средств вычислительной техники, повсеместное их внедрение в сферы управления, науки, техники, экономики и биз­неса привели к необходимости объединения конкретных вычислитель­ных устройств и реализованных на их основе информационных сис­тем в единые информационно-вычислительные системы и среды, к формированию единого информационного пространства. Такое про­странство можно определить как совокупность баз данных, хранилищ знаний, систем управления ими, информационно-коммуникационных систем и сетей, методологий и технологий их разработки, ведения и использования на основе единых принципов и общих правил, обеспе­чивающих информационное взаимодействие для удовлетворения по­требностей пользователей.

Единое информационное пространство складывается из следующих основных составляющих:

• информационные ресурсы, содержащие данные, сведения, информацию и знания, собранные, структурированные по некоторым пра­вилам, подготовленные для доставки заинтересованному пользовате­лю, защищенные и архивированные на соответствующих носителях;

• организационные структуры, обеспечивающие функционирова­ние и развитие единого информационного пространства: поиск, сбор, обработку, хранение, защиту и передачу информации;

• средства информационного взаимодействия, в том числе про­граммно-аппаратные средства и пользовательские интерфейсы, пра­вовые и организационно-нормативные документы, обеспечивающие доступ к информационным ресурсам на основе соответствующих ин­формационно-коммуникационных технологий.

При формировании единого информационного пространства ме­неджеры, проектировщики и разработчики программно-аппаратных средств столкнулись с рядом проблем. Например, разнородность технических средств вычислительной техники с точки зрения организа­ции вычислительного процесса, архитектуры, систем команд, разряд­ности процессоров и шины данных потребовала создания физических интерфейсов, реализующих взаимную совместимость компьютерных устройств. При увеличении числа типов интегрируемых устройств сложность организации физического взаимодействия между ними су­щественно возрастала, что приводило к проблемам в управлении та­кими системами.

Разнородность программируемых сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах, с точки зрения многообра­зия операционных систем, различия в разрядности и прочих особен­ностей привели к созданию программных интерфейсов. Разнородность физических и программных интерфейсов в системе «пользователь — компьютерное устройство — программное обеспечение» требовала по­стоянного согласования программно-аппаратного обеспечения и пе­реобучения кадров.

История концепции открытых систем начинается с того момента, когда возникла проблема переносимости (мобильности) программ и данных между компьютерами с различной архитектурой. Одним из первых шагов в этом направлении, оказавшим влияние на развитие отечественной вычислительной техники, явилось создание компью­теров серии IBM 360, обладающих единым набором команд и способ­ных работать с одной и той же операционной системой. Корпорация «IBM», кроме того, предоставляла лицензии на свою ОС пользовате­лям, которые предпочли купить компьютеры той же архитектуры у других производителей.

Частичное решение проблемы мобильности для программ обеспе­чили ранние стандарты языков, например ФОРТРАН и КОБОЛ. Языи позволяли создавать переносимые программы, хотя часто ограни­чивали функциональные возможности. Мобильность обеспечивалась также за счет того, что эти стандарты были приняты многими произ­водителями различных платформ. Когда языки программирования приобрели статус стандарта де-факто, их разработкой и сопровожде­нием начали заниматься национальные и международные организа­ции по стандартизации. В результате языки развивались уже незави­симо от своих создателей. Достижение мобильности уже на этом уровне было первым примером истинных возможностей открытых систем.

Следующий этап в развитии концепции открытости — вторая по­ловина 1970-х гг. Он связан с областью интерактивной обработки и увеличением объема продуктов, для которых требуется переносимость (пакеты для инженерной графики, системы автоматизации проекти­рования, базы данных, управление распределенными базами данных). Компания «DIGITAL» начала выпуск мини-ЭВМ VAX, работающих под управлением операционной системы VMS. Машины этой серии имели уже 32-разрядную архитектуру, что обеспечило значительную эффективность программного кода и сократило издержки на работу с виртуальной памятью. Программисты получили возможность напря­мую использовать адресное пространство объемом до 4 Гбайт, что прак­тически снимало все ограничения на размеры решаемых задач. Маши­ны этого типа надолго стали стандартной платформой для систем про­ектирования, сбора и обработки данных, управления экспериментом и т.п. Именно они стимулировали создание наиболее мощных САПР, систем управления базами данных и машинной графики, которые широко используются до настоящего времени.

