Войсками

Автоматизированная система управления сухопутными

Работы по автоматизации управления сухопутными войсками США проводятся в рамках программы «АДСАФ», предусматривающей разработку трех систем: «ТОС», «ТАКФАЙР» и CS3.

Система «ТОС» предназначена для обеспечения своевременной и точной информацией о боевой обстановке командиров и штабов оперативно-тактического звена управления и производства расчетов, связанных с планированием и ведением боевых действий сухопутными войсками. В системе «ТОС» предполагается автоматизировать решение более 30 оперативно-тактических задач, которые можно разделить по следующим группам:

— сбор и оценка информации о положении, боевых порядках и характере действий своих войск и войск противника;

— сбор, анализ и обобщение данных, поступающих от стратегической, воздушной, войсковой и артиллерийской разведки;

— планирование боевых действий войск (тактическая авиационная поддержка и противовоздушная оборона, поддержка ядерными средствами и ликвидация последствий ядерного нападения, обеспечение связи и ведение радиоэлектронной борьбы, строительство инженерных сооружений и разрушение укреплений противника, передвижение войск на поле боя и расчет рубежей огневого взаимодействия);

— расчеты, связанные с ведением специальных видов борьбы (химическое и биологическое заражение, действия в тылу противника, психологическая война);

— различные задачи по обеспечению боевой деятельности войск (расположение и состояние аэродромов, управление воздушным движением, охрана и оборона военных объектов, сбор данных о метеообстановке).

По структуре система «ТОС» представляет собой сеть вычислительных центров и оконечных станций для ввода — вывода информации. Основой системы является главный центр, размещаемый согласно первоначальному варианту при штабе полевой армии, с которым должны соединяться вспомогательные вычислительные центры, организуемые при командных пунктах полевой армии, корпусов и дивизий. Каждый вспомогательный вычислительный центр в свою очередь соединяется с оконечными станциями, установленными в бригадах и батальонах. В связи с недавним решением об упразднении армейского звена управления и непосредственном подчинении корпусов командованиям сухопутных войск в соответствующих географических зонах главный вычислительный центр будет организовываться при штабе корпуса. Обсуждается также возможность организации вспомогательных вычислительных центров в бригадах.

Сведения от передовых наблюдательных пунктов, разведдозоров и других подразделений поступают на оконечные станции батальонных и бригадных пунктов управления, размещаемых в бронетранспортерах. Затем обобщенные данные передаются во вспомогательный вычислительный центр дивизии, оборудование которого смонтировано на двух автомобилях, а оттуда в главный вычислительный центр.

Структура системы предусматривает возможность обмена информацией между любыми вычислительными центрами корпуса. Через главный вычислительный центр производится также обмен данными с другими корпусами, командованием сухопутных войск и континентальной части США.

Планами создания системы «ТОС» предусматривается использовать следующее оборудование:

— центральный процессор универсального типа с оперативной памятью достаточно большой емкости;

— внешние запоминающие устройства трех типов: основные блоки магнитных лент, сменные блоки магнитных лент, которые могут быстро сменяться операторами, и магнитные барабаны;

— оконечные устройства двух типов для ввода — вывода кодограмм переменного и фиксированного форматов;

— аппаратуру для нанесения обстановки на карту и устройства для отображения тактической обстановки;

— печатающие устройства, электрические пишущие машинки и индивидуальные устройства для предварительной подготовки кодограмм;

— специализированную аппаратуру связи.

Экспериментальные образцы этого оборудования находятся в опытной эксплуатации в соединениях и частях сухопутных войск, дислоцированных в Европе. Окончательный выбор образцов будет проведен с учетом опытной эксплуатации, а также по результатам испытания оборудования системы «ТАКФАЙР», часть которого предполагается использовать в системе «ТОС».

Система «ТАКФАЙР» предназначена для автоматизации управления огнем ствольной артиллерии и тактическими ракетами в звеньях от батареи до армейского корпуса включительно.

В данных звеньях управления система должна обеспечить автоматизированное решение задач по планированию артиллерийского огня как обычными, так и ядерными боеприпасами; разведке и анализу целей, подлежащих уничтожению; подготовке данных на ведение огня; сбору и анализу сведений о положении, состоянии и укомплектованности артиллерийских подразделений, частей и соединений, а также выполнение ряда других функций управления.

