Концептуальное проектирование и описание распределенной автоматизированной системы обработки информации.

"Исходные данные
Шифр
Номер п/пНаименование параметраЗначение
Тема1
1.1Количество уровней для построения дерева целей и задач
1.2Финансовые возможностинизкие
1.3Требования к защите информациитиповые
1.4Этап обработки информации, требующий детализацииобработка
Тема 2
2.1Задание 1,510
2.2Задание 2,8110; 58,7510
2.3Задание 3; -2110
2.4Задание 4

"

Концептуальное проектирование и описание распределенной автоматизированной системы обработки информации.

Данные для расчета были сформулированы следующим образом.
Производитель процессора – Intel, архитектура – x86, виртуализация не используется (так как «тонкие клиенты» стороннего производителя).
Предполагается одновременная работа 20 «тонких клиентов», пользователи которых активно используют весь спектр приложений Microsoft Office 2003 (Word, Excel, Access, Power Point, Outlook и прочие), причем открывают одновременно несколько приложений, которые остаются активными длительное время; зачастую оставляют загруженными приложения, которые в данное время не используются (Heavy Users в терминологии Hewlett Packard).
Планируется использование внутренней дисковой подсистемы, состоящей из двух жестких дисков емкостью по 300 Gb, включенных по схеме RAID‑0.
Показатель снижения производительности при масштабировании – 10%, дополнительное программное обеспечение для конфигурирования «тонких клиентов» не используется (так как «тонкие клиенты» стороннего производителя).
Платформа DL (стоечная, форм-фактор 1U).
Расчет с помощью HP ProLiant Sizer for Citrix XenApp and Microsoft Windows Server 2003 Terminal Services дает результаты, показанные на рис.4
Рис.4 Результат автоматизированного подбора конфигурации сервера
Основные параметры конфигурации подобранного сервера приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Конфигурация подобранного расчетом сервера HP ProLiant
Процессор
Intel Xeon Processor X5670 - 2.93 GHz, 95W SFF Model
Чипсет
Intel 5520
Оперативная память
8192-MB (2x4096 MB, 10 Empty)
HDD
300GB 10K SAS 6G 2.5 DP HDD x 2 RAID-0
Сетевой контроллер
двухпортовый HP NC382i 1000 Мбит/сек
Таким образом, расчет конфигурации сервера с помощью HP ProLiant Sizer for Citrix XenApp and Microsoft Windows Server 2003 Terminal Services подтвердил предварительно принятые параметры.
Как показывает анализ прайс-листов [9], оценка стоимости сервера в 12190 руб., показанная конфигуратором, является заниженной примерно в 10 раз. Возможно, конфигуратор показывает стоимость комплектации серверного корпуса, так как указанная сумма совпадает с итогом таблицы «материалы». На самом деле сервер примерно такой конфигурации может быть приобретен за 114000 руб.
Для удешевления проекта, в качестве терминального сервера выбираем сервер местного производства АПИТ i110q с двумя дополнительными модулями памяти стоимостью 47635 руб. [4], характеристики которого приведены в таблице 5.
Определим теперь затраты на лицензирование программного обеспечения терминальной системы. Основные необходимые лицензии перечислены в таблице 6.
Серверная лицензия Windows 2003 Terminal Server необходима для каждого сервера, на котором предполагается использовать службу терминального доступа. Ее стоимость составляет 26443 руб. [4]
Клиентская лицензия Windows Server 2003 CAL необходима для использования служб терминального сервера. Возможные варианты – CAL на одного пользователя (User CAL) или CAL на одно сетевое устройство (Device CAL) такое, например, как «тонкий клиент». Так как пользователей КИВТ много, а терминалов ограниченное количество, выбираем лицензию на устройство, стоимость которой составляет 986 руб. [4]
Таблица 5.