Конец 1970-х гг. характеризуется массовым применением сетевых технологий. Компания «DIGITAL» интенсивно внедряла свою архитек­туру DECnet. Сети, использующие протоколы Интернет (TCP/IP), пер­воначально реализованные Агентством по перспективным исследова­ниям Министерства обороны США (DARPA), начали широко приме­няться для объединения различных систем — как военных, так и академических организаций США. Фирма «IBM» применяла собствен­ную сетевую архитектуру SNA (System Network Architecture), которая стала основой для предложенной Международной организацией по стан­дартизации ISO архитектуры Open Systems Interconnection (OSI).

Когда сетевая обработка стала реальностью и насущной необходи­мостью для решения большого числа технических, технологических, научных экономических задач, пользователи начали обращать внима­ние на совместимость и возможность интеграции вычислительных средств как на необходимые атрибуты открытости систем. Организа­ция ISO в 1977—1978 гг. развернула интенсивные работы по созда­нию стандартов взаимосвязи в сетях открытых систем. Тогда же впер­вые было введено определение открытой информационной системы.

Таким образом, решение проблем совместимости и мобильности привело к разработке большого числа международных стандартов и соглашений в сфере применения информационных технологий и раз­работки информационных систем. Основополагающим, базовым по­нятием при использовании стандартов стало понятие «открытая сис­тема».

Существует достаточное число определений, даваемых различны­ми организациями по стандартизации и отдельными фирмами. Напри­мер, Ассоциация французских пользователей UNIX и открытых сис­тем (AFUU) дает следующее определение: «Открытая система — это система, состоящая из элементов, которые взаимодействуют друг с другом через стандартные интерфейсы».

Производитель средств вычислительной техники — компания Hewlett Packard: «Открытая система — это совокупность разнородных компьютеров, объединенных сетью, которые могут работать как еди­ное интегрированное целое независимо от того, как в них представлена информация, где они расположены, кем они изготовлены, под уп­равлением какой операционной системы они работают».

Определение Национального института стандартов и технологий США (NIST): «Открытая система — это система, которая способна взаимодействовать с другой системой посредством реализации меж­дународных стандартных протоколов. Открытыми системами являют­ся как конечные, так и промежуточные системы. Однако открытая си­стема не обязательно может быть доступна другим открытым систе­мам. Эта изоляция может быть обеспечена или путем физического отделения, или путем использования технических возможностей, ос­нованных на защите информации в компьютерах и средствах комму­никаций».

Другие определения в той или иной мере повторяют основное со­держание определений, приведенных выше. ₍Анализируя их, можно выделить некоторые общие черты, присущие открытым системам:

• технические средства, на которых реализована информационная система, объединяются сетью или сетями различного уровня — от ло­кальной до глобальной;

• реализация открытости осуществляется на основе функциональ­ных стандартов (профилей) в области информационных технологий;

• информационные системы, обладающие свойством открытости, могут выполняться на любых технических средствах, которые входят в единую среду открытых систем;

• открытые системы предполагают использование унифицирован­ных интерфейсов в процессах взаимодействия в системе «человек — компьютер»;

• применение положений открытости предполагает некоторую из­быточность при разработке программно-аппаратных комплексов.

Открытую систему сегодня определяют как исчерпывающий и со­гласованный набор международных стандартов на информационные технологии и профили функциональных стандартов, которые реали­зуют открытые спецификации на интерфейсы, службы и поддержи­вающие их форматы, чтобы обеспечить взаимодействие (интероперабельность) и мобильность программных приложений, данных и пер­сонала.

