Проектирование технического обеспечения АРМ

Раздел состоит из двух параграфов:

• разработка архитектуры АРМ;

• выбор технических средств АРМ.

В первом параграфе раздела даётся характеристика структуры АРМ, проводится обоснование и определение состава его технических средств. Определение минимально допустимого состава технических средств АРМ осуществляется, с одной стороны, исходя из полноты автоматизации решения всех задач и функций управления, а с другой – эффективности функционирования информационно-вычислительного комплекса в целом.

На рис 9 приведена обобщённая структурная схема АРМ, отражающая функциональную связь между основными элементами системы. Основными техническими элементами АРМ, как видно из рисунка являются:

• персональная ЭВМ (ПЭВМ);

• периферийные устройства;

• рабочее место пользователя (специалиста).

Персональная ЭВМ состоит из: микропроцессора; дополнительных сопроцессоров; основной памяти; системной шины; интерфейсов периферийных устройств, представляющих собой адаптеры и контроллеры подключённых устройств; материнской платы и корпуса (системного блока).

Микропроцессор – центральное устройство ПЭВМ предназначенное для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над данными. В его состав входят: устройство управления, арифметическо-логическое устройство, математический сопроцессор, микропроцессорная память, интерфейсная система, генератор тактовых импульсов.

Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с другими блоками ЭВМ. Она содержит два вида запоминающих устройств: постоянно-запоминающие устройства (ПЗУ) и оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ).

ПЗУ (ROM – Read Only Memory) предназначено для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации и позволяет только считывать информацию, хранящуюся в нём.

ОЗУ ( RAM – Random Access Memory) предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПЭВМ в текущий период времени.

Системная шина – основная интерфейсная система ПЭВМ, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Она включает в себя: кодовую шину данных (КШД), кодовую шину адреса (КША), кодовую шину инструкций (КШИ) и шину питания. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

• между микропроцессором и основной памятью;

• между микропроцессором и портами ввода-вывода периферийных

устройств;

• между основной памятью и портами ввода-вывода периферийных

устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Периферийные устройства обеспечивают взаимодействие ЭВМ с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ.

К ним относятся:

• внешние запоминающие устройства (ВЗУ);

• диалоговые устройства пользователя;

• устройства ввода информации;

• устройства вывода информации;

• средства связи и телекоммуникаций.

ВЗУ используются для долговременного хранения любой информации, которая может когда –либо потребоваться для решения задач. В частности, в ВЗУ хранятся все программные средства АРМ. К ВЗУ относятся: накопители на жёстких и гибких магнитных дисках, накопители на оптических дисках и кассетной магнитной ленте (стимеры), флэш память.

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав:

• видеомонитор- устройство для отображения вводимой и выводи-

мой из ПЭВМ информации на экран ;

• устройство - речевого ввода-вывода – быстро развивающиеся сред-

ства мультимедиа.

К устройствам ввода информации относятся:

• клавиатура – устройство для ручного ввода числовой, текстовой и

управленческой информации в ЭВМ;

• графические планшеты (дигитайзеры) – устройство для ручного

ввода графической информации, изображений путём перемещения

по планшету специального указателя (пера). При перемещении пера

автоматически выполняется считывание координат его местополо-

жения и ввод этих координат в ПЭВМ ;

• сканеры (читающие автоматы) – оборудование для автоматическо-

го считывания с бумажных и плёночных носителей и ввода в

ПЭВМ машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей ;

• устройство целеуказания (графические манипуляторы), предназна-

ченные для ввода графической информации на экран видеомонито-

ра путём управления движением курсора по экрану с последую-

щим кодированием координат курсора и вводом их в ПЭВМ (джой-

стик-рычаг, мышь, трекбол-шар в оправе, световое перо и т.д.);

• сенсорные экраны – для ввода отдельных элементов изображения,

программ или команд с экрана видеомонитора в ПЭВМ.

