Как заставить разные компьютеры говорить на одном языке: создание информационной системы

Создание информационной системы

Представьте оркестр, где скрипач играет по одним нотам, барабанщик — по другим, а флейтист вообще принёс партитуру на неизвестном языке. Музыки не выйдет — выйдет какофония. Именно с такой проблемой столкнулись инженеры, когда попытались объединить разношёрстную вычислительную технику в единое целое. Каждое устройство «играло по-своему», и заставить их звучать слаженно оказалось задачей не из простых.

Разберёмся, что такое информационная система, откуда взялись проблемы совместимости, как их решило понятие «открытой системы» и на каких принципах держится вся эта конструкция.

С чего начинается разговор: определение

Условимся о главном. Информационная система — это организованный набор программно-аппаратных и вспомогательных средств. Задача у него солидная: надёжно и подолгу хранить большие объёмы данных, искать и обрабатывать их, а заодно предлагать человеку удобный интерфейс для общения с машиной.

Обратите внимание на слово «организованный». Речь не о случайной груде железа и программ, а о продуманном ансамбле, где у каждой части своя роль. И вот тут-то, при попытке собрать этот ансамбль из разных инструментов, начинаются трудности.

Вавилонская башня из железа и кода

Компьютеры проникли всюду — в науку, технику, быт, сферу услуг. Логично захотеть связать их между собой, объединив отдельные машины в общие вычислительные среды. Но проектировщики быстро наткнулись на стену. Точнее, на три стены.

• Разное железо. Устройства отличались архитектурой, системами команд, самой организацией вычислений. Чтобы они «поняли» друг друга физически, пришлось изобретать физические интерфейсы. А чем больше типов техники объединяешь, тем запутаннее становится эта паутина соединений.
• Разный софт. На машинах работали непохожие операционные системы, отличалась разрядность, программные среды жили по своим законам. Понадобились программные интерфейсы. И даже с ними приложение, написанное для одной среды, далеко не всегда соглашалось работать в другой.
• Разное общение с человеком. Интерфейсы между компьютером и пользователем тоже разнились. Это требовало постоянно согласовывать программы с оборудованием и вечно подтягивать квалификацию специалистов.

Получалась настоящая Вавилонская башня: все строят вместе, но говорят на разных языках. Нужен был общий язык — и он появился.

Рождение «открытой системы»

Чтобы разобрать эту башню и построить нечто работающее, мир взялся за стандарты. Появилось множество международных соглашений в области информационных технологий, а вместе с ними — ключевое понятие «открытая система».

Проще говоря, открытая система — это общие правила игры. Согласившись их соблюдать, любые устройства и программы получают шанс понять друг друга.

Пять черт характера открытой системы

У открытых информационных систем есть свой узнаваемый «характер» — пять свойств, которые отличают их от закрытых одиночек. Пройдёмся по каждому.

1. Расширяемость. Систему можно дополнить новыми функциями или переделать старые, не трогая при этом остальные части. Как в конструкторе: добавил деталь — и всё остальное осталось на месте.

2. Мобильность (переносимость). Программы и данные легко перенести, если вы улучшаете или меняете аппаратную начинку. Причём специалистам не приходится заново переучиваться после каждой правки — навыки остаются в силе.

3. Взаимодействие. Система умеет работать в связке с другими системами. Достигается это тем, что оборудование объединяют через разнообразные сети.

4. Стандартизация. Проектируют и строят систему на основе признанных международных стандартов и правил. Сама открытость держится на функциональных стандартах в сфере IT.

5. Дружественность к пользователю. Интерфейсы обмена в паре «пользователь — компьютер» унифицированы. Благодаря этому за систему может сесть человек без всякой специальной «компьютерной» подготовки.

Вместе эти пять черт и делают систему открытой: гибкой, переносимой, общительной, стандартной и понятной.

Две половины любой системы

Заглянем теперь внутрь. Как бы сложна ни была информационная система, устроена она из двух взаимодействующих половин.

• Функциональная часть. Это прикладные программы, которые решают задачи конкретной области — бухгалтерии, склада, медицины, чего угодно. То, ради чего систему вообще создавали.
• Системная часть (среда). Это фундамент, обеспечивающий работу прикладных программ. Сами по себе приложения без него не запустятся.

Такое деление на «что делает» и «на чём работает» тесно связано с двумя группами вопросов стандартизации — а значит, и с двумя группами интерфейсов.

Два моста: API и EEI

Раз система разделена на половины, между ними и с внешним миром нужны мосты. Их два.

API (Application Program Interface). Это набор стандартов, по которым прикладные программы общаются со средой самой системы. Мост между функциональной частью и системной — приложение стучится в среду именно через него.

EEI (External Environment Interface). А это стандарты, по которым уже вся информационная система взаимодействует с внешними средами. Мост наружу, к другим системам и миру за пределами.

Модель в семь этажей

Эталонная модель — не новинка. Ей больше двадцати лет, а корнями она уходит в системную сетевую архитектуру SNA (System Network Architecture), которую корпорация IBM разработала ещё в 1974 году. Возраст солидный, а идея живёт.

В основе модели лежит простой и красивый приём — разделение вычислительной среды на уровни. Всего их семь. Каждый уровень занят своим делом, а взаимодействие между соседними этажами описано отдельным набором стандартов. Именно эти стандарты обеспечивают связь между уровнями независимо от того, как конкретно каждый этаж устроен внутри.

Аналогия проста, как многоэтажный дом. Жильцы верхних этажей не обязаны знать, как проложены трубы в подвале, — им достаточно, чтобы из крана шла вода. Лифт связывает этажи по единым правилам, и неважно, что творится за дверью каждой квартиры. Так и в семиуровневой модели: уровни общаются через оговорённые «лифты» стандартов, а внутреннее устройство каждого остаётся его личным делом. Отсюда и гибкость: один этаж можно перестроить, не затрагивая остальные.

Что стоит запомнить

Соберём картину воедино. Информационная система — это организованный набор программно-аппаратных средств для надёжного хранения, поиска и обработки больших данных с удобным интерфейсом. Попытка объединить разнородную технику породила три проблемы совместимости — на уровне железа, софта и общения с человеком, — и решением стало понятие открытой системы, которое сформулировал институт IEEE как согласованный свод международных IT-стандартов.

Открытую систему отличают пять свойств: расширяемость, мобильность, взаимодействие, стандартизация и дружественность к пользователю. Сама система делится на функциональную часть с прикладными программами и системную среду, которая их выполняет, а связывают их два интерфейса — внутренний API и внешний EEI. Вместе они задают эталонную модель открытой системы, что выросла из архитектуры SNA компании IBM 1974 года и держится на семи уровнях, общающихся по единым стандартам.

Вывод напрашивается ясный. Сила информационной системы не в мощности отдельного устройства, а в умении разных частей понимать друг друга. Стандарты и уровни — это тот самый общий язык, который превращает разрозненную технику из какофонии в слаженный оркестр. Заложите этот язык в основу — и система будет расти, переезжать на новое железо и дружить с соседями, не рассыпаясь на части.