Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем (Элементы вычислительных систем).pdf

Базовый уровень. Самый низкий уровень ПО представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ – Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Системный уровень. Системный уровень – переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

От ПО этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств – они входят в состав ПО системного уровня. [11]

Совокупность ПО системного уровня образует ядро ОС компьютера. Полное понятие ОС мы рассмотрим несколько позже, а здесь только отметим, что если компьютер оснащен ПО системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и, самое главное, к взаимодействию с пользователем.

Служебный уровень. ПО этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы.

В разработке и эксплуатации служебных программ существует два альтернативных направления: интеграция с ОС и автономное функционирование. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным ПО, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением. [13]

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк – от производственных до творческих и развлекательно обучающих. Огромный функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности.

---

Такое членение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации и техничского обслуживания. Обратите внимание на то, что каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Важнейшие свойства архитектуры ВС:

Под масштабируемостью ВС понимается их способность к наращиванию и сокращению ресурсов, возможность варьирования производительности. on Сложность on (трудоемкость) on задач, on решаемых on на on вычислительных on средствах, on постоянно on растет. on Для on сохранения on в on течении on длительного on времени on за on вычислительной on системой on способности on быть on адекватным on средством on решения on сложных on задач on необходимо, on чтобы on она on обладала on архитектурным on свойством on масштабируемости. on Это on означает, on в on частности, on что on производительность, on достигнутую on ВС on на on заданном on количестве on вычислителей, on можно on увеличить, on добавив on еще on один on или on несколько on вычислителей. on Выполнение on этого on свойства on ВС on гарантируется on принципами on модульности, on локальности, on децентрализованности on и on распределенности. on [10]

Свойство on наращиваемости on производительности on предоставляет on потенциальную on возможностьрешать on задачи on любой on априори on заданной on сложности. on Однако on для on практической on реализации on этой on возможности on требуется, on чтобы on алгоритм on решения on сложной on задачи on удовлетворял on условию on локальности, on а on межмодульные on пересылки on информации on слабо on влияли on на on время on решения on задачи. on Это on может on быть on достигнуто on за on счет on крупноблочного on распараллеливания on сложных on задач on и on (или) on аппаратурных on средств, on позволяющих on совместить on межмодульные on обмены on информацией on с on вычислениями.

Универсальность on ВС.

Принято on считать, on что on ЭВМ on (основанные on на on модели on вычислителя) on являются on алгоритмически on универсальными, on если on они on обладают on способностью on (без on изменения on своих on структур) on реализовать on алгоритм on решения on любой on задачи. on С on другой on стороны, on ВС on – on это on коллектив on вычислителей, on каждый on из on которых on обладает on алгоритмической on универсальностью, on следовательно, on и on система on универсальна on (в on общепринятом on смысле).

Таким on образом, on вычислительные on системы on сочетают on в on себе on достоинства on цифровой on техники, on где on процесс on вычислений on в on основном on задаётся on алгоритмически on (точнее: on программно) on и on аналоговой on техники, on где on процесс on вычислений on предопределяется on структурными on схемами.

---

Структурная on универсальность on позволяет on говорить on и on о on специализированности on ВС: on для on каждой on задачи on допустима on автоматическая on настройка on такой on конфигурации on из on ресурсов on ВС, on которая on наиболее on адекватна on алгоритму on решения on задачи. on Итак, on вычислительная on система on – on это on средство, on в on котором on диалектически on сочетаются on противоположные on свойства on универсальности on и on специализированности.

ГЛАВА on 2.ИНФОРМАЦИОННОЕ on И on МАТЕМАТИЧЕСКОЕ on ОБЕСПЕЧЕНИЕ on ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ on СИСТЕМ

2.1 on Значение on информационного on обеспечения

Информационное on обеспечение on это on совокупность on программ on и on предварительно on подготовленных on данных, on необходимых on для on работы on данных on программ.

Рассмотрим, on например, on систему on автоматической on проверки on орфографии on в on редактируемом on тексте. on Ее on работа on заключается on в on том, on что on лексические on единицы on исходного on текста on сравниваются on с on заранее on заготовленным on эталонным on массивом on данных on (словарем). on [6]

В on данном on случае on для on успешной on работы on системы on необходимо on иметь on кроме on аппаратного on и on программного on обеспечения on специальные on наборы on словарей, on подключаемые on извне. on Это on пример on информационного on обеспечения on вычислительной on техники.

В on специализированных on компьютерных on системах on (бортовых on компьютерах on автомобилей, on судов, on ракет, on самолетов, on космических on летательных on аппаратов on и on т. on п.) on совокупность on программного on и on информационного on обеспечения on называют on математическим on обеспечением. on

Как on правило, on оно on «жестко» on записывается on в on микросхемы on ПЗУ on и on может on быть on изменено on только on путем on замены on ПЗУ on или on его on перепрограммирования on на on специальном on оборудовании.

Итак, on вычислительная on техника on прошла on те on же on исторические on этапы on эволюции, on которые on прошли on и on все on прочие on технические on устройства: on от on ручных on приспособлений on к on механическим on устройствам on и on далее on к on гибким on автоматическим on системам. on Современный on компьютер on — on это on прибор. on Его on принцип on действия on — on электронный, on а on назначение on — on автоматизация on операций on с on данными. on Гибкость on автоматизации on основана on на on том, on что on операции on с on данными on выполняются on по on заранее on заготовленным on и on легко on сменяемым on программам. on Универсальность on компьютеров on основана on на on том, on что on любые on типы on данных on представляются on в on нем on с on помощью on универсального on двоичного on кодирования. on [7]

---

Работа on компьютерной on системы on протекает on в on непрерывном on взаимодействии on аппаратных on и on программных on средств. on Физически on аппаратные on средства on согласуются on друг on с on другом on с on помощью on механических on и on электрических on разъемов on и on контактов. on Логически on они on согласуются on друг on с on другом on с on помощью on программ, on называемых on драйверами on устройств.