К устройствам вывода информации относятся:

• принтеры – печатающие устройства для регистрации информации

на бумажный или плёночный носитель;

• графопостроители (плоттеры) – устройства для вывода графичес-

кой информации (графиков, чертежей, рисунков) из ЭВМ на бумаж-

ный носитель.

Средства связи и телекоммуникаций используются для связи с приборами и другими устройствами, предназначенными для автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, контроллеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПЭВМ к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы и карты – сетевые адаптеры, «стыки», мультиплексоры передачи данных, модемы – модуляторы и демодуляторы).

Рабочее место пользователя (РМП) – место расположения специалиста в процессе автоматизированного решения своего функционального комплекса задач. Оно должно предусматривать, с одной стороны, наличие и хороший доступ к рабочему столу и ко всем техническим средствам, расположенным рядом, а, с другой, - простоту организации и удобство работы пользователя на АРМ.

После проведённого в этом параграфе определения и обоснования состава технических средств разрабатывается развёрнутая структурно-функциональная схема конкретной АРМ и представляется на отдельном листе формата А 4.

Во втором параграфе главы обосновывается рациональный выбор необходимых типов и видов технических средств АРМ. Исходными данными для выбора являются: состав автоматизируемых задач, характеристика и специфика их решения, назначение проектируемой системы; требования, предъявляемые к техническим средствам АРМ, и их характеристики. Выбор технических средств АРМ должен осуществляться на основе рассмотрения и оценки различных технических и эксплуатационных характеристик (надёжности работы, достаточной достоверности обработки данных и долговечности, удобства и простоты в эксплуатации, минимальных габаритов и мощности потребления энергии , максимальной приспособленности к условиям конкретной среды, объёма оперативной и внеш-

ней памяти, быстродействия, конфигурации, разрешающей способности, возможности работы в локальных сетях, и использования необходимого программного обеспечения и т.д.), а также стоимостных характеристик.

Основными требованиями учитываемыми при выборе и обосновании видов и типов технических средств АРМ являются:

• полное соответствие автоматизируемым задачам и функциям упра-

вления;

• соответствие особенностям и специфике работы пользователя;

• объём оперативной и внешней памяти должен быть достаточным

для выполнения всего комплекса задач и функций управления;

• обеспечение системной надёжности и удобства работы пользовате

ля;

• обеспечение решения всего комплекса задач и функций управле-

ния в установленные сроки и в реальном масштабе времени функ-

ционирования транспортного предприятия;

• получение необходимых структур и форматов выходных докумен-

тов, справок и сообщений;

• простота согласования ( сопряжения) при создании системы и ор-

ганизации рабочего места пользователя.

Кроме того, технические средства должны учитывать следующие организационные формы и режимы функционирования АРМ:

• автономное использование АРМ с замкнутым циклом обработки

данных;

• информационный обмен между отдельными АРМ в электронном

виде с помощью файлов (электронной почты);

• информационный обмен между отдельными удалёнными АРМ с

помощью современных средств передачи данных: факсимильного

аппарата и др.

• информационный обмен между АРМ и судами с применением со-

временных средств связи (радио, сотовой и спутниковой);

• информационный обмен между отдельными АРМ с помощью сов-

ременных машинных носителей (жёстких дисков, флэш памяти).

3.5.Проектирование распределённой диалоговой системы авто-

матизированного решения задач и функций управления.

Современная структура АСУ транспортного предприятия должна соответствовать распределённой диалоговой системе обработки данных, технической основой которой являются локальные вычислительные сети (ЛВС). Являясь перспективно новой децентрализованной системой обработки данных и управления, она характеризуется:

• размещением технических средств на местах зарождения и исполь-

зования данных (на рабочих местах сотрудников);

• разделением всего процесса обработки и управления на ряд слабо

связанных функций между отдельными АРМ..

Благодаря сетевым средствам отдельные АРМ имеют возможность совместного доступа к файлам и базам данных, содержащимся в одном месте сети. Совокупность компьютеров и периферийных устройств, (терминалов), соединённых каналами связи, это и есть ЛВС. Они располагаются на сравнительно небольшом удалении друг от друга ( до 10 км).

