П.Н. Афонин. «Информационные таможенные технологии»

Ч. Беббидж, профессор Кембриджского университета, в 1812—1823 гг. построил разностную машину. В ее конструкции впервые был реализован принцип программного управления вычислительным процессом. В 1835 г. Беббидж создал проект аналитической машины, в которую предварительно заносились исходные данные, а ход вычислений мог зависеть от промежуточного результата.

Известный русский механик А.Н. Крылов в своих «Лекциях о приближенных вычислениях» привел описание различных механических систем для вычисления интегралов и гармонического анализа. В 1911 г. он построил уникальный аналоговый решатель дифференциальных уравнений, а позднее предложил механический интегратор.

Рождение цифровых вычислительных машин произошло после Второй мировой войны. Для них не было никакого программного обеспечения, кроме библиотек математических подпрограмм.

В 1945 г. американским математиком Дж. фон Нейманом были опубликованы базовые принципы построения вычислительных машин, реализованные впервые в машине EDVAC. Это был первый компьютер с хранимой программой, находящейся в памяти машины, а не считываемой с перфокарты или другого подобного устройства.

Важный этап становления компьютерных технологий связан с появлением полупроводниковых элементов. Развитие аппаратного обеспечения сказалось и на программном. Выполнение каждой программы стало включать большое количество вспомогательных работ: загрузка нужного транслятора языка программирования (АЛГОЛ, ФОРТРАН, КОБОЛ и т. д.), запуск транслятора и получение результирующей программы в машинных кодах, связывание программы с библиотечными подпрограммами, загрузка программы в оперативную память, запуск программы, вывод результатов на периферийное устройство.

Негативной особенностью работы вычислительной системы того времени являлся простой процессора в ожидании, пока оператор запустит очередную программу. Для решения этой проблемы были разработаны первые системы пакетной обработки, которые автоматизировали всю последовательность действий оператора по организации вычислительного процесса. Оператор составлял пакет заданий, которые в дальнейшем без его участия последовательно запускались на выполнение управляющей программой — монитором. Ранние системы пакетной обработки значительно сократили затраты времени на вспомогательные действия по организации вычислительного процесса.

В 1965—1975 гг. в технической базе вычислительных машин произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам. Этот период характерен также бурным развитием операционных систем. Тогда были реализованы практически все основные механизмы, присущие современным операционным системам: мультипрограммирование, мультипроцессирование, поддержка многотерминального многопользовательского режима, виртуальная память, файловые системы, разграничение доступа и сетевая работа. Революционным событием данного этапа явилась промышленная реализация мультипрограммирования.

Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах — в системах пакетной обработки и разделения времени. В мультипрограммном пакетном режиме процессор не простаивал, пока одна программа выполняла операцию ввода-вывода (как это происходило при последовательном выполнении программ в системах ранней пакетной обработки), а переключался на другую, готовую к выполнению программу.

Другой вариант мультипрограммных систем — системы разделения времени. Этот вариант рассчитан на многотерминальные системы, когда каждый пользователь работает за своим терминалом. К этому времени можно констатировать существенное изменение в распределении функций между аппаратными и программными средствами компьютера. Операционные системы становились неотъемлемыми элементами компьютеров, играя роль «продолжения» аппаратуры.

Реализация мультипрограммирования потребовала внесения очень важных изменений в аппаратуру компьютера. В процессорах появились привилегированный и пользовательский режимы работы, специальные регистры для быстрого переключения с одной программы на другую, средства защиты областей памяти, а также развитая система прерываний.

В привилегированном режиме, предназначенном для работы программных модулей операционной системы, процессор мог выполнять все команды, в том числе и те из них, которые позволяли осуществлять распределение и защиту ресурсов компьютера. Программам, работающим в пользовательском режиме, некоторые команды процессора были недоступны.

