Общая характеристика автоматизированных информационных систем

Сбор информации может осуществляться в ручном, механизированном, автоматизированном и автоматическом режимах. Ручные и механизированные картотеки, автоматизированные хранилища документов и, наконец, сбор информации с помощью современных технических средств в настоящее время уживаются, но все большее предпочтение отдается методам автоматизированного и автоматического сбора и передачи информации.

Современные ЭВМ содержат в своем составе большой и разнообразный набор устройств для запоминания, регистрации, отображения, ввода и вывода информации. Эти устройства называются периферийными. Огромное значение имеет не только совершенствование технических характеристик периферийных устройств, но и рациональная организация их работы. Скорость их работы ниже работы процессора. Поэтому время, затрачиваемое на подготовку, ввод, вывод больших массивов данных, на порядки превышает время работы процессора. Задача - повысить эту скорость. Поэтому в современных ЭВМ введены унифицированные устройства управления вводом-выводом, обеспечивающие обмен информацией между ОП машины и внешними устройствами. Эти устройства называются каналами связи.

Каждый канал - независимое устройство, подключаемое к процессору для управления обменом между ОЗУ (оперативным запоминающим устройством) и внешними устройствами. По способности одновременно обслуживать несколько периферийных устройств различают селективные и мультиплексные каналы.

Наиболее эффективно работают каналы, выполненные в виде небольших процессоров, осуществляющих операции обмена, контроля за правильной передачей информации, редактирование и анализ текста, распределение внешней памяти и различные операции по сортировке и группировке массивов. Широкие функции выполняют специальные процессоры управления обменом в устройствах связи с абонентами. Эти процессоры вводят информацию с телексов и выводят на телексы, факсы, осуществляют запись информации на внешний магнитный носитель, редактируют обмен информации.

Устройства передачи данных - совокупность ТС и магнитных накопителей (НМ), предназначенная для обмена информацией между ее источниками, потребителями и объектами управления. Обмен информацией происходит по каналам связи. Канал связи - совокупность ТС и физическая среда, предназначенная для передачи сигнала. Физическая среда, по которой распространяется сигнал, называется линией.

Системы связи бывают локальными, интегральными, территориальными, общегосударственными.

Наиболее распространенный режим связи абонентов - коммутация сообщений, когда тракт передачи информации организуется поэтапной передачей сообщений через центры коммутации, по мере освобождения каналов данного направления.

Компьютерные сети классифицируют как локальные, глобальные, корпоративные, региональные (в том числе городские).

Локальные сети - совокупность ЭВМ и линий связи, расположенных на небольшой территории и принадлежащих, как правило, одной организации. В локальных сетях используются качественные линии связи - коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели, витая пара. Скорость передачи данных 10, 16 и 100 Мбит/с.

По типу используемых компьютеров локальные сети относятся к однородным, т. е. к программно совместимым.

Глобальные сети - территориально рассредоточенные на большие расстояния компьютеры, объединенные скоростными каналами связи. В глобальных сетях применяются сложные методы передачи данных: модуляция, асинхронность, контрольное суммирование, квитирование, повторная передача искаженных фрагментов. Скорость передачи данных 2400, 9600, 28 800, 33 600 бит/с и 64 Кбит/с, на магистральных каналах - до 2 Мбит/с. Но в некоторых коммерческих глобальных сетях, использующих оптическую цифровую передачу данных по оптоволоконным линиям связи, скорости передачи данных приближаются к скоростям передачи по локальным сетям. По типу используемых компьютеров глобальные сети относятся к неоднородным, т. е. к программно несовместимым.

В зависимости от способа управления сетевыми ресурсами сети могут быть централизованными (управление сосредоточено на одном из серверов) и децентрализованными (управление осуществляет каждый сервер).

В настоящее время широко применяются многотерминальные локальные и глобальные системы. В рамках таких систем успешно решаются задачи доступа к ЭВМ-серверам и обмена информацией между различными пользователями. Видеотерминалы соединяются с компьютерами через телефонные сети с помощью специальных устройств - модемов, которые преобразуют данные из цифровой формы в аналоговую и наоборот. Модем обеспечивает модуляцию и демодуляцию сигнала при его передаче по телефонным линиям. Основная характеристика качества модема - скорость передачи (пропускная способность канала), измеряемая в бит/с (бод). Существуют протоколы модемной связи, которые утверждает Международный телекоммуникационный союз.

