Главные цели разработчиков операционной системы:1) Эффективное использование всех компьютерных ресурсов. 2) Повышение производительности труда программистов. 3) Простота, гибкость, эффективность и надежность организации вычислительного процесса. 4) Обеспечение независимости прикладных программ от аппаратного обеспечения (АО).

Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, дисков, накопителей на магнитных лентах (МЛ), сетевой коммуникационной аппаратуры, принтеров и других устройств. Функцией ОС является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность системы.

Таким образом, ОС реализует: - интерфейс пользователя (команды в MS DOS, UNIX; графический интерфейс в ОС Windows); - разделение аппаратных ресурсов между пользователями (в многопользовательской и многозадачной ОС); - работу в локальных и глобальных сетях; - возможность работы с общими данными в режиме коллективного пользования; - планирование доступа пользователей к общим ресурсам; - эффективное выполнение операций ввода-вывода; - восстановление данных и вычислительного процесса в случае ошибок.

Для реализации управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что, в конечном счете, и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени.

Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Основная функция всех операционных систем - посредническая. Она заключаются в обеспечении нескольких видов интерфейса: 1)интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя); 2)интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс); 3)интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Даже для одной аппаратной платформы, например такой, как IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.

Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что операционная система находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS (которые, в свою очередь, также основаны на использовании прерываний процессора) Опираясь на эти аппаратные прерывания, операционная система создает свой комплекс системных прерываний. Способность операционной системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается нами как диалоговый режим работы.

По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения, например нажатием клавиши ENTER. Для компьютеров платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством операционных систем под общим названием MS-DOS (версии от MS-DOS 1.0 до MS-DOS 6.2).

Графические операционные системы реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления.

В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши - графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши.

В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и многие другие).

Характер взаимодействия между активными и пассивными элементами управления выбирает сам пользователь. В его распоряжении приемы наведения указателя мыши на элемент управления, щелчки кнопками мыши и другие средства.

Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой с другой стороны. В соответствии с этим определением ОС выполняет две группы функций.

- предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобней работать и которую легче программировать;

- повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторыми критерием.

Для того чтобы успешно решать свои задачи, современный пользователь или даже прикладной программист может обойтись без досконального знания аппаратного устройства компьютера. Ему не обязательно быть в курсе того, как функционируют различные электронные блоки и электромеханические узлы компьютера. Более того, очень часто пользователь может не знать даже системы команд процессора. Пользователь-программист привык иметь дело с мощными высокоуровневыми функциями, которые ему предоставляет операционная система.

Так, например, при работе с диском программисту, пишущему приложение для работы под управлением ОС, или конечному пользователю ОС достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя. Последовательность действий при работе с файлом заключается в его открытии, выполнение одой или нескольких операций чтения или записи частотная модуляция или текущее состояние двигателя механизма перемещения магнитных головок чтения/записи, не должны волновать программиста.

Если бы программист работал непосредственно с аппаратурой компьютера, без участия ОС, то для организации чтения блока данных с дика программисту пришлось бы использовать более десятка команд с указанием множества параметров: номера блока на диске, номера сектора на дорожке и. т. п. После завершения операции обмена с диском он должен был бы предусмотреть в своей программе анализ результата выполненной операции. Учитывая, что контроллер диска способен распознать более двадцати различных вариантов завершения операции, можно считать программирование обмена с диском на уровне аппаратуры не самой тривиальной задачей. Не менее обременительной выглядит и работа пользователя, если бы ему для чтения файла с терминала потребовалось задавать чистовые адреса дорожек и секторов.

Операционная система избавляет программистов не только от необходимости напрямую работать с аппаратурой дискового накопителя, предоставляя им простой файловый интерфейс, но и берет на себя все другие рутинные операции, связанные с управлением другими аппаратными устройствами компьютера: физической памятью, таймерами, принтерами и т.д.

