Юринець В.Є., Юринець Р.В. Автоматизовані інформаційні системи. Електронний посібник

Подождите немного. Документ загружается.

123

живчу послугу. У межах цього проекту всі комп’ютерні пристрої (ПК,

мобільний телефон, телевізор тощо) стають просто терміналами, які

будуть включені в серверний Grid Google із послугами доставки інфор-

мації на будь-який пристрій у будь-якій точці світу.

У травні 2004 року Європейський Союз створив аналог амери-

канської TeraGrid – консорціум DEISA, частково фінансований у межах

ї Рамкової програми, що об’єднав у Grid-мережу провідні національні

суперкомп’ютерні центри ЄС. Наприкінці березня 2004 року завершився

трирічний європейський проект DataGrid, у рамках якого було

побудовано тестову інфраструктуру обчислень та обміну даними для

потреб європейської наукової спільноти. На основі цих розробок було

розпочато новий міжнародний проект створення високопродуктивної

наукової Grid-мережі EGEE (Enabling Grids for E-sciensE), що

виконується під керівництвом

швейцарського CERN (Європейського

центру ядерних досліджень, Женева) і фінансується Європейським

Союзом та урядами країн-учасниць.

Мета проекту EGEE – об’єднати національні, регіональні і тема-

тичні Grid-розробки, що вже ведуться, в єдину Grid-інфраструктуру

для підтримки наукових досліджень. Ця інфраструктура надає дослід-

никам, як в академічних кругах, так і в різних галузях економіки, цілодо-

бовий доступ

до високопродуктивних обчислювальних ресурсів неза-

лежно від їх географічного положення. Користуватися інфраструкту-

рою зможуть географічно розподілені співтовариства дослідників, які

потребують загальних для них обчислювальних ресурсів, готові об’єд-

нати свою власну обчислювальну інфраструктуру і згодні з принципами

загального доступу. Проект підтримують в основному фінансуючі

установи ЄС, але призначений він для роботи у

всьому світі.

Чотирирічна програма проекту EGEE складається з двох фаз.

Перша фаза (з 1 квітня 2004 року по 31 березня 2006 року) вже

завершилася. Друга фаза проекту (EGEE-II) почата 1 квітня 2006 року.

Проект стартував у виключно сприятливих умовах: до його формаль-

ного початку вже були розміщені основні сервіси і почато розроблення

проміжного програмного забезпечення та розповсюдження набутої

інформації.

проекті EGEE беруть участь більше 90 організацій із 32 країн.

Ці організації з’єднані в регіональні Grid-системи. Сумарна обчислю-

124

вальна потужність цієї найкрупнішої міжнародної Grid-інфраструктури

складає зараз понад 20 тисяч процесорів. Проект EGEE має партнер-

ські відносини з більш ніж 70 учасниками, що не входять у цей проект,

у тому числі через ряд інших Grid-проектів.

У задачі проекту EGEE входить:

– розповсюдження інформації про Grid-технологію;

– залучення нових користувачів, навчання;

– підтримка додатків;

– підтримка й

обслуговування Grid-інфраструктури і взаємодія з

основними провайдерами;

– розроблення й інтеграція програмного забезпечення проміжного

рівня;

– забезпечення безпеки;

– розроблення мережних сервісів.

У рамках проекту працюють різні служби. Зокрема, служба

розповсюдження інформації і розширення кола користувачів (Dissemi-

nation and Outreach Activity) тримає зібрані воєдино всі головні відомості

про проект разом з посиланнями на відповідні регіональні веб-сайти.

Провідні користувацькі

групи і групи потенційних користувачів можуть

одержувати повідомлення із спеціалізованих списків розсилання

інформації електронною поштою. Служба навчання і внесення у склад

користувачів (Training and Induction Activity) випускає комплекти

навчальних матеріалів і курсів на англійській мові. Навчання органі-

зовано за регіональним принципом. Найважливіші матеріали можуть

бути перекладені на відповідну європейську мову.