Каждое АРМ, включённое в сеть, должно взаимодействовать с любым другим. Для чего используются средства передачи информации и интерфейсные устройства.

ЛВС обычно предназначается для сбора, передачи, рассредоточенной и распределённой обработки данных в пределах одного подразделения транспортного предприятия.

ЛВС, кроме обработки данных, обеспечивает надёжную связь между АРМ, включёнными в сеть, и предоставляет пользователям ряд дополнительных услуг: электронную почту, возможность доступа к сетевым ресурсам сервера, организацию оперативных совещаний без отрыва от рабочих мест сотрудников и так далее.

Во многих случаях ЛВС, обслуживающая свою локальную информационную систему, связана с другими вычислительными сетями, внутренними или внешними, вплоть до региональных или глобальных сетей.

Связь ЛВС с сетью Интернет может выполняться через хост-компьютер, в качестве которого может использоваться Web- сервер или сервер-шлюз (часто именуемый прокси-сервером) – рабочая станция, имеющая специализированное программное обеспечение для непосредственной работы в Интернете, например программы EasyProxy,WinProxy, WinGate

ЛВС можно классифицировать по целому ряду признаков (рис. 10).

Локальные сети рабочих групп, объединяют ПЭВМ работающие под управлением одной операционной среды. В ряду ПЭВМ часто выделяются специализированные серверы, предназначенные для выполнения функций файлового сервера, сервера печати, факс-сервера.

Локальные сети отделов используются небольшой группой сотрудников транспортного предприятия, работающих в одном подразделении (диспетчерская, коммерческий отдел, отдел кадров, бухгалтерия, отдел маркетинга и т.п.). В такой сети может насчитываться до сотни ПЭВМ. Обычно она имеет несколько выделенных серверов, специализированных для таких ресурсов, как программы-приложения, базы данных, лазерные принтеры, модемы и т.д.. Эти сети, как правило, задействуют одну сетевую технологию, а также одну (или две) операционную систему. Территориально, в большинстве случаев, они располагаются в одном здании.

Сети кампусов служат для объединения нескольких мелких сетей в одну. Они могут занимать значительные территории и объединять большое количество разнородных сетей. Основное их назначение – обеспечить взаимодействие между сетями отделов и рабочих групп и создать доступ к базам данных предприятия и другим дорогостоящим сетевым ресурсам. На этом уровне решаются многие проблемы интеграции неоднородного программного и технического обеспечения. Ресурсы глобальной сети Интернет сети кампусов не используют.

Корпоративные сети - сети масштаба всего транспортного предприятия. Ввиду высокой стоимости индивидуальных выделенных коммуникаций и плохой защищённости от несанкционированного доступа коммутируемых каналов связи они в большинстве случаев используют коммуникационные возможности Интернета, и поэтому территориальное размещение для таких сетей роли не играет. Корпоративные сети относят к особой разновидности локальных сетей, имеющих значительную территорию охвата.

По количеству подключённых к сети ПЭВМ сети можно разделить на малые, объединяющие до 10-15 машин, средние – до 50 машин и большие – свыше 50 машин.

По территориальной расположенности ЛВС делятся на компактно размещённые (все ПЭВМ расположены в одном помещении) и распределённые (ПЭВМ сети размещены в разных помещениях).0

По пропускной способности ЛВС классифицируются на:

• ЛВС с малой пропускной способностью (скорости передачи дан-

ных в пределах до десятка мегабитов в секунду), использующие в

основном в качестве каналов связи тонкий коаксиальный кабель

или витую пару ;

• ЛВС со средней пропускной способностью (скорости передачи

данных – несколько десятков мегабитов в секунду), использующие

в основном в качестве каналов связи толстый коаксиальный кабель

или экранированную витую пару;

• ЛВС с большой пропускной способностью (скорости передачи дан-

ных составляют сотни и даже тысячи мегабитов в секунду), ис-

пользующие в основном в качестве каналов связи волоконно-опти-

ческие кабели.

По организации управления ЛВС делятся на:

• ЛВС с централизованным управлением;

• ЛВС с децентрализованным управлением.

