library.if.ua

Інформаційні системи в аграрному менеджменті (1999)

6.1. Склад та характеристика машинної ІБ

Машинна (внутрiмашинна) iнформацiйна база автоматизованої системи — це частина iнформацiйної бази, що є сукупнiстю використовуваних в автоматизованiй системi даних на машинних носіях системи. Iнформацiю на таких носіях, на вiдмiну від носіїв позамашинної iнформацiйної бази, можна прочитати переважно лише з допомогою технічних засобів.

Машинна ІБ — це практично набір інформаційних масивів (файлів), тобто пойменованих сукупностей логічно пов’язаних між собою даних на машиночитаних носіях. Масиви можуть бути локальними, сформованими переважно для розв’язування окремої задачі, і інтегрованими у вигляді бази даних (БД).

Організація масивів у вигляді БД дозволяє позбутися характерного для локальних масивів дублювання і можливої неузгодженості даних, значно полегшує внесення змін у дані і забезпечує колективне їх використання незалежними програмними продуктами і користувачами, сприяє суттєвому зниженню витрат на супровід інформаційної бази.

Серед масивів машинної ІБ вирізняють такі основні їх види: нормативно-довідкові, оперативні, інші.

Нормативно-довідкові масиви містять відносно сталі дані, які стабільні протягом тривалого часу і якими користуються при розв’язуванні задач на ЕОМ (норми виробітку, ціни на матеріали, найменування різних об’єктів тощо).

Оперативні масиви включають регулярно змінювані дані, що надходять у процесі господарювання (надходження основних засобів, щомісячне нарахування заробітної плати і т. ін.).

До інших масивів можна віднести тимчасові масиви, що формуються у процесі рішення задач, масиви з результатними даними для наступного друкування тощо.

Носiї машинної iнформацiйної бази можна поділити на такі класи: перфорацiйнi, магнiтнi, лазернi, комбiнованi, iншi.

Перфорацiйнi носiї iнформацiї поділяються на перфокартки, перфострiчки i перфоярлики. Перфораційні носії майже століття були основними носіями вхідної інформації при використанні перфораційних машин, а з 50-х років і при використанні лампових електронних обчислювальних машин першого покоління та наступних ще трьох поколінь напівпровідникових ЕОМ, ЕОМ на малих і великих інтегральних схемах (у тому числі і на всіх трьох рядах ЕОМ єдиної серії). Проте тепер вони практично витіснені носіями з кращими технічними, експлуатаційними та економічними характеристиками відносно вводу (і особливо виводу) інформації, можливості перезапису, щільності розміщення даних, вартісних показників.

Магнітні носії iнформацiї, поділяють на такі класи:

 магнiтнi стрiчки;

 магнiтнi барабани;

 магнiтнi диски;

 iншi магнiтнi носiї.

На магнiтних стрiчках iнформацiя розмiщується у виглядi магнiтних позначок на iнформацiйних дорiжках (як i на перфострiчках у вигляді отворів). Символ кодується комбінаціями позначок/непозначок у рядку, перпендикулярному до напряму руху стрічки. Максимальна кількість позначок у рядку дорівнює кількості інформаційних доріжок стрічки. Такий самий i принцип зчитування — стрiчка перемотується з бобiни на бобiну, а в цей час блок магнiтних головок зчитує iнформацiю. Цi самі магнiтнi головки використовуються i для запису iнформацiї, тому швидкiсть зчитування/запису iнформацiї однакова — 240 Кбайт/с і більше. Починаючи з ЕОМ другого поколiння магнiтнi стрiчки були основним носiєм для нагромадження i зберiгання даних. На бобiнi такої 750-метрової стрiчки розмiщувалось до 23 Мбайт даних. Щiльнiсть запису до 32 бiт/мм2 i бiльше.

На персональних комп’ютерах використовуються магнiтнi стрiчки (стримери) у виглядi касет (за принципом магнітофонних касет) з великою швидкодiєю i обсягом запису. Одними з останніх у практику впроваджені касети DDS (Digital Data Storage — 60 і 90 м), DDS-2 (120 м) і DDS-3 (125 м). Швидкість передавання даних у них 2 Мбайт/с, а обсяг запису — до 24 Гбайт, що робить їх ефективними при зберіганні великих обсягів інформації і для резервного копіювання інформації в локальних мережах (для підвищення надійності). У комп’ютерних технологіях пристосували для використання також і звичайні відеокасети. Проте при всiх достоїнствах магнiтних стрiчок всi вони мають суттєвий недолiк — значні витрати часу на вибір даних, пов’язані з необхiдністю постiйного перемотування стрiчки з бобiни на бобiну.