В результате реальная машина, способная выполнять только небольшой набор элементарных действий, определяемых ее системой команд, превращается в виртуальную машину, выполняющую широкий набор гораздо более мощных функций.

В настоящее время средства связи приобретают все большее значение в нашей жизни. Причем неэлектронные средства связи не выдерживают конкуренции с сетями электросвязи, или, как их еще называют, информационными сетями (ИС), главным образом из-за неизбежных временных задержек и возрастающей стоимости доставки информации. Сами ИС также претерпевают существенные изменения вследствие использования новой более совершенной техники, при этом основной тенденцией их развития является интеграция обслуживания пользователей и совместное использование коммуникационных и вычислительных ресурсов.

До недавнего времени ИС были представлены в основном телефонными и телеграфными сетями, дававшими возможность обмена разговорами и письменными сообщениями между людьми. Разработка и развитие систем факсимильной и видеосвязи добавляют к этой возможности передачу документов, схем и видеоизображений. Появление сетей передачи данных (СПД) позволило решить задачу обмена информацией между человеком и ЭВМ, а также между ЭВМ. Передача данных дополняется такой формой обслуживания пользователей, как обработка и доступ к банкам данных, например, в информационно-вычислительных системах (ИВС), автоматизированных системах управления (АСУ) различных уровней и т. д.

Совмещение всех этих видов обслуживания в одной сети получило название сети интегрального обслуживания (СИО).

Исторически появившиеся первыми в области доставки информации аналоговые телефонные сети с момента своего возникновения в конце прошлого века практически претерпели изменения только в элементной базе построения (от ручного набора и релейных схем до современных электронных АТС). Только сравнительно недавно в телефонии стали использоваться средства вычислительной техники (микропроцессоры, мини- и микроЭВМ). Но при этом возникло препятствие для дальнейшего развития телефонных сетей, в основе которых лежит аналоговая природа канальной аппаратуры и цифровая природа средств вычислительной техники для управления ими. Следует учитывать также существенный разрыв в качестве и надежности обеспечиваемых этими элементами телефонных сетей (современные цифровые средства имеют значительно лучшие показатели).

Естественным выходом из создавшегося положения является переход к цифровой телефонии, где полностью используются, включая канальную аппаратуру, дискретные (цифровые) элементы на микроэлектронной базе. Выход кажется простым: немедленно перейти к реализации цифровых телефонных сетей (ЦТС), обеспечивающих ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми телефонными сетями. Такой переход потребует больших капитальных затрат. Но не это главное. Нельзя забывать, что большинство существующих СПД базируются на телефонных сетях. При этом в технологической цепочке передачи данных по телефонным сетям неизбежно имеется такое дорогостоящее оборудование, как модемы (модуляторы - демодуляторы), реализующие переход от цифровых сигналов средств вычислительной техники к аналоговым сигналам средств техники связи и обратно.

На первый взгляд можно предложить следующее решение: построить ЦТС, затратив на это достаточно большие средства и время, и использовать их (исключив модемы) для передачи данных. Но, к сожалению, это практически невозможно из-за существенного различия требований к пропускной способности каналов со стороны СПД и ЦТС. Причем имеет место разница в несколько порядков (от десятков килобит в секунду для телефонии до десятков мегабит в секунду для передачи данных).

Таким образом, необходимо искать другие, более эффективные пути дальнейшего развития средств обеспечения пользователя информационными ресурсами с использованием последних научно-технических достижений. Возможны следующие альтернативы.

Автономное создание новых ЦТС и параллельное развитие СПД практически без использования (особенно на уровне магистральных КСв) средств новых ЦТС.

Построение интегрированных цифровых сетей, обеспечивающих как доставку пользователям данных, так и речи (телефонного трафика). Причем за основу технологии доставки берется СПД, а телефонный трафик выступает в роли дополнительной нагрузки на сеть.

Дальнейшая интеграция информационного сервиса пользователя, которая является основой прогресса в области систем информатики, а именно совместная доставка в единой цифровой форме данных, речи, телевизионных сигналов, факсимильных изображений и другой информации. Наиболее эффективно именно эту проблему и должны решить СИО.