Это определение, сформулированное специалистами Комитета IEEE POSIX 1003.0 Института инженеров по электротехнике и элек­тронике (IEEE), унифицирует содержание среды, которую предостав­ляет открытая система для широкого использования. Базовым в этом определении является термин «открытая спецификация», имеющий следующее.толкование: «это общедоступная спецификация, которая поддерживается открытым, гласным, согласительным процессом, на­правленным на постоянную адаптацию новой технологии, и которая соответствует стандартам». Таким образом, под открытыми система­ми следует понимать системы, обладающие стандартизованными ин­терфейсами. Решение проблемы открытости систем основывается на стандартизации интерфейсов систем и протоколов взаимодействия между их компонентами.

В качестве примеров использования технологии открытых систем можно привести технологии фирм «Intel» Plug&Play и USB, а также операционные системы UNIX и (частично) ее основного конкурента — Windows NT. Многие новые продукты сразу разрабатываются в соот­ветствии с требованиями открытых систем, примером тому может слу­жить широко используемый в настоящее время язык программирова­ния Javaфирмы «Sun Microsystems».

Общие свойства открытых информационных систем можно сфор­мулировать следующим образом:

• взаимодействие/интероперабелъностъ — способность к взаимо­действию с другими прикладными системами на локальных и (или) удаленных платформах (технические средства, на которых реализова­на информационная система, объединяются сетью или сетями различ­ного уровня — от локальной до глобальной);

• стандартизуемостъ — ИС проектируются и разрабатываются на основе согласованных международных стандартов и предложений, реализация открытости осуществляется на базе функциональных стан­дартов (профилей) в области информационных технологий;

• расширяемость/масштабируемость — возможность перемещения прикладных программ и передачи данных в системах и средах, кото­рые обладают различными характеристиками производительности и различными функциональными возможностями, возможность добав­ления новых функций ИС или изменения некоторых уже имеющихся при неизменных остальных функциональных частях ИС;

• мобильность/переносимость — обеспечение возможности переноса прикладных программ и данных при модернизации или замене аппа­ратных платформ ИС и возможности работы с ними специалистов пользующихся ИТ, без их специальной переподготовки при измене­ниях ИС;

• дружественность к пользователю — развитые унифицированные интерфейсы в процессах взаимодействия в системе «пользователь -компьютерное устройство — программное обеспечение», позволяющие работать пользователю, не имеющему специальной системной подго­товки.

Все эти общепринятые свойства современных открытых систем, взятые по отдельности, были характерны и для предыдущих поколе­ний ИС и средств вычислительной техники. Новый взгляд на откры­тые системы определяется тем, что эти черты рассматриваются в сово­купности, как взаимосвязанные, и реализуются в комплексе. Это есте­ственно, поскольку все указанные выше свойства дополняют друг друга. Только в такой совокупности возможности открытых систем позволяют решать проблемы проектирования, разработки, внедрения, эксплу­атации и развития современных информационных систем.

Проиллюстрируем важность такого подхода на примере важней­шего свойства — интероперабелъности (Interoperability). Ниже пе­речислены обстоятельства, которые отражают насущные потребности развития областей применения информационных технологий и моти­вируют переход к интероперабельным информационным системам и разработке соответствующих стандартов и технических средств.

Функционирование систем в условиях информационной и реализа­ционной неоднородности, распределенности и автономности информа­ционных ресурсов системы. Информационная неоднородность ресур­сов заключается в разнообразии их прикладных контекстов (понятий, словарей, семантических правил, отображаемых реальных объектов, видов данных, способов их сбора и обработки, интерфейсов пользова­телей и т.д.). Реализационная неоднородности источников проявляет­ся в использовании разнообразных компьютерных платформ, средств управления базами данных, моделей данных и знаний, средств про­граммирования и тестирования, операционных систем и т.п.

Интеграция систем. Системы эволюционируют от простых, авто­номных подсистем к более сложным, интегрированным системам, ос­нованным на требовании взаимодействия компонентов.

Реинжиниринг систем. Эволюция бизнес-процессов — непрерывный процесс, который является неотъемлемой составляющей деятельности организаций. Соответственно, создание системы и ее реконструкция (реинжиниринг) — непрерывный процесс формирования, уточнения требований и проектирования. Система должна быть спроектирована так, чтобы ее ключевые составляющие могли быть реконструированы при сохранении целостности и работоспособности системы.