Основу структуры системы составляют автоматизированные центры управления артиллерийским огнем, создаваемые при дивизионах, дивизиях и корпусах, а также автоматизированные пункты управления, создаваемые при батареях. Предусматривается автоматизация сбора и передачи разведывательных данных, для чего артиллерийские наблюдательные посты оснащаются соответствующими средствами.

Передовые наблюдательные посты передают данные разведки и наблюдения в центр управления огнем дивизиона, где эти данные обрабатываются с помощью ЭВМ. Управление огнем артиллерийских батарей осуществляет офицер дивизиона (стреляющий).

По его требованиям ЭВМ производит необходимые расчеты (например, вычисляет исходные данные для стрельбы) и выдает результаты этих расчетов на устройство отображения. Оценив полученные данные и при необходимости скорректировав их (в этом случае ЭВМ производит повторные расчеты), стреляющий передает данные в пункты управления артиллерийских батарей. Оценка и корректировка результатов стрельбы производятся стреляющим на основании докладов передовых наблюдательных постов. Обобщенные сведения передаются в центр управления огнем дивизии. Сюда поступает также часть разведывательных данных непосредственно от наблюдательных постов. Полученные данные обобщаются, анализируются и используются для составления боевых приказов артиллерийским подразделениям и сводок вышестоящему командованию.

В основу комплектации центров и пунктов средствами вычислительной техники положен модульный принцип, согласно которому в системе используется ограниченное число унифицированных блоков (модулей) и каждый элемент системы в зависимости от назначения и характера решаемых задач комплектуется соответствующим числом модулей. Для системы «ТАКФАЙР» предусмотрено девять модулей оборудования.

Решение оперативно-тактических задач производится с помощью ЭВМ L3050 фирмы Литтон (военная спецификация ANJGYK-12). Внешними запоминающими устройствами служат магнитные барабаны и ленты. К машине придается также пульт управления, печатающее устройство, электромеханический планшет для отображения информации и устройство сопряжения, обеспечивающее обмен информацией по каналам связи между ЭВМ и аппаратурой оконечных пунктов. В качестве последних используются устройства ввода стандартных сообщений, которыми оснащаются передовые наблюдательные посты; устройства ввода — вывода нестандартных сообщений, придаваемые звеньям координации огня, офицерам связи, топографическим и метеорологическим отделениям и отдельным центрам управления, а также другая аппаратура.

При организации оконечных пунктов особое внимание обращается на компактность аппаратуры и простоту работы с ней. Вот, например, как происходит ввод нестандартного сообщения с пульта управления огнем.

Оператор набирает команду, по которой на экране отображается требуемый формат кодограммы с соответствующими служебными признаками, а затем, пользуясь клавиатурой, вписывает текст сообщения в свободные места. Проверив правильность текста и исправив обнаруженные ошибки, оператор нажимает клавишу «Передача», после чего кодограмма автоматически посылается в вычислительный центр. Предусмотрена также возможность предварительного кодирования до 64 стандартных запросов, для посылки которых достаточно воспользоваться определенными переключателями. Подобный принцип используется и при передаче информации с устройства ввода стандартных сообщений, где выбор определенного сообщения осуществляется путем включения соответствующего тумблера.

Конструктивно ЭВМ и оконечная аппаратура выполняются в виде нескольких блоков стандартных размеров.

Все они транспортабельны, могут монтироваться в автомобилях или быстро устанавливаться в местах развертывания пунктов управления.

Система CS3 предназначена для автоматизации наиболее трудоемких процессов управления в области материально-технического обеспечения сухопутных войск, технического обслуживания и ремонта техники, учета и комплектования личного состава, транспортных перевозок, финансового довольствия и медицинского обслуживания.

Принципом построения системы CS3 является создание вычислительных центров при основных тыловых органах управления на ТВД и соединение каждого центра с автоматизированными пунктами тыловых частей. Вычислительные центры в зависимости от условий и объема обрабатываемой информации могут быть стационарными или мобильными. Непосредственно в распоряжении командования тыла находятся четыре стационарных вычислительных центра, а в корпусном звене управления оборудуются два мобильных вычислительных центра при командовании тыла корпуса и бригаде материально-технического обеспечения. Эти центры оснащаются ЭВМ средней производительности. К каждому из них могут подключаться несколько автоматизированных пунктов. Такие же центры предусмотрены и в дивизионном звене.

Характерной особенностью системы CS3 является использование для мобильных центров и пунктов серийных коммерческих ЭВМ. Такой подход оказался возможным потому, что специфика работы тыловых органов не предъявляет особенно жестких требований к техническим средствам обработки данных. За основу оборудования мобильных центров была взята вычислительная машина IBM, и, таким образом, разработка образцов свелась к установке уже готовой ЭВМ в транспортных средствах. Это позволило изготовить оборудование мобильных вычислительных центров менее чем за год.

