Системы автофокусировки. Теоретически световой луч, сформированный микрообъективом, по законам геометрической оптики, может быть сфокусирован в бесконечно малую точку А (рис.25.6). Согласно законам физической оптики размер сечения, а следовательно и диаметр дорожек, может быть уменьшен только до значений, определяемых дифракционными явлениями.

Рис.25.6. Фокусирование луча

Если в фокусирующий объектив попадает световой пучок, то в фокальной плоскости создаётся дифракционная картина (диск Эйри) в виде концентрических колец с центром в А. На центральное пятно приходится 84% интенсивности (рис.25.7).

Рис.25.7. Распределение освещенности в фокальной плоскости

d₁=1,22  f / D,

где f - фокусное расстояние;

 - длина волны монохроматического излучения;

D - входной зрачок объектива.

Всегда имеются ограничения на диаметр объектива (вес, габариты); на увеличение размера f (ход лучей, смещение, влияние жёсткости конструкции); на уменьшение длины волны (оптика). Реально используемые полупроводниковые лазеры имеют длину волны 0,80,6 мкм (ИК - красный диапазон), то существует такое понятие как глубина резкости объектива, пропорциональная величине   D/f)². Таким образом, глубина резкости не превышает 1,5 мкм, согласно же требованиям ISO допуск на торцевое биение не должен превышать 0,3 мм. Это приводит к необходимости создания системы автофокусировки.

Исполнительная часть этой системы представляет собой подвешенную линзу объектива, которая управляется специальным электромагнитом (рис.25.8).

Рис.25.8. Магнитный подвес объектива

Структурная схема оптическая система автофокусировки представлена на рис.25.9.
Датчик представляет собой оптическую систему с астигматизмом (использование цилиндрической оптики рис.25.10). Наличие сегментированного фотоэлемента позволяет определить направление смещения луча.

Рис.25.9. Схема системы авофокусировки: И – излучатель, СД – светоделитель, Д – датчик, О – объектив.

Сравнительная характеристика различных носителей информации

Бумажные носители обладают низкой плотностью хранения и низкой механической прочностью, а следовательно, малоперспективны. Основным способ хранения информации в ЭВМ до сих пор остается магнитный. К его недостаткам относятся сравнительно невысокая плотность и большая изнашиваемость носителя плюс физическое старение независимо от степени использования.

Наиболее перспективными являются оптические носители. Среди технических характеристик наиболее важной является поверхностная плотность. Для магнитных носителей она высока в продольном направлении, но низка в поперечном. Оптические носители имеют одинаковую плотность записи во всех направлениях. В магнитных дисках 10-20 дорожек на миллиметр, в ЗУ на ОД 500-1000 дорожек на миллиметр. Она обеспечивается за счёт систем автоматической фокусировки и слежения за дорожкой.

Высокая плотность обеспечивается за счет автофокусировки и слежения за дорожкой, что позволяет легко обеспечить сменность оптических дисков. Одной из причин их долговечности является удаленность от считывающей головки (0,3-1 мм на оптическом носителе, что исключает физический контакт).

Кроме дисков на оптической записи могут использоваться микрофильмы, плотность записи которых приблизительно совпадает с плотностью записи на магнитных носителях, но их преимуществом является долговечность (до 80 лет для человекочитаемых документов).

Кроме того, применяются металло-полимерные пленки с лазерным способом записи. Они образованы напылением слоя металла на основу, после чего применяется бипольная форма записи с помощью лазера (рис.25.11).

Рис.25.11. Бипольная форма записи оптической информации

При высокой плотности записи (11 мкм) недостатком этих носителей является относительно невысокая долговечность (10 лет).

Таким образом, в настоящее время оптические диски являются наиболее перспективными и вытесняют другие носители.

CD ROM - Compact Disk Read Only Memory;

WORM - Write Once Read Many - однократная запись, многократное чтение - они же CD-RW (rewritable).

К недостаткам всех оптических носителей следует отнести чувствительность к воздушной пыли (частицы, соизмеримые размерами с информационным элементом). Они подвержены таким помехам, как царапины фотослоя и царапины подложки.

