Процесс обмена данными - фундаментальный технологический процесс компьютернных систем

Информационный процесс обмена данными происходит в любой вычислительной системе. Например, в персональном компьютере через системную (магистральную) шину производится обмен данными, их адресами и командами между оперативной памятью и процессором. К этой же шине через контроллеры (согласующие устройства) подключены внешние устройства (дисплей, клавиатура, накопители на гибких и жестких магнитных и оптических дисках, манипуляторы и т.д.), которые обмениваются данными с оперативной памятью. Обмен данными между устройствами ЭВМ обусловлены ограничениями функций, выполняемых этими устройствами, и должен быть запрограммирован. Выполняемая программа хранится в оперативной памяти компьютера и через системную шину передаёт в процессор команды на выполнение определенных операций. Процессор на их основе формирует свои команды управления, которые по системной шине поступают на соответствующие устройства. Для выполнения операций обработки данных процессор передаёт в оперативную память адреса необходимых данных и получает их. Результаты обработки направляются в оперативную память. Данные из оперативной памяти могут быть переданы на хранение во внешние запоминающие устройства, для отображения на дисплее или принтере, для передачи в вычислительную сеть. Напомним, что программа, адреса, команды, собственные данные в компьютере имеют одну и ту же двоичную форму представления и обрабатываются, хранятся и передаются с помощью одних и тех же устройств.

Таким образом, в компьютере все три основных информационных процесса (обработки, накопления и обмена) тесно связаны на основе общности среды передачи (системная шина) и устройств обработки и накопления. Процессами обмена данными в компьютере управляет операционная система совместно с прикладными программами (приложениями).

В компьютерах любого класса (ПК, серверы, миникомпьютеры, мэйнфреймы) информационные процессы предельно локализованы и их физическое протекание ограниченно размером конструкции ЭВМ. Поэтому процесс обмена, являющийся в ЭВМ связующим между процессами обработки и накопления, реализуется относительно просто через системную шину (шина - это жгут проводов, число которых зависит от разрядности ЭВМ) небольшой протяженности, соединяющую процессор и оперативную память непосредственно. Внешние устройства подключаются к ней через контроллеры, выполняющие функции согласования форматов данных и электрических уровней сигналов. На физическом уровне представления информационных технологий: компьютер может быть специализирован для выполнения отдельных технологических информационных процессов. Так, в настоящее время созданы специальные компьютеры, называемые „хранилища данных“, главное назначение которых накапливать громадные объёмы данных. Многопроцессорные архитектуры, реализующие параллельную и конвейерную обработку данных, предназначены для максимизации производительности процесса обработки. Технологическая же природа процесса обмена данными в современных информационных технологиях такова, что не может быть реализована на одном специализированном компьютере. Выделению процесса обмена, как базового в информационной технологии способствует бурное развитие вычислительных сетей, как локальных так и распределительных, включая глобальную сеть Internet.

Системы, состоящие из двух и более компьютеров, разнесенных в пространстве и объединенных линиями связи, называют распределительными вычислительными системами или сетями ЭВМ. Именно в таких системах процесс обмена данными реализуется в наиболее полном виде и составляет основу функционирования открытых систем. Под открытыми системами в современном мире понимается концепция объединения с помощью процессов обмена данными информационного ресурса мирового сообщества. В более узком смысле - это информационно-вычислительные сети, к которым может подключиться через компьютер любой человек Земли, любая организация, корпорация, фирма и т.д., и воспользоваться информационными ресурсами этой системы или предложить ей свой информационный ресурс. Наиболее ярким представителем такой системы является мировая вычислительная сеть Internet. Её ещё называют „сеть сетей“, так как она объединяет многие открытые системы (сети) на всех континентах нашей планеты.