História prístupu ku počítačom

1. História prístupu ku počítačom výpočtové modely Ing. Jaromír Tříska

2. Prečo riešiť výpočtový model? • Bežný užívateľ počítača sa touto problematikou nezaoberá • Mnohé javy sú pre používateľa transparentné, „neviditeľné“ • Pre návrhára a správcu výpočtového systému je veľmi dôležité rozmyslieť si, ako :

3. Čo rieši výpočtový model? • Ako je riešené rozmiestnenie HW komponent systému, kde sa nachádza SW, kde sú dáta, kde je užívateľ • Aká je miera centralizácie či decentralizácie HW, SW, dát, užívateľov • Z toho vyplývajú nároky na výpočtový výkon (či hlavná ťarcha výpočtového výkonu je na strane užívateľa, poskytovateľa služieb, alebo je riešená ešte inak)

4. Čo vyplýva z koncepcie výpočtového modelu? • Z toho vyplývajú aj nároky na pripojenie ku sieti: predpokladané objemy prenášaných dát, či je potrebné pripojenie permanentné, alebo stačí občasné, požadovaný bandwidth, ... • Z toho vyplýva zodpovednosť za správu a údržbu SW – operačných systémov, aplikácií, ochrany systému pred infiltráciou (vírusy a pod.) : zodpovedá užívateľ, alebo správca systému? • Z toho vyplýva zodpovednosť za správu dát, zaistenie ich bezpečnosti, pravideľného zálohovania...

5. Vzťah výpočtového modelu a softwarového riešenia • Jadrom každého výpočtového modelu je softwarové riešenie systému • Ten istý problém je možné riešiť s využitím rôzneho výpočtového modelu • Pre každý model musí byť navrhnutý špecifický software, pričom sa dá vysledovať, že • pre určité typy úloh sú najvýhodnejšie určité výpočtové modely a • pre niektoré typy úloh nie je možné vôbec použiť určité výpočtové modely

6. Vzťah výpočtového modelu a počítačovej siete • niektoré výpočtové modely sieť nepotrebujú a ani s jej existenciou nerátajú • niektoré výpočtové modely sú na využívaní siete priamo postavené • časť výpočtových modelov sieť dokáže využívať, ale nie sú na ňu odkázané

7. Vzťah výpočtového modelu a počítačovej siete • pochopenie výpočtového modelu je potrebné na pochopenie funkcie počítačovej siete • každý model má iný vzťah ku sieti a kladie na sieť iné nároky • pri návrhu siete je nevyhnutné pochopiť, pre aký výpočtový model je sieť navrhovaná, čo model od siete bude požadovať a jej architektúru týmto podmienkam prispôsobiť

8. Výpočtový model – zhrnutie: je to súhrn informácií o tom • ako je výpočtový systém koncipovaný • ako je riešená architektúra výpočtového systému ako celku • ako vzájomne spolupracuje HW zložka, SW zložka, dáta a užívateľ

9. Výpočtový model – zhrnutie: rieši: • vzťah medzi výpočtovým systémom a užívateľom • mieru centralizácie / decentralizácie výpočtového modelu • rozdelenie úloh medzi jednotlivé moduly • metódy uloženia dát a prístup výpočtového modelu ku dátam • metódy prístupu užívateľov ku počítaču a komunikáciu užívateľov s počítačom

10. Vývoj prístupových modelov Vývoj prechádzal • od absolútne centralizovaných modelov • cez absolútne decentralizovaný model • až ku súčasným modelom, ktoré sa vyznačujú istou mierou centralizácie, ale súčasne aj decentralizáciou výpočtových prostriedkov a softwarových modulov

11. Ako sa vyvíjal prístupový model

12. Vývoj prístupových modelov • dávkový model • model host – terminál Prísne centralistické modely • model samostatných nezosieťovaných osobných počítačov Decentralizované modely • model siete osobných počítačov typu peer – to - peer

13. Vývoj prístupových modelov • model klient – server model tenký klient – server: návrat ku architektúre terminál – host na novej technologickej úrovni Modely postavené na kompromise medzi centralistickým a decentralizovaným modelom

14. Vývoj prístupových modelov kombinácia centralistického aj decentralizovaného prístupu: • distribuované systémy • agentové systémy • grid computing – špeciálny prípad agentového systému • cloud computing Moderné modely postavené na kompromise medzi centralistickým a decentralizovaným modelom ... a vývoj výpočtových modelov pokračuje ďalej !!!