Служба розроблення та інтеграції проміжного програмного

забезпечення

для Grid-системи (Grid Middleware Engineering and Inte-

gration Activity) підтримує і постійно удосконалює набір програмних

засобів, завдяки якому Grid-сервіси промислового рівня доступні

основному колу користувачів. Діяльність, пов’язана з проміжними

програмними засобами EGEE, полягає головним чином в їх перепро-

ектуванні в плані функціональності. Проміжне програмне забезпечення

розвивається у напрямі сервісно-орієнтованої архітектури, заснованої

на стандартах, розроблених у рамках веб-сервісів. Центри

перепро-

ектування проміжного програмного забезпечення відповідають за такі

важливі сервіси: доступ до ресурсів (Італія), організація даних (CERN),

125

пошук і збір інформації (Великобританія), брокерські операції з

ресурсами й облік ресурсів (Італія), безпека (країни Північної Європи).

Безпосереднє відношення до цієї роботи мають групи забезпечення

якості і безпеки Grid-систем (Quality Assurance and Grid Security). Центр

інтеграції і тестування проміжного програмного забезпечення

(Middleware Integration and Testing Center) находиться в CERN.

Групи, що забезпечують експлуатацію Grid-систем, гарантують

високий рівень їх сервісів. Основними якостями, що визначають такий

рівень Grid-сервісів, є їх керованість, стійкість до збоїв і різних непола-

док, єдиний підхід до забезпечення безпеки, а також їх розширюваність,

необхідна для введення в роботу нових ресурсів негайно в міру їх появи.

Головні задачі цих груп: підтримка базових сервісів інфраструктури,

моніторинг і контроль Grid-систем, розміщення проміжного програм-

ного забезпечення, під

’єднання нових ресурсів, підтримка ресурсів та

користувачів, загальне управління Grid-системами і міжнародна

співпраця. Оперативний центр (Operations Management Centre – ОМС)

в CERN погоджує роботу п’яти центрів базової інфраструктури (Core

Infrastructure Centre – CIC), розташованих у CERN, Франції, Італії,

Росії, Великобританії, і восьми регіональних оперативних центрів (Re-

gional Operation Centre – ROC), які, у свою чергу, координують роботу

ресурсних центрів. Робота EGEE для масового користувача заснована

на проміжному програмному

забезпеченні і сервісах проекту LCG.

Для контролю за функціонуванням цієї інфраструктури розроблені

і успішно функціонують різні засоби моніторингу (проходження

функціональних тестів, монітори завдань, стану сайтів і інформаційної

системи).

Дані моніторингу завдань показують, що щодня на цій Grid-системі

виконуються багато тисяч завдань.

Як транспортне середовище для передачі даних і програми

інфраструктури EGEE використовує дослідницьку мережу GEANT

(магістральна

європейська мережа для освіти і науки) і під’єднані до

неї регіональні мережі.

У середині 2007 року міжурядова організація DANTE оголосила

про запуск науково-освітньої мережі нового покоління GEANT 2, що

охоплює 3 млн. користувачів із 3,5 тис. академічних установ, розмі-

щених у 34 європейських країнах. Нова мережа якісно змінить опрацю-

126

вання різноманітної інформації. 2005 року Єврокомісія підготувала

спеціальну програму вартістю 13 млрд. євро, в якій Grid-комп’ютинг

відіграватиме роль стимулятора і надзвичайно важливого ресурсу для

перетворення Євросоюзу в найбільш конкурентоспроможну у світі

економіку знань.

Для внесення у Grid-інфраструктуру EGEE нових користувачів і

наукових співтовариств діють Служби прийому заявок і підтримки

(Application Identification and Support Activity), які ідентифікують і

підтримують початківців користувачів з

широкого кола академічних

дисциплін та областей економіки.

З 2000 року ведуться роботи з освоєння Grid-технологій і в Китаї.

Тривалий час інформація про те, на якій стадії перебуває реалізація

проекту ChinaGrid, була фактично засекречена. Інформаційна бомба

вибухнула в середині липня 2006 року, коли китайські ЗМІ привселюдно

оголосили про завершення роботи над китайським освітнім Grid-

проектом (China Educational Grid Project, CEGP). CEGP об’єднав

ком-

п’ютерні мережі декількох десятків найбільших університетів країни і

надав мільйонам китайських студентів прямий доступ до баз даних,

онлайнових навчальних курсів та сервісних доповнень із найріз-

номанітніших напрямів та дисциплін.

У січні 2006 року в Афінах було офіційно оголошено про початок

виконання фінансованого Європейською комісією спільного Grid-проекту

Європейського Союзу і Китаю (EUChinaGrid). Головна

мета цього

проекту – об’єднання європейських та китайських Grid-інфраструктур

для підвищення ефективності спільного використання різних наукових

застосувань, які функціонують у Grid-середовищі. Запланований

стратегічний альянс ЄС і Китаю можна розглядати як одну із спроб

створення сильної “Grid-противаги” претензіям США на світове

лідерство у цих великомасштабних технологічних перегонах.

