Определение понятия Fieldbus

Классификация систем распределенной обработки

Классификационными признаками систем распределенной обработки являются:

- тип конфигурации процессоров,

- способ распределения функций между ними,

- способ управления процессорами (централизованное, децентрализованное),

- тип связи между процессорами (связь с использованием общего поля адресов или связь с передачей сообщений) и т.д.

По типу конфигурации процессоров различают:

- многопроцессорные системы распределенной обработки и

- территориально распределенные системы, в которых процессоры объединены с помощью каналов сети.

В зависимости от способа распределения функций между процессорами различают:

- системы с распределением нагрузки и

- системы с распределением функций.

Системы с распределением нагрузки формируются в виде комплекса процессоров, обеспечивающих идентичные функции.

Поэтому в большинстве случаев они используют однотипные процессоры, между которыми и перераспределяется нагрузка.

Достоинствами систем подобного типа являются их производительность и высокая надежность, так как при отказе одного процессора обработка данных может обеспечиваться остальными.

К недостаткам систем с распределением нагрузки можно отнести сложность организации управления при коллективном пользовании ресурсами (базой данных, прикладными программами и др.), необходимыми для выполнения заданий пользователя.

В большинстве случаев системы такого типа реализуются со сравнительно небольшим числом процессоров.

Системы с распределением функций, как правило, содержат комплекс специализированных процессоров, выполняющих специфические системные функции.

Если за каждым процессором закрепить специфические функции, то с точки зрения простоты реализации целесообразной оказывается модульная структура (как для технического, так и для программного обеспечения).

Такая структура позволяет получить более хорошее соотношение стоимость/эксплуатационные характеристики.

Поскольку, однако, обработка заданий пользователя по существу означает выполнение обработки специализированными процессорами, загрузка последних оказывается несбалансированной.

Кроме того, производительность системы подобного типа в целом ограничивается производительностью максимально нагруженного процессора, что не может не сказаться на ее эксплуатационных характеристиках.

В рассматриваемых системах функция управления передачей данных не является прерогативой центрального процессора: она распределяется между процессорами, которые используются в качестве устройств управления передачей данных.

В зависимости от формы использования и целевого назначениятерриториально распределенные системы разделяют на две группы:

1) системы первой группы предназначены для обслуживания одного или нескольких специализированных комплексов. Отдельные ЭВМ и интеллектуальные терминалы, объединяемые в систему, рассредоточены по главным лабораториям или филиалам организации;

2) системы второй группы предназначены для обслуживания неспециализированных пользователей.

Локальные ЭВМ, интеллектуальные терминалы и другие устройства включаются в общую сеть. Цель создания сети - коллективное использование всех вычислительных ресурсов.

В зависимости от вида соединения процессоров ЭВМ, интеллектуальных терминалов и других устройств различают:

1) системы распределенной обработки вертикального (или иерархического) типа;

2) системы распределенной обработки горизонтального типа;

3) системы распределенной обработки смешанного типа.

В системах вертикального типа ЭВМ и интеллектуальные терминалы соединены по иерархическому принципу.

Организуя на терминалах проверку входной информации, можно за счет передачи откорректированных данных провести обработку последних на центральной ЭВМ с высокой эффективностью.

Кроме того, можно повысить надежность и сократить время обработки данных.

В системах горизонтального типа несколько ЭВМ объединяются на одном уровне.

В этом случае эффект определяется таким распределением нагрузки, при котором задания пользователя пересылаются другим ЭВМ и ими обрабатываются.

В таких системах легко организовать коллективное пользование всеми ресурсами.

В системах смешанного типа системы распределенной обработки иерархического типа объединены по горизонтали.

При создании систем территориально распределенной обработки, как правило, используются каналы связи общественного пользования и эквивалентные им каналы.

В последнее время все большее распространение получают спутниковая связь, локальные территориальные сети, пропускные возможности которых существенно расширились благодаря использованию новых передающих сред (коаксиального кабеля, волоконно-оптического кабеля и др.).