Найменшим часом для доступу до даних характеризуються магнiтнi барабани. Магнiтний барабан — це цилiндр, що обертається навколо осi зі сталою швидкiстю (понад 20 тис. обертiв за хвилину) i поверхня якого покрита магнiтним матерiалом. Навколо барабана бiля його поверхнi розмiщується велика кiлькiсть магнітних головок. За один оберт барабана кожна головка може записувати/читати iнформацiю на однiй дорiжцi. Але оскiльки магнiтний барабан — складний стацiонарний пристрiй з невеликим обсягом запису iнформацiї, то значного поширення вiн не набув.

Бiльшiсть переваг магнітних стрічок i магнітних барабанів поєднуються в магнітних дисках. Магнiтнi диски бувають стацiонарнi i знімнi, одинарнi i у пакетах, жорсткi i гнучкі. Одним iз перших найпоширеніших у нашій країні рiзновидiв дисків був пакет iз 6 дисків діаметром 300 мм на 7,25 Мбайт даних. Диски розміщувались на одній осі на вiдстанi близько 2 см один від одного, а в кожному з цих промiжкiв рухався кронштейн з двома магнітними головками для обміну даними з двома сусідніми поверхнями сусiднiх дисків (рис. 6.1). На шести дисках таких поверхонь 10 (зовнiшнi поверхні крайніх дисків не iнформацiйнi). На кожній поверхні диска розміщується 203 доріжки, а однойменнi доріжки утворюють 203 цилiндри з 10 дорiжками в циліндрі. На одній дорiжцi розміщується 3625 байт iнформацiї. Для обміну даними достатньо установити головки на вiдповiдний цилiндр. Швидкiсть зчитування/запису — 156 Кбайт/с.



Пакет мав дещо менший обсяг запису порiвняно з магнітними стрiчками, але він також знімний. Використовувались такi пакети i з бiльшою кiлькiстю дисків — на 29, 100, 200 Мбайт i бiльше.

Таку конструкцiю мають i так званi вiнчестерськi диски, що є невіддільною частиною сучасних комп’ютерiв. Вiнчестерськими користувачi назвали їх тому, що перший їх рiзновид мав позначку «3030» (по 30 Мбайт на кожній сторонi), тобто таку саму, як i вiдома гвинтiвка «Вiнчестер 30-30».

На вiдмiну від описаних щойно пакетiв вiнчестерськi диски розмiщуються в герметичному корпусi, куди не потрапляє зовнiшнє повiтря з пилом. Це дозволяє значно зменшити розмiри дисків i водночас збiльшити щiльнiсть запису. Першi поширенi диски мали дiаметр 133 i 89 мм. Мiсткiсть дисків 5  100 Мбайт i бiльше. З’явились диски з обсягом запису і до 6,4 Гбайт. Кількість дисків від 1 до 11, а інформаційних поверхонь на них, як правило, удвічі більше. Кутова швидкість обертання 3600  10000 хв–1. Середній час пошуку — близько 10 мс. Як і на всіх дисках, інформація записується на магнітних доріжках (концентричних). Щільність запису досягає більше 2000 доріжок на дюйм (2,54 см), тому кількість доріжок у окремих моделей дисків різна і залежить від щільності запису. Доріжки поділяються на сектори. Стандартний сектор — це 512 байт. На одній доріжці може бути від 60 до 120 секторів (залежно від розміщення доріжки — ближче до краю чи центра диска).Вiнчестерськi диски вважаються незнімними (без допомоги викрутки), але бiльшiсть сучасних комп’ютерiв передбачають можливiсть нарощування зовнiшньої пам’ятi за рахунок пiдімкнення нових дисків (для цього в системних блоках комп’ютерів резервується вільне місце для підімкнення додаткових дисководів).

За вінчестерною технологією окремі фірми виробляють дисководи із змінними носіями-картриджами (диск разом з футляром). Обсяг запису на них може досягати 1,5 Гбайт. Хоч за деякими параметрами такі носії і дещо поступаються своїм прародичам, але забезпечують змінність носія і необмежене нарощування ємності пристрою. Для попередження попадання пилу в картридж щілини для зчитування/запису інформації перекриваються однією або і двома пластинами.