Незабаром до цього альянсу може ввійти й Індія

, що також оголосила

про початок реалізації власного національного Grid-проекту GARUDA.

Цей проект передбачає об’єднання у Grid-мережі 17 найбільших

науково-дослідних центрів країни.

Завершується будівництво всесвітньої комп’ютерної мережі

GLORIAD у Північній півкулі, яка об’єднуватиме обчислювальні

ресурси різних науково-дослідних організацій США, Канади, Європи,

127

Росії, Китаю та Південної Кореї (переважно фізичних центрів). Сьогодні

бездротовий Інтернет (Wi-Fi) впроваджують як свого роду електронну

“комунальну службу” в окремих містах (наприклад, Філадельфія) чи

навіть в окремих країнах (наприклад, Сінгапур).

Сьогодні важко знайти більш-менш розвинену країну, в якій не

було б розгорнуто національні Grid-проекти. Наприклад, нещодавно в

Європі таку програму прийняла Болгарія

– мабуть останньою з

європейських країн.

1.3.13. Grid-інфраструктури в Україні

В Україні теж існує національна програма розвитку Grid-техно-

логій, затверджена Кабінетом Міністрів, згідно якої співвиконавцями й

відповідальними за впровадження визначені Міністерство освіти і науки

(МОН) і Національна академія наук (НАН) України.

Перший Grid-кластер в Україні був створений 2002 року групою

фізиків із національного наукового центру Харківського фізико-тех-

нічного інституту (ННЦ ХФТІ). Проте

досі з низки різних причин він

пов’язаний лише з російським Grid.

Восени 2004 року фахівці Інституту теоретичної фізики (ІТФ)

спільно з працівниками Обчислювального центру Київського націо-

нального університету імені Тараса Шевченка побудували експеримен-

тальну Grid-платформу з двох серверів. Навесні 2005 року ІТФ побуду-

вав Grid-кластер із десяти двопроцесорних серверів, а з квітня 2006

року

отримав швидкісний доступ в Інтернет, а отже, і у Grid-мережу

через оптоволоконний канал. З боку CERN було проведено повно-

масштабне тестування обох кластерів (ІТФ і КНУ) і їх внесли в офіційні

обчислювальні ресурси AliEn i WLCG.

В офісі CERN відбулося засідання комітету WLCG, на якому з

ініціативи ІТФ Україна в особі НАН стала повноправним членом цієї

організації. CERN і

НАН України підписали меморандум про поро-

зуміння.

Наприкінці 2006 року в Національному технічному університеті

України “КПІ” введено в експлуатацію потужний суперкомп’ютер з

оперативною пам’яттю 12 Тбайтів і постійною пам’яттю 20 Тбайтів.

Уже сьогодні НТУУ “КПІ” надає через науково-освітню комп’ютерну

128

мережу, що об’єднує оптоволокном 20 регіонів України, безплатний

віддалений доступ українським користувачам до обчислювальних

ресурсів цього суперкомп’ютера. З квітня 2006 року цей університет

як асоціативний член бере участь у виконанні проекту BalticGrid разом

із десятьма організаціями Естонії, Латвії, Литви, Польщі і Швеції та

адаптує європейський досвід побудови Grid, зокрема використання

програмного середовища gLite.

Ученими НТУУ “КПІ” підготовлений

проект UGrid, мета якого

полягає у створенні національної Grid-інфраструктури для забезпечення

наукових досліджень у рамках державної цільової програми “Інфор-

маційні та комунікаційні технології в освіті й науці на 2006-2010 роки” і

постійного її функціонування як складової частини європейської Grid-

інфраструктури.

Необхідно відзначити дуже важливу складову Grid-інфраструктури

в Україні – швидкісні оптоволоконні канали. Цю частину роботи успішно

виконує

УА Р Н Е Т, який не лише створює й експлуатує магістральні

оптоволоконні канали (наприклад, Київ – Львів із виходом у Польщу,

Київ – Харків із пропускною здатністю 2,5 біт/с), а й прокладає

оптоволоконні лінії до конкретних наукових установ.