Характеристики выбранного терминального сервера
Процессор
Core 2 Quad Processor Q9500 2.83 ГГц/ 6Мб/ 1333МГц / LGA775
Чипсет
Intel 3200
Оперативная память
8 Gb DDR2
HDD
2 x 300 Gb SATA RAID-0
Видео
ServerEngines with 8MB memory
Сетевой контроллер
2 x Intel® Gigabit Ethernet connections
В терминальных системах кроме лицензии на программное обеспечение сервера и лицензии клиентского доступа CAL на каждое рабочее место необходима лицензия на доступ к службе Terminal Services, называемая Windows Server 2003 TS CAL, ее стоимость составляет 2737 руб. [4]
Как правило, в «тонких клиентах» также используется одна из версий Windows, например, Microsoft Windows CE, которая также лицензируется. Выбрав тонкий клиент с предустановленной системой Linux, мы избежали необходимости оплачивать еще и эту лицензию.
Лицензия на антивирус Касперского 2010 рус. с правом установки на 2 ПК (BOX) стоимостью 1709 руб. [4] В данном случае необходима только одна лицензия – для терминал-сервера.
Таблица 6.
Лицензии на программные компоненты терминальной системы
Программый продукт
Назначение
Требуемое количество лицензий
Microsoft Windows Server 2003 Terminal Server
Программное обеспечение терминального сервера
По числу серверов
Client Access License (Device CAL)
Разрешение на сетевой доступ одного рабочего места к терминальному серверу
По числу активных рабочих мест
Terminal Server Client Access License (TS CAL)
Разрешение на сетевой доступ одного терминального рабочего места к приложениям на терминальном сервере
По числу тонких клиентов
Microsoft Windows CE
Системное программное обеспечение тонкого клиента
По числу тонких клиентов
Таким образом, капитальные затраты на создание ЛВС по технологи «тонкий клиент» с использованием Windows Server 2003 Terminal Server составят:
руб.
1.4.2.3. Организация ЛВС на основе WinConnect Server XP
В качестве «тонкого клиента» для рабочего места учащегося выбираем Тонкий клиент ТОНК 1202 стоимостью 5490 руб. [5] (характеристики рассматривались в п.2.3).
Конфигурацию системного блока для рабочего места преподавателя, выступающего в качестве терминального сервера, определим по рекомендациям фирмы ThinSoft, разработчика WinConnect Server XP.
В соответствии с системными требованиями для одного пользователя, работающего на терминальном сервере непосредственно, и одного удаленного пользователя требуется рабочая частота процессора 1 ГГц. Для каждого следующего удаленного пользователя следует добавлять к частоте по 100 Мгц. Таким образом, требуемая частота процессора составит 2.9 ГГц.
Для операционной системы Windows XP объем оперативной памяти определяется из расчета 256 Мб на систему и от 128 до 256 Мб на каждого удаленного пользователя, в зависимости от запускаемых приложений. Таким образом, объем оперативной памяти должен быть не менее 6 Гб.
На основании изложенного выше, в качестве рабочего места преподавателя/терминального сервера выбираем сервер АПИТ i110q с дополнительным модулем памяти стоимостью 44507 руб. [4], характеристики которого приведены в таблице 7.
Таблица 7.
Характеристики выбранного терминального сервера
Процессор
Core 2 Quad Processor Q9500 2.83 ГГц/ 6Мб/ 1333МГц / LGA775
Чипсет
Intel 3200
Оперативная память
6 Gb DDR2
HDD
2 x 300 Gb SATA RAID-0
Видео
ServerEngines with 8MB memory
Сетевой контроллер
2 x Intel® Gigabit Ethernet connections
Определим расходы на лицензирование программного обеспечения.
Лицензия на операционную систему Microsoft Windows XP Professional 32-bit OEM стоимостью 5890 руб. [4]
Лицензия на подключение трех удаленных рабочих мест WinConnect Server XP стоимостью 9269 руб. [7]
Лицензия на антивирус Касперского 2010 рус. с правом установки на 2 ПК (BOX) стоимостью 1709 руб. [4] В данном случае также необходима только одна лицензия – для терминал-сервера.
Таким образом, капитальные затраты на создание ЛВС по технологи «тонкий клиент» с использованием WinConnect Server XP составят:
руб.
