Сеть вычислительных центров

Сеть вычислительных центров, совокупность взаимодействующих вычислительных центров (ВЦ), объединённых каналами связи для наиболее полного обеспечения потребности пользователей (абонентов) в выполнении информационно-вычислительных работ. Создание С. в. ц. стало возможным благодаря появлению ЭВМ, которые могут быть объединены в комплексы, а также в результате развития средств и систем передачи данных. Абонентами С. в. ц. могут быть ведомства, производственные объединения, предприятия, организации. Функционирование С. в. ц. как единой системы основано на программной, технической и информационной совместимости ВЦ, входящих в её состав. Создание и эксплуатация С. в. ц. - новый этап применения средств вычислительной техники в целях рационального сочетания индивидуального и коллективного использования ЭВМ при решении широкого круга управленческих, экономических и научно-технических задач.

Основные составные элементы С. в. ц.: ВЦ коллективного пользования, система обмена данными и абонентские пункты, оборудованные терминалами (индивидуальными или групповыми).

Вычислительный центр коллективного пользования (ВЦКП) представляет собой ВЦ, оснащенный высокопроизводительными ЭВМ и техническими средствами, обеспечивающими оперативный доступ к его вычислительным и информационным ресурсам одновременно многих абонентов. Это позволяет абонентам вместо дорогостоящих и сложных в эксплуатации ЭВМ иметь сравнительно дешёвые терминальные устройства, обеспечивающие возможность использования для решения информационных и расчётных задач больших и сверхбольших многопроцессорных вычислительных систем ВЦКП. Себестоимость обработки информации на ВЦКП существенно ниже, чем на обычных ВЦ, а загрузка ЭВМ в условиях коллективного использования значительно повышается. При этом расходы абонентов, связанные с использованием ресурсов ВЦКП, включая затраты на терминальные устройства и аренду каналов связи, меньше расходов, которые несут предприятия, учреждения и организации, создающие собственные ВЦ.

