42
литературы. В соответствии с ней программное обеспечение можно
разделить на системное, прикладное и системы программирования.
Системное программное обеспечение является своеобразным
программным продолжением аппаратной части. Оно обеспечивает
работоспособность самого компьютера и его устройств, а также
поддерживает нормальную работу всех остальных видов программ. Эта
“вспомогательная” часть ПО хотя и не решает конкретных задач
пользователей, но зато создает возможности для их комфортного решения. К
данной категории программного обеспечения принадлежит в первую очередь
операционная система. Кроме того, сюда же можно отнести всевозможные
программы “технической” направленности: для проверки и обслуживания
внешних устройств, сервисные программы, ПО для повышения удобства
работы с папками и файлами на дисках и многое другое. Важной частью этой
категории ПО являются антивирусные программы.
В настоящее время без минимального набора системного ПО нельзя
даже полноценно продемонстрировать, что компьютер и все его внешние
устройства работоспособны.
Прикладное программное обеспечение, как следует из названия,
предназначено для решения прикладных задач. Оно делится на ПО общего и
специального назначения. Первое требуется всем пользователям независимо
от их профессии (текстовый и графический редакторы, электронные
таблицы, системы управления базами данных, программы для сетевых
коммуникаций и т.п.). Второе для каждой области деятельности имеет
собственный набор. Такое специализированное программное обеспечение
часто называют пакетами прикладных программ. Сюда относятся, например,
различные математические пакеты (Maple, MatCad), бухгалтерские (1C, Бест)
или многочисленные пакеты обучающих программ.
Именно ради этой группы программного обеспечения в основном и
приобретает компьютеры большая часть пользователей.
Системы программирования
43
Наконец, последняя разновидность программного обеспечения —
системы программирования — позволяет создавать новые программы.
Благодаря этому можно “научить” компьютер выполнять любые действия, в
том числе и такие, которые отсутствуют в “готовом” программном
обеспечении.
Уточним, что термин “система программирования”, сменивший более
ранний “язык программирования”, введен потому, что в комплект
современного транслятора обязательно входит целый набор дополнительных
программных средств, которые облегчают работу программиста.
Описанная выше классификация является наиболее общей и не
претендует на полноту. Тем не менее для первоначального знакомства она
вполне достаточна.
Отдельные наиболее важные аспекты и свойства этих составляющих
будут рассмотрены в других статьях данного раздела.
Методические рекомендации
Вопрос о неразрывном единстве аппаратной и программной частей
компьютера не случайно выделен в Стандарте. Он является
фундаментальным и мировоззренческим, поэтому на уроках ему должно
уделяться постоянное внимание. При изучении аппаратного устройства
следует всячески подчеркивать роль программного обеспечения в
функционировании машины. С другой стороны, используя конкретное
программное обеспечение, следует отмечать его опору на те или иные
аппаратные особенности устройств. В свете сказанного особое внимание
необходимо уделить процессу инсталляции нового программного
обеспечения, когда требуется внимательно анализировать соответствие
системных требований ПО техническим характеристикам имеющегося
компьютера. Следует формировать у учащихся привычку оценивать это
соответствие прежде, чем произведенная установка покажет очевидную
невозможность практического использования данного ПО. Например,
44
установка на старый компьютер новейшей версии операционной системы
будет напрасной тратой времени, и это можно заранее предсказать.
Особо хочется подчеркнуть важность материала статей, связанных с
организацией исполнения программы в компьютере (см. “Функциональное
устройство компьютера”, “Исполнение программы”, “Машинная команда” и
“Загрузка ПО”, “Операционная система”, “Пользовательский интерфейс”).
Хотя они и не имеют выраженного прикладного применения, их значение в
формировании правильных представлений о компьютере трудно
переоценить.