15. CENTRALISTICKÉ MODELY Dávkový model výkonný počítač (na svoju dobu) je obsluhovaný tímom špecialistov na obsluhu konkrétneho počítača, ale ktorí majú iba minimálne informácie o povahe riešenej úlohy zadavateľ úlohy spracuje program, pripraví dáta a všetko dodá do výpočtového strediska, kde sa o spracovanie úlohy na počítači postará obsluha

16. obrázok prevzatý od J. Peterku

17. CENTRALISTICKÉ MODELY Dávkový model Historické počítače

18. Dávkový model • Superpočítač – Blue Gene V súčasnosti sa dávkový prístup využíva u niektorých superpočítačov

19. Výhody: strojový čas si môžu prenajať aj inštitúcie, ktoré by si kúpu vlastného veľmi výkonného a drahého počítača nemohli dovoliť strojový čas počítača je využitý takmer na 100% obsluha pozostáva z vysokokvalifikovaných špecialistov Nevýhody zadavateľ úlohy prakticky nemá prístup k počítaču a nemá vplyv na priebeh riešenia úlohy nulová interaktivita – pre programátorov značný oriešok dlhá doba obrátky; možnosť opakovať výpočet s inými vstupnými hodnotami až po dlhšom čase CENTRALISTICKÉ MODELY Dávkový model

20. kde je dávkový model výhodný: úlohy náročné na vysoký výpočtový výkon s pevne daným súborom vstupných dát vedeckotechnické a výskumné úlohy kde je dávkový model nevýhodný: úlohy vyžadujúce inteaktivitu, snímanie väčšieho počtu vstupných hodnôt úlohy orientované na on-line prácu CENTRALISTICKÉ MODELY Dávkový model

21. čím je dávkový model determinovaný: výpočtovým výkonom počítačov danej éry typom úlohy potrebou efektívne využívať výpočtový výkon aj strojový čas Je historicky najstarší, ale pre určité typy úloh aj dnes aktuálny! V súčasnosti je tento model typický pre prácu so superpočítačmi Je prísne centralistický: na jedinom mieste sú sústredené používané dáta, SW, HW aj obsluha počítača CENTRALISTICKÉ MODELY Dávkový model

22. Dávkový model – súčasnosť:

23. CENTRALISTICKÉ MODELY Model host - terminál • reaguje na slabú interaktivitu dávkového modelu • s príchodom terminálov – klávesnic a tlačiarní, prípadne monitorov – je umožnený priamy prístup užívateľa ku počítaču • nástup operačných systémov zjednocuje užívateľské prostredie viacerých počítačov – ovládanie počítača prestáva byť výsadou špecialistov vyškolených na obsluhu konkrétneho počítača • príchod viacužívateľských operačných systémov umožňuje zdieľanie výpočtového výkonu viacerými užívateľmi • prístup prostredníctvom vzdialených terminálov súvisí s počiatkom diaľkového spracovania dát a rozvoja sieťových technológií

25. CENTRALISTICKÉ MODELY Model host - terminál Charakteristika pojmu „host“ je topočítač – hostiteľ výpočtových prostriedkov: procesora (-ov), operačnej aj vonkajšej pamäte, vstupno- výstupných zariadení, operačného systému a aplikačných programov Charakteristika pojmu „terminál“ je tovstupno – výstupné zariadenie bez akéhokoľvek výpočtového výkonu – v podstate pozostáva iba z klávesnice, monitora a spojovacieho prostriedku na pripojenie ku hosťovi

26. Model host - terminál

27. CENTRALISTICKÉ MODELY Model host - terminál Hardwarová realizácia pojmu „host“ • v minulosti to bol sálový počítač, • dnes sa tento typ počítača označuje skôr ako strediskový počítač alebo mainframe Z hľadiska organizácie výpočtu je to prísne centralistický model – na hosťovi je všetko: HW, SW aj dáta. Z terminálov prichádzajú iba požiadavky a na terminály sa odosielajú iba výsledky – dochádza k prenosom iba malých objemov dát. Decentralizuje sa umiestnenie obsluhy – zvyšuje sa komfort Terminály môžu byť lokálne – miestne, ale aj vzdialené – pripojené prostredníctvom siete

28. Model host - terminál Host – HW realizácia

29. Model host - terminál Terminál – HW realizácia

30. Výhody (1): strojový čas si vo forme terminálového prístupu môžu prenajať aj inštitúcie, ktoré by si kúpu vlastného veľmi výkonného a drahého počítača nemohli dovoliť terminálový model umožňuje interaktívny on-line prístup ku počítaču, možnosť rýchlo opakovať výpočet s inými vstupnými hodnotami, možnosť odlaďovať programy cez terminál multitasking sprostredkuje súčasný prístup viacerým používateľom, ktorým sa javí počítač ako by ho mali iba sami pre seba obsluhovať počítač môže prostredníctvom terminálu každý zaškolený pracovník – zákazník nie je odkázaný na špecializovanú obsluhu CENTRALISTICKÉ MODELY Model host - terminál