Знімнi пакети великих дисків i вiнчестерськi диски — це жорсткi диски, оскільки вони виготовляються переважно з твердосплавного алюмінію. Проте на мiнi- i мiкроЕОМ широко використовуються також гнучкі диски (дискети). Вони менш надiйнi порівняно з вiнчестерськими дисками, дозволяють записати значно менше iнформацiї, але набагато дешевшi, знімнi, легко можуть переноситися користувачем.

Власне диск у дискетах міститься в квадратному конвертi з отвором у центрi (для затискання й подальшого обертання диска) та овальним боковим прорізом для доступу магнітних головок до магнiтної поверхні диску. У дисководi конверт лишається нерухомим, а диск обертається всерединi конверта. Першi дискети мали розмiр 8 дюймiв, потiм з’явилися 5-дюймовi, а тепер найпоширенiшими є 3-дюймовi (точнiше 8; 5,25 і 3,5 дюйма або відповідно 203,2; 133,35; 88,9 мм). В останнiх, які виготовляються також і в Києві, корпус не паперовий, а пластиковий, вiконце для магнітних головок в неробочому станi захищене металевою пластинкою, що значно пiдвищує надiйнiсть і довговiчнiсть дискет.

За стандартних розмiрів дискет максимальний обсяг запису iнформацiї на них (ємність) може бути рiзним, оскільки залежить від фізичних можливостей певного виду дискети, кiлькостi сторiн запису, кiлькостi дорiжок, щiльностi запису. Фізичні можливості дискети визначаються видом дискети (5 чи 3 дюйми) і умовною позначкою (маркіруванням) на дискеті. SS у чисельнику означає, що дискета одностороння, а DS — двостороння; SD у знаменнику означає, що дискета з одинарною щільністю запису, DD — з подвійною, HD — з найвищою щільністю запису. Але фактичні можливості запису (у межах максимальної можливості для даної дискети) визначаються під час форматування дискети (основні з них зазначені в табл. 6.1).



Компанії Mitsumi Electronics i Swan Instruments розробили дисковод UHC (Ultra High Capacity) і дискети до нього на 30 Мбайт. Дисковод може працювати і зі звичайними 3-дюймовими дискетами. У конструкції пристрою UHC використаний так званий ефект Бернуллі, коли зчитуюча головка зависає над диском на висоті 3 мікродюйма. Це дозволяє дискові обертатись зі швидкістю 3600 хв–1, що в 10 раз швидше, ніж у звичайних дискетах, а швидкість обміну відповідно збільшується в 20 раз. Такий принцип раніше був використаний у дисководах Zip компанії Iomega, але цей пристрій має дещо нижчі есплуатаційні показники.

До інших магнітних носіїв інформації можна віднести магнітні картки, магнітний дріт (тугоплавкий для екстремальних умов) і т. ін.

Раніше магнітні картки, що були ніби відрізком магнітної стрічки з дещо більшим розміром і товщиною, використовувались у деяких видах ЕОМ (наприклад, МИР-2) для введення і виведення інформації. В наш час вони знайшли застосування переважно у пропускних і захисних системах за принципом карток метрополітену. При цьому в картку вмонтовується частина магнітної стрічки із закодованою інформацією, що може зчитуватися спеціальним пристроєм при проведенні через нього магнітної картки і подавати сигнал для забезпечення дозволу на проходження через турнікет чи на можливість доступу до відповідної системи.

Останніми роками значного поширення набули носії з оптичним (лазерним) принципом запису/зчитування, які за багатьма показниками значно переважають інші носії. За критерієм кратності запису їх можна класифікувати на одно- та багаторазові, за принципом запису — магнітооптичні та оптичні, за величиною носіїв — стандартні та міні-диски і т. д.