Лекция 26

Организация работы вычислительного центра

План лекции:

1. 
   Задачи, решаемые вычислительными центрами
   
2. 
   Структура и функции подразделений вычислительного центра
   
3. 
   Меры безопасности, применяемые при эксплуатации ЭВМ
   

Задачи, решаемые вычислительными центрами

Создание вычислительных центров является способом повышения эффективности работы ЭВМ. Вычислительный центр объединяет технику различных классов и специалистов по обслуживанию и ремонту ЭВМ. Необходимость организации вычислительных центров объясняется следующими причинами:

1. 
   повышается эффективность загрузки и использования ЭВМ;
   

1. 
   обеспечивается возможность быстрой замены ЭВМ в случае выхода из строя;
   

1. 
   снижаются затраты на обслуживание ЭВМ, появляется возможность закрепления техники одного класса за группой специалистов;
   

1. 
   облегчается эксплуатация ЭВМ в многосменном и круглосуточном режиме;
   

1. 
   обеспечивается возможность создания оптимальных условий эксплуатации по климатическим факторам и факторам помехозащищенности;
   

1. 
   обеспечивается возможность создания комфортных условий использования ЭВМ для обслуживания персонала;
   

1. 
   облегчается защита от несанкционированного доступа к информации, хранящейся в ЭВМ.
   

В современных условиях благодаря развитию телекоммуникаций одной из главных задач для крупных предприятий в сфере ИТ-индустрии становится создание ВЦ нового поколения или центров обработки данных (ЦОД) – Data Center. При этом должны быть решены следующие задачи:

1. 
   снижение арендной платы за территорию, занимаемую ЦОД;
   
2. 
   приближение ЦОД к ресурсам дешевой энергии;
   
3. 
   выполнение повышенных требований к безопасности;
   
4. 
   внедрение новых аппаратно-программных средств (лезвийные серверы) и каналов связи (оптоволоконные кабельные системы).
   

В связи с перечисленными факторами экономически более целесообразным представляется не реконструкция старых ВЦ, которая практически невозможна без их технологической остановки, а создание новых ЦОД на новых территориях. При этом должны быть учтены следующие факторы:

-минимизация рисков от природных и техногенных катастроф (сейсмически безопасные районы и т.п.);

-наличие квалифицированных трудовых ресурсов.

Основные группы вычислительных центров:

1. 
   вычислительный центр для научных и инженерных расчетов;
   

1. 
   вычислительный центр для управления технологическими процессами и АСУ.
   

Структура и функции подразделений вычислительного центра

Эта структура складывается в зависимости от объема, сложности, характера выполняемых работ и других факторов, она определяется имеющимся парком ЭВМ.

Крупные вычислительные центры помимо работ по обслуживанию ЭВМ, направлены также на решение математических, экономических задач, создание алгоритмической программы, разработку методов и средств диагностики. Типовая структура вычислительного центра представлена на рис.26.1.

Рис. 26.1. Структура ВЦ

В руководство вычислительного центра входит начальник и его заместители (при необходимости).

Отдел математического обеспечения занимается анализом и подготовкой наиболее сложных задач, разработкой и составлением алгоритмов, методов контроля и отладки задач.

Отдел программного обеспечения предназначен для обеспечения бесперебойной работы ЭВМ. В его функции входит: поддержание базового программного обеспечения (операционные системы и т.п.), других программ и данных (например, базы данных). Этот отдел также проводит разработки сервисных программ по тестированию и рациональному управлению периферийной техникой. Разработанные программы включаются в системное программное обеспечение машины. В функции этого отдела также может входить планирование загрузки средств вычислительной техники.

Структуры вычислительных центров могут быть различными, в зависимости от решаемых задач.

Персонал вычислительного центра может быть сгруппирован как по сменам, так и по специализации самого обслуживающего персонала, в этом случае обычно создается отдел операторов и отдел технического обслуживания, которые могут подразделяться на бригады и смены.

В функции отдела операторов входит контроль за функционированием ЭВМ и своевременный перезапуск в случае сбоев и отказов; этот отдел также занимается планированием и учетом рабочего времени, контролем поступления информации и распределением результатов вычислений по заказчикам (диспетчерская работа).