Но необходимо помнить, что хотя сети и создаются для удовлетворения требований пользователей в информационных ресурсах, существуют различные архитектурные и технологические трудности интеграции сервиса. Коротко остановимся на возможностях и перспективах их решения. В первую очередь, если за основу взять доставку данных как наиболее потребляемого сейчас и в ближайшем будущем продукта информационной индустрии, базирующейся на ЭВМ, а затем телефонию и другие виды информационного сервиса, то в качестве основной системной концепции выступает архитектура открытых систем (АОС), разработанная и принятая Международной организацией по стандартизации.

Исходя из перечисленных тенденций развития средств вычислительной техники и техники связи и эволюции их элементной базы, построение СИО в силу сложности решаемых при этом проблем и значительности капитальных затрат предлагается осуществить в несколько этапов (рис. 1.1).

Этап 1 характеризуется переходом к цифровым методам передачи и коммутации, т. е. строится так называемая интегральная цифровая сеть IDN (Integrated Digital Network) при аналоговых абонентских линиях и аналоговых телефонах. На этом этапе сохраняются обособленные СПД с коммутацией каналов и коммутацией пакетов.

На этапе 2 развития создается собственно цифровая сеть интегрального обслуживания ISDN (Integrated Services Digital Network), которая объединяет телефонную сеть и СПД с использованием цифровых телефонных каналов. На этом этапе обеспечивается передача речи в цифровой форме по абонентским соединительным линиям.

Этап 3 собственно означает переход ко второму поколению СИО, так называемых широкополосных сетей интегрального обслуживания BSN (Broadband Services Network), отличающихся от интегральных сетей первого поколения возможностью организации широкополосных цифровых каналов для передачи телевизионных программ, высокоскоростной передачи файлов, организации видеоконференций и т. п.

Ярко выраженное преобладание одного класса пользователей, а соответственно и трафика, над другими имеет место на этапе 2 развития СИО, когда класс телефонных пользователей создает основную нагрузку в ISDN. Однако статистические исследования и прогнозы развития предсказывают неуклонный рост объема «неречевого» трафика и уменьшение доли «речевого» трафика в общей нагрузке сети.

Современное состояние цифровой электросвязи в нашей стране можно охарактеризовать как нахождение на этапе 1 и проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок для реализации этапа 2. Это еще раз подчеркивает актуальность рассмотрения проблем, относящихся к этапу 2, при системном учете эволюции СИО на этапе 3.

Дадим определение СИО как объекта управления (ОУ). Необходимо подчеркнуть, что сети интегрального обслуживания нельзя непосредственно отнести к таким известным

классам сетей, как ИВС и СПД. Все перечисленные сети призваны реализовать обслуживание пользователей только в области доставки данных (из автоматизированных банков данных, результатов решения задач на ЭВМ и т. д.), обработанных с помощью вычислительных ресурсов, территориально удаленных от пользователей. Пользователями перечисленных сетей являются как различные организации, так и отдельные специалисты, занятые решением своих прикладных задач и нуждающиеся в информационном обслуживании, при автоматизации на различных уровнях: в системах автоматизации экспериментальных исследований (САЭИ), системах автоматизации проектирования (САПР), АСУ предприятиями и технологическими процессами (АСУП и АСУТП) и других системах коллективного пользования.

В качестве информационных ресурсов, которыми обеспечиваются пользователи ИВС или СПД, рассматриваются только данные. Естественно, что перечисленные и другие пользователи нуждаются и в доставке более широкого круга информационных ресурсов: речевой информации, текстов, видеоизображений и т. д., для чего сейчас используются соответствующие сети, которые либо полностью автономны от ИВС и СПД, либо связаны с ними только на уровне совместного использования (разделения) физических средств доставки информации (каналов связи).