В сетях с централизованным управлением (двухранговых или серверных сетях) один из компьютеров (сервер) реализует процедуры, предназначенные для использования всеми рабочими станциями, управляет взаимодействием рабочих станций и выполняет целый ряд сервисных функций.

В сетях без централизованного управления (одноранговых сетях) нет единого устройства для хранения данных. Функции управления сетью передаются от одной станции к другой. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Каждая ПЭВМ, включённая в сеть, имеет свои собственные сетевые программные средства, а необходимость их прямого взаимодействия между собой по мере расширения системы приводит к слишком большому количеству связей между рабочими станциями. Эффективно управлять такой системой практически невозможно.

Топология является важнейшей характеристикой ЛВС, определяемая структурой соединения ПЭВМ в сеть. Характеристика основных топологий ЛВС приведена в таблице 2. В общем случае топологию многосвязной вычислительной сети можно представить на примере топологии «сетка» в следующем виде ( рис.11).

Таблица 2.

Характеристика основных топологий вычислительных сетей.

- узел коммутации сети

- рабочая станция сети

- межсетевой интерфейс

- магистральный канал связи

- абонентский канал связи

Рис..11. Обобщённая структура вычислительной сети.

Структура сети содержит две подсети: коммуникационную и абонентскую.

Коммуникационная подсеть является ядром вычислительной сети, связывающим рабочие станции и серверы сети друг с другом. Звенья коммуникационной подсети (узлы коммутации) связаны между собой магистральными каналами связи, обладающими высокой пропускной способностью. В больших сетях коммуникационную подсеть обычно называют сетью передачи данных.

Звенья абонентской подсети (хост-компьютеры, серверы, рабочие станции) подключаются к узлам коммутации абонентскими каналами связи – обычно это среднескоростные телефонные каналы связи.

В зависимости от используемой коммуникационной среды сети делятся на сети с моноканалом, а также иерархические, полносвязные сети и сети со смешанной топологией.

В сетях с моноканалом данные могут следовать только по одному и тому же пути, а доступ абонентов к информации осуществляется на основе селекции (выбора) передаваемых кадров или пакетов данных по адресной части последних.

Иерархические, полносвязные и сети со смешанной топологией в процессе передачи данных требуют маршрутизации последней, то есть выбора в каждом узле пути дальнейшего движения информации.

После изучения теоретической части, приведенной выше, и ознакомления с соответствующим материалом конспекта лекций студентом в данном разделе проектируется структура ЛВС автоматизированного решения задач и функций управления конкретного подразделения или транспортного предприятия в целом.

При проектировании структуры локальной сети основное внимание уделяется следующим её характеристикам:

• топологии сети, которая определяется из особых условий индиви-

дуального задания:

• ранговому типу сети (одноранговому или с выделенным сервером);

• типам, используемых в сети протоколов, регламентирующих фор-

маты и процедуры обмена информацией между абонентами;

• типу используемой операционной системы;

• максимальному количеству рабочих станций;

• максимально допустимому удалению рабочих станций друг от дру-

га, величина которого определяется из особых условий индивиду-

ального задания;

• типам ПЭВМ, входящим в сеть (однородности или неоднородности

сети;

• виду физической среды передачи данных (коммутируемый или не-

коммутируемый канал, телефонный канал, витая пара, коаксиаль-

ный кабель, оптоволоконный кабель);

• максимальной пропускной способности;

• методам передачи данных (коммутации каналов, сообщений или

пакетов);

• типу передачи данных – синхронному или асинхронному;

• методам доступа к моноканалу;

• надёжности сети, определяемой способностью сохранять работо-

способность при выходе из строя отдельных её участков (узлов и

линий связи);

• стоимость сети.

