§18. Системы управления

Информация передаётся от одного объекта к другому с единственной целью: для того, чтобы принимающим объектом можно было управлять. Так или иначе, но происходит именно управление, поскольку принимающий объект вынужден хотя бы принять и сохранить информацию, доходящую до него (т. е. выполнить определённые действия), если даже он никак не будет на неё впоследствии реагировать.

Объект будет называться управляющим, если он передаёт информацию другим объектам. Принимающий информацию объект назовём управляемым.

Два взаимодействующих подобным образом объекта нуждаются в третьем: таком, с помощью которого информацию можно передать. Этим объектом может являться поле, волна, или, наконец, почтовый голубь.

Если три или более подобных объекта найдены при условии, что они совместно образуют единое целое, то говорят, что наблюдается (или создана) система управления.

Определение

Система управления — это комплекс, состоящий хотя бы из трёх взаимосвязанных объектов, среди которых имеются передающие информацию, принимающие и транспортирующие её по определённым для того правилам.

Транспортирующий информацию объект в системах управления технического характера может быть далеко не однороден, и потому зачастую представляется отдельной системой управления. Он ещё называется каналом связи.

Определение

Канал связи — технологическое решение, обеспечивающее доступ управляемых объектов к информации, генерируемой управляющими объектами.

Существуют две разновидности систем управления.

  • Разомкнутые системы управления
    Рис. 18.1. Пример разомкнутой системы управления

    характеризуются тем, что, кроме канала связи, их составляют только передающие и только принимающие информацию объекты (рис. 18.1).

  • Замкнутые системы управления
    Рис. 18.2. Пример замкнутой системы управления

    (они ещё называются системы управления с обратной связью) состоят из объектов, которые могут попеременно то принимать, то передавать информацию. Если назвать передающий объект передатчиком, а принимающий — приёмником, то один и тот же объект в замкнутой системе может быть то одним, то другим (рис. 18.2).

Однако в замкнутых системах всё же вводится терминология постоянных управляющего и управляемого объектов. Управляемый объект хотя и может управлять управляющим, но: 1) инициативой первичной передачи владеет управляющий объект, и 2) управляемый объект не может влиять на другой без управляющего.

В связи с этим для управляемого объекта в замкнутых системах выделяется канал обратной связи. Основное назначение этого канала — информировать управляющий объект о своём состоянии, в т. ч. о факте исполнения или неисполнения принятых команд, а также, — часто, — о причинах неисполнения.

Канал обратной связи не всегда технологически разделяется с каналом прямой связи.

Способ использования каналов связи регламентируется протоколом связи — набором правил, определяющих способ и форму выражения (представления) передаваемой информации, а также относительные временны́е отрезки, выделяемые для трансфера информации с обеих сторон. Можно сказать, что

Определение

Протокол связи — стандарт или система взаимодействующих стандартов, определяющих способ, форму и формат действия канала связи, передающих и принимающих устройств.

Примечания

  • Стандарт в любом смысле — это прежде всего документ, содержащий правила для осуществления чего-либо.

  • Протокол связи лежит в основе любой технологии трансфера информации, поскольку каждая такая технология ориентирована, естественно, на применение в условиях определённой системы управления. К технологиям трансфера информации относятся, например, технологии передачи данных в сотовых или проводных сетях, используемые в кабельном телевидении, системах спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS. Если вспомнить лишь название одного из протоколов, который используется для просмотра страниц веб-сайтов в Интернете, — HTTP — HyperText Transfer Protocol (протокол передачи гипертекста), то можно сделать вывод о том, базу какой мощной, востребованной и полезной технологии он образует.

На заметку

Формат действия канала связи, упоминавшийся в определении протокола связи, является основой языка, посредством которого осуществляется «общение» объектов системы управления. Более подробно о языке пойдёт речь в §22.

В каждый момент времени в составе системы управления можно выделить один или несколько действующих исполнителей.

Определение

Исполнитель — это объект, имеющий уникальное имя, способный выполнить некоторые, определённые только для него, действия, согласно получаемой инструкции.

Исполнитель не просто должен «знать» некоторое количество команд, он должен обладать информацией о том, как выполняется та или иная команда (инструкция): исполнитель должен уметь соотнести получаемую команду с механизмом её исполнения, находящимся в составе того же или другого исполнителя. Другими словами, он должен обладать своей собственной системой команд.

Определение

Система команд исполнителя — набор информации, содержащий данные о том, какие инструкции может выполнить исполнитель и с каким механизмом исполнения соотносится каждая инструкция.

В составе системы управления исполнители соединяются друг с другом каналом связи, и, следовательно, должны с ним взаимодействовать, т. е. принимать информацию из канала связи и передавать её обратно. Это возможно благодаря наличию у каждого исполнителя интерфейса.

Определение

Интерфейс — комплекс возможностей интеграции исполнителя в систему управления, используемых для приёма или передачи информации.

Примечания

  • В определении интерфейса под интеграцией подразумевается включение исполнителя в систему управления, значит, присоединение его к каналу связи.
  • Интерфейсы как способы подключения к каналу связи часто имеют собственные названия.

На заметку

Многие устройства, которые присоединяются к компьютеру, имеют интерфейс USB; в данном случае речь идёт о названии конкретного интерфейса как способа подключения.

Операционная система может использовать два различных интерфейса при обеспечении работы системы управления «пользователь–компьютер»: текстовый и графический. Текстовый интерфейс позволяет отображать на экране только символы, графический — любые изображения.

Резюмируем: система управления всегда состоит из исполнителей, обладающих необходимыми интерфейсами для присоединения к каналу связи, действующему согласно протоколу связи. Протокол связи ориентирован на конкретные типы исполнителей, образующих систему управления, определяет их возможное (максимальное и минимальное) количество.