Согласно определению МККТТ под СИО, т. е. ISDN, понимается такая сеть связи, в которой одни и те же устройства цифровой коммутации и цифровые тракты передачи используются для установления соединений более, чем одного вида связи, например телефонии, передачи данных и др.

Следовательно, СИО можно определить как базовую сеть обмена интегральной цифровой информацией; как информационную сеть, т. е. совокупность системы передачи и распределения интегральной цифровой информации и системы управления; как коммуникационную подсеть универсальной ИВС.

Таким образом, под СИО будем понимать совокупность архитектурно-технологических методов и аппаратно-программных средств доставки информации территориально удаленным пользователям, позволяющую на единой цифровой основе обеспечить различные виды услуг (обмен оперативными, диалоговыми данными и файлами ЭВМ, речью, телевизионной и факсимильной информацией и т. п.) при обеспечении требований пользователей к своевременности и качеству добавки этой интегральной информации. Это определение СИО является обобщающим и не противоречит определению МККТТ.

Интеграция различных видов информационного обслуживания в рамках одной сети ставит при построении СИО ряд проблем, к основным из которых можно отнести следующие: переход от аналоговой к цифровой технике связи; стандартизацию и унификацию доступа к СИО; управление СИО; планирование развития СИО, включая вопросы расширения обслуживаемых территорий, расширения состава пользователей, распространения обслуживания на подвижные объекты и т. д.

Решение проблемы перехода от аналоговой к цифровой технике связи делает возможным интеграцию различных видов обслуживания в одной сети. Цифровая техника доставки информации имеет ряд преимуществ.

Во-первых, прогресс в технологии производства больших интегральных схем уменьшает стоимость цифрового оборудования, на порядок снижает интенсивность отказов его элементов. В настоящее время надежно работают цифровые схемы с сотнями тысяч элементов при общем времени простоя несколько часов за 20 лет эксплуатации. Современная техника позволяет сформировать на кристалле площадью в несколько квадратных миллиметров до 10 тыс. элементов и более при очень небольшом расходе материалов и электроэнергии.

Во-вторых, цифровые методы передачи сигналов позволяют увеличить пропускную способность КСв. В настоящее время доступны такие широкополосные передающие среды, как оптические волокна и волноводы миллиметровых волн. Однако для полной реализации пропускной способности таких сред требуется помехоустойчивость, присущая цифровой технике. Низкая эффективность использования абонентских линий может быть повышена путем цифрового уплотнения. Данные с различными скоростями передачи гораздо эффективнее могут передаваться с помощью цифровой техники передачи, чем на базе аналоговой. Цифровыми методами в едином потоке могут передаваться речь, данные и сигналы изображений для пользователей, а также сигналы управления и контроля процессов установления соединений в сети.

В-третьих, цифровые методы обеспечивают возможность сложной обработки сигналов. Кодирование аналоговых сигналов дает возможность реализовать их цифровую обработку и существенно снизить избыточность, а использование недорогих микропроцессоров и микроЭВМ обеспечивает возможность более сложной их обработки. Цифровая информация может оперативно накапливаться без искажений в цифровой памяти, которая сейчас становится все более дешевой и позволяет более эффективно использовать оборудование сети и обеспечить такие преимущества, как регенерацию сигналов и изменение скорости передачи. Наконец, цифровые методы обеспечивают лучшие условия взаимодействия с ЭВМ и терминалами пользователей.

Таким образом, переход от аналоговых методов передачи к цифровым создает предпосылки для интеграции функций передачи, обработки и коммутации разнородной информации в одной сети, т. е. является основой для построения СИО. Поэтому, встав на путь создания СИО, необходимо форсировать переоснащение первичной сети цифровой техникой передачи и коммутации. Эта позиция в мировой практике признана единственно целесообразной.