Оборудование центра смонтировано в пяти фургонах, транспортируемых 5-тонными тягачами. В качестве местных автоматизированных пунктов выбраны высокоскоростная и низкоскоростная приемопередающие станции и станции для передачи запросов. Их оборудование смонтировано в кузовах автомобилей грузоподъемностью 2,5 т.

В каждом вычислительном центре решается определенное число информационных и расчетных задач по тыловому обеспечению войск. Программы решения этих задач вместе с необходимыми исходными данными хранятся во внешних запоминающих устройствах. Исходные данные по определенным категориям группируются в 72 массива, каждый из которых имеет свой код. Например, используются такие массивы: ежедневная сводная ведомость по личному составу, список потерь личного состава, регистрация захоронений, перечень заявок на снабжение, сведения о военно-транспортной авиации и т. д.

Информационные массивы постоянно обновляются. Для этого используются данные, поступающие от местных автоматизированных пунктов и других вычислительных центров в виде кодограмм. В каждой кодограмме указываются категория срочности, вид информации, т. е. к какому массиву должны принадлежать данные, и другие вспомогательные сведения. Если кодограмма имеет высшую категорию срочности, то решение текущей задачи прерывается и поступившая кодограмма обрабатывается немедленно. Такая обработка называется обработкой в реальном масштабе времени. Основная масса кодограмм обрабатывается циклически и периодически. Циклической обработке подвергаются кодограммы, в которых содержатся данные, необходимые для составления ежедневных сводок. Между циклами обработки кодограммы накапливаются, сортируются и редактируются. Ошибки, обнаруженные в процессе редактирования, могут быть исправлены в самом вычислительном центре с помощью специальных программ или путем посылки запросов абонентам на повторную передачу кодограмм. К определенному времени включаются программы формирования массивов и составления, сводок, которые обеспечивают выдачу требуемых данных должностным лицам.

Копии всех ежедневных сводок хранятся во внешних запоминающих устройствах и используются для составления недельных, месячных, квартальных и годовых сводок и отчетов. Указанные выше режимы обработки (в реальном масштабе времени, циклические и периодические) позволяют регламентировать работу вычислительных центров и обеспечивают такой порядок работы, при котором достигается их оптимальная загрузка.

Основные требования к техническим средствам АСУВ

Исходя из особенностей работы командных пунктов и штабов стратегического звена управления, американские специалисты выделили четыре класса систем, предъявляющие разные требования к вычислительным машинам.

Это системы боевого управления силами, большие и средние системы обеспечения работы штабов и системы для специальных вычислений. Примерами систем первого класса могут служить системы управления стратегическими наступательными и оборонительными силами, а второго класса - системы, обеспечивающие работу командного центра вооруженных сил США и штабов объединенных командований в зонах Европы, Атлантики и Тихого океана.

В зависимости от конкретных условий каждая из этих систем комплектуется несколькими мощными вычислительными машинами, емкость оперативной памяти которых должна составлять, как минимум, 500 мегабайт. Общая емкость всех видов памяти вычислительных машин в системах первого и второго классов может достигать сотен и даже тысяч гигабайт, что соответствует объему информации, содержащейся на нескольких сотнях миллиардах страниц машинописного текста.

Потребность в такой памяти объясняется необходимостью решения разнообразных задач боевого управления (например, общий объем действующих программ в автоматизированной системе управления силами САК превышает 5 миллиардов команд) и обработки большого количества поступающих данных (считается, что в час наибольшей нагрузки в системы первого и второго классов может поступать 1000—2500 сообщений в секунду).

Кроме того, здесь необходимо хранить различные планы, предусматривающие варианты действий применительно к складывающейся стратегической обстановке. Заранее созданные и заложенные в память машин массивы информации и программы выполнения различных расчетов являются как бы аккумулированным трудом и опытом многих высококвалифицированных военных специалистов, что должно обеспечивать требующееся качество принимаемых решений.

Примерами систем третьего класса могут служить системы, обеспечивающие деятельность органов управления видов вооруженных сил, входящих в состав объединенных командований. К ним предъявляются наименее жесткие требования: общая емкость памяти вычислительных машин ограничивается 200 млн. байтами. Объясняется это тем, что командования видов вооруженных сил в зонах являются промежуточной инстанцией между объединенными командованиями видов вооруженных сил, а потому число самостоятельно решаемых ими задач относительно невелико.