Перед выбором или проектированием ЛВС следует уяснить для себя цели создания сети, особенности её организационного и технического использования, то есть необходимо учитывать:

• организационную и функциональную структуру управления кон-

кретного подразделения или всего транспортного предприятия;

• уровень автоматизации решения задач и функций управления;

• степень использования современных технических коммуникацион-

ных средств для выполнения необходимых функций преобразова-

ния информации, а также средств электронной почты, выполняю-

щих функции обмена информацией между пользователями;

• обеспечение доступа из ЛВС к глобальной сети Интернет;

• требования предъявляемые к секретности и безопасности информа-

ции;

• технические и программные средства, которые потребуются для

создания ЛВС;

• возможность автоматизированного решения других задач в буду-

щем.

Результаты проектирования ЛВС автоматизированного решения комплекса задач и функций управления конкретной подсистемы транспортного предприятия должны быть представлены в пояснительной записке в виде структурной схемы на отдельном листе бумаги формата А 4.

ЛИТЕРАТУРА.

1.Автоматизированная система управления водным транспортом. Уч. для ВУЗов водного транспорта / В.И.Савин, В.В.Неволин, В.Н.Захаров, А.А.Булов. Под редакцией В.И.Савина. – М.: Транспорт, 1985. – 238с.

2.Аппак М.А. Автоматизированные рабочие места на основе персональных ЭВМ. – М.: Радио и связь, 1989. -176с.

3.Ю.М.Миронов Автоматизация решения задач комплексного обслуживания флота на базе автоматизированного рабочего места. / Сб. научных трудов: Повышение эффективности работы транспортного флота. – М.: МИВТ, 1990. – с. 86 – 98.

4.В.В.Дик Система автоматизированных рабочих мест. – М.: Бухучёт, 1993.

5.Автоматизированное рабочее место в системе управления предприятием. / Сб. научных трудов. – СПб.: СПУ ВК, 1998.

6.Автоматизированные информационные технологии в экономике. Учебник .М.И.Семёнов, И.Т.Трубилин, В.И.Лойко, Т.П.Барановская. Под общей редакцией И.Т.Трубилина. – М.: Финансы и статистика, 2000.

7. Ю.М.Миронов, В.И.Савин. Автоматизированные банки данных в системах управления водным транспортом. / Учебное пособие. – М.: МГАВТ, 2001. – 77 с.

8.Вычислительные системы, сети и телекоммуникации:Учебник для ВУЗов В.Л.Бройдо. – СПб.: Питер, 2004. – 703 с.

9. В.П.Дьяконова и др. Новые информационные технологии. Уч. пособие. – М.: СОЛОН – ПРЕСС, 2005.

Приложение 1.

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИРИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО

ТРАНСПОРТА

Кафедра «Эксплуатации флота и АСУ водным транспортом»

Дисциплина: Информационные технологии

на транспорте

Курсовой проект на тему:

«Проектирование АРМ в системе управления водным

транспортом»

Выполнил студент _________________________________

(группа, Ф. И. О. )

Проверил руководитель

проекта ____________________________

(должность, Ф.И.О.)

Москва - 200 г.

Приложение 2.

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО

ТРАНСПОРТА

Кафедра «Эксплуатации флота и АСУ водным транспортом»

Дисциплина: Информационные технологии

на транспорте

Индивидуальное задание на выполнение курсового проекта на тему:

________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

студенту _______________________________________________________

( группа, Ф. И. О.)

Особые условия проекта __________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Дата выдачи задания ___________________________________________

Срок сдачи курсового проекта ____________________________________

Руководитель курсового проекта ___________________________________

(должность, Ф. И. О. )

Москва - 200 г.

Приложение 3.

Особые условия к индивидуальному заданию курсового проекта

Приложение 4

Таблицы 1 – 5

Таблица 1.

Комплекс задач слежения и контроля

Таблица 2.

Комплекс учётно-аналитических задач

Таблица 3

Комплекс задач прогнозирования, планирования и регулирования работы флота

Таблица 4.

Комплекс информационно-справочных задач

Таблица 5.

Комплекс задач статистического учёта и отчётности

Приложение 5

Приложение 5.

Приложение 6 Концептуальная организационно-технологическая модель
автоматизированного решения задач на АРМ

Приложение 7.

График контроля выполнения курсового проекта