Одними із перших серед таких носіїв з’явились магнітооптичні (МО) диски (SYS.230 компанії Olympus, Pinnocle Micro Apex компанії Pinnaclt Micrj і ін.). МО-диски виготовляються з алюмінієвого сплаву, покриваються спеціальним шаром і вміщаються в пластиковий корпус (рис. 6.2). Вони добре протистоять електромагнітному впливу, ударам, температурним перепадам. Термін експлуатації — близько 30 років. Власне принцип запису в них електромагнітний, але попередньо на таких дисках промінь лазера підігріває до 150 поверхню активного шару, нанесеного на диск, а електромагнітна головка записує інформацію. Зчитування записаної інформації на такий різновид лазерного диску далі здійснюється в «холодному» режимі. Окремими компаніями (3М, МКЕ, Compaq) за МО-технологією випускаються пристрої LS-120 (laser servo) з носієм в 120 Мбайт. Але на цих носіях здійснюється ще у фабричних умовах попереднє нанесення оптичних доріжок, а у процесі роботи з ними промінь лазера відстежує доріжки і позиціонує по них для зчитування і запису магнітні голівки. Це забезпечує щільність запису до 2490 доріжок на дюйм, на противагу 135 доріжкам в 1,44 мегабайтних дисках, які також читаються в LS — 120 (але зі швидкістю, що втричі перевищує звичайну для цих носіїв швидкість). На українському ринку МО-диски є двох видів: 3,5-дюймові (на 128, 230 і 650 байт) та 5,25-дюймові ємністю від 650 Мбайт до 4, 6 Гбайт. Недолік МО-дисків пов’язаний з дещо уповільненим процесом запису і пошуку даних (50  80 мс).

Найбільш поширеними тепер лазерними дисками є відомі диски CD-ROM (компакт-диски). Це диски одноразового запису «тільки для читання», але завдяки своїй високій ємності ( CD-диски бувають від 127 до 600 і більше Мбайт) вони використовуються для поширення так званої масмедіапродукції: комп’ютерних ігор, музичних творів, а також великих системних програмних продуктів (операційних систем типу Windows, текстових та графічних редакторів та інших додатків, а в аграрному менеджменті ще й комплексів програм з обліку, планування і т. ін.).

Конструктивно диски CD-ROM схожі з МО-дисками, але для запису інформації робоча поверхня (тонкий алюмінієвий чи інший шар) пропалюється променем лазера, що не дозволяє повторно записувати нову інформацію на цей самий диск. До того ж диск не має захисного «конверта», а зберігається у пластиковій коробці, з якої при використанні диск необхідно вийняти і вставити в CD-привод.

Але існують оптичні дисководи з можливістю ще одного запису на них інформації. Більше того, розроблені так звані PD-диски (Phase Change Dual), які візуально від дисків CD-ROM не відрізняються (хоч і мають пластиковий конверт), але дозволяють багатократно записувати на них інформацію. У них застосовується технологія, що використовує зміну фазового стану речовини, коли від нагрівання променем лазера змінюється фазовий стан найдрібніших кристалів робочого шару носія і цим впливає на віддзеркалюючу його здатність. Нині поки що випускаються PD-диски на 650 Мбайт з часом доступу 165 мс. Комбіновані дисководи типу PD/CD дозволяють зчитувати інформацію не лише з PD-дисків, а й з усіх видів дисків CD-ROM.

Існує також технологія одноразового лазерного запису CD-R, яка від технології CD-ROM відрізняється записом інформації за методом обезбарвлення окремих ділянок на інформаційних доріжках диска у спеціальному шарі із органічної речовини. Але оскільки ці носії більш схильні до зовнішніх впливів, то значного поширення вони не мають. До того ж нещодавно з’явилися пристрої CD-RW (CD Erasable) з можливістю перезапису.

Розроблені також технології виготовлення і використання дисків одноразового запису типу DVD-ROM (Digital Vеrsatile Disc — цифровий багатофункціональний диск, що початково задумувався як Digital Video Disc — цифровий відеодиск). Маючи розміри лазерних дисків CD-ROM, вони значно перевищують CD-диски за обсягом запису: 4.7 -17 Гбайт проти 682 Мбайт CD-ROM. Традиційно CD-й DVD-диски складаються з віддзеркалюючого шару (переважно алюмінієвого) і вуглецевої плівки. Передбачається випуск дисків одноразового запису DVD-R з використанням, як і CD-R, замість вуглецевої плівки органічного барвника, а незабаром і дисків багаторазового запису DVD-RAM.

Достоїнством дисків DVD (окрім DVD-R) є можливість розміщення над віддзеркалюючим шаром спеціального напівпрозорого матеріалу, що дозволяє записувати і читати інформацію різними лазерами як із двох шарів: 4.7 Гбайт з віддзеркалюючого і 3.8 Гбайт з напівпрозорого шару (а при двосторонньому запису це й становить цифру 17 Гбайт). До того ж можна виготовляти гібридні носії CD/DVD, коли напівпрозорий шар DVD розміщується поверх повністю віддзеркалюючого шару CD і з допомогою червоного лазера (як і для штрихового коду) з довжиною хвилі 635  650 нм може зчитуватися інформація DVD, а з допомогою інфрачервоного лазера з довжиною хвилі 780 нм — інформація СD.