Уже первые этапы реализации ISDN в этих странах позволяют сделать следующие выводы:

сеть типа ISDN должна создаваться параллельно с существующими аналоговыми и цифровыми (неинтегральными) сетями и иметь возможность сопряжения с ними;

абоненты сети типа ISDN должны иметь универсальный терминальный аппарат для возможности получения всех услуг сети, что приведет к существенной перестройке производства терминальной аппаратуры;

внедрение ISDN в значительной степени автоматизирует труд управленческого персонала, разработчиков и проектировщиков новейших сложных систем, т. е. позволит интенсифицировать труд как раз в тех направлениях, которые определяют прогресс в развитых странах.

Следующая проблема, связанная с построением СИО, - это стандартизация и унификация доступа к таким сетям. Именно идея стандартной и четко определенной структуры обмениваемой информации и процедур взаимодействия пользователей независимо от их типа, географической удаленности или области применения совместно с цифровыми методами передачи и коммутации оказывает революционную роль в развитии ИС. Данная идея получила свое оформление в виде системы протоколов обмена информацией (протоколов доступа к сети), имеющих многоуровневую структуру.

Протоколы обмена информацией в последнее время становятся основным «крепежным материалом» для построения распределенных систем обмена и обработки цифровой информации. Такие протоколы особенно важны при рассмотрении общей архитектуры сети, т. е. всей совокупности связей технических и программных элементов. В настоящее время разработка стандартных протоколов доступа к сетям интегрального обслуживания ведется под руководством МККТТ, однако точная структура таких протоколов еще не определилась. Основные принципы их формирования заключаются в следующем: интерфейс между абонентом (пользователем) и СИО предусматривает совмещение в абонентской линии двух режимов передачи - коммутации каналов (КК) и коммутации пакетов (КП); в режиме КК в абонентской линии может быть организован один или несколько каналов для передачи речи или данных со скоростью 64 Кбит/с, и, возможно, дополнительные каналы с меньшей скоростью; для передачи служебной информации и низкоскоростных данных предусматривается использование режима КП или коммутации сообщений (КС) при скорости передачи соответственно 16 или 8 Кбит/с.

Обмен разнородной информацией в рамках СИО и использование для этого нескольких режимов коммутации (КК и КП) усложняет проблему управления такой сетью.

Интенсивное развитие систем - пользователей СИО, таких как АСУ различных уровней; повышение требований к качеству доставки информации и ряд других факторов делают нереальным получение априорной информации о входящих потоках, на которой мог бы базироваться процесс разработки сети. Поэтому единственным рациональным путем достижения высокой эффективности СИО в этих условиях становится построение некоторой квазиоптимальной сети, которая за счет наличия избыточных ресурсов могла бы адаптироваться к конкретным условиям, имеющим место в процессе ее эксплуатации. Таким образом, основная роль в достижении высокой эффективности СИО принадлежит адаптивной системе управления (СУ).

К наиболее важным задачам, решаемым СУ и в значительной степени определяющим эффективность информационного обмена, относятся задачи управления коммутацией, маршрутизацией, ограничением потоков. Эти задачи, как и другие, не могут быть решены без учета концепции АОС, предложенной Международной организацией по стандартизации. Ее основу составляет семиуровневая модель взаимодействия процессов обмена информацией в сети, включающая нижние четыре уровня (физический, канальный, сетевой, транспортный), определяющих так называемую транспортную сеть, и верхние три уровня процессов (сеансовый, представительный, прикладной).

Перечисленные ранее задачи управления относятся к уровню транспортной сети. Примером задач, решаемых на верхнем (прикладном) уровне управления, является задача планирования развития сети, которая в силу ее сложности и масштабности принимаемых решений выделена как отдельная проблема построения СИО.

При этом необходимо учитывать, что, хотя концепция OSI и соответствующие ей международные рекомендации, представленные в виде протоколов, разрабатывались исходя из достаточно общих предпосылок, нельзя рассматривать их как единственное универсальное средство для всех без исключения случаев построения распределенных ИС. Наличие таких рекомендаций, конечно, снижает трудоемкость проектирования и отладки средств управления сетями, а также служит архитектурной основой и гарантирует возможность их стыковки с другими сетями и системами, разработанными с учетом этих же стандартов. Но надо учитывать, что эти рекомендации косвенно способствуют формированию консервативного подхода к построению принципиально новых сетей (включая, конечно, и СИО), так как порождают опасность создания иллюзии излишнего универсализма и сковывают стремление к совершенствованию ранее найденных решений.