1.4.3. Сравнение вариантов организации ЛВС КИВТ
Рассмотрим структуру капитальных затрат по трем рассмотренным вариантам. Капитальные затраты состоят из затрат на оборудование рабочих мест учащихся, на оборудование рабочего места преподавателя/терминальный сервер и на лицензии программного обеспечения. Для наглядности сравнения изобразим указанные затраты в виде гистограммы (рис.5).
Рис.5. Капитальные затраты на организацию ЛВС
Из гистограммы видно, что при использовании технологии «тонкого клиента» уменьшаются капитальные затраты на оборудование рабочих мест и лицензии программного обеспечения, но существенно возрастают затраты на серверное оборудование. Кроме того, следует отметить, что, по всей видимости, фирма ThinSoft занижает требования к оборудованию терминального сервера. Несмотря на все возможное совершенство программного обеспечения WinConnect Server XP, сомнительно, чтобы сервер, имеющий на четверть меньший объем оперативной памяти, справился с заданным потоком вычислений. Таким образом, терминальный сервер для варианта WinConnect Server XP должен, по видимому, быть таким же, как и для варианта Windows 2003 Terminal Server, то есть выигрыш по капительным затратам при использовании WinConnect Server XP получаем только за счет меньших расходов на лицензирование. С учетом этой поправки капитальные затраты при использовании WinConnect Server XP составят:
руб.
В целом же капитальные затраты по варианту Windows 2003 Terminal Server на 17% меньше, чем при традиционной организации сети, а по варианту WinConnect Server XP на 26% меньше (с учетом того, что при этих двух вариантах используется одинаковое оборудование терминального сервера). Расчет был выполнен по текущим ценам и при конкретном выборе оборудования, но общая тенденция понятна.
Исходя из изложенного выше, можно сделать вывод, что организация ЛВС КИВТ на основе технологии «тонкого клиента» является экономически целесообразной. Капитальные затраты на ее построение снижаются по сравнению с капитальными затратами при традиционной организации сети, а в перспективе можно, кроме того, добиться существенной экономии на модернизации и ремонтах аппаратных средств, администрировании сети и электрической энергии.
Из вариантов организации сети на основе Windows 2003 Terminal Server и на основе WinConnect Server XP, на наш взгляд, следует все-таки выбрать первый. Решение на основе WinConnect Server XP не является масштабируемым, количество подключений «тонких клиентов» ограничивается двадцатью, то есть сеть будет практически не расширяемой. Кроме того, это решение гораздо менее опробировано, оно нуждается в предварительном тщательном тестировании.
Исходя из анализа технической литературы по проблемам построения сети на основе «тонкого клиента» и произведенных расчетов можно сделать вывод, что организация ЛВС КИВТ на основе этой технологии вполне возможна; более того, ее можно рекомендовать к внедрению как для создания новых ЛВС КИВТ, так и для модернизации уже имеющихся.
Опыт внедрения таких решений в образовательных учереждениях [10] показал, что и капитальные затраты, и совокупная стоимость владения в пересчете на одно рабочее место оказываются существенно ниже, чем при использовании традиционной технологии. Общие затраты времени на администрирование компьютерного класса также оказались значительно меньше.
В качестве недостатков технологии «тонкого клиента» в [10] отмечают чувствительность к повреждениям сети и зависимость от надежности терминального сервера, необходимость привлечения к администрированию и начальной настройке более квалифицированного специалиста, необходимость модернизации под новую технологию имеющегося учебного программного обеспечения. В целом же в [10] по опыту эксплуатации ЛВС делается положительный вывод.
1.4.4. Прочее оборудование
Современные условия обучения требуют наличия связи как между компьютерами внутри класса, так с внешними информационными ресурсами. В каждом конкретном случае потребуется оценка местных условий, и разработка конкретного варианта реализации локальной сети и подключения к глобальной информационной сети исходя из оптимизации их стоимости.
1.5. Определение состава математического, программного и лингвистического обеспечения АСОИ
Перечень необходимых программных средств определяется приложением № 2 к распоряжению Правительства Российской Федерации от 18 октября 2007 г. № 1447-р. В него входят следующие программные средства.
Операционная система.
Программное обеспечение для сжатия и архивирования файлов.