31. Výhody (2): dáta sú centralizované, nevzniká dátový chaos, dosahuje sa vysoká bezpečnosť uložených dát dáta sú uložené spolu so SW na jedinom počítači – nevznikajú problémy s potrebou prenosu dát pre výpočet malé nároky na prenos dát medzi terminálom a hosťom (iba požiadavky a výsledky) užívateľ sa nemusí starať o správu a bezpečnosť systému CENTRALISTICKÉ MODELY Model host - terminál

32. Nevýhody užívateľ je stále odkázaný na prístup ku počítaču, ktorý spravuje „niekto iný“, prístup býva často obmedzovaný organizačnými a ekonomickými nástrojmi (prenajatý iba určitý strojový čas) porucha počítača postihne všetkých používateľov, neexistuje náhrada užívateľ nemá možnosť zasiahnúť do systémových nastavení počítača, nemá možnosť zvoliť si operačný systém, konfigurovať si prostredie užívateľ je odkázaný na danú HW konfiguráciu, nemá možnosť zasahovať do HW konfigurácie počítača nízka úroveň komfortu – prac. prostredie je znakové CENTRALISTICKÉ MODELY Model host - terminál

33. Terminálová sieť Nie je to skutočná počítačová sieť, ale sieť ktorá umožňuje pripojiť ku počítaču množstvo (aj vzdialených ) terminálov Začína sa rozvoj sieťových technológií, HW riešení ale aj komunikačných protokolov Hostiteľský počítač Radič úloh Radič terminálov Koncentrátor terminálov CENTRALISTICKÉ MODELY Model host - terminál

34. Prichádza éra vzájomného prepájania hostiteľských počítačov do sietí. CENTRALISTICKÉ MODELY Model host – terminálvzdialená terminálová relácia A Hostiteľský počítač SIEŤ Radič úloh B Radič terminálov Koncentrátor terminálov Hostiteľský počítač Radič úloh Radič terminálov Koncentrátor terminálov Z terminálu pripojenému ku hosťovi A je možné sa pripojiť aj ku vzdialenému hosťovi B – prichádzajú skutočné počítačové siete

35. V súčasnosti je možné pristupovať ku hostiteľom z bežných PC prostredníctvom emulátora terminálu. CENTRALISTICKÉ MODELY Model host – terminálsúčasnosť-terminálová emulácia Hostiteľský počítač Radič úloh SIEŤ Radič terminálov Koncentrátor terminálov Skutočný počítač – napr. PC – vybavený softwarovým terminálovým emulátorom Z počítača pripojeného ku sieti a vybaveného softwarovým emulátorom terminálu je možné sa pripojiť ku vzdialenému počítaču a pracovať s ním ako bežný terminálový užívateľ. Podmienkou sú prístupové práva. Tento model prístupu je už veľmi blízky modelu klient – server.

36. Model host - terminál Terminálový emulátor - realizácia

37. DECENTRALISTICKÉ MODELY Model samostatných osobných počítačov Na prelome 70. – 80. rokov prichádza revolučný zlom v podobe osobných počítačov. Technologický pokrok, miniaturizácia a príchod mikroprocesorov umožňuje vznik novej výpočtovej kategórie – osobné počítače Výpočtový výkon, porovnateľný s výkonom strediskových počítačov 70.-tych rokov odrazu môže mať na svojom stole takmer každý

38. DECENTRALISTICKÉ MODELY Model samostatných osobných počítačov

39. DECENTRALISTICKÉ MODELY Model samostatných osobných počítačov Každý manager, technik či úradník má na svojom stole odrazu výpočtový výkon, ktorý postačuje na väčšinu úloh, ktoré kedy riešil pomocou počítača. Pribúda aj čisto kancelárske využitie – príprava textových dokumentov, tabuliek, grafov a správa účtovníctva a inventára. Počítač je k dispozícii stále, bez potreby zdieľať výpočtový výkon s niekym iným Každý si môže nastaviť vlastné prostredie, inštalovať a konfigurovať svoje aplikácie