Система прерываний позволяла синхронизировать работу различных устройств компьютера, работающих параллельно и асинхронно, таких как каналы ввода — вывода, диски, принтеры и т. п. Еще одной важной тенденцией этого периода является создание семейств программно-совместимых машин и операционных систем для них. Примерами семейств программно-совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, являются серии машин IBM/360 и IBM370 (аналоги этих семейств отечественного производства — машины серии ЕС), PDP-11 (отечественные аналоги — СМ-3, СМ-4, СМ-1420). Вскоре идея программно-совместимых машин стала общепризнанной.

В начале 70-х гг. появились первые сетевые операционные системы, которые позволяли не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределенное хранение и обработку данных между несколькими компьютерами, связанными электрическими связями.

В 1969 г. подразделение Пентагона, Агентство перспективных исследовательских проектов (ARPA — Advanced Research Project Agency), инициировало работы по объединению суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров в единую сеть. Эта сеть получила название ARPANET и явилась отправной точкой для создания самой известной ныне глобальной сети — Интернета. Сеть ARPANET объединила компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных операционных систем с добавленными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети.

К середине 70-х гг. наряду с мэйнфреймами широкое распространение получили мини-компьютеры, такие как PDP-11, Nova, HР. Миникомпьютеры первыми использовали преимущества больших интегральных схем, позволившие реализовать достаточно мощные функции при сравнительно невысокой стоимости компьютера. Доступность миникомпьютеров и вследствие этого их распространенность на предприятиях послужили мощным стимулом для создания локальных сетей.

К наиболее важным событиям 80-х гг. можно отнести разработку стека TCP/IP, становление Интернета, стандартизацию технологий локальных сетей, появление персональных компьютеров и операционных систем для них.

Рабочий вариант стека протоколов TCP/IP был создан в конце 70-х гг. Этот стек представлял собой набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды и предназначался для связи экспериментальной сети ARPANET с другими «сателлитными» сетями. В 1983 г. стек протоколов TCP/IP был принят Министерством обороны США в качестве военного стандарта.

Персональные компьютеры с точки зрения архитектуры ничем не отличались от класса мини-компьютеров типа PDP-11, но их стоимость была существенно ниже. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что требовало разработки «дружественного» программного обеспечения. Персональные компьютеры послужили также мощным катализатором для бурного роста локальных сетей. В 80-е гг. были приняты основные стандарты на коммуникационные технологии для локальных сетей: в 1980 г. — Ethernet, в 1985 г. — Token Ring, в конце 80-х гг. — FDDI.

В XXI в. наблюдается переход к широкомасштабному использованию интегрированных сетевых ресурсов, к распределенной технологии обработки и хранения данных, внедрению Data Mining-технологий.

Повышенный уровень угроз, существующих при передаче данных по сетям, особенно по публичным, таким как Интернет, определил на современном этапе приоритетность средств обеспечения информационной безопасности.

Переход мировой экономики к использованию систем распределенной обработки и хранения данных определяет и современные черты таможни — виртуальной информационно-электронной таможни с использованием электронных документов, компьютерной техники и космической информациологии, увязанных в единую автоматизированную информационную систему.

1.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТАМОЖЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Неотъемлемой составляющей программного обеспечения информационных таможенных технологий является системное программное обеспечение, реализованное в виде операционной системы.

1.3.1. Назначение и функции операционной системы

Операционная система (ОС) компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны и аппаратурой — с другой. В соответствии с этим определением ОС выполняет две группы функций:

• предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобнее работать и которую легче программировать;
• повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторыми критерием.

К числу основных ресурсов современных вычислительных систем могут быть отнесены такие ресурсы, как процессоры, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и некоторые другие. Ресурсы распределяются между процессорами. Процесс (задача) представляет собой базовое понятие большинства современных ОС и часто кратко определяется как программа в стадии выполнения. Программа — это статический объект, представляющий собой файл с кодами и данными. Процесс — это динамический объект, который возникает в операционной системе после того, как пользователь или сама операционная система решает «запустить программу на выполнение», т. е. создать новую единицу вычислительной работы.

В мультипрограммной ОС одновременно могут существовать несколько процессов. Часть процессов, пользовательские, порождаются по инициативе пользователей, другие, системные, инициализируются самой ОС.

<<   [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] ...  [66]  >>