1.4 Нормативные документы по разработке проекта компьютерной сети
Стандарт ANSI/TIA/EIA-568-A на структурированную кабельную
систему
Назначение стандарта:
● Определение универсальной телекоммуникационной кабельной
системы для передачи речи и данных, способной поддерживать среду, в
которой используется различная продукция различных поставщиков.
● Определение направления в проектировании
телекоммуникационного оборудования и кабельной продукции,
предназначенных для обслуживания коммерческих предприятий.
● Обеспечение планирования и монтажа структурированных
кабельных систем коммерческих зданий, способных поддерживать
разнообразные телекоммуникационные потребности владельцев или
арендаторов.
● Установление критериев рабочих характеристик и технических
критериев для различных типов кабеля и коммутационного оборудования, а
также для проектирования и монтажа кабельных систем.
Сфера распространения стандарта:
● Спецификации предназначены для монтажа
телекоммуникационных систем для офисов.
45
● Требования определены для структурированных кабельных систем
с периодом нормальной эксплуатации свыше 10 лет.
Спецификации описывают:
● признаваемые среды – кабели и коммутационное оборудование;
● технические характеристики;
● топологию;
● расстояния в кабельной системе;
● правила монтажа;
● пользовательский интерфейс;
● характеристики канала.
Выделяют три элемента кабельной системы:
1. Горизонтальная кабельная система:
1.1. горизонтальный кросс;
1.2. горизонтальный кабель;
1.3. переходная точка (дополнительный элемент);
1.4. консолидационная точка (дополнительный элемент);
1.5. телекоммуникационная розетка/коннектор.
2. Магистральная кабельная система:
2.1. главный кросс;
2.2. кабель магистрали между зданиями;
2.3. промежуточный кросс;
2.4. кабель магистрали внутри здания.
3. Рабочее место.
4. Телекоммуникационный шкаф.
5. Аппаратная.
6. Городской ввод.
7. Система администрирования.
1.4.1 Определение структурированной кабельной системы
Структурированной кабельной системой называется кабельная
система:
46
имеющая стандартизованную структуру и топологию;
использующая стандартизованные элементы (кабели, разъемы,
коммутационные устройства и т.п.);
обеспечивающая стандартизованные параметры (скорость передачи
данных, затухание и прочее);
управляемая (администрируемая) стандартизованным образом.
Отметим, что термин «стандартизованный» не означает здесь
«одинаковый», а определяет лишь, что все различные СКС строятся по
одинаковым принципам и правилам и в соответствии с национальными и
международными стандартами в области информационных технологий [1].
Кабельную систему, не обладающую хотя бы одним из
перечисленных свойств, называют исключительной кабельной системой.
1.4.2 Преимущества структурированных кабельных систем
СКС, построенная на базе протокола BACnet, обладает рядом
преимуществ перед обычными кабельными системами:
– надежность СКС. Все кабельные линии в СКС отвечают
требованиям стандартов и имеют запас прочности по техническим
характеристикам за счет использования качественных компонентов, что
позволяет конечным пользователям эксплуатировать структурированную
кабельную систему свыше 10-ти лет;
– простота использования. Технические специалисты быстро и без
проблем осваивают работу с СКС, так как все структурированные кабельные
системы строятся на основе правил и требований стандартов, с
определенным типом архитектуры и структуры. Разобраться в кабельной
системе, которая построена как любителями бывает очень сложно, а иногда и
невозможно;
– простота обслуживания СКС. Обслуживание структурированной
кабельной системы гораздо проще осуществлять, чем обслуживание
нескольких кабельных систем на объекте или нестандартной кабельной
47
системы. Управление и администрирование СКС осуществляется меньшим
количеством технического персонала;
– запас и избыточность. СКС имеет запас и избыток на перспективу
развития и использования кабельных линий в будущем:
телекоммуникационные розетки устанавливаются с учетом того, что в
рабочих помещениях возможна перестановка мебели, возможно создание
новых рабочих мест и подключение дополнительного оборудования;
– гибкость. Гибкость в СКС осуществляется за счет разделения
кабельной сети на подсистемы, создании фиксированной части кабельных
линий, которые остаются неизменными на протяжении всего срока
эксплуатации СКС и использования шнуров и перемычек для осуществления
процесса коммутации;
– совокупная стоимость владения СКС. Совокупная стоимость
владения СКС на порядок ниже по сравнению с другими системами, так как
структурированная кабельная система, построенная по всем правилам и
требованиям, имеет продолжительный срок службы и эксплуатации без
привлечения каких-либо дополнительных финансовых вложений в течение
10 и более лет [2].
