 |
История развития технологии открытых систем
|
|
|
|
ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ
Основные понятия открытых систем
| Открытая система это система, которая способна взаимодействовать с другой системой посредством реа- |
Одним из основных направлений информационных технологий, определяющим эффективность функционирования экономических объектов, выступает технология открытых систем. Идео-
лизации международных стандартных протоколов. логию откРы™х систем реализуют
| Протокол — это набор правил, определяющих взаимодействие устройств, программ, систем обработки данных, процессов или пользователей. |
в своих последних разработках все ведущие фирмы-поставщики средств вычислительной техники, передачи информации и программного обеспечения. Их результативность на рынке информационных технологий и систем определяется согласованной научно-технической политикой и реализацией стандартов открытых систем.
Открытыми системами могут являться как конечные, так и промежуточные системы, к которым предъявляются следующие требования:
• возможность переноса прикладных программ, разработанных
должным образом с минимальными изменениями, на широкий диапа
зон систем;
• совместную работу с другими прикладными системами на локаль
ных и удаленных платформах;
• взаимодействие с пользователями в стиле, облегчающем переход
от системы к системе.
Открытые системы обладают следующими свойствами, представленными на рис. 5.1.
| Интероперабельность — это |
1. Переносимость прикладного программного обеспечения и повтор
ная применимость программного обеспечения. Под переносимостью
приложений понимается перенос всего соответствующего данному при
ложению программного обеспечения на другие платформы. Под по
вторной применимостью программного обеспечения понимается пере
нос в новые приложения некоторой части работающих программ, что
также имеет большое практическое значение и непосредственно отно
сится к целям открытости систем.
|
|
|
2. Переносимость данных означает возможность переноса на новые
прикладные платформы данных, хранящихся во внешней памяти суще
ствующих систем информационных технологий. Переносимость дан
ных обеспечивается применением в открытых системах стандартов,
строго регламентирующих форматы и способы представления данных.
3. Функциональная совместимость (интероперабельность) прикладно
го программного обеспечения — это возможность обмена данными между
различными прикладными программами, в том числе между программа
ми, реализуемыми на разнородных прикладных платформах, а также
возможность совместного использования данных.
4. Функциональная совместимость
(интероперабельность) управления и безо-
пасности - это унификация и целост- способность системы взаи-
ность средств административного управ- содействовать с другими
ления и управления информационной ™<™<ш<ш«посредством об-
r ^ мена информацией и совме-
безопасностью, т. е. для обеспечения ин- ^
стного ее использования.
теграции систем их средства администра- I__________________________
тивного управления и средства защиты должны строиться в соответствии с международными стандартами.
5. Переносимость пользователей — это обеспечение возможности
для пользователей информационных технологий избежать необходимо
сти переобучения при взаимодействии с системами, реализованными на
основе различных платформ.
6. Расширяемость — это способность системы эволюционировать
с учетом изменений стандартов, технологий и пользовательских требо
ваний.
7. Масштабируемость — свойство системы, позволяющее ей эффек
тивно работать в широком диапазоне параметров, определяющих техни
ческие и ресурсные характеристики системы (примерами таких характе
ристик могут служить: число процессоров, число узлов сети, максималь
ное число обслуживаемых пользователей).
|
|
|
8. Прозрачность реализаций — это способ построения системы, при
котором все особенности ее реализации скрываются за стандартными
интерфейсами, что и обеспечивает свойство прозрачности реализаций
информационных технологий для конечных пользователей систем
9. Поддержка пользовательских требований — это точная специфи
кация пользовательских требований, определенных в виде наборов сер
висов, предоставляемых открытыми системами приложениям пользова
телей.