Перевагою CD-дисків є і те, що паралельно на них можна записувати й до 8 звукових доріжок, а це дуже важливо для масмедіа-продукції.

Передбачається окрім 120 мм дисків DVD випуск дисків і з діаметром 80 мм, що цінно для мобільних систем (хоча й із втратою близько 70 % обсягу запису). Такі диски також будуть з одноразовим і багаторазовим записом, одно- і двосторонні, одно- і двошарові.

Потяг до зменшення габаритів характерний і при розробці інших видів носіїв та пристроїв до них, оскільки це дозволяє зменшувати розміри комп’ютерів, що використовують такі носії (особливо портативних). Наприклад, корпорація Sony випускає 2,5-дюймові міні-диски, технологією виготовлення яких передбачається випуск носіїв лише для читання, окремо носіїв для запису і читання та носіїв з відведенням частини диска лише для читання, а іншої частини — для запису та читання. Носії ще меншого розміру, 1,7 дюйма на 20 Мбайт, виготовляються компанією Iomega.

До комбінованих носіїв інформації можна віднести первинні документи з графітними і магнітними позначками, з нормалізованими і стилізованими шрифтами, смарт-картки.

Документи з графітними та іншими позначками останнім часом широко використовуються під час переписів населення. У них поряд із традиційними записами інформація фіксується у вигляді спеціальних позначок (олівцем чи ручкою), що дозволяє потім безпосередньо без затрат ручної праці вводити інформацію в ЕОМ. У цих самих переписних листках частина інформації записується з використанням нормалізованого шрифту, коли знаки записуються довільним способом, але в межах відведеного для цього поля. Наприклад:8:4. Дещо інший різновид нормалізованого коду використовується при написанні знайомого всім коду поштового відділення на поштових конвертах і листівках.

Раніше в окремих організаціях і господарствах при виписуванні рахунків-фактур, платіжних доручень використовувались стилізовані (звичайні та магнітні ) шрифти, якими обладнувалися спеціальні друкарські машинки (зі звичайною чи магнітною стрічкою). Це також дозволяло за допомогою фотодіодів чи блоків магнітних головок автоматично вводити інформацію в ЕОМ. Але значного поширення вони не набули, оскільки в умовах електронної пошти цей процес значно спрощується.

У господарських і банківських системах, телефонах-автоматах почали використовувати так звані смарт-картки (чіп-картки), коли в картки на пред’явника стали вмонтовувати мікрокомп’ютери з процесором, контролером і операційною системою. Так, у м.Славутичі на ЧАЕС для безготівкових розрахунків такі смарт-картки видають кожному клієнтові, куди також уміщають його кольорову фотографію та присвоюють чотирицифровий код доступу до даних (персональний ідентифікаційний номер — ПІН). Поповнити такий електронний гаманець, зняти гроші і зробити їх готівковими можна в смарт-центрі м.Славутича за лічені секунди. Для цього смарт-картка вставляється в карткоприймач і з допомогою клавіатури виконується відповідна операція з відображенням на табло.

При купівлі товарів смарт-картка вставляється у зчитуючий пристрій, а касир з допомогою сканера заносить в торговельний термінал вартість покупки. Покупець бачить вартість покупки на екрані і підтверджує її натисканням кнопки та набором ПІН (для уникнення підглядання коду на екрані за кількістю набраних цифр висвічуються лише зірочки), а потім забирає картку, чек і покупки. Вартість покупки, звичайно, зі смарт-картки після цього вже автоматично віднята.

До інших носіїв інформації можна віднести такі технічні засоби як дисплеї, табло тощо.

Послідовність та структура записів на носіях машинної інформаційної бази визначаються переважно програмними засобами, в які, у свою чергу, закладені відповідні проектні рішення. Послідовність розміщення реквізитів у записах узгоджується з розміщенням їх на носіях позамашинної інформаційної бази. У загальних рисах першими в записах розміщуються реквізити довідкового і групувального характеру, а потім — кількісно-сумові. Величина полів визначається за максимально можливою величиною відповідних реквізитів (якщо в окремих випадках не передбачено використання змінної довжини поля).