Трансформация унаследованных систем. Практически любая систе­ма после создания и внедрения противодействует изменениям и имеет тенденцию быстрого превращения в бремя организации. Унаследован­ные системы (Legacy Systems), построенные на «уходящих» техноло­гиях, архитектурах, платформах, а также программное и информаци­онное обеспечение, при проектировании которых не были предусмот­рены нужные меры для их постепенного перерастания в новые системы, требуют перестройки (Legacy Transformation) в соответствии с новы­ми требованиями бизнес-процессов и технологий. В процессе транс­формации необходимо, чтобы новые модули системы и оставшиеся компоненты унаследованных систем сохраняли способность к взаимо­действию.

Повторное использование неоднородных информационных ресурсов. Технология разработки информационных систем должна позволять круп­номасштабно применять технологию повторного использования инфор­мационных ресурсов, которые могут быть «соединены» (т.е. образованы их «интероперабельные сообщества») для производства серий стандар­тизованных продуктов в определенной прикладной области.

Продление жизненного цикла систем. В условиях исключительно быстрого технологического развития требуются специальные меры, обеспечивающие необходимую продолжительность жизненного цик­ла продукта, включающего в себя постоянное улучшение его потреби­тельских свойств. При этом новые версии продукта должны поддер­живать заявленные функциональности предыдущих версий.

Свойство интероперабельности информационных ресурсов явля­ется необходимой предпосылкой удовлетворения перечисленных выше требований.

Таким образом, основной принцип формирования открытых сис­тем состоит в создании среды, включающей в себя программные и ап­паратурные средства, службы связи, интерфейсы, форматы данных и протоколы. Такая среда в основе имеет развивающиеся доступные и общепризнанные стандарты и обеспечивает значительную степень вза­имодействия (Inter-operability), переносимости (Portability) и масш­табирования (Scalability) приложений и данных.

Благодаря этим свойствам минимизируются затраты на достижение преемственности и повторного использования накопленного программ­но-информационного задела при переходе на более совершенные ком­пьютерные платформы, а также интеграция систем и ресурсов в распре­деленные системы. Экономическая рентабельность реализации на прак­тике концепции открытых систем основывается на том, что переход к открытым технологиям создает наилучшие предпосылки для инвести­ций в ИТ, так как благодаря свойствам открытости систем ИТ суще­ственно повышается конечная эффективность их использования.

Принципы создания и использования открытых систем применя­ются в настоящее время при построении большинства классов систем:вычислительных, информационных, телекоммуникационных, систем управления в реальном масштабе времени, встроенных микропроцес­сорных систем. В условиях широкого использования интегрирован­ных вычислительно-телекоммуникационных систем принципы откры­тости составляют основу технологии интеграции, В развитии и при­менении открытых систем заинтересованы все участники процесса информатизации: пользователи, проектировщики систем и системные интеграторы, производители технических и программных средств вы­числительной техники и телекоммуникации. В частности, по встроен­ным микропроцессорным системам (МПС) в рамках программы ESPRITсуществует проект OMI (Open Microprocessor Initiative), на­правленный на создание коллективной пользовательской библиотеки МПС в соответствии с принципами открытых систем.

В условиях перехода к информационному обществу, когда государ­ственное управление и большинство секторов экономики становятся активными потребителями информационных технологий, а сектор производителей средств и услуг информационных технологий непре­рывно растет, проблема развития и применения открытых систем со­ставляет для каждой страны национальную проблему. Так, админист­рация Клинтона еще в 1993 г. объявила о программе создания Нацио­нальной информационной инфраструктуры на принципах открытых систем (NationalInformation Infrastructure Initiative), вкладывала в эту программу большие деньги и содействовала инвестициям со стороны частного сектора. Совет Европы в 1994 г. в своих рекомендациях о пу­тях перехода к информационному обществу (Bangemann Report) под­черкнул, что стандарты открытых систем должны играть важнейшую роль при создании информационной инфраструктуры общества. Ве­дется работа по созданию глобальной информационной инфраструк­туры, также основанной на принципах открытых систем.

Таким образом, в условиях перехода к информационному обществу технология открытых систем становится основным направлением ин­формационных технологий.

Дата добавления: 2015-04-30