По таким каналам связи можно легко и экономично осуществлять передачу большого объема информации.

При создании системы распределенной обработки, принципы построения которой были изложены выше, решаются следующие технологические проблемы.

1. Технология распределения обработки.

Основная проблема, решение которой позволяет обеспечить требуемые характеристики системы - функциональные, эксплуатационные и другие, - это оптимальное распределение функций и нагрузки между различными устройствами системы.

Не менее важной является проблема управления распределенной обработкой, включая управление отдельными процедурами и синхронизацию всех этапов обработки.

2. Технология распределения данных.

Основными проблемами технологии распределения данных являются сбор распределенных данных, формирование их в единую базу данных и управление последней.

3. Технология передачи данных.

Распределенная обработка предполагает наличие сети передачи информации, которая характеризуется рядом параметров.

Важнейшими из них являются быстродействие и экономичность.

Поскольку во многих сетях используется большое число ЭВМ различного типа, важное значение имеет стандартизация протоколов, определяющих процедуры передачи данных.

Кроме того, для высоконадежной работы системы необходимо обеспечить секретность передаваемой информации.

Это термин, который в русском переводе звучит как "промышленная сеть".

Fieldbus - это не какой-то определенный протокол передачи данных и не тип сетевой архитектуры.

Этот термин не принадлежит ни одной отдельно взятой компании и обозначает скорее сферу применения, чем какую либо конкретную сетевую технологию.

Промышленные сети - это

1) сегмент рынка, где сталкиваются интересы крупнейших корпораций, создаются и внедряются самые передовые технологии, ведется война стандартов, появляются новые участники и стараются удержаться старые;

2) среда передачи данных, которая должна отвечать множеству разнообразных, а зачастую противоречивых требований;

3) набор стандартных протоколов обмена данными, позволяющих связать воедино оборудование различных производителей, а также обеспечить взаимодействие нижнего и верхнего уровней АСУ;

4) это образ мысли инженера, определяющий конфигурацию и принципы построения системы.

От того, какая сетевая архитектура выбирается сегодня, будут зависеть не только затраты на создание системы, но и срок ее жизни, ее способность к развитию, то есть, как принято сейчас говорить, интегральная стоимость владения.

Основные требования, предъявляемые к "идеальной" промышленной сети.

Сформулируем некоторые основные требования, которые можно предъявить к "идеальной" промышленной сети.

1. Производительность.

2. Предсказуемость времени доставки информации.

3. Помехоустойчивость.

4. Доступность и простота организации физического канала передачи данных.

5. Максимальный сервис для приложений верхнего уровня.

6. Минимальная стоимость устройств аппаратной реализации, особенно на уровне контроллеров.

7. Возможность получения "распределенного интеллекта" предоставлением максимального доступа к каналу нескольким ведущим узлам.

8. Управляемость и самовосстановление в случае возникновения нештатных ситуаций.

Как видно, в получившемся списке первое требование противоречит второму, третье - четвертому и так далее.

Более того, подобные противоречия приходится обходить постоянно и на всех уровнях проектирования, начиная с того,

- какой формат пакета передачи данных выбрать: тот, который позволит осуществлять расширенное управление сетью и удаленную загрузку, или тот, который обеспечит максимально быструю работу с большим числом дискретных сигналов,

и заканчивая решением философской проблемы,

- что лучше: применить не самое современное, но проверенное годами решение, или применить кажущееся блестящим и современным решение, которое почему-то оказывается дороже и еще до сих пор не применяется на предприятии-конкуренте.

Таким образом, можно полагать, что промышленная сеть - это один большой компромисс.

И от того, как расставлены акценты в этом компромиссе, зависит успех решения задач, стоящих перед сетевой архитектурой.

К промышленным сетям вполне применимы результаты теоретических изысканий в области коммуникационных сетейобщего назначения, поэтому становятся вполне понятными постоянные ссылки на Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection Мodel), принятую Международной организацией по стандартизации (ISO).

Дата добавления: 2014-01-05