1.4.3 Международные стандарты ISO/IEC 11801 и ISO 16484-5
В 1995 году ISO и IEC, выпустили стандарт, полное наименование
которого: International Standard ISO/IEC JTC1/SC25/WG3/11801 «Information
Technology - Generic Cabling for Customer Premises» («Информационная
технология – Универсальная Кабельная Система для зданий и территории
заказчика»).
Стандарт обеспечивает:
пользователей - независимой от применений универсальной
кабельной системой и открытым рынком ее компонент;
пользователей - гибкой кабельной схемой, так что модификации ее
легки и экономичны;
48
строителей-профессионалов - руководством, позволяющим
приспособить здание к кабелям еще до того, как станут известны
специфические требования;
стандартизаторов в промышленности и применениях - кабельной
системой, которая поддерживает выпускаемые изделия и обеспечивает
основу для разработки будущих изделий [3].
Стандарт ISO/IEC 11801:1995 (Е) определяет универсальную
кабельную систему для использования внутри коммерческих территорий,
которые могут содержать одно или несколько строений на участке.
Стандарт оптимален для участков, имеющих географический размах
до 3000 м, площадь - до 1 000 000 кв.м и «население» - от 50 до 50 000 чел.
Рекомендуется, чтобы принципы этого стандарта применялись к
инсталляциям, не выпадающим из этих рамок.
Структурированная кабельная система, определенная этим
стандартом, поддерживает широкий диапазон систем, обрабатывающих
голос, цифровые данные, текст, изображение и видеоинформацию [2].
Протокол BACnet стал международным стандартом ISO 16484-5.
Голосование в ISO завершило важный этап совместной работы ASHRAE
(разработчика BACnet) и технического комитета 205 (Building Environment
Design) Международной организации по стандартизации (ISO). За принятие
BACnet в качестве стандарта голосовали 20 стран, включая Россию, причем
голосовавших против - не было.
Тем самым согласно процедуре для стандарта ISO 16484-5 будет
пропущен этап «окончательный проект» («Final Draft International Standard»)
и он сразу перейдет к этапу публикации. Благодаря новому стандарту
ожидается сильнейший толчок развитию рынка систем автоматизации
зданий, поскольку протокол будет способствовать удешевлению и
интеграции систем [10].
49
1.4.4 Классификация прикладных систем и классификация кабельных
систем
Определено 5 классов прикладных систем:
– класс A (пропускает сигнал до 100 кГц) – системы для работы в
речевом диапазоне и низкочастотной передачи;
– класс B (пропускает сигнал до 1 МГц) – системы для
среднечастотной передачи;
– класс С (пропускает сигнал до 16 МГц) – системы для
высокочастотной передачи;
– класс D (пропускает сигнал до 100 МГц) – системы для
сверхвысокочастотной передачи;
– класс оптики – системы для высокочастотной и
сверхвысокочастотной передачи. Широта полосы пропускания этих систем
не является ограничивающим фактором.
Характеристики медных кабелей, входящих в классы A, B, C и D,
специфицируются так, чтобы они удовлетворяли минимальным требованиям
соответствующего класса приложений. Кабель конкретного класса всегда
поддерживает приложения более низкого класса. Класс А считается
наинизшим.