129

1.4. АПАРАТНО-ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ АІС

1.4.1. Апаратне забезпечення АІС

Апаратно-технічним підґрунтям забезпечення розроблення та

функціонування сучасних автоматизованих інформаційних систем є

персональні комп’ютери, які наразі виокремлюються серед різних

обчислювальних засобів багатьма позитивними рисами: малими

габаритами, доступністю, порівняно низькою вартістю і простотою в

експлуатації, високою надійністю та ефективністю. Все це у сукупності

дає змогу задовольняти потреби широкого кола користувачів, які не є

фахівцями

в галузі інформатики та комп’ютерної техніки.

Базова апаратна конфігурація персонального комп’ютера, яка може

змінюватися, нині, здебільшого, складається з таких пристроїв: системного

блоку, монітора, клавіатури і клавішного маніпулятора. Крім названих

пристроїв, до комплекту можуть входити принтер, сканер та інше обладнання.

Системний блок – це основний вузол, усередині якого роз-

міщені найважливіші

компоненти комп’ютера – материнська плата,

блок живлення, адаптери, дисководи, оперативна пам’ять, а також

усе інше електронне обладнання. За зовнішнім виглядом системні

блоки відрізняються формою корпусів, які можуть мати горизон-

тальний (desktop) або вертикальний (tower) вигляд. Корпуси, що

мають вертикальне виконання, розрізняють за габаритами, наприк-

лад: повного розміру (big tower), середнього розміру (midi tower) і

малого розміру (mini tower). Серед

корпусів, які мають горизон-

тальне виконання, виділяють плоскі і дуже плоскі (slim).

Монітор (дисплей) – це пристрій візуального відображення інфор-

мації на екрані. Монітори відрізняються від дисплеїв тим, що на екранах

моніторів за інформацією можна не тільки спостерігати, але й видо-

змінювати її. Від їхніх технічних та функціональних характеристик за-

лежать можливості

комп’ютера і загальносистемного та прикладного

програмних забезпечень. Основні характеристики дисплеїв: режим роботи

(символьний, графічний), типи (чорно-білі, кольорові), формат тексту

(кількість рядків на екрані і символів у рядку), розмір екрана та його

роздільна здатність (кількість пікселів, які дисплей здатний чітко та розділь-

но відтворити) тощо.

130

Клавіатура є головним засобом уведення даних у комп’ютер і

має чотири групи клавіш:

— алфавітно-цифрові, що призначені для введення інформації,

тобто чисел і тексту;

— функціональні (від F1 до F12), за допомогою яких здійснюють

перехід від одного виду роботи до іншого;

— клавіші керування курсором, які використовують для перемі-

щення курсора по екрану

дисплея;

— спеціальні керуючі (службові) клавіші, які використовують для

зміни регістрів і режимів уведення інформації.

Маніпулятор – це пристрій для керування курсором на екрані

монітора і введення окремих команд. Найвдалішими вважають маніпу-

лятори “мишка” і “трекбол”, який, на відміну від “мишки”, встанов-

люється стаціонарно. Перевага “трекболу” полягає в тому, що для

його функціонування

немає потреби у гладкій робочій поверхні, бо його

приводять у рух долонею руки. Маніпулятори, здебільшого, під’єднують

до комп’ютера за допомогою кабелю. Проте зараз випускають мані-

пулятори “інфрачервона мишка”, які з’єднуються зі системним

блоком безпровідним каналом. Нині використовують два методи

безпровідного зв’язку – інфрачервоний і радіо. Інфрачервоний зв’язок

відносно недорогий

. Правда, у класичних “мишках” його не викорис-

товують. В основному, “інфраметод” використовують у клавіатурах й

аналогах мишей – пристроях Track-ball.

В експлуатації інфрачервоні пристрої досить примхливі. Необ-

хідна вимога для їх нормальної роботи — пряма видимість приймача

сигналу. Інфрачервоний промінь досить вузький, тому для стабільного

зв’язку він має бути спрямований точно в приймаючий елемент

. Окрім

того, можуть накладатися обмеження на можливу відстань зв’язку –

не більше півтора-двох метрів. Також можлива спізніла реакція на

натиснення клавіш – особливо під час швидкісного набору тексту. Усі

витрати обумовлені потужністю передаючого діода і чутливістю

приймача, а також їх швидкісними характеристиками.

Радіотехнологія застосовується як у клавіатурах, так і в маніпуляторах

“мишка”.