Если концепция OSI отражает архитектурную основу построения СИО, то технологической базой создания таких сетей являются микропроцессоры как в виде специализированных микропроцессорных наборов, разработанных специально для решения сетевых задач управления, так и в составе универсальных микро-и мини-ЭВМ, серийно выпускаемых промышленностью, которые устанавливаются в центрах управления (узлах коммутации) СИО..

Последней среди перечисленных является проблема развития СИО, решение которой позволяет наметить наиболее эффективный путь эволюции сети. В общей проблеме планирования развития, возникающей при построении и эксплуатации СИО, можно выделить ряд задач, требующих взаимной увязки и совместных оптимизационных решений.

Первая из этих задач - проведение анализа потребностей пользователей в услугах связи, для удовлетворения которых создается сеть. Такой анализ включает определение ожидаемых объемов информационных потоков, распределение их в пространстве и времени. Здесь планирование заключается в уточнении видов и объемов традиционных и новых услуг связи, выборе правильных соотношений между объемами и характером распределения потоков, созданных этими услугами. К прогнозированию услуг наряду со связистами должны быть привлечены специалисты в области экономики, социологии, сферы обслуживания и другие.

Вторая задача планирования развития - оптимизация структуры СИО и распределения в ней информационных потоков. Имеющиеся алгоритмы, позволяющие с помощью ЭВМ решать эту задачу для существующих телефонных сетей или СПД, должны быть модернизированы с учетом специфики СИО. При оптимизации структуры СИО также следует учитывать новые возможности, создаваемые в результате прогресса техники связи (оптические кабельные линии, спутники связи, электронная коммутация и т. п.).

Третья задача, возникающая уже на фазе эксплуатации СИО,- это экспериментальное исследование таких систем. Экспериментальные исследования сети вследствие ее распределенности выполняются службой сетеметрии СИО с использованием собственных ресурсов (т. е. ресурсов исследуемой сети), в связи с чем необходимо проработать вопросы планирования эксперимента, организации сбора и обработки экспериментальной информации, хранения этой информации и т. п.

Таким образом, на основании рассмотренных проблем построения СИО необходимо подчеркнуть следующее.

Электросвязь является одной из самых динамичных отраслей мировой экономики, что связано с возрастающими потребностями в средствах доставки информации различных видов. Средний темп развития сетей электросвязи в мире устойчиво превышает темп роста валового национального продукта в экономически развитых странах в 1,5-1,8 раз.

В настоящее время во всем мире идет процесс перевооружения сетей электросвязи на основе достижений микроэлектроники, вычислительной техники, технологии изготовления высокопрозрачных материалов и пр. Важнейшими направлениями перевооружения сетей и техники электросвязи являются цифровые системы передачи информации, электронные и электронно-оптические системы коммутации и системы волоконнооптической и спутниковой связи.

Наряду с традиционными видами электросвязи (телефония, телеграфия, передача радиовещательных и телевизионных программ) появились такие новые виды связи, как передачи данных, факсимильная связь, видеотекст, телетекст, конференцсвязь и др. Наиболее перспективным решением проблемы удовлетворения растущих потребностей пользователей в информационном обслуживании является реализация концепции цифровых сетей интегрального обслуживания.

На рисунке 8.1 показаны две модели ЦСИО. В верхней части рисунка представлена так называемая "эталонная модель ЦСИО", состоящая из семи функциональных блоков. В нижней части рисунка иллюстрируется одна из возможных реализаций ЦСИО.

Две модели цифровой сети интегрального обслуживания

Рисунок 8.1

В ЦСИО могут использоваться две основные группы оконечных устройств. Терминальное оборудование первого типа TE1 (Terminal Equipment) отвечает всем требованиям ЦСИО по электрическим параметрам, протоколам сигнализации и иным характеристикам. Терминалы TE1 подключаются к четырехпроводному S-интерфейсу, характеристики которого стандартизованы.