Параметры оптических кабелей специфицируются отдельно для
одномодового и многомодового волокна. Классы C и D соответствуют
полной реализации характеристик горизонтальной подсистемы,
изготовленной из кабелей 3 и 5 категорий соответственно. Допустимые
длины каналов для разных кабельных сред и классов кабельных систем
приведены в таблице 1.1 [3].
В 100 метров длины включается длина гибких кабелей для кроссовых
перемычек, подсоединения оборудования, и кабелей рабочего места. Когда
требуются кабели горизонтальной системы длиной более 100 м, должны
рассматриваться требования стандартов на прикладную систему. 3000 м - это
50
ограничение, связанное с областью действия стандарта, а не
характеристиками кабеля.
Таблица 1.4
Допустимые длины каналов для разных кабельных сред и классов
кабельных систем
Среда распространения
сигнала
Максимальная длина канала, м
A
B
C
D
Оптика
Сбалансированный кабель
категории 3
2000
200
100 (1)
-
-
Сбалансированный кабель
категории 5
3000
260
160 (2)
100 (1)
-
Сбалансированный кабель, 150
ом
3000
400
250 (2)
150 (2)
-
Многомодовое волокно
-
-
-
-
2000
Одномодовое волокно
-
-
-
-
3000 (3)
1.4.5 Идея и история протокола BACnet
Основное назначение любого здания – быть укрытием от внешней
среды, создавать комфортные условия для пребывания человека. Первые
технические средства, появившиеся в зданиях, были системами отопления
(камины и печи). Автоматизированные системы отопления с регуляторами
температуры аналогового управления существуют уже более 80 лет. Новая
эра в автоматизации зданий началась около 35 лет назад, когда появились
первые микропроцессоры, обеспечившие числовое программное управление.
Они позволили создавать распределенные управляющие и мониторинговые
системы отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК). В
англоязычной литературе для таких систем закрепился термин-аббревиатура
HVAC – Heat, Ventilation & Air Conditioning. С помощью этих систем
автоматизированного управления стало возможно обеспечивать
эксплуатацию зданий с большими площадями относительно небольшими
службами [5].
51
Параллельно с этим развивались программно-управляемые системы
охранной и пожарной сигнализации, видеомониторинга, системы управления
освещением, вертикальным транспортом (лифтами и эскалаторами), а также
телефонные сети и сети передачи данных. Помимо того, что все эти системы
были полностью автономными и требовали каждый раз отдельной кабельной
проводки, системы одного назначения (например, системы ОВК) разных
производителей с точки зрения управляющих функций были полностью
несовместимы между собой. Они использовали свои закрытые фирменные
протоколы связи и не предусматривали никаких общепринятых интерфейсов
для взаимодействия с системами других производителей. В начале 1990-х
годов необходимость стандартизации систем управления для развития
отрасли осознавалась практически всеми производителями оборудования.
Тогда Американским обществом инженеров по отоплению,
охлаждению и кондиционированию воздуха ASHRAE началась работа по
созданию отраслевого стандарта сетевого протокола, результатом которой
стало появление BACnet. Протокол BACnet стал американским стандартом
ANSI/ASHRAE 135 в 1995 году. В настоящее время он является основой для
разработки стандарта европейского сообщества (в организации CEN), а также
для всемирного стандарта ISO (Международной организации по
стандартизации), где рассматривается техническим комитетом 205 (по
внутренней среде здания) для включения в стандарт группы ISO 16484.
В России внедрение протокола BACnet осуществляется при
реализации проектов, в которых используется BACnet-совместимое
оборудование таких фирм, как «Alerton», «Sauter» и др.
Разработка отраслевого стандарта АВОК на системы автоматизации
зданий ведется с учетом необходимости его гармонизации с будущим
стандартом ISO 16484, в который, как планируется, войдет протокол BACnet.
1.4.6 Протокол BACnet
Название протокола BACnet представляет собой аббревиатуру
Building Automation and Control Networks (сети автоматизации и управления