Ці пристрої суттєво дорожчі за свої інфрачервоні аналоги. Зате їм

не потрібна пряма видимість приймача, радіус дії під час радіозв’язку

суттєво більший і не виникає проблем із швидкістю введення інформації.

131

Слабким місцем усіх безпровідних пристроїв є живлення. Час

від часу доведеться змінювати батареї. Виробники далеко не завжди

вказують бодай приблизний термін роботи таких пристроїв від

елементів живлення.

Крім того, на практиці часто використовують маніпулятор пен-

маус – аналог кулькової ручки з вузлом, що реєструє величину

переміщення.

Комбінація монітора і “мишки” забезпечує сучасний тип корис

тувацького інтерфейсу (WIMP). Стандартні “мишки” мають дві клавіші,

хоча використовують нестандартні “мишки” з трьома клавішами або

з двома клавішами і одним обертовим регулятором. Функції

нестандартних органів керування визначаються тим програмним

забезпеченням, яке їх використовує.

До переліку регульованих параметрів маніпулятора “мишки”, які

можна встановлювати засобами операційної системи для конкретного

користувача, належать: чутливість, що виражає величину

перемі-

щення вказівника (курсору) на екрані при заданому лінійному

переміщенні “мишки”; функції лівої і правої клавіш; чутливість до

подвійного натискання клавіші, тобто інтервал часу, за який два на-

тискання клавіші “мишки” сприймається як одне подвійне натискання.

1.4.2. Основні складові системного блока

Складовими частинами системного блока є:

Материнська плата – це основна плата персонального ком-

п’ютера, на якій розміщені:

♦

процесор – основна мікросхема, що виконує більшість мате-

матичних та логічних операцій;

♦

мікропроцесорний комплект (чіпсет) – набір мікросхем, які

керують роботою внутрішніх пристроїв комп’ютера і визначають

основні функціональні можливості материнської плати;

♦

шини – набори провідників, якими відбувається обмін сигна-

лами між внутрішніми пристроями комп’ютера;

♦

оперативна пам’ять – набір мікросхем, призначений для

тимчасового зберігання команд та інформації при ввімкнутому ком-

п’ютері;

132

♦

нагромаджувач – основний пристрій для тривалого зберіган-

ня програм і даних, навіть коли комп’ютер вимкнутий;

♦

роз’єми для під’єднання додаткових пристроїв.

Процесор – це арифметично-логічний пристрій, що виконує

безпосередньо арифметичні та логічні операції, пристрій управління,

до функцій якого входить пересилання команд та інформації між

внутрішніми регістрами, пристрій керування ходом обчислень тощо.

Регістри є головними носіями даних мікропроцесора. Кількість

розрядів у кожному регістрі кратна 8 (байт даних) і

загалом визначає

потужність процесора та комп’ютера. Процесори і комп’ютери, що

побудовані на їхній основі, називають 8-, 16-, або 32-розрядними, відпо-

відно до розрядності внутрішніх регістрів. У більшості сучасних

процесорів шина команд є 32-розрядною (наприклад, у процесорі Intel

Pentium), хоч існують 64-розрядні і навіть 128-розрядні процесори.

Проте для комп’ютера важливе значення має не лише

розрядність

регістрів, а й кількість розрядів зовнішньої шини даних, тобто кількість

ліній, за допомогою яких відбувається обмін даними між мікропро-

цесором і зовнішніми пристроями. Чим більша розрядність шини, тим

швидше відбувається обмін інформацією, але, разом з тим, збіль-

шується кількість електронних схем, що обслуговують обмін, а це

спричиняє додаткове споживання електроенергії, робить

комп’ютер

громіздкішим і дорожчим. Важливим параметром, який характеризує

процесор, є тактова частота, від величини якої залежить швидкість

виконання елементарних операцій. Тактова частота задається спеціаль-

ним тактовим генератором.

Нагромаджувачі, які можуть бути постійними або змінними і є

поєднаними носія інформації та відповідного приводу. Привід – це

поєднання механізму запису/читання з відповідними схемами

управ-

ління. За принципом запам’ятовування носії можуть бути магнітними,

магнітооптичними або оптичними, а за принципом дії – дисковими або

стрічковими. Дисковий носій може мати гнучку (дискета чи флопі-

диск) або жорстку основу (Hard Disk- вінчестер).

Жорсткий диск (вінчестер) – це основний пристрій із магніт-

ним покриттям, який обертається з великою швидкістю і

призначений

для тривалого зберігання програм та інформації. До основних пара-