ЭВМ на ВЦКП работают в режимах: разделения времени; пакетной обработки заданий, поступающих от многих пользователей по каналам связи; "запрос - ответ"; диалога оператора с ЭВМ. Совмещение этих режимов на одном ВЦКП и эффективное управление его ресурсами осуществляет центральная операционная система (ОС), которая базируется на ОС ЭВМ, входящих в состав ВЦ. Техническое и программное оснащение ВЦКП обеспечивает пользователю, в том числе и удалённому, возможность взаимодействовать с любой ЭВМ С. в. ц.
ВЦ, выполняющий задание в интересах одной организации, не всегда загружен максимально. Опыт показывает, например, что в СССР период максимальной нагрузки на ВЦ приходится на начало и конец года, полугодия, квартала, а в остальное время нагрузка, как правило, не превышает половины его мощности. В С. в. ц. имеется возможность перераспределять нагрузку между ВЦКП, а также резервировать вычислительные мощности на случай выхода из строя одного из ВЦ. Большое значение имеет выравнивание суточной загрузки ВЦ, расположенных в различных временных поясах, посредством передачи части работ на те ВЦ, у которых пик дневной нагрузки ещё не наступил или: уже прошёл.
Одной из основных задач С. в. ц. является предоставление её абонентам возможности получения информации, необходимой для решения различных задач, а также разнообразных справочных сведений. Информационное обеспечение С. в. ц. включает массивы данных, средства их описания, сбора, хранения и выдачи, которые должны в совокупности создать наилучшие условия для централизованной интегрированной обработки информации, обеспечить коллективный доступ к общим для многих абонентов данным, повысить надёжность и достоверность получаемой информации. Наиболее эффективна организация информационного обеспечения С. в. ц. на основе автоматизированного банка данных (АБД) - организационно-технической системы, которая включает собственно хранимую информацию, технические и программные средства обработки и хранения информации, специальный обслуживающий персонал. Характерная особенность С. в. ц. - наличие в ней локальных и распределённых АБД. Локальные АБД (ЛАБД) реализуются на отдельных ВЦКП в интересах обслуживаемых ими абонентов. Распределённый АБД (РАБД) позволяет формировать взаимосвязанные массивы информации на различных ВЦКП сети, организовывать обмен данными между ними, централизованно управлять сбором, хранением и выдачей данных по запросам многих абонентов. В АБД могут храниться как данные, общие для многих абонентов, так и данные отдельных пользователей, заинтересованных (экономически) в хранении своих данных в АБД. Одно из основных требований, предъявляемых к АБД, - защита абонентской информации от несанкционированного доступа к ней др. абонентов, а также от преднамеренного или непроизвольного её уничтожения либо искажения (см. Защита памяти).
Система обмена данными (СОД) включает каналы передачи данных и аппаратуру сопряжения ВЦКП и абонентских пунктов с техническими средствами системы передачи данных. При передаче информации на небольшие расстояния используют, как правило, телефонные и телеграфные коммутируемые и некоммутируемые каналы связи. Между собой ВЦКП соединяются широкополосными каналами связи, которые позволяют с высокой скоростью обмениваться большими объёмами данных. Для улучшения использования системы связи, повышения её надёжности и снижения материальных затрат в СОД применяют концентраторы, которые принимают информацию от абонентов по каналам связи, собирают её в пакеты и передают на ВЦКП. Управление связью (организация связи ВЦКП с терминалами и другие ВЦ сети, приём и передача данных по каналам связи, их предварительное накопление и обработка и т. д.) осуществляется специальными связными или коммутационными процессорами.
Структура С. в. ц. во многом определяется назначением сети, классами решаемых задач, требованиями к её экономичности и надёжности. Сеть может быть централизованной, децентрализованной и смешанной. В централизованных С. в. ц. имеется один главный ВЦ (ГВЦ), осуществляющий управление всеми ресурсами сети (ЭВМ, программами, данными, каналами связи и т. п.), на котором абоненты централизованно выполняют свои задания и где хранится общая для многих пользователей информация. Таково, например, большинство С. в. ц. отраслевых автоматизированных систем управления (АСУ) в СССР и сеть "Марк-III" в США, построенные по радиальному принципу. В децентрализованных С. в. ц. ВЦКП решают задачи своих абонентов автономно, при этом каждый из них имеет равноправный доступ к ресурсам остальных ВЦКП. Как правило, такие С. в. ц. построены по кольцевому принципу, как, например, С. в. ц. "Арпанет" (США). К смешанным С. в. ц. относят сети, где каждый ВЦКП при решении задач своих абонентов функционирует автономно, однако при необходимости ВЦКП более высокого иерархического уровня может прерывать его работу для решения сложных задач с более высоким приоритетом. Координирует работу такой сети главный ВЦКП (ГВЦКП), где сосредоточена центральная диспетчерская служба всей С. в. ц. Подобные сети строят по радиально-кольцевому принципу, что позволяет наилучшим образом сочетать индивидуальное и коллективное использование средств вычислительной техники.
Эффективное управление ресурсами С. в. ц. осуществляется комплексом программ, который обеспечивает взаимодействие ВЦКП в сети, в процессе решения междуведомственных задач и в то же время позволяет каждому абоненту решать свои частные задачи автономно на отдельных ВЦ сети. Программное обеспечение (ПО) С. в. ц. состоит из общесистемного ПО и специального ПО. Основу общесистемного ПО составляет ОС сети (ОСС), обеспечивающая связь абонента с любым ВЦКП сети, доступ его к ОС отдельных ЭВМ, к АБД и программам, распределённым в сети, защиту информации и резервирование собственных вычислительных средств абонента. ОСС в целом управляет потоком заданий, поступающих в сеть, контролирует состояние различных элементов С. в. ц., оперативно перераспределяет их загрузку в случае возникновения перегрузок на некоторых ВЦКП и в каналах связи, организует параллельное решение сложных задач (с разветвлением алгоритмов) силами многопроцессорных вычислительных систем. Специальное ПО С. в. ц. обеспечивает не только решение задачи абонента по готовым программам, хранящимся на ВЦКП или переданным с терминала, но и составление новых программ по заданиям пользователей при помощи библиотек подпрограмм различного назначения.
За рубежом С. в. ц. получили развитие в США ("Арпанст", "Сайбернет", "Марк-III" и др.), Великобритании ("НПЛ"), Франции ("Циклада"), Японии. Эти сети созданы на коммерческой основе и используются для решения научных, инженерных и экономических задач частными и государственными организациями. В СССР С. в. ц. развиваются как техническая основа отраслевых и ведомственных АСУ с последуют ей их интеграцией в Государственную сеть вычислительных центров (ГСВЦ).
Лит.: Глушков В. М., Введение в АСУ, Киев, 1974; Жимерин Д. Г., Мясников В. А., Автоматизированные и автоматические системы управления, М., 1975; Мартин Дж., Системный анализ передачи данных, пер. с англ., М., 1975.
? В. Н. Квасницкий, В. И. Максименко, А. Л. Щёрс, под ред. Д. Г. Жимерина.