Однако открытая система необязательно должна быть полностью доступна другим открытым системам. Это ограничение может быть вы-| звано необходимостью защиты информации в компьютерах и средствах коммуникаций и обеспечивается путем физического отделения или путем использования технических возможностей. Сущность технологии открытых систем состоит в обеспечении возможности переносимости прикладных программ между различными платформами и взаимодействия систем друг с другом. Эта возможность достигается за счет использования международных стандартов на все программные и аппаратные интерфейсы между компонентами систем.
| Стандарт — это документированное соглашение, содержащее технические условия или другие точные критерии соответствия продуктов, процессов и услуг своему назначению. |
Стандарты стремятся занять центральное место в направлении развития открытых систем и в индустрии информационных технологий. Более 250 подко-митетов в официальных организациях по стандартизации и унификации работают над стандартами в области информационных технологий. Более 1000 стандартов или уже принято этими организациями, или находятся в процессе разработки.
При этом различают стандарты де-факто и де-юре, представленные на рис. 5.2.
Стандарт де-факто означает, что продукт или система какого-то конкретного производителя захватили значительную часть рынка и другие производители стремятся эмулировать, копировать или использовать их с тем, чтобы также расширить свой сектор рынка.
|
|
|
Стандарт де-юре создается официально аккредитованными организациями по разработке стандартов. Он разрабатывается по правилам достижения соглашения в открытом обсуждении, в котором может принять участие любой желающий. При создании промышленных стандартов ни одна из групп не может действовать независимо. Если одна какая-нибудь из групп производителей создает стандарт, в котором не нуждаются пользователи, она потерпит неудачу. То же самое можно сказать и про обратный случай, когда пользователи создадут стандарт, с которым производители не смогут или не захотят согласиться, — попытка создания такого стандарта также будет безуспешной.
Технология открытых систем пользуется успехом потому, что обеспечивает преимущества для разного рода специалистов, связанных с областью информационных технологий.
| Для пользователя открытые системы обеспечивают: |
новые возможности сохранения сделанных вложений благодаря свойствам эволюции, постепенного развития функций систем, замены отдельных компонентов без перестройки всей системы;
освобождение от зависимости от одного поставщика аппаратных или программных средств, возможность выбора продуктов из предложенных на рынке при условии соблюдения поставщиком соответствующих стандартов открытых систем;
дружественность среды, в которой работает пользователь, мобильность персонала в процессе эволюции системы;
возможность использования информационных ресурсов, имеющихся в других системах (организациях     Проектировщик информационных систем получает:
| • возможность использования разных аппаратных платформ; • возможность совместного использования прикладных программ, реализованных в разных операционных системах; • развитые средства инструментальных сред, поддерживающих проектирование; • возможности использования готовых программных продуктов и информационных ресурсов |
| Разработчики общесистемных программных средств имеют: | • новые возможности разделения труда, благодаря повторному использованию программ; • развитые инструментальные среды и системы программирования; • возможности модульной организации программных комплексов, благодаря стандартизации программных интерфейсов |
Модульная организация программных комплексов, благодаря стандартизации программных интерфейсов, позволяет пересмотреть традиционно сложившееся дублирование функций в разных программных продуктах, из-за чего системы, интегрирующие эти продукты, непомерно разрастаются по объему, теряют эффективность. Известно, что в той же области обработки данных и текстов многие продукты, предлагаемые на рынке (текстовые редакторы, настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных) по ряду функций дублируют друг друга, а иногда и подменяют функции операционных систем. Кроме того, замечено, что в каждой новой версии этих продуктов размеры их увеличиваются на 15%.
|
|
|
В распределенных системах, содержащих несколько рабочих мест на персональных компьютерах и серверах в локальной сети, избыточность программных кодов из-за дублирования возрастает многократно. Идеология и стандарты открытых систем позволяют по-новому взглянуть на распределение функций между программными компонентами систем и тем самым значительно повысить эффективность.
История развития технологии открытых систем
Потребность в применении открытых систем возникла еще на заре использования вычислительной техники. Она была обусловлена несколькими причинами:
1. Для решения все более широкого диапазона задач создавались
программы, которые требовали создания разнообразных аппаратных
платформ, исполняющих эти программы. В свою очередь, внедрение
неоднородных систем и желание разделять между такими системами ин
формацию привели к необходимости обеспечить возможность их совме
стной работы.
2. Разработчики программных приложений были заинтересованы
в сокращении расходов и времени переноса своих приложений на раз-
личные платформы, а для этого требовалась совместимость между разными аппаратными платформами.
3. Производители аппаратных платформ были заинтересованы в создании таких систем, которые способны выполнять широкий диапазон существующих прикладных программных приложений, а для этого также необходимо было разработать стандарты их совместимости.
Необходимость решения этих проблем постепенно привела к созданию концепции открытых систем.
История развития технологии открытых систем насчитывает несколько этапов, представленных в табл. 5.1.
Таблица 5.1 Этапы развития технологии открытых систем
|
|
|
| Этап | Описание этапа | Характеристика этапа |
| 1 -й этап | Создание IBM 360 | • Появилась программная совместимость между моделями одного семейства; • появилась возможность объединения нескольких машин в одну вычислительную систему |
| 2-й этап | Разработка стандартов языков программирования | • Стандартизованные языки программирования обеспечили переносимость программ между различными аппаратными платформами |
| 3-й этап | Создание супермини-ЭВМ VAX | • ЭВМ этого семейства стали стандартной платформой для разработки систем проектирования, систем сбора и обработки данных и т. д. |
| 4-й этап | Разработка модели взаимосвязи открытых систем | • Международная организация стандартизации разработала общие принципы взаимосвязи открытых систем |
| 5-й этап | Появление операционной системы MS-DOS | • Было разработано огромное количество прикладных программ для персональных компьютеров, работавших под управлением операционной системы MS-DOS и совместимых с ней систем |
| 6-й этап | Появление процессора с архитектурой RISC | • Появилась аппаратная база для реализации эффективной переносимости программ, написанных на языках высокого уровня, для процессоров разных производителей |
| 7-й этап | Внедрение операционной системы UNIX | • Операционная система UNIX обеспечивает высокую переносимость создаваемых для работы в ней прикладных программ в другие системы |
1-й этап начинается с того момента, когда возникла проблема переносимости программ и данных между компьютерами с различной архи-гектурой. Одним из первых шагов в этом направлении явилось создание в 1964 г. шести моделей семейства IBM 360, ставших первыми компью-герами третьего поколения. Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью. При создании моделей семейства использовался ряд новых
принципов, что делало машины универсальными и позволяло с одинаковой эффективностью применять их как для решения задач в различных областях науки и техники, так и для обработки данных в сфере управления и бизнеса.
Наиболее важными нововведениями ЭВМ этого семейства являются:
• программная совместимость всех моделей семейства;
• возможность подключения большого количества внешних уст
ройств и стандартного сопряжения этих устройств с процессором через
аппаратуру каналов связи (имелась возможность объединить несколько
машин в одну вычислительную систему для решения разного вида за
дач).
2-й этап. Частичное решение проблемы мобильности для программ и программистов обеспечили ранние стандарты языков программирования, например, ФОРТРАНа и КОБОЛа. Языки позволяли создавать переносимые программы, хотя зачастую и ограничивали функциональные возможности. Мобильность обеспечивалась также и за счет того, что эти стандарты были приняты многими производителями различных платформ. Когда языки приобретали статус стандарта, их разработкой и сопровождением начинали заниматься национальные и международные организации по стандартизации. Достижение этого уровня мобильности было первым примером истинных возможностей открытых систем.
3-й этап в развитии технологии открытых систем — это вторая поло-вина70-х гг. XX в. Он связан с областью интерактивной обработки и увеличением объема продуктов, для которых требуется переносимость, например пакеты для инженерной графики, системы автоматизированного проектирования (САПР), системы управления базами данных (СУБД). В это время фирма DIGITAL начала выпуск супермини-ЭВМ VAX. ЭВМ этой серии имели 32-разрядную архитектуру, а программисты получили возможность прямо использовать адресное пространство значительного объема, что практически снимало все ограничения на размеры решаемых задач. Машины этого типа надолго стали стандартной платформой для систем проектирования, сбора и обработки данных, обслуживания эксперимента и т. п.
4-й этап относится к концу 70-х годов и связан с развитием сетевых технологий. В это время компьютерные сети, использующие протоколы INTERNET, начали широко применяться для объединения систем военных и академических организаций США. Параллельно компания IBM разработала и стала применять собственную сетевую архитектуру. Когда сетевая обработка стала реальностью, пользователи начали обращать внимание на совместимость и возможность интеграции как на необходимые атрибуты открытых систем. Международная организация стандартизации ISO в 1977—78 годах развернула интенсивные работы по созданию стандартов взаимосвязи в сетях открытых систем. В ходе этих
работ была создана семиуровневая модель взаимосвязи открытых систем OSI — Open Systems Interconnection Basic Reference Model.
Модель взаимосвязи открытых систем описывает общие принципы взаимосвязи открытых систем и используется в качестве основы для разработки стандартов ISO. Тогда же впервые было введено определение открытой информационной системы.
В это же время были сделаны первые системы, которые обеспечивали организацию использования распределенных ресурсов в системе. Реализованная фирмой DIGITAL EQUIPMENT система обеспечила объединение нескольких десятков супермини-ЭВМ VAX с помощью специальной высоко скоростной линии связи и локальной сети Ethernet. В этой системе появилась возможность решать задачи разделения ресурсов (памяти, процессоров, баз данных и т. п.).
5-й этап (первая половина 80-х гг.) характеризуется массовым распространением персональных компьютеров с операционной системой MS-DOS корпорации Microsoft. Низкая цена и широкое распространение создали огромный рынок для данной операционной системы и прикладных программ, написанных для нее. Многие прикладные программы, выполняющиеся в MS-DOS, могут выполняться и на любой другой совместимой системе. Но эта совместимость ограничена архитектурой с 16-разрядной адресацией, графикой низкого разрешения и невозможностью исполнять более одного задания одновременно. Для среды MS-DOS характерен также риск быстрого распространения вирусов, поскольку система слабо защищена на программном и аппаратном уровнях.
| RISC (Reduced Instruction Set Computing) — архитектура микропроцессора с сокращенной системой команд. |
6-й этап связан с созданием первого RISC-процессора в 1982 г. Это событие не вызвало в то время больших откликов, однако оно в значительной степени определило развитие открытых систем до конца десятилетия и играет решающую роль
и сегодня. Во-первых, RISC-архитектура обеспечила существенное повышение производительности микропроцессоров, а во-вторых, предоставила аппаратную базу для реализации эффективной переносимости программ для процессоров разных производителей.
Характерная для архитектуры RISC-элементарность набора команд позволяет приблизить эффективность программ, написанных на языках высокого уровня, к эффективности программ в машинном коде и автоматизировать процесс настройки программ для их оптимизации. В результате стало возможным обеспечить на уровне языков высокого уровня эффективную мобильность программ.
7-й этап в развитии технологии открытых систем связан с внедрением операционной системы UNIX. Хотя ОС UNIX была разработана до создания MS-DOS, она не могла эффективно использоваться, так как требовала значительных аппаратных ресурсов. С появлением мощных
RISC-микропроцессоров UNIX проявила себя как наиболее перспективная открытая операционная среда. Исторически эта операционная система оказалась самым жизненным вариантом для создания общей базы переносимости. Она удовлетворяет большинству требований, предъявляемых к открытым системам. Прикладные программы, создаваемые для работы в UNIX, при определенных условиях могут иметь весьма высокую переносимость как в другие UNIX-подобные системы, так и в системы, удовлетворяющие стандартам на разработанные интерфейсы.
В настоящее время в стадии исследований и разработки находится ряд систем, специально проектируемых, исходя из требований, предъявляемых разнородной распределенной сетевой средой. Некоторые из них могут со временем стать хорошей системной платформой в среде открытых систем.
В рамках развития технологии открытых систем работы ведутся не только в направлении разработки операционных систем, значительные усилия предпринимаются для создания стандартов на интерфейсы для объединения существующих систем, прикладных программ и пользователей. Это направление основано на разработке новых международных промышленных стандартов и введении новых компонент в единое модульное операционное окружение.
Международные стандарты должны быть реализованы для каждого системного компонента сети, включая каждую операционную систему и прикладные пакеты. До тех пор, пока компоненты удовлетворяют таким стандартам, они соответствуют целям открытых систем.
|
|
|