Изначально предполагается, что равные по своим возможностям исполнители, входящие в состав одной и той же системы управления, имеют равные возможности управления по отношению к приёмникам информации. Однако вполне реально накладывать ограничения на возможности управления того или иного передатчика. Это делается посредством определения прав доступа к различным объектам системы.

Определение

Права доступа — набор правил управления объектами системы, определяющих разрешения и запреты конкретному передатчику для доступа к семейству приёмников или конкретным приёмникам в зависимости от условий системы.

Примечания

  • Естественно, если протокол связи учитывает возможность проверки прав доступа до осуществления процесса управления.
  • В системе управления управляющий объект часто сам может назначать и изменять права доступа для управляемых объектов.

На заметку

В некоторых моделях многотрубочных радиотелефонов предусмотрена возможность обеспечения так называемой секретности разговора: если на одной из трубок установить подобный режим, то при одновременном включении любой другой (параллельной) трубки текущий разговор с её помощью услышать будет нельзя. Однако результативность работы этого режима чаще всего относится только к конкретной модели телефона (или к однородности используемого параллельными трубками стандарта, особенностей реализации одного и того же стандарта в трубках разных моделей), так что при включении параллельного телефона отличающейся марки никакая секретность соблюдаться не будет. Данный пример иллюстрирует ограничения, накладываемые на протокол связи.

В крупных системах управления предполагается, соответственно, большое количество управляющих и управляемых объектов. Тогда права доступа нескольких равных передатчиков могут оказаться равными. Чтобы не определять одни и те же права доступа много раз, создают группу исполнителей и формируют её политику, а затем указывают принадлежность конкретных исполнителей данной группе.

Определения

  • В структуре систем управления группа — это список, имеющий уникальное имя, содержащий имена конкретных исполнителей, за которыми утверждается определённый набор прав доступа.

  • Политика — набор прав доступа.

Примечания

  • Заметьте, что главное слово в определении группы — это список. Если этот список не содержит ни одного исполнителя, то политика, ассоциированная с группой, не относится ни к какому исполнителю.

  • Для реализации модели управления с распределёнными правами необходимо, чтобы каждый исполнитель имел своё собственное уникальное имя. Группа также должна иметь имя. И это видно из соответствующих определений! А вот политика лишь ассоциируется либо с группой, либо с конкретным исполнителем, поэтому приобретает имя, соответственно, группы или этого исполнителя.

На заметку

Несмотря на то, что исполнитель входит в группу, его собственная политика может несколько отличаться от политики группы.

Вхождение исполнителя в ту или иную группу чаще всего определяется методом его управления, т. е. зависит от управляющего объекта, но не от него самого.

Равные по своим возможностям исполнители могут отличаться ролями, которые они выполняют в системе управления.

Определение

В структуре систем управления роль — набор правил, позволяющих сосредоточить и оптимизировать деятельность исполнителя (включая его политику) в определённом контексте. 

Примечание

Несмотря на то, что роль обеспечивает преимущественно «обязанности» исполнителя, она часто сказывается на его правах доступа к другим исполнителям, так что, изменяя роль исполнителя, мы, так или иначе, влияем на его политику.

На заметку

Современные операционные системы широко используют в своей работе понятия «группа», «политика группы» и «роль». Например, для обеспечения работы компьютера в качестве обычного, защищённого от различных несанкционированных действий, предлагается авторизоваться для реализации политики «Обычного пользователя», а для назначения более широких полномочий (операционной системе и, соответственно, компьютеру) пользователю необходимо стать членом группы «Администраторы». Для серверов, назначающих права для подчас большого количества других компьютеров, выбираются роли, например, файловых хранилищ, исполнителей печати, почтовых серверов и т. д.

Определение

Авторизация — процесс определения прав исполнителя в момент его подключения к системе управления.

Примечание

Отметим, что любой авторизации должна предшествовать регистрация — процесс, с помощью которого фиксируются права доступа для конкретного исполнителя. В противном случае авторизоваться не представляется возможным.

Любая система управления, как мы уже отмечали, состоит из объектов, в т. ч. канала связи. В любой системе управления действует протокол связи и, возможно, определены права доступа объектов по отношению к другим объектам, их роли. Все составные части системы управления, непосредственно связанные с её объектами, образуют физическую структуру системы управления. То, что подразумевает под собой правила обмена информацией, составляет логическую структуру системы управления.

Определение

  • Физическая структура — система объектов, между которыми или посредством которых происходит взаимодействие (управление).

  • Логическая структура — система правил, определяющих характер и особенности взаимодействия объектов физической структуры.

Примечание

Любую систему управления необходимо характеризовать так, чтобы рассматривать при этом как физическую, так и логическую её структуру. Заметьте, что определение системы управления включает в себя представление и том, и о другом.

На системах управления, их взаимодействии в составе более обширных систем управления основано понятие информационно-коммуникационных технологий.

Определение

Информационно-коммуникационные технологии — это совокупность систем управления и знаний о способах их работы, взаимодействия с другими системами управления и применении, используемых обществом для реализации необходимых информационных процессов.

Примечание

Как видно, в определении опять же присутствует упоминание о том, что в любой технологии имеются физическая и логическая составляющие. Под физической основой технологии подразумевается оборудование, на котором осуществляется процесс (в данном случае — объекты системы управления). Логическая структура технологии не просто связана с логической структурой системы управления, на которой она основана, но и определяет, при каких условиях должна работать каждая её составная часть, чтобы требуемый процесс был осуществлён без искажений.

На заметку

Если технология приобретает большую популярность, часто и долго используется, то правила, лежащие в её основе, действительно становятся широко востребованными знаниями. Технология — чисто гуманитарное понятие!