Виды архитектурной деятельности. Основные определения и термины

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

«Орский индустриальный колледж»

ОБЗОРНЫЕ ЛЕКЦИИ

И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ И СЕТЕВОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

(наименование дисциплины)

Для специальности 080802 Прикладная информатика (по отраслям)

базовый

(уровень СПО)

Заместитель директора по учебной работе

В области информационных технологий обучения

ГОУ СПО «Орский индустриальный колледж» Черников Е.В.

Преподаватель ГОУ СПО «Орский индустриальный колледж» Катугин А.П.

Введение

Курс представляет собой введение в сетевую тематику и дает базовые знания по организации и функционированию сетей. В лекциях даны общие понятия компьютерных сетей, их структуры, сетевых компонентов в простой и доступной форме. Здесь приведены виды топологии, используемые для физического соединения компьютеров в сети, методы доступа к каналу связи, физические среды передачи данных. Передача данных в сети рассматривается на базе эталонной базовой модели, разработанной Международной организацией по стандартам взаимодействия открытых сетей. Описываются правила и процедуры передачи данных между информационными системами. Приводятся типы сетевого оборудования, их назначение и принципы работы. Описывается сетевое программное обеспечение, используемое для организации сетей. Изучаются наиболее популярные сетевые операционные системы, их достоинства и недостатки. Рассматриваются принципы межсетевого взаимодействия. Приводятся основные понятия из области сетевой безопасности.

Для подготовки курса проработан большой объем информации, расположенной на информационно-поисковых серверах Internet, и использовалась литература, приведенная в списке.

Правила выполнения лабораторных работ

Лабораторные работы выполняются каждым студентом самостоятельно в полном объеме и согласно содержанию методических указаний.

Перед выполнением работы студент должен отчитаться перед преподавателем за выполнение предыдущей работы (сдать отчет).

Студент должен на уровне понимания и воспроизведения предварительно усвоить необходимую для выполнения лабораторных работ теоретическую и практическую информацию.

Студент, получивший положительную оценку и сдавший отчет по предыдущей лабораторной работе, допускается к выполнению следующей работы.

Студент, пропустивший лабораторную работу по уважительной либо неуважительной причине, закрывает задолженность в процессе выполнения последующих практических работ.

ОБЗОРНАЯ ЛЕКЦИЯ №1

Основные определения и термины. Архитектура сетей.

Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

Сети обычно находится в частном ведении пользователя и занимают некоторую территорию и по территориальному признаку разделяются на:

Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.

Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.

В состав сети в общем случае включается следующие элементы:

Сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);

Каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

Различного рода преобразователи сигналов;

Сетевое оборудование.

Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть (рис. 1.1).

Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.

Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем . На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей:

Под информационной системой следует понимать систему, которая является поставщиком или потребителем информации.

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи .

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться – рабочая станция (client) . Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера ), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.

Рис. 0.1 Информационные и коммуникационные сети

Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом .

Каналы связи (data link) создаются по линиям связи при помощи сетевого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов или эфира. Между взаимодействующими информационными системами через физические каналы коммуникационной сети и узлы коммутации устанавливаются логические каналы.

Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал прокладывается по маршруту в одном или нескольких физических каналах. Логический канал можно охарактеризовать, как маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации.

Информация в сети передается блоками данных по процедурам обмена между объектами. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.

Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком . Трафик (traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.

Существенное влияние на характеристику сети оказывает метод доступа . Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи (кабелю).

В сети все рабочие станции физически соединены между собою каналами связи по определенной структуре, называемой топологией . Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.

Состав основных элементов в сети зависит от ее архитектуры. Архитектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети. Она предусматривает логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Архитектура определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

В основном выделяют три вида архитектур: архитектура терминал – главный компьютер , архитектура клиент – сервер и одноранговая архитектура.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации, методам доступа, видам среды передачи, скоростям передачи данных и т. д. Все эти понятия будут рассмотрены более подробно при дальнейшем изучении курса.

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

В данном курсе будет рассмотрено три вида архитектур:

Архитектура терминал – главный компьютер;

Одноранговая архитектура;

Архитектура клиент – сервер.

Архитектура терминал – главный компьютер

Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.

Рис. 0.2 Архитектура терминал – главный компьютер

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных.

Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA).

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп.

Рис. 0.3 Одноранговая архитектура

Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только операционной системы Windows 95 или Windows for Workgroups. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

Они легки в установке и настройке;

Отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;

Пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;

Малая стоимость и легкая эксплуатация;

Минимум оборудования и программного обеспечения;

Нет необходимости в администраторе;

Хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса , которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры «терминал – главный компьютер» или архитектуры «клиент – сервер».

Архитектура клиент – сервер

Архитектура клиент – сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов (рис. 1.4). Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты .

Сервер - это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов.

Рис. 0.4 Архитектура клиент – сервер

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре клиент – сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом . Им может быть программа или пользователь. На рис. 1.5 приведен перечень сервисов в архитектуре клиент – сервер.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя . Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

Рис. 0.5 Модель клиент-сервер

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение (ПО ), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером. Наиболее распространенные сетевые операционная системы:

NetWare фирмы Novel;

Windows NT фирмы Microsoft;

UNIX фирмы AT&T;

Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью.

Сети на базе серверовимеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервервладеет главными ресурсами сети,к которым обращаются остальные рабочие станции.