Системы для специальных вычислений предназначены для использования в центрах противокосмической и противоракетной обороны, в метеорологических и других центрах. Здесь для обработки поступающих данных и расчета различных параметров необходимы машины с очень высоким быстродействием. В то же время длительное хранение таких данных не требуется, а поэтому очень большая емкость памяти вычислительных машин не нужна. Считается, что в системах этого класса достаточно обеспечить общую емкость памяти вычислительных машин в пределах 200-600 млн. байт.

В требованиях, выработанных американскими специалистами, отсутствуют прямые указания на то, каким быстродействием должны обладать ЭВМ, предназначенные для использования в рассмотренных системах. Поскольку быстрота получения оперативной информации зависит от ряда факторов (быстродействия ЭВМ, организации вычислительного процесса, структуры программ решаемых задач, скорости работы устройств ввода, вывода и передачи данных, принятого порядка обслуживания должностных лиц и т. д.), считается достаточным ограничиться лишь указанием на тип ЭВМ, который может быть использован. В настоящее время при реализации программы переоснащения вычислительными машинами командных пунктов и штабов стратегического звена в качестве конкретного типа машины для систем боевого управления силами выбрана ЭВМ Н6080, обладающая быстродействием порядка 2 млн. операций в секунду, а для двух штабных систем - ЭВМ Н6050 и Н6030 с быстродействием 900 и 500 тыс. операций в секунду соответственно.

В системах для специальных вычислений могут быть использованы различные ЭВМ с быстродействием, как правило, не менее несколько миллионов операций в секунду. Рассмотренные ЭВМ являются стационарными, и, следовательно, для них могут быть созданы благоприятные условия работы.

ЛЕКЦИЯ № 10

ЛОКАЛЬНЫЕ И ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ ЭВМ

Учебные вопросы:

1. Локальные сети ЭВМ.

2. Глобальные сети ЭВМ.

3. Перспективы развития и использования вычислительной техники

Вопрос 1.ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ ЭВМ

Компьютерные сети представляют собой объединение многих достаточно удаленных друг от друга персональных компьютеров (ПК) в единую распределенную систему обработки информации.

Компьютерные сети являются более высокой формой многомашинного объединения, чем ранее существовавшие вычислительные системы. Если вычислительные системы представлены вычислительными машинными комплексами с несколькими ЭВМ, то компьютерные сети могут состоять из тысяч и даже миллионов ПК, а также могут включать в себя сами вычислительные машинные комплексы.

Кроме того, сети позволяют не только приблизить вычислительные средства к местам возникновения и использования информации, но и разделить функции по обработке и управлению этой информацией между многими ПК, а также обеспечить надежный и быстрый доступ всех пользователей к вычислительным и информационным ресурсам сети.

Для компьютерных сетей предусмотрены следующие возможности:

1. Организация параллельной обработки информации многими ПК одновременно.

2. Создание распределенных баз данных, размещаемых в памяти различных ПК.

3. Специализация отдельных ПК или их групп для эффективного решения определенных классов задач.

4. Автоматизация обмена информацией и программами между отдельными ПК.

5. Резервирование вычислительных мощностей и средств передачи информации на случай выхода из строя отдельных из них с целью восстановления нормальной работы сети.

6. Перераспределение вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач.

7. Стабилизация и повышение уровня загрузки ПК и дорогостоящего периферийного оборудования.

8. Сочетание работы в широком диапазоне режимов: пакетном, диалоговом и режимах «запрос-ответ».

Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети.

В компьютерных сетях в качестве абонентских систем используют абонентские пункты или просто абоненты сети, которыми могут быть отдельные ПК, их комплексы, автоматизированные рабочие места (АРМ), промышленные роботы, станки с программным управлением и другие программные устройства.

Все абоненты сети подключены к станциям, аппаратура которых обеспечивает передачу и прием информации. Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой.

Для организации взаимодействия абонентских систем используется коммуникационная сеть, которая включает в себя линии связи (проводную, телефонную) или пространство, в котором распространяются электромагнитные сигналы – радиоволны, а также аппаратуру передачи информации.

Компьютерные сети классифицируются по различным признакам.

По характеру реализации функций сети подразделяются на:

1. Вычислительные, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации.

2. Информационные, предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователя.

3. Смешанные, в которых реализуются вычислительные и информационные функции.