Все остальные виды терминалов, разработанных на основе других стандартов (или каких-либо специфических требований) образуют группу TE2. Их подключение к S-интерфейсу осуществляется через терминальный адаптер TA (Terminal Adapter). Интерфейс между TE2 и TA обозначается буквой R. Если в качестве TE2 используется стандартное оконечное оборудование данных, то параметры R-интерфейса будут определяться рекомендациями МСЭ серий V и X. При подключении факсимильного аппарата, отвечающего международным стандартам, параметры R-интерфейса будут определяться рекомендациями МСЭ серии T и так далее.

В ЦСИО границей между сетью и пользователем считается T-интерфейс. Между точками S и T размещается функциональный блок сетевого окончания NT2 (Network Termination), выполняющий, при необходимости, операции мультиплексирования и концентрации. Процедуры передачи цифрового сигнала по линии обеспечивает сетевое окончание NT1. Часто функциональные блоки NT1 и NT2 реализуются в составе одного модуля. В этом случае они именуются NT12, а иногда - просто NT.

Через U-интерфейс сетевое окончание NT1 взаимодействует с линейным окончанием LT (Line Termination). Для интерфейса пользователь-сеть 2B+D (именно этот вариант показан на рисунке 2.19) обычно используется двухпроводная физическая цепь, то есть через U-интерфейс осуществляется двухсторонняя (дуплексная) передача цифровых сигналов. Для интерфейса пользователь-сеть 30B+D обычно используют тракт первичной цифровой системы передачи (ЦСП). Четырехпроводный V-интерфейс служит для сопряжения LT со станционным окончанием ET (Exchange Termination).

Приведенное выше описание функциональных блоков и интерфейсов не совсем удобно с практической точки зрения. В нижней части рисунка 8.1 показан один из возможных вариантов реализации функциональных блоков и интерфейсов в конкретном оборудовании. Цифровой телефонный аппарат (ЦТА) может, в частности, содержать:

1)терминал TE1, обеспечивающий качественную передачу речи в цифровой форме;

2) терминальный адаптер TA, поддерживающий R-интерфейс типа RS232 для подключения ПК;

3) сетевое окончание NT12 для реализации U-интерфейса с целью обмена цифровыми сигналами с линейным окончанием LT.

В предложенной модели не используются четырехпроводные линии. Это не означает, что абонентская проводка, служившая ранее для подключения обычного телефона к ТФОП, может применяться в ЦСИО. Между телефонной розеткой (ТР) и РК используются однопарные телефонные распределительные u1087 провода типа ТРВ или ТРП, именуемые на профессиональном сленге “лапшой”. Электрические характеристики этих проводов не гарантируют приемлемое качество при передаче цифровых сигналов, то есть необходимо заменить линейно-кабельные сооружения между ТР и РК (этот фрагмент АЛ выделен на рисунке 8.1 жирной линией).

Для ЦСИО определены два интерфейса пользователь-сеть: 2B+D и 30B+D. Канал типа «B» обеспечивает передачу информации со скоростью 64 кбит/с. В отечественной технической литературе он известен по аббревиатуре ОЦК. Канал типа «D» является служебным; он используется, в основном, для сигнализации. Скорость передачи по D-каналу для интерфейса 2B+D составляет 16 кбит/с. Интерфейс 30B+D предусматривает обмен служебной информацией со скоростью 64 кбит/с.

Для тех проектов построения информационных систем, для которых важен экономический эффект, должна выбираться архитектура системы с минимальной совокупной стоимостью владения

Совокупная стоимость владения информационной системой состоит из плановых затрат и стоимости рисков. Совокупная стоимость рисков определяется стоимостью бизнес-рисков, вероятностями технических рисков и матрицей соответствия между ними. Матрица соответствия определяется архитектурой информационной системы.