В состав технического отдела (сектора) входят группы, занимающиеся эксплуатацией и ремонтные группы (бригады). В функции группы эксплуатации входит: обеспечение пуско-наладочных работ, обеспечение диагностики при сбоях и отказах, обеспечение профилактических мероприятий, обеспечение мер по защите информации от несанкционированного доступа; выполнение мер пожарной и электробезопасности.

При высокой плотности размещения оборудования в современных ЦОД часто затраты энергии на охлаждение превосходят затраты на обеспечение вычислительного процесса. В этих условиях важной задачей технического отдела становится оптимальное размещение оборудования ЦОД, позволяющее сократить непроизводительные затраты более, чем в 2 раза. При этом должность начальника ВЦ должна совмещать высокую квалификацию как в области управления ИТ, так и в области эксплуатации зданий.

В функции ремонтной группы входит: выявление ремонтопригодности отказавших узлов, их ремонт или отправку в центр обслуживания, контроль за наличием комплектации машин, обеспечение профилактического ремонта оборудования, контроль за состоянием кабельной сети и своевременное ее восстановление, своевременная замена оборудования, вышедшего из строя, разработка технических заданий на создание вспомогательных устройств и модернизацию существующего оборудования.

В небольших вычислительных центрах обслуживающий персонал делится обычно на сектор программного обеспечения с функциями отдела и сектор технических средств с функциями в вопросах эксплуатации и ремонта.

Любой вычислительный центр является звеном производства по переработке информации для него характерен свой технологический процесс. Технологический процесс обработки информации – это совокупность операций, выполняемых в определенном порядке над информацией, начиная с момента ее поступления до получения готового продукта (результата вычислений).

Весь технологический процесс делится на четыре этапа:

1. 
   Прием входной информации.
   

1. 
   Подготовка исходных данных.
   

1. 
   Обработка информации.
   

1. 
   Подготовка выходной документации.
   

Особенностями работы вычислительного центра являются разнообразные формы поступления и выдачи информации. Возможен обмен информацией с заказчиками с помощью документов на бумажных носителях, на машинных носителях, по линиям связи.

Меры безопасности, применяемые при эксплуатации ЭВМ

Обеспечение правил безопасности – важнейший компонент вычислительного центра. В инструкции по технике безопасности в вычислительном центре указываются следующие меры безопасности:

1. 
   Порядок и нормативы установки защитного заземления (сопротивление глухозаземленной нейтрали, металлизации не должно превышать 600 мкОм, суммарное переходное сопротивление перемычек – не более 2 Ом).
   

1. 
   Сопротивление изоляции электрических цепей между собой и относительно корпуса ( не менее 20 МОм).
   

1. 
   Порядок допуска к работе с ЭВМ, инструктажа по технике безопасности и эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В, по приемам оказания медицинской помощи и приемам пожаротушения.
   

Инструкции по технике безопасности должны запрещать:

3. 
   Включение ЭВМ при неисправности систем защиты и питания.
   

2. 
   Переключение разъемов при включенном напряжении.
   
3. 
   Замену элементов и пайку при включенном напряжении.
   
4. 
   Использование электроинструмента с незаземленными корпусами и напряжением питания свыше 36В.
   
5. 
   Измерение напряжения без использования средств защиты.
   
6. 
   Прозвонка электрических цепей под напряжением (для прозвонки микросхем используется источник не более 1,5 В).
   

Пожарная безопасность вычислительного центра обеспечивается

1. Выполнением требований пожарной безопасности в помещениях с ЭВМ и хранилищем информации (по возможности выполнение всех строительных и отделочных работ из негорючих материалов, наличие противопожарных стен и перегородок, ширина проемов дверей не менее 1,5м, коридора 1,8м, высота не менее 2м, требования к системам вентиляции).

2. Выполнением правил пожарной безопасности при ремонтно-профилактических работах: необходимый инструктаж, использование негорючих моющих средств, низковольтного электроинструмента, особые условия хранения легковоспламеняющихся жидкостей, запрещение использования электронагревательных приборов и курения.

3. Системой автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения: пожарные извещатели (тепловые или дымовые), приемная станция обработки сигнала, схема подрыва пиропатронов, батарея хранения огнетушащих веществ, система для их подачи, баллоны и трубопроводы для сжатого воздуха).