По способу управления компьютерные сети делятся на сети с децентрализованным, централизованным и смешанным управлением.

В условиях децентрализованного управления каждый ПК, входящий в сеть, включает полный набор программных средств для координации выполнения сетевых операций. Во втором случае координация управления всех ПК осуществляется под централизованным управлением единой операционной системы сети. В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведется решение задач, связанных, как правило, с обработкой больших объемов информации.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем компьютерные сети подразделяются на три основные класса:

1. Глобальные сети.

2. Региональные сети.

3. Локальные сети.

Локальная компьютерная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных компьютерных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и др. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 – 2.5 км.

Локальную компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Сервер - это источник ресурсов сети, представляющий собой компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователям различные услуги.

Серверы могут осуществлять хранение данных, их архивирование, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать и передачу выходной информации и ряд других функций, предоставленных пользователям сети.

Отметим один из типов серверов – файловый сервер или просто файл-сервер.

Файл-сервер является основным источником ресурсов сети и представляет собой специальный компьютер с оперативной памятью и жесткими дисками большой емкости, а также с дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами).

Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Он работает под управлением специальной сетевой операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.

Иногда для работы сети недостаточно одного файл-сервера. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов.

Рабочая станция - это персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция может функционировать как в сетевом, так и в автономном режиме. Она оснащается собственной операционной системой (MS-DOS или Windows и т.д.), к которой как расширение подключается сетевая оболочка рабочих станций.

По архитектуре построения локальные компьютерные сети могут быть одноранговые и с выделенным файл-сервером.

В одноранговой сети нет единого центра управления взаимодействия рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция может выполнять роль сервера и обслуживать запросы от других рабочих станций.

По геометрической схеме соединения одноранговые сети могут иметь кольцевую или шинную топологию.

Кольцевая топология предусматривает последовательную схему соединения рабочих станций по замкнутой кривой. Передача информации выполняется от станции к станции по кольцу. Каждая промежуточная станция между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающая станция распознает и получает адресованное только ей сообщение.

Последовательная передача информации существенно снижает быстродействие кольцевой сети.

Шинная топология предусматривает параллельную схему соединения рабочих станций по общей шине (кабелю). Информация, посылаемая по общей шине, не транслируется, а поступает одновременно на все станции, но принимает сообщение тот, кому оно адресовано. Шинная топология является более быстродействующей и широко распространенной схемой соединения одноранговых сетей.

Компьютерные сети с выделенным файл-сервером имеют централизованное управление, которое осуществляет специальный компьютер, играющий роль файл-сервера. Взаимодействие между рабочими станциями в сети осуществляется через файл-сервер.

Геометрическая схема соединения рабочих станций в сети с выделенным файл-сервером имеет звездообразную топологию, которая базируется на концепции центрального узла. Центральным узлом является файл-сервер, к которому отдельными линиями подключены рабочие станции. Вся информация передается через центральный файл-сервер, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в компьютерной сети.

Сети с выделенным файл-сервером являются наиболее распространенными среди локальных компьютерных сетей.

В реальных компьютерных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетания схем, описанных выше.

Для расширения функциональных возможностей и получения неограниченных информационных ресурсов различные компьютерные сети объединяются.

Объединение глобальных, региональных и локальных компьютерных сетей позволяет создать многосетьевые иерархии, которые обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам.

На рис. 21 приведена одна из возможных схем иерархии компьютерных сетей. В этой схеме локальные компьютерные сети (ЛКС) входят как компоненты в состав региональных компьютерных сетей, которые объединяются в составе глобальной компьютерной сети.

 

 

 


 

Рис. 21. Схема вычислительных сетей

 

Компьютерная сеть— это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Основная цель создания сети — это обеспечить всех пользователей сети совместным использованием ресурсов всех компьютеров сети (прежде всего ресурсов памяти и процессоров).

Концепция вычислительных сетей является логическим результатом эволюции компьютерных технологий.

Рассмотрим основные этапы эволюции вычислительных сетей:

1. Системы пакетной обработки (конец 50-х годов) с централизованной обработкой информации. Эта система строились на базе мощного и надежного компьютера (мэйнфрейма) универсального назначения.

Пользователи готовили перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер. Обработка в компьютере, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день (рис.22). Таким образом, одна неверно набитая карта означала как минимум суточную задержку.

Пакетный режим работы — это самый эффективный режим использования вычислительной мощности, так как он позволяет выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем любые другие режимы. Во главу угла ставилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины — процессора, в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.