Принцип удаленного доступа позволяет обмениваться информацией между различными ЭВМ в автоматическом режиме, т. е. осуществлять обмен файлами, синхронизировать БД, передавать сообщения по электронной почте и т. д.

Потребность в совместном использовании информационных ресурсов, их сборе и передаче привели к соединению мини-компьютеров (персональных компьютеров) в локальные вычислительные сети (ЛВС). В локальных сетях уже в 1980-х гг. широко применялись стандартные технологии объединения компьютеров в сеть (Ethernet, Arc net и др.). Для создания сети нужны были сетевые адаптеры, например Ethernet и стандартный кабель, к которому подключались адаптеры через разъемы. На компьютере в этом случае устанавливалась одна из сетевых операционных систем (например, Net Ware).

Локальные сети классифицируют по признакам расстояния и скорости передачи информации:

• расстояние 10-500 м, скорость 2400-19200 бод. ЛВС ориентированы на массового пользователя;

• расстояние - до 1 км, скорость 19200-1 Мбод. ЛВС включают кроме ПЭВМ технологическое оборудование с встроенной микропроцессорной техникой (средства автоматизации, кассовые аппараты), а также средства электронной почты;

• расстояние - до нескольких километров, скорость - до

120 Мбод. ЛВС включают ПЭВМ, мини-ЭВМ и ЭВМ среднего класса. Они используются для организации сложных производственных процессов в гибких автоматизированных модулях, САПР и т. п.;

• расстояние - до 10 км, скорость 10-50 Мбод. ЛВС объединяют все классы ЭВМ. Используются для управления сложным производством, отраслью и т.п.

Локальные сети постоянно совершенствуются. В них теперь применяется новое коммуникационное оборудование - коммутаторы, шлюзы, маршрутизаторы.

Эта техника используется уже и для построения больших корпоративных сетей.

Кроме персональных компьютеров в сетях используют и другие типы ЭВМ, особенно большие ЭВМ, так называемые «мэйнфреймы» и суперЭВМ.

Появление высокоскоростных каналов связи привело к развитию глобальных сетей. С 1999 г. реализуется международный проект 174 стран по созданию сверхскоростных каналов связи протяженностью 275 тыс. км.

По существу глобальные сети объединяют компьютеры всего мира. Глобальные сети используют уже существующие системы телефонной и телеграфной связи. Скорости передачи данных в таких сетях невысоки (десятки килобит в секунду), а передача файлов идет в фоновом режиме, обычно по электронной почте. Для правильной передачи данных применяют сложные процедуры контроля и восстановления данных.

В глобальных сетях появились службы доступа к огромным информационным ресурсам. Самая популярная в настоящее время - глобальная сеть Интернет, объединяющая локальные, региональные и другие сети в единое информационное пространство. Интернет включает самые разные модели ЭВМ, поэтому для их объединенной работы приняты специальные протоколы.

 Протокол - совокупность правил, определяющих передачу данных между компонентами компьютерной сети.

В Интернете действуют два главных протокола: IР (Internet Protocol) - межсетевой протокол и ТСР (Transmission Control Protocol) - протокол управления передачей. В соответствии с IР-протоколом передаваемые данные разбиваются с помощью прикладной программы на блоки определенного формата, упаковываются в пакеты, имеющие номер и заголовок, и передаются по определенным маршрутам, а поступающие пакеты обрабатываются. ТСР-протокол управления потоком данных следит за комплектностью и порядком получения и сборки пакетов. Работа по этим протоколам подобна работе почтовой службы.

На основе протоколов IР и ТСР разработаны сетевые сервисные протоколы:

• FТР (File Transfer Protocol) - протокол передачи файлов;

• НТТР (Нурег Техt Transfer Protocol) - протокол передачи гипертекста;

• SМТР (Simple Main Transfer Protocol) - протокол пересылки электронной почты;

• NNТР (Network News Transfer Protocol) - протокол передачи новостей (телеконференций);

• Telnet - протокол удаленного доступа.

В Интернете в десятках миллионов компьютеров хранится огромный объем доступной информации. Компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой адрес, по которому его можно найти с любого другого компьютера сети.

В сетях широко применяются методы обработки всех видов информации, в том числе аудио- и видеоинформации, т. е. мультимедийной.