Архитектура - это то, за что увольняют системного архитектора и руководителя проекта. (Кто-то может сказать, что проекты на самом деле проваливаются из-за неправильной организации процесса разработки. Существует больше успешных систем, построенных в кривом процессе разработки, чем успешных систем с кривой архитектурой.)

Между тем, слова “архитектура информационной системы” обычно довольно согласованно понимаются специалистами на уровне подсознания, и ровно столь же несогласованно определяются. Два основных класса определений архитектур - определения “конструктивные” и “идеологические”.

Два основных идеологических определения архитектуры ИС таковы: 1)“Архитектура ИС - это набор решений, наиболее существенным образом влияющих на совокупную стоимость владения системой” 2) “Архитектура ИС - это набор ключевых решений, неизменных при изменении бизнес-технологии в рамках бизнес-видения”

Оба эти определения согласованы в том смысле, что если ключевое решение приходится изменять при изменении бизнес-технологии в рамках бизнес-видения, то резко возрастает стоимость владения системой. Следствием этих определений является понимание важности принятия архитектуры системы как стандарта предприятия, ввиду значимости и стабильности архитектурных решений. Еще одно важное следствие первого определения - то, что архитектура системы на самом деле должна строиться на стадии технико-экономического обоснования системы.

Конструктивно архитектура обычно определяется как набор ответов на следующие вопросы: - что делает система; - как эти части взаимодействуют; - где эти части размещены; - на какие части она разделяется;

Таким образом, архитектура ИС является логическим построением, или моделью. Как же она влияет на совокупную стоимость владения? Через набор связанных с ней решений по выбору средств реализации, СУБД, операционной платформы, телекоммуникационных средств и т.п. - т.е. через то, что мы называем инфраструктурой ИС. Итак, инфраструктура включает решения не только по программному обеспечению, но также и по аппаратному комплексу и организационному обеспечению. Это вполне соответствует пониманию системы в наиболее современных стандартах типа ISO/IEC 15288

По всей видимости, число проектов, в которых архитектура системы сознательно выбирается, относительно невелико (в отличии от архитектуры программного обеспечения, которая, в соответствии с нашими определениями, является только частью архитектуры системы). Естественно, архитектура будет наличествовать в любом случае, другое дело, что она может не конструироваться и не выбираться сознательно.

Я сознательно говорю именно о выборе, а не о разработке архитектуры. Разработка архитектуры - отдельный вопрос. В данном случае речь идет о выборе одной из архитектур-кандидатов. (То, что выбор делать надо, указывается, например, в RUP, но, к сожалению, там не объясняется, как это делать.)

Более того, несмотря на то, что большинство методологий подчеркивают важность архитектуры (исключением является, пожалуй, XP), ни одна не дает внятной методики ее выбора. Причины этого таковы: -Фирменные методики навязывают, с разной степенью настойчивости, фирменную же архитектуру и инфраструктуру (таковы, в частности, Oracle CDM и MSF); - XP фактически отрицает осознание архитектуры, что оправданно для некрупных проектов, выполняемых небольшой командой (1-3 пары программистов).

Вопросы разработки архитектуры довольно подробно рассматриваются в традиционных методиках. Проблемами этих подходов, на наш взгляд, являются: - невозможность оценить качество разработанной архитектуры; - ориентированность на архитектуру программной системы и дистанцирование от того факта, что система состоит не только из программных, но также и технических средств и людей; - разделение процессов технико-экономического обоснования системы, разработки бизнес-процессов и разработки архитектуры системы; - отсутствие привязки к бизнес-целям и целям использования системы.

В результате осмысления имеющихся методик нами были сформулированы следующие требования к методике выбора архитектуры. Методика должна: - отражать связь архитектуры и совокупной стоимости владения; - отражать итерационную природу разработки ИС; - иметь своей целью выбор архитектуры системы в целом, а не только ее программной составляющей. - связывать разработку архитектуры, бизнес-анализ и технико-экономическое обоснование в едином процессе.