Информационная on безопасность, on как on и on защита on информации, on задача on комплексная, on направленная on на on обеспечение on безопасности, on реализуемая on внедрением on системы on безопасности. on Проблема on защиты on информации on является on многоплановой on и on комплексной on и on охватывает on ряд on важных on задач. on Проблемы on информационной on безопасности on постоянно on усугубляются on процессами on проникновения on во on все on сферы on общества on технических on средств on обработки on и on передачи on данных on и, on прежде on всего, on вычислительных on систем. on

На on сегодняшний on день on сформулировано on три on базовых on принципа, on которые on должна on обеспечивать on информационная on безопасность:

• on целостность on данных on — on защита on от on сбоев, on ведущих on к on потере on информации, on а on также on зашита on от on неавторизованного on создания on или on уничтожения on данных; on

• on конфиденциальность on информации; on

• on доступность on информации on для on всех on авторизованных on пользователей. on

При on разработке on компьютерных on систем, on выход on из on строя on или on ошибки, on в on работе on которых on могут on привести on к on тяжелым on последствиям, on вопросы on компьютерной on безопасности on становятся on первоочередными. on Известно on много on мер, on направленных on на on обеспечение on компьютерной on безопасности, on основными on среди on них on являются on технические, on организационные on и on правовые. on

Обеспечение on безопасности on информации on — on дорогое on дело, on и on не on только on из-за on затрат on на on закупку on или on установку on средств on защиты, on но on также on из-за on того, on что on трудно on квалифицированно on определить on границы on разумной on безопасности on и on обеспечить on соответствующее on поддержание on системы on в on работоспособном on состоянии. on [10]

Средства on зашиты on информации on нельзя on проектировать, on покупать on или on устанавливать on до on тех on пор, on пока on не on произведен on соответствующий on анализ. on

На on сайте on анализируется on информационная on безопасность on и on ее on место on в on системе on национальной on безопасности, on определяются on жизненно on важные on интересы on в on информационной on сфере on и on угрозы on для on них. on Рассмотрены on вопросы on информационной on войны, on информационного on оружия, on принципы, on основные on задачи on и on функции on обеспечения on информационной on безопасности, on функции on государственной on системы on по on обеспечению on информационной on безопасности, on отечественные on и on зарубежные on стандарты on в on области on информационной on безопасности. on Значительное on внимание on уделяется on также on правовым on вопросам on информационной on безопасности. on

---

Так on же on рассматриваются on общие on вопросы on защиты on информации on в on автоматизированных on системах on обработки on данных on (АСОД), on предмет on и on объекты on зашиты on информации, on задачи on защиты on информации on в on АСОД. on Рассмотрены on типы on преднамеренных on угроз on безопасности on и on методы on защиты on информации on в on АСОД. on Рассмотрены on методы on и on средства on подтверждения on подлинности on пользователей on и on разграничения on их on доступа on к on компьютерным on ресурсам, on контроля on доступа on к on аппаратуре, on использования on простых on и on динамически on изменяющихся on паролей, on методы on модификации on схемы on простых on паролей, on функциональные on методы.

2.2.Математическое on и on программное on обеспечение on вычислительных on машин

Сущность on автоматизации on проектирования on on состоит on в on математическом on моделировании on процессов on проектирования, on реализуемом on с on помощью on электронно-вычислительных on машин on (ЭВМ), on устройств on обмена on информацией on между on ЭВМ on и on проектировщиком on пульта on оператора, on видеотерминала, on графопостроителя on и on т. on п. on Следовательно, on в on организационном on отношении on АСП on представляет on собой on систему on человек on — on машина on которая on позволяет on специалисту on получать on с on помощью on ЭВМ on различные on варианты on или on один on вариант, on оптимальный on по on конкретной on задаче on проектирования. on Основой on АСП on являются on ЭВМ on и on другие on технические on средства. on Кроме on этого, on составными on частями on в on АСП on входят on система on подготовки on задач on проектирования on на on ЭВМ, on библиотеки on информационного on и on математического on обеспечения.  on

Не on останавливаясь on подробно on на on описании on отраслевой on АСУ on (АСУ-хим), on первая on очередь on которой on уже on начинает on функционировать, on отметим, on что on подотраслевые on АСУ, on в on том on числе on и on АСУ-хлор, on создаются on на on основе on единой on технической on базы on (мощная on ЭВМ on третьего on поколения, on находящаяся on на on главном on вычислительном on центре on АСУ-хим), on единого on информационного on и on математического on обеспечения on [11]

По on мере on развития on вычислительной on техники on программные on средства on (математическое on обеспечение) on приобретают on все on большее on значение on и on становятся on компонентой on вычислительной on системы, on по on стоимости on сравнимой on с on затратами on на on технические on средства. on Эта on тенденция on лишь on усилилась on с on появлением on ЕС on ЭВМ. on Информационная on совместимость on ЕС on ЭВМ on обеспечивает on целенаправленное on развитие on математического on обеспечения. on Пакеты on прикладных on программ on разрабатываются on на on основе on обобщения on запросов on и on рекомендаций on как on можно on большего on числа on потребителей, on что on способствует on повышению on их on научной on и on практической on ценности.  on

---