Программное обеспечение для защиты от вирусов и всех других типов вредоносных программ, а также от хакерских атак и спама.
Программное обеспечение для электронного многоязычного словаря.
Программное обеспечение для оптического распознавания документов.
Программное обеспечение для создания и редактирования текстов.
Программное обеспечение для создания и редактирования электронных таблиц.
Программное обеспечение для создания и редактирования мультимедийных презентаций.
Программное обеспечение для создания и редактирования блок-схем.
Программное обеспечение для управления базами данных.
Программное обеспечение для управления электронной почтой и персональными контактами.
Программное обеспечение для обработки и редактирования графических цифровых изображений.
Программное обеспечение для верстки и подготовки публикаций.
Программное обеспечение для обработки и монтажа аудио-записей.
Программное обеспечение для обработки и монтажа видео-записей.
Программное обеспечение для создания и редактирования интернет-приложений.
Программное обеспечение для объектно-ориентированного программирования и разработки приложений.
Программное обеспечение для управления общеобразовательным учреждением.
Программное обеспечение для исключения доступа учащихся к интернет-ресурсам, несовместимым с задачами их воспитания.
1.6. Определение социально-экономических последствий внедрения АСОИ
Совершенствование системы управления социально-экономическими объектами как правило приводит к изменениям в должностных обязанностях некоторой группы работников, что не может не вызывать естественного сопротивления с их стороны. Внедрение компьютерных технологий приводит к изменению методов работы и предполагает достаточно высокую приспособляемость работников к деятельности в новых условиях, требует повышения их квалификации.
С другой стороны, новые технологии облегчают работу по сбору, обработке и представлению информации о ходе и результатах учебного процесса. На основании этой информации учителя смогут делать обоснованные выводы о достижениях школьников в учебе и трудностях, с которыми они сталкиваются, текущих результатах их работы, смогут более целенаправленно планировать учебный процесс.
2. Тема: Арифметические основы информатики
2.1. Представить числа в нормализованной форме с одинарной точностью
15,510
Решение:
Согласно стандарту IEEE754 [11] старший бит двойного слова отведен под знаковый разряд, следующие 8 бит отведены под смещенную экспоненту (смещение 12710), остальные 23 бита отведены под остаток мантиссы (старший бит мантиссы всегда равен 1).
1) Переведем число в двоичную систему счисления с 24 значащими цифрами: 15,510=1111 , 1000 0000 0000 0000 00002.
2) Запишем его в форме нормализованного двоичного числа с плавающей точкой: 1,1111 0000 0000 0000 0000 0000*10211. Здесь мантисса, основание системы счисления (210=102) и экспонента (310=112) записаны в двоичной системе.
3) Вычислим смещенную экспоненту в двоичной системе счисления:
112 + 111 11112 =1000 00102.
4) Запишем представление числа в 4-х байтовой ячейке памяти с учетом знака числа:
10000010
1111000
00000000
00000000
31
23
22
Шестнадцатеричная форма: 41780000.
2.2. Выполнить сложение чисел в различных системах счисления (двоичной, восьмеричной, шестнадцатеричной, двоично-десятичной).
16,8110; 58,7510
Решение:
1) Переведем числа в двоичную систему счисления, ограничиваясь для определенности 16 разрядами.
16,8110=10000,110011110…2
58,7510=111010,112
10000,110011110
111010,110000000
1001011,100011110
Результат соответствует числу 75,55957312510
2)  Переведем числа в восьмеричную систему счисления с теми же ограничениями по разрядности.
16,8110=20,636…8
58,7510=72,68
20,636
72,600
113,436
Результат соответствует числу 75,5585937510
3)  Переведем числа в шестнадцатеричную систему счисления с теми же ограничениями по разрядности.
16,8110=10,CF…16
58,7510=3A,C16
10,CF
3A,C0
4B,8F
Результат соответствует числу 75,5585937510
4)  Переведем числа в двоично-десятичную систему счисления с теми же ограничениями по разрядности.
16,8110=0001 0110, 1000 00012/10
58,7510=0101 1000, 0111 01012/10
0001 0110, 1000 0001