40. Model samostatných osobných počítačov • Z pohľadu používateľa sa môže javiť ako centralizovaný: HW, SW, dáta aj užívateľ sa nachádzajú na jedinom mieste – kancelársky stôl • Z pohľadu firmy však ide o model veľmi decentralizovaný • dáta sú „rozprestreté“ po mnohých počítačoch vo firme, často ide o viaceré varianty toho istého súboru – dátový chaos • HW, SW bývajú často nesúrodé, rôzne verzie OS aj aplikácií, problémy s kompatibilitou pri prenose dát medzi počítačmi

41. obrázok prevzatý od J. Peterku

42. DECENTRALISTICKÉ MODELY Model samostatných osobných počítačov Tento model však popri komfortu prináša aj mnohé riziká. Prenesenie správy systému do kompetencie laikov prináša • časté havárie systému, nestabilitu systému v dôsledku zanedbávania údržby systému a nekompetentných zásahov • časté straty dôležitých dát v dôsledku zanedbávania zálohovania • úniky citlivých dát do nepovolaných rúk v dôsledku zanedbávania zásad bezpečnosti

43. DECENTRALISTICKÉ MODELY Model samostatných osobných počítačov Ďalšie nevýhody a riziká: • ten istý problém sa rieši opakovane na mnohých miestach • komplikovaný prenos dát medzi počítačmi • nemožnosť zdieľať drahé periférie (laserové tlačiarne, mechaniky CD – ROM, ...) • nemožnosť práce viacerých užívateľov nad spoločnými dátami (databázy) • dátový chaos – veľa rôznych verzií rovnakého súboru na rôznych počítačoch

44. DECENTRALISTICKÉ MODELY Model siete peer – to - peer • je to malé vykročenie od prísne decentralistického modelu ku kompromisnému riešeniu • pôvodne izolované počítače sú poprepájané do siete, kde majú všetci rovnoprávne postavenie • výpočtový model je rovnaký, ako u izolovaných PC • sieť peer – to – peer (označuje sa P2P) rieši iba problematiku prenosu dát, vzájomnej komunikácie medzi užívateľmi a umožňuje zdieľanie zdrojov • nie je nutné inštalovať server (úspora prostriedkov za nákup a prevádzku servera) • hodí sa iba pre menšie siete

45. DECENTRALISTICKÉ MODELY Model siete peer – to - peer prináša: • jednoduchší prenos dát medzi počítačmi • možnosť komunikácie medzi užívateľmi • možnosť zdieľania hardware • možnosť zdieľania súborov • možnosť zdieľania software (v obmedzenej miere – používajú sa aplikácie, ktoré neboli programované na prácu v sieťovom prostredí) • čiastočne môže riešiť problém dátového chaosu a problém zálohovania dát ( realizácia však ostáva na samotných užívateľoch, čo je nesystémové a nespoľahlivé riešenie)

46. DECENTRALISTICKÉ MODELY Model siete peer – to - peer nerieši, alebo iba čiastočne rieši: • centralizovanú správu dát (spoločnú prácu nad dátami) • centralizovanú správu systému • centralizovanú správu software • problematiku bezpečnosti • systematické centrálne zálohovanie

47. Východiská pre kompromisné modely Čo sa oplatí ponechať „v súkromnom vlastníctve“? • Pohodlie vlastného pracoviska • Bežný hardware – výpočtový výkon pre každodenné aplikácie (PC je už lacné) + bežné periférie • Časť systému a aplikácií (kancelárske aplikácie), možnosť konfigurovať si vlastné pracovné prostredie

48. Východiská pre kompromisné modely Čo sa oplatí zdieľať ? • Výpočtový výkon pre náročné aplikácie • Drahé periférie • Dáta, nad ktorými sa má pracovať spoločne (databázy, dáta informačných systémov) • Citlivé dáta, ku ktorým je treba prístup organizovať systémom prístupových práv • Zálohovacie systémy • Software, ktorý je vhodné používať spoločne (firemný informačný systém), prípadne ktorý si vyžaduje pravideľnú odbornú údržbu (aktualizácie)

49. Východiská pre kompromisné modely Aké vlastnosti musí mať spoločné prostredie ? • Zdieľanie musí užívateľovi prácu uľahčovať, nie komplikovať • Najlepšie, ak je zdieľanie „transparentné“ – užívateľ vôbec nerozozná, či pracuje lokálne, alebo so vzdialenými zdrojmi • Na to je nevyhnutné: • disponovať dostatočnými prenosovými rýchlosťami, aby práca v sieti nezdržiavala • vytvoriť pracovné prostredie, ktoré maximálne zjednoduší využívanie sieťových zdrojov (mapovanie sieťových diskov, sieťové inštalácie, ...)

50. Východiská pre kompromisné modely