Корпоративные сети - компьютерные сети, основной задачей которых является передача, защита и использование информации в рамках определенной сферы деятельности (например, военная, банковская и т. д.).

Региональные сети - компьютерные сети, предназначенные для обслуживания информационными ресурсами крупной территории. Они используют цифровые магистральные линии связи (часто оптоволоконные), скорость передачи информации составляет примерно 45 Мбит/с. Часто объединяют локальные сети территории и соединяют их с глобальной сетью.

Синтез технологий всех видов информационных сетей (локальных, глобальных, вычислительных, телефонных, телевизионных и т. д.), над которым сейчас работают специалисты, позволит создать совершенную технологию передачи данных. Для создания такой технологии постоянно совершенствуются все элементы сетей: компьютеры, коммуникационное оборудование, операционные системы и сетевые приложения.

В качестве коммуникационного оборудования, кроме кабельных систем, используются повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модульные концентраторы. Это оборудование, связанное с ЭВМ и работающее под управлением соответствующего ПО, осуществляет организацию доступа к сети, управление передачей информации, предоставление различных услуг пользователям.

Компьютерные сети по функциональному признаку делят на системы:

• абонентские (компьютер в составе сети, обеспечивающий пользователю доступ к ее ресурсам);

• коммутационные (узлы соединения (коммутации) сети передачи данных между абонентскими системами – процессоры телеобработки или специальные сетевые процессоры);

• Host-системы (сетевые серверы - специальные компьютеры, выполняющие основные функции управления сетью, сбора, обработки, хранения и предоставления информации пользователям сети). По предоставлению сервисных услуг выделяют файл-серверы, серверы доступа и т. д.

При подключении локальной сети к Интернету каждый компьютер этой сети через свой Host-компьютер получает возможность выхода в Интернет.

2.4.3 Средства подготовки и регистрации информации (СПР)

Самую большую сложность представляет перевод традиционных документов в электронный вид для последующей их обработки в ЭВМ. В настоящее время для этих целей используют клавиатуру ЭВМ, разнообразные сканеры, цифровые фотоаппараты, видеокамеры, мобильные телефоны, микрофоны.

Клавиатура служит для ввода символьных данных и управления работой ПК. Ввод содержания документов вручную с клавиатуры для подготовки и регистрации их в ЭВМ - достаточно трудоемкий и утомительный процесс, поэтому все большее применение находят сканеры и другие технические средства, автоматизирующие его.

Сканер называют глазами компьютера. Сканер - устройство, в котором с помощью лазерного луча считывается (точка за точкой переводится в цифровой вид) графическая информация (в том числе текст), которая воспринимается компьютером. Созданная в памяти компьютера совокупность точек является графической копией исходного документа. Затем с помощью специальных программ оптического распознавания символов ОСR или шрифтового преобразования (например, Fine Reader российской фирмы АВВYY и CuneiForm российской фирмы Cognitive Technologies) графическую картинку текста можно перевести на естественный язык.

Основные характеристики сканера: оптическое и физическое разрешение, глубина цвета, скорость сканирования.

Разрешение - главная характеристика, чем оно выше, тем лучше. Сканирование выполняется по горизонтальным строкам, которые формируются точками. Чем больше и лучше светочувствительные элементы, тем больше точек строки сканер воспринимает, тем выше разрешение. Единицей измерения разрешения является количество точек на дюйм (dpi). Современные сканеры имеют разрешение от 600 до 1200 dpi. Но это оптическое разрешение.

Физическое разрешение сканера зависит от шага перемещения каретки сканера вдоль изображения во время считывания. Это разрешение обеспечить проще и производители часто рекламируют его.

Глубина цвета исчисляется в битах. Цветное машинное изображение строится из цветовых пятен красного, зеленого и синего цветов. Общее количество передаваемых цветов около 16 млн. Для передачи каждого цвета требуется 8 бит, для трех - 24 бита. Современные сканеры имеют разрешение 48 бит, что позволяет лучше кодировать цвета и убирать искажения.

Скорость сканирования зависит от разрешения. Чем выше разрешение, тем медленнее сканирование. Например, для ввода страницы формата А4 черно-белого текста с разрешением 200 dpi скорость сканирования будет составлять 2-40 с. Скорость сканирования зависит также от интерфейса подключения к компьютеру. Самый быстрый универсальный - USВ, самый медленный принтерный - LРТ.