В современной клиент – серверной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми серверами и данными. Кроме того службы управляют процедурами обработки данных.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

Позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

Обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

Эффективный доступ к сетевым ресурсам;

Пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Наряду с преимуществами сети клиент – серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

Неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;

Требуют квалифицированного персонала для администрирования;

Имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

Следует выбрать одноранговую сеть, если:

Количество пользователей не превышает десяти;

Все машины находятся близко друг от друга;

Имеют место небольшие финансовые возможности;

Нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс-сервер или какой-либо другой;

Нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.

Следует выбрать клиент серверную сеть, если:

Количество пользователей превышает десяти;

Требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;

Необходим специализированный сервер;

Нужен доступ к глобальной сети;

Требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.

ОБЗОРНАЯ ЛЕКЦИЯ №2

Семиуровневая модель OSI.

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 2.1 представлена структура базовой модели. Каждый уровень моделиOSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.

Рис. 0.2 Модель OSI

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Модель OSI можно разделить на две различных модели, как показано на рис.2.2:

Горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;

Вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

Рис. 0.2 Схема взаимодействия компьютеров в базовой эталонной модели OSI

Каждый уровень компьютера–отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.

Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера–получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе.

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) – это единица информации, передаваемая между станциями сети. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 2.3, где Заг – заголовок пакета, Кон – конец пакета.

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

Рис. 0.3 Формирование пакета каждого уровня семиуровневой модели

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Отдельные уровни модели OSI удобно рассматривать как группы программ , предназначенных для выполнения конкретных функций . Один уровень, к примеру, отвечает за обеспечение преобразования данных из ASCII в EBCDIC и содержит программы необходимые для выполнения этой задачи.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.

Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них координирующие действия по:

Взаимодействию прикладных процессов;

Формам представления данных;

Единообразному хранению данных;

Управлению сетевыми ресурсами;

Безопасности данных и защите информации;

Диагностике программ и технических средств.

На рис. 2.4 приведено краткое описание функций всех уровней.

Рис. 0.4 Функции уровней

ОБЗОРНАЯ ЛЕКЦИЯ №3

Самая ранняя сохранившаяся письменная работа над предметом архитектуры - Де Архитектура, римского архитектора Витрувия (начало 1-го века нашей эры). По словам Витрувия, хорошее здание должно удовлетворять трем принципам firmitas, Utilitas, venustas , общеизвестный оригинальны перевод - твердость, товар и удовольствия. Эквивалентом современного языка будет:

Долговечность - здание должно быть устойчиво и оставаться в хорошем состоянии длительное время.
Функциональность – оно должно быть подходящим для целей, для которых создаётся.
Красота - это должно быть эстетично.

По словам Витрувия, архитектор должен стремиться выполнить каждый из этих трех атрибутов, а также, возможно. Леон Баттиста Альберти, который развивает идеи Витрувия в своем трактате De Re Aedificatoria , в основном рассматривал красоту, хотя орнамент также играл определенную роль. Для Альберти правилами пропорции были те, которые определяли идеализированную фигуру человека, золотую середину.

Таким образом, самым важным аспектом красоты была неотъемлемая часть предмета, а не нечто поверхностное, и оно основывалось на универсальных, узнаваемых истинах. Понятие стиля в искусстве не было развито до XVI века, до работы Вазари к 18 веку, описавшему жизни самых выдающихся художников, скульпторов и архитекторов, работы были переведены на итальянский, французский, испанский и английский языки.

В начале 19 века Огастес Уэлби Нортмор Пьюджин написал писал работу « Контрасты» (1836), в которой противопоставил современный, индустриальный мир, который он унизил, с идеализированным образом нео-средневекового мира. Готическая архитектура, считал Пугин, была единственной «истинной христианской формой архитектуры».

Английский художественный критик XIX века Джон Раскин в своей работе «Семь светильниках архитектуры», опубликованной в 1849 году, был гораздо более конкретным в своем представлении о том, что представляет собой архитектура. Архитектура была «искусством, которое так распоряжается и украшает здания, созданные людьми... что вид их способствует его психическому здоровью, силе и удовольствию».

Для Раскина эстетика имела первостепенное значение. В его работе говорится, что здание не является поистине работой архитектуры, если оно каким-то образом «не украшено». Для Раскина хорошо построенное, хорошо распределенное функциональное здание, по крайней мере, нуждалось в струнных курсах или рустикации.

О различии между идеалами архитектуры и простотой строительства знаменитый архитектор 20-го века Ле Корбюзье писал: «Вы используете камень, дерево и бетон, и с этими материалами вы строите дома и дворцы: это строительство. Но вдруг ты прикасаешься к моему сердцу, ты делаешь мне хорошо. Я счастлив, и я говорю: это красиво. Это Архитектура».

Современник Ле Корбюзье - Людвиг Мис ван дер Роэ сказал: «Архитектура начинается, когда вы бережно складываете два кирпича вместе. Там начинается».

Архитектура - это искусство возводить здания, сооружения и их комплексы для обслуживания социально-бытовых и идейно-художественных потребностей человеческого общества.

Задача архитектора - создание (иногда-совместно с инженером) самого замысла предпринимаемой постройки. Когда возникает потребность в каком -либо, здании, например, для жилья, школы или учреждения, и выбрано место для его постройки, то из всего многочисленного коллектива, которому предстоит потрудиться над его возведением, первом приступает к работе архитектор. Он составляет проект этого здания, отвечающий всем практическим требованиям, предъявляемым к нему условиями отводимой территории, назначением здания, отпускаемыми средствами и т.д.

Архитектор, разрешая практическую задачу, ставит одновременно и художественные цели, т.е. стремиться выразить в художественных формах определенное идейное содержание и придать зданию или сооружению такой облик, которой будет активно воздействовать на сознание людей.

Произведениями архитектуры являются здания различного назначения, отдельные фрагменты городской застройки и пространственная организация городов в целом, инженерные сооружения (мосты, радио- и телевизионные башни, трубы и т.п.), а также сооружения, предназначенные для художественного обогащения и благоустройства внешнего пространства (монументы, подпорные стены, террасы, набережные).

Архитектурное искусство воздействует на эмоции и сознание людей. Внешний облик зданий осознается зрителем как легкий или тяжеловесный, монументальный или интимный. Находясь внутри здания, человек воспринимает особенности решения его пространства как подавляющего или возвышающего, уютного или дискомфортного. Зная художественные закономерности архитектурного формообразования, архитектор предрешает в процессе проектирования задуманное эмоциональное воздействие здания или комплекса зданий.

Конструкция является основным компонентом архитектуры независимо от того, что строятся - жилище, гражданское или промышленное здание. Во всех случаях с помощью определенных материалов ограничивается некоторый объем и организуется внутреннее пространство для тех или иных целей. Возведенное сооружение должно иметь конкретное функциональное назначение и быть способным противостоять силам природы. Кроме этих утилитарных целей человек всегда стремился удовлетворить и эстетические требования, которые иногда превышали требования прочности и экономичности.
В настоящее время человеку служит множество зданий и сооружений, которые можно разделить на 3 группы: жилье дома; общественные постройки; производственные объекты.

Существует еще и архитектура «малых форм» (открытие лестницы и площадки, бассейны и фонтаны, навесы и беседки). «Малая» и «большая» архитектура связывается воедино искусством градостроителя.

Градостроитель - это композитор города. Композиция здания очень важна. От нее в первую очередь зависит впечатление, которое производит архитектурное сооружение. Сочетание различных объемов - высоких и низких, прямолинейных и криволинейных, чередование пространств - открытых и закрытых вот основные приемы, которыми пользуется зодчий, создавая архитектурные композиции.
В современной архитектуре происходит перестройка традиционных методов проектирования. На основе использования результатов ряда научных дисциплин (демографии, социологии, антропологии, эргономики, климатологии, строительной физики, строительной механики и др.) их системного анализа и обобщения формируются основы научной методики проектирования зданий и сооружений.

Технический прогресс в строительстве требует от инженера-проектировщика создания, новых рациональных конструктивных решений освоения, прогрессивных методов расчета конструкций, повышения эффективности проектных работ.

Семь чудес света в представлении античного общества - наиболее прославленные достопримечательности архитектуры и природы. Это (в порядке древности):

1. Египетские пирамиды в Гизе (ок 2700-1780гг. до н.э.);
2. Террасные висячие сады Семирамиды в Вавилоне (605-562гг. до н.э.);
3. Храм Артемиды в Эфесе (ок 550 до н.э.);
4. статуя Зевса в Олимпии (ок 430г. До н.э.);
5. Мавзолей в Галикарнасе (ІV в до н.э.);
6. статуя бога Солнца Гелиоса на о Родос (так называемый Колосс Родосский) высотой 37м. (ок.292-280гг. до н.э.);
7. Фараоский маяк в Александрии вероятность высотой 143м (ок 280г. до н.э.).

К сожалению, большинство из этих памятников больше не существует. На протяжении столетий неоднократно предпринимались попытки расширить круг чудес. К ним пытались причислить и Эйфелеву башню, статую Свободы в Америке, Останкинскую телебашню, Великую китайскую стену, канала и т.д. Китайская стена является крупнейшим сооружениям всех веков и народов. Безусловно, многие из технических достижений современности (например, эксплуатационный тоннель под Ла-Маншем) весьма значительны. Тем не менее опровергнуть мнение пока не удалось.
К числу, чудес можно отнести и Казахстанских сооружений: Высокогорного катка и селе защитную плотину на «Медео».

Первые города мира

После того как около 11 тыс. лет назад на Ближнем Востоке люди стали переходить на оседлый образ жизни, семьи выросли, размер поселений увеличился, появились первые города. В общинах развивалось разделение труда - ремесленники изготавливали необходимые для жизни вещи, руководители управляли жизнью общины. Люди приходили в город покупать и продавать не только выращенные в его окрестностях продукты питания, но и металлические изделия, одежду, ювелирные украшения, пряности и многое другое.

Какой город является самым древним в мирес полной достоверностью это неизвестно, но одним из самых древних является город Иерихон в Израиле: на ближнем востоке неподалеку от мертвого моря. Развалины некоторых городских стен имеют возраст более 11 тыс. лет. Это были массивные каменные сооружения высотой 7м. люди жили в нем примерно до 1500 года до н.э. Около 7 тыс.лет назад на Ближнем Востоке было много и других городов.

Первые поселения городского типа в Китае две цивилизации возникли в Азии - в Китае и в Индии. Китайская цивилизация начала развиваться более 7 тыс. лет назад, когда люди из племени шан-инь построили первые поселения в долине реки Хуанхэ (Восточный Китай).
Первые города имели немалые размеры (до 6 кв. км.) и часто имели солидные стены.

Чатал-Хююк в Малой Азии на территории современной Турции является одним из самых древних городов мира (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 Город Четал-Хююк расположенный на территории Турции

Eго точный возраст неизвестен, но сохранившиеся остатки датируются 6250г до нашей эры. Для защиты от нападений дома строили вплотную друг к другу, а вход в них находился на крыше. В случае опасности лестницы убирались.

Отрар (Турарбанд, Турар, Тарбанд, Фараб) средневековый (V-ХV) город в Южном Казахстане. Город Отрар известен всему миру как великий город, расположенный на Великом Шелковом пути соединяющий Китай с Центральной Азией и Сибирью. Китайский шелк был основным торговым товаром. Великий Шелковый путь - караванная дорога, которая появилась во втором веке до нашей эры и проходила из Сианя через Ланьчжоу и Дуньхуан, а затем раздваивалась: северная дорога, проследовав через Турфан, пересекала Памир, шла в Фергану и казахские степи; южная проходило мимо озера Лобнор по южной окраине пустыни Такла-Макан через Яркенд и Памир (в южной части) и вела в Бактрию, а оттуда - в Парфию, Индию и на Ближний Восток.

Протяженность Великого Шелкового пути превышает 7 тысяч км. До наших дней сохранились исторические сведения об Отраре как о центре науки и образования (медресе, мечети), искусства и архитектуры. Всемирно известная Отрарская библиотека находилась в этом городе.
Город был окружен стеной, имел три въезда. В эпоху завоеваний Чингисхана Отрар был полностью разрушен (1220г). В начале ХVІ века город перешел к казахом.
Город Хива расположен в Узбекистане на левом берегу Амударьи. В ІХ-Х веках Хива была столицей Хорезма. В Хиве трудились такие великие ученые-энциклопедисты, как Мухаммед аль - Хорезми, Абу Райхан Бируни, Абу Али ибн Сина (Авиценна). Величественные дворцы, мавзолеи, мечети и минареты образовали лучшие архитектурные ансамбли.

Одним из древнейших городов Казахстана является Тараз (рис. 1.2.). Остатки которого скрыты под застройками современного города Тараз. Город расположен на реке Талас и впервые упомянут византийским послом Земархом в 568 году. Через несколько десятков лет, в 630 году о нем сообщает китайский путешественник Сюань-Цзан, назвавший Тараз важным торговым центром, стоящим на Великом Шелковом пути. В VІІІ веке Тараз известен под названием Аргу-Талас, Алтын-Аргу-Талас-улуш, Талас-улуш. Тараз является укрепленным торговым городом с хорошо развитым ремесленным производством. Тараз был знаменит своей общественной баней, построенной в ХІ-ХІІ веках, которая отличалась оригинальной планировкой.

Рисунок 1.2 Древний город Тараз

В конце XIII века Тараз продолжал оставаться важным центром в монгольской империи, а затем в державе Тимура. Был он известен и позднее, вплоть до XVI века, когда земли Семиречья вошли в состав Казахского ханства.

1856г. город получил новое название Аулие-Ата «Святой дед» а в 1936 в январе был переименован в г. Мирзоян (в честь тогдашнего первого секретаря Казахстана).
В мае 1938г. городу было дано название Жамбыл, в честь народного акына Ж. Жабаева. И это название город носил до 8 января 1997 годы, когда Президент Республики Казахстана Н.А. Назарбаев принял исторический указ о переименовании г.Жамбыл в город Тараз.

Туркестан (Ясы) - средневековское (V-VІ) городище на восточной окраине современного города Туркестана в Шымкентской области. Впервые упоминается в источниках со второй половины ХVІ века с того момента, как город стал столицей Казахского ханства. В Х веке в районе Туркестана был известен город Шавгар, который являлся пригородном селением. В XIV веке центральное положение в этом регионе занимает город Ясы, который являлся пригородным селением Шавгара. Период расцвета Ясы приходится на ХVІ -ХV века, когда город интенсивно разросся, чему в немалой степени способствовал рост товарно-денежных отношений, вытеснявших натураль-ный обмен. Ясы в середине века имели собственный монетный двор.

Средневековые историки в начале ХVІ века упоминают о нем как о столичном городе правителей округа и крупном торговом центре, который также как и другие присырдарьинские города, постоянно был в центре военных столкновений. За него сражались с правителями Мавераннахра-Тимуридами- ханы Ак-Орды в ХIV -ХV веках. Именно на территории древнего Туркестана находится мавзолей- мечеть Кожа Ахмеда Яссауи - святыня мусульман всего мира, возведенная по воле Эмира Тимура. Здесь же находятся усыпальницы казахских ханов.

Многие организации испытывают постоянные трудности и находятся в постоянном поиске синхронизации целей и задач бизнеса и процессов развития своих информационных систем. Существует как бы "облако неопределенности" между определением организацией и обеспечивающей ее ИТ-инфраструктурой своих целей и задач.

Процесс транслирования этих целей в конкретные ИТ-системы часто носит очень неразвитый характер и ограничивается ежегодным бюджетным процессом, участие в котором представителей бизнеса и ИТ является основным способом общения и взаимодействия.

Рис. 3.1. "Облако неопределенности" между целями организации и информационными технологиями

Архитектура информационных технологий и архитектура предприятия в целом как раз и является основным механизмом интерпретации и реализации целей организации через адекватные ИТ-инфраструктуру и системы. Это достигается через создание определенного количества взаимосвязанных архитектурных представлений. Имеется множество методик описания архитектуры, и все они разбивают архитектуру предприятия на различное количество моделей и определений, которые относятся к таким областям, как бизнес, информация, прикладные системы, технологическая инфраструктура.

Бизнес-модели описывают стратегию организации, структуры управления, требования, ограничения и правила, а также основные бизнес-процессы, включая взаимосвязи и зависимости между ними. Т.е. бизнес-архитектура описывает на уровне предприятия в целом то, как реализуются основные функции организации, включая организационные и функциональные структуры, роли и ответственности.

Архитектура информации определяет ключевые активы, связанные со структурированной и неструктурированной информацией, требующейся для бизнеса, включая расположение, время, типы файлов и баз данных и других информационных хранилищ.

Описывает те системы, которые и обеспечивают необходимый функционал для реализации логики бизнес-процессов организации.

С точки зрения технологической архитектуры , важные модели включают описание ИТ-сервисов, которые требуются для реализации перечисленных выше трех других областей архитектуры. Причем логические модели ИТ-сервисов построены в абстрактной, технологически независимой форме и оставляют свободу для оптимального выбора конкретных технологий.

Но, в конце концов, архитектура предприятия завершается физическими моделями, которые определяются технологиями, аппаратными и программными платформами, выбранными для реализации ИТ-сервисов.

Термин "ИТ-архитектура" может означать множество близких по смыслу, но, тем не менее, различающихся понятий. Для различных людей смысл одного и того же термина может быть разным.

Одно из самых простых (словарь Уэбстера) заключается в том, что ИТ-архитектура – это "способ, который используется для организации и интеграции компонент компьютерной системы".

Еще одно определение заключается в том, что "Архитектура системы состоит из нескольких компонент, внешних свойств и интерфейсов, связей и накладываемых ограничений, а также архитектуры этих внутренних компонент". Итеративное, иерархическое построение архитектуры позволяет решить и еще одну важную задачу – облегчить ее восприятие человеком.

Рис. 3.2. Элементы архитектуры предприятия

"Архитектурный взгляд" на системы (как ИТ-системы, так и бизнес-системы) определен в стандарте ANSI/IEEE 1471-2000 как "фундаментальная организация системы, состоящая из совокупности компонент, их связей между собой и внешней средой, и принципы, которыми руководствуются при их создании и развитии".

В самом общем виде, в соответствии с определениями Gartner, архитектура – это:

1. общий план или концепция, используемая для создания системы, такой как здание или информационная система, или "абстрактное описание системы, ее структуры, компонентов и их взаимосвязей";

2. семейство руководящих принципов, концепций, правил, шаблонов, интерфейсов и стандартов, используемых при построении совокупности информационных технологий предприятия.

Обратите внимание, что первое определение сфокусировано на описании существующих и будущих систем, второе – на процессе их построения.

Еще несколько определений:

1. "Архитектура – это инвестиция в стандарты процессов, технологий и интерфейсов в целях улучшения возможностей организаций и уменьшения стоимости разработки и сопровождения информационных систем. Преимущества инвестиций в архитектуру распространяются на несколько проектов сразу, но не все эти проекты могут быть известны в момент разработки архитектуры";

2. "Корпоративная архитектура ИТ – это видение, принципы и стандарты, которыми организации руководствуются при разработке и внедрении технологий" (Giga Group);

Архитектура ИТ и принципы ее построения, с одной стороны, зависят от общих стратегических планов, бизнес-потребностей организации, общего видения роли ИТ в деятельности организации, а с другой стороны, определяют многие аспекты, такие как принятая практика по планированию капитальных затрат, обеспечение жизненного цикла систем и т.д..

Рассмотрим теперь более подробно, какие отдельные понятия в рамках представления об "архитектуре" существуют, и как они связаны между собой:

иерархия архитектур различных организационных систем;

2. соотношения между объективной реальностью и субъективным восприятием;

3. соотношения между общесистемной архитектурой и частными архитектурами.

Точно так же, как и в строительстве, существуют различные уровни архитектуры (план города, план застройки района, планы отдельных зданий), требуется дальнейшая детализация высокоуровневых определений и классификация архитектуры бизнеса и информационных технологий на различных уровнях. Таким образом, мы можем говорить об архитектуре предприятия в целом, архитектуре уровня отдельных проектов или семейства продуктов, можем говорить об архитектуре отдельной прикладной системы. И в первом, и во втором, и в третьем случае – это все архитектуры. Вопрос заключается в декомпозиции сложных систем и в том, на каком уровне принимаются те или иные архитектурные решения.

Архитектура предприятия определяет общую структуру и функции систем (бизнес и ИТ) в рамках всей организации в целом (включая партнеров и другие организации, формирующие так называемое "расширенное предприятие") и обеспечивает общую рамочную модель (framework), стандарты и руководства для архитектуры уровня отдельных проектов. Общее видение, обеспечиваемое архитектурой предприятия, создает возможность единого проектирования систем, адекватных, с точки зрения обеспечения потребностей организации, и способных к взаимодействию и интеграции там, где это необходимо. Чуть позже мы вернемся к определению понятия архитектура предприятия.

Архитектура уровня отдельных проектов определяет структуру и функции систем (бизнес и ИТ) на уровне проектов и программ (совокупностей проектов), но в контексте всей организации в целом, т.е. не в изолированном рассмотрении индивидуальных систем. Архитектура уровня отдельных проектов детализирует, соответствует и существует в рамках архитектуры предприятия.

Архитектура прикладных систем определяет структуру и функции приложений, которые разрабатываются с целью обеспечения требуемой функциональности. Некоторые элементы этой архитектуры могут быть определены на уровне архитектуры предприятия или архитектуры отдельных проектов (в форме стандартов и руководств) в целях использования лучшей практики и соответствия принципам всей архитектуры в целом.

Рис. 3.3. Уровни принятия архитектурных решений

Отличительной характеристикой решений, принимаемых в отношении архитектуры, является то, что эти решения должны приниматься с учетом широкой, или системной, перспективы. Любое решение, которое может быть принято локально (например, в рамках подсистемы), не является архитектурным для системы в целом. Это позволяет делать различие между детальным проектированием и принятием решений по поводу практической реализации системы, с одной стороны, и архитектурными решениями – с другой. Первые решения имеют локальное влияние, а вторые – систематическое. Поэтому для проектных решений нужна соответствующая более широкая перспектива, позволяющая учесть системное влияние решений более высокого уровня, что дает возможность достичь желаемого уровня компромиссов и соглашений между составными частями для обеспечения должного уровня качества системы в целом.

Например, если система, которую мы рассматриваем, является прикладной программной системой, то свобода принятия решений, которые могут приниматься на уровне отдельных ее компонент или модулей, должна быть предоставлена соответствующим разработчикам этих подсистем.

Архитектор прикладной системы должен рассматривать вопросы, которые важны для системы в целом.

Если предметом рассмотрения является архитектура проекта или некоторого решения (например, проект создания портала организации, который интегрирует информацию из некоторого количества информационных систем), то решения по поводу архитектуры отдельных прикладных систем должны приниматься, соответственно, разработчиками этих систем. На уровне архитектуры проекта должны рассматриваться только те вопросы, которые имеют систематическое значение или важны для проекта в целом. Например, в нашем примере с порталом это могут быть решения о структуре метаданных, которыми должны руководствоваться все прикладные системы для того, чтобы информация из этих систем могла бы быть опубликована на едином портале.

В этом смысле, чтобы еще раз уточнить предмет содержания данного курса, можно сказать, что мы обсуждаем вопросы и подходы, которые относятся, в основном, к уровню предприятия в целом. При этом под предприятием понимается организация (или государственное ведомство) со всей совокупностью ее информационных систем, либо государство (регион, город) с соответствующей совокупностью информационных систем ведомств.

Определяющей характеристикой, которая отличает архитектуру предприятия (или Корпоративную архитектуру) от других типов архитектур является соответствующий корпоративный масштаб и охват. Она пересекает и пронизывает все внутренние организационные границы: границы различных бизнес-подразделений и границы отдельных функций.

Каждая информационная система представляет собой сложный, комплексный объект, который к тому же динамически изменяется во времени. Таким образом, архитектура будет представлять собой некоторую модель реальной системы, которая динамически изменяется, сохраняя соответствие оригиналу, как показано на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Архитектура как модель реальной информационной системы

Второй постулат заключается в том, что выделяются два понятия:

1. собственно архитектура информационной системы – как объективная реальность, включающая существующие компоненты и их связи;

2. описание архитектуры (architecture description) – отражение объективной или планируемой реальности в какой-либо документированной форме.

Взаимосвязь этих понятий иллюстрируется на рис. 3.5

Рис. 3.5. Описание архитектуры как проекции реальности

Разделение этих понятий приводит к интересным следствиям. Архитектура системы (внешняя область – Рис. 3.5) по определению является бесконечно сложным, глубоким и неявным понятием. Только часть этого общего понятия, которая в принципе доступна для восприятия архитекторами, может быть переведена в явную документируемую форму – модель или набор моделей с неизбежными упрощениями, ограничениями и субъективными искажениями.

Таким образом, ИТ-архитектура существует независимо от предпринимаемых в организации проектов по ее описанию, упорядочиванию и развитию. Обратимся еще раз к аналогии со строительством: отсутствие решений в области ИТ или бессистемное их принятие на практике приводят к появлению "зоопарка" аппаратных средств и приложений, напоминающих спонтанную застройку в условиях отсутствия градостроительных планов, появление вагончиков и "шанхаев" со всеми вытекающими последствиями.

В дальнейшем мы будем использовать термин "архитектура", который, в зависимости от контекста, может означать как существующую реальность, так и соответствующее описание.

Еще одно формальное определение приведено в стандарте IEEE 1471 Института инженеров-электриков и электронщиков, который предоставляет метамодель для определения архитектуры.

Этот стандарт определяет такие абстрактные элементы архитектуры, как представления, системы, среды, обоснования, заинтересованные стороны и т.д. в соответствии со схемой, показанной на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Рамочная модель разработки архитектуры по IEEE 1471

В соответствии с этим представлением система обладает некоторой архитектурой, которая может быть определенным образом описана с различных точек зрения в зависимости от интереса тех людей (участников), которые рассматривают архитектуру системы. Каждой точке зрения на архитектуру системы соответствует определенное представление, основу которого составляет некоторый набор моделей.

Разработки системной архитектуры близко по смыслу понятию Системное проектирование. Вообще говоря, Системное проектирование (Systems Engineering – это междисциплинарный подход и средства, предназначенные для создания успешных систем. Он фокусируется на определении нужд потребителя и требуемой функциональности в начале цикла разработки, на документации требований, с переходом к конструкторскому синтезу и комплексной аттестации системы при полном учете таких проблем, как функционирование, производительность, испытания, изготовление, затраты и планирование, обучение и сопровождение, вплоть до вывода из эксплуатации. Системное проектирование интегрирует все нужные дисциплины и группы специалистов в командные усилия, формируя структурированный процесс разработки, который выполняется от создания концепции до осуществления продуктивной работы системы. В системном проектировании учитываются как нужды бизнеса, так и технические потребности всех клиентов для получения качественного продукта, который отвечает потребностям пользователей.

Под "программной архитектурой" , опять же в зависимости от контекста, может пониматься как архитектура взаимодействия приложений в рамках информационной системы предприятия (т.е. архитектура приложений), так и архитектура программных модулей или архитектура взаимодействия различных классов в рамках одного приложения. Каждая из отмеченных архитектур, в свою очередь, может рассматриваться с тем или иным уровнем детализации и под определенным углом зрения. Так, для программной архитектуры традиционными являются следующие перспективы или уровни описания архитектуры:

1. концептуальная архитектура определяет компоненты системы и их назначения, обычно в неформальном виде. Это представление часто используется для обсуждения с нетехническими специалистами, такими как руководство, бизнес-менеджеры и конечные пользователи функциональных характеристик системы (что система должна уметь делать, в основном, с точки зрения конечного пользователя);

2. логическая архитектура выделяет, прежде всего, вопросы взаимодействия компонент системы, интерфейсы и используемые протоколы. Это представление позволяет эффективно организовать параллельную разработку;

3. физическая реализация , которая описывает привязку к конкретным узлам размещения, типам оборудования, характеристикам окружения, таким как, например, используемые операционные системы и т.п.

Все эти "частные" архитектуры – системная архитектура, программная архитектура – представляют, тем не менее, существенный интерес для нашего внимания, так как опираются на одни и те же подходы и методы, а также используют сходные средства описания и представления результатов.

Архитектура предприятия (Корпоративная архитектура)

ЛЕКЦИЯ №1

СУЩНОСТЬ АРХИТЕКТУРЫ, ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «АРХИТЕКТУРА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ».

План лекции.

1. Основные понятия архитектуры.

2. Задачи архитектуры.

1. Основные понятия архитектуры .

Строительство относится к наиболее древним видам человеческой деятельности, а это значит, что уже много тысячелетий тому назад закладывались основы архитектуры.

Начало архитектуры как искусства появилось на высшей ступени варварства, когда в строительстве начинают действовать не только законы необходимости, но и законы красоты.

За многие тысячелетия своего существования архитектура понималась и определялась по-разному, но всегда в зависимости от тех задач, которые ставились перед ней на конкретном историческом этапе развития общества.

Слово «архитектура » происходит от греческого слова «architecton », что значит «главный строитель». Синоним его – русское «зодчество » от слова созидать.

Классическим определением архитектуры служила фраза “искусство строить здания ”, а также данное римским теоретиком архитектуры (1в.н.э.) Марком Витрувием определение задач архитектора:

“... Все это должно делать, принимая во внимание прочность, пользу и красоту”.

И если эти задачи в строительном понимании, разумеется, имеют значение и для нашего времени, то определение, безусловно, не характеризует того, чем же занимается современная архитектура.

В той или иной мере определениями архитектуры являются:

“Архитектура – есть искусство организовывать пространство, и она реализует себя в строительстве”. Огюст Перре.

“Архитектура – тоже летопись мира: когда молчат уже и песни и предания и когда уже ничто не говорит о погибшем народе” Н. Гоголь.

Среди определений архитектуры данных в разное время разными людьми и часто не архитекторами есть и такие как:

Архитектура – искусство, доходящее до божественного.

Архитектура – украшение, которое строят.

Архитектура – песнь взволнованного разума.

Можно выделить и ряд других определяющих задачи архитектуры:

архитектура – свет,

архитектура – строительство,

архитектура – среда,

архитектура – деятельность.

Вероятно, односторонне определить архитектуру невозможно. Становится ясным, что это многосложное явление, где переплетаются и слиты воедино качественно разные материалы и духовные явления. Т.е. мы имеем дело со сложной соподчиненной системой. И вероятно в архитектуре выступают в двуединстве и материальное и духовное. Причем, это то и является наиболее важным. Эти стороны архитектуры не равнозначны. Материальное имеет для общества решающее значение. Архитектурные сооружения и комплексы, целые города и поселки нас интересуют как пространственная среда для жизненных процессов общества. Вместе с тем архитектурные сооружения и ансамбли обладают своеобразной выразительностью, являются произведениями архитектурного искусства.

Поэтому при рассмотрении определения архитектура, исходя из задач стоящих перед ней на данном этапе исторического развития, будем основываться на следующем определении:

Архитектура – это создаваемые в процессе проектирования и строительства архитектурные сооружения и комплексы, в которых инженерно-конструктивными средствами создается пространственная организация труда, быта и культуры, причем одновременно возникает своеобразное специфическое выражение этой среды как искусства.

Это определение может быть условно формализовано в виде схемы.

а – архитектурный замысел и проектирование Архитектурное проектирование – область духовного производства, требуемого сочетания инженерных и социальных расчетов с художественным творчеством.

с– строительство (материальное производство) – реализуется в конструкциях, но к ним не сводится.

Итак, архитектурное проектирование – моделирует, строительство реализует (причем общество интересуют не сами конструкции, а то пространство, что они ограждают).

Вторым аспектом архитектуры как системы является объект архитектуры (среда).

Материально-техническая природа строительства прямо реализуется в инженерно-конструктивной подоснове сооружений ПР – прочность. Реальное архитектурное сооружение немыслимо без инженерных конструкций, но никак не сводится к ним.

Куда сложное обстоит дело с определением социальной природы назначения жилых и общественных сооружений.

Сложность здесь в том, что социальные процессы, протекающие в жилище, школе, театре, качественно многообразны. И все же в этой широкой сфере, которую Витрувий обозначил емким словом “польза”, есть определенная общность: все здания и сооружения вызваны к жизни общественными потребностями, созданы в результате строительства как вида производства материальных благ и являются именно материальными благами.

П – польза , социально-функциональная подоснова.

Т.о., основное социальное назначение архитектурных сооружений – являть собой материальные (и культурные) блага, служащие для пространственной организации почти всех социальных процессов – труда и быта, развлечений и культуры и т.д. В том и состоит главная материальная функция самых разнообразных архитектурных сооружений.

У – утилитарные (практические) функции.

Но архитектурные сооружения должны обладать, кроме того, и художественными качествами – А – “архитектура как искусство”. Художественная сторона архитектуры в большей мере выражает социальное назначение разных типов сооружений, конструктивный строй (тектонику) сооружений, а также ряд общих социально-художественных идей: гуманизм, демократизм, представления об эстетическом идеале эпохи “застывшая музыка”. Т.о. архитектура всегда и закономерно должна быть искусством и уже поэтому – культурным благом, создавать художественные ценности.

Главное в архитектуре для общества – это двуединство социального материального назначения и художественной выразительности. Однако бывает, что зодчие забывают об этом и в результате впадают или в грех декоративизма, украшательства, эклектики (конец 30-х и 40 г.г.) - рабочие клубы советские зодчие воздвигали в виде помещичьих хоромов и т.д. или же пренебрежение. художественной выразительностью привело к упрощенчеству “голому” конструктивизму – “черемушки”.

Ставя основной задачей организацию материального пространства для практических целей, архитектура одновременно служит и средством эмоционального воздействия на человека, удовлетворяя, таким образом, не только его материальные, но и духовные запросы, в частности эстетические, являясь одним из видов искусств.

Значение архитектуры как фактора, оказывающего влияние на сознание людей в общественной жизни и в быту, определяется повседневным, неизбежным, непрерывным воздействием ее на человека. Человек живет, работает, отдыхает, постоянно испытывая на себе ее влияние. В этом отличии архитектуры от других видов искусств, оказывающих временное воздействие, поддающееся регулированию.

Архитектура определяется теми условиями, в которых она возникает и развивается, и в первую очередь общественными отношениями, а также материальными факторами – уровнем развития производительных сил, состоянием строительной техники, природными условиями. Социально-экономическая обусловленность архитектуры способствует выявлению особенностей и черт, присущих каждому общественному строю. Это сказывается в преобладании в тех или иных типов сооружений, их функциональном содержании, в способах решения эстетических задач. Образная выразительность, способность воздействовать на чувства, а через них на сознание людей делает архитектуру серьезным идейным оружием. Это свойство архитектуры широко использовалось господствующими классами в разные исторические эпохи. Так архитектура Древнего Египта являлась отражением технократического, абсолютного строя, господства касты жрецов. Монументальные сооружения (например, пирамиды) были призваны утверждать могущество обожествленных властителей.

Архитектурный образ проектируемого объекта зачастую раскрывается с помощью монументального искусства: живописи, скульптуры. И в этом смысле архитектура – это синтез искусств, строительного и монументального.

Архитектурный образ - выявленная художественными средствами идейная и материальная сущность сооружения; художественная выразительность объекта.

Основой архитектурного образа является архитектурная композиция.

Архитектурная композиция – взаимосвязь объемно-пространственных и планировочных элементов здания (сооружения) или элементов среды связанных идейной задумкой и назначением.

Художественная выразительность здания построена на законах архитектоники.

Архитектоника – художественный способ композиции, построенный на единстве конструктивной и художественно-образной формы.

Функциональная, конструктивная и эстетическая особенности архитектуры изменялись в ходе истории и воплощались в архитектурном стиле.

Архитектурный стиль – совокупность основных черт и признаков архитектуры определенного времени и места, проявляющихся в особенностях ее функциональной, конструктивной и художественной сторон (приемы построения планов и объемов композиций зданий, строительные материалы и конструкции, формы и отделка фасадов, декоративное оформление интерьеров).

С древнейших времен и вплоть до середины XIX века господствующую конструктивную основу архитектуры составляла стоечно-балочная система.

Принцип сочетания вертикали-опоры и горизонтали-балки остается неизменным и в легких деревянных колоннах китайского и японского дома-павильона, и в массивных колоннах египетских храмов, достигавших 20 м в высоту и по форме уподобленных лотосу. Декоративность, свойственная архитектуре раннего периода её развития, – это попытка скрыть, декорировать стоечно-балочную конструкцию за формами, заимствованными у природы. Зодчие на протяжении долгих веков не решались открыть строгую красоту самой конструкции. Впервые открыть конструкцию стало возможным в Древней Греции, родине архитектурного ордера.

Архитектурный ордер –художественно осмысленный порядок размещения несущих и несомых элементов стоечно-балочной конструктивной системы, их структура и художественная обработка.

Формы античного ордера являются универсальными по отношению к материалу: они воспроизводят работу стоечно-балочной конструкции в камне, дереве, бетоне.

Однако при всей эстетической гармонии античного ордера возможности применения его ограничены относительно небольшими размерами перекрываемого пролета. В развитие этой задачи римляне впервые соединили ордер со стеной и обратились к опыту стран Древнего Востока, Месопотамии, Персии, для которых традиционными являлись купольные конструкции перекрытий.

Бетонный купол римского Пантеона (125 г.н.э.) с диаметром основания 43 м стал первой в истории человечества большепролетной конструкцией.

Купол – пространственная несущая конструкция покрытия, по форме близкая к полусфере или другой поверхности вращения кривой (эллипса, параболы и т.п.). Купольные конструкции позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор.

Аркада – ряд одинаковых по размеру и форме арок, связанных между собой, опирающихся на колонны или столбы; нашла широкое применение при устройстве открытых галерей, опор мостовых сооружений.

Ордерная аркада – аркада в сочетании с накладным ордером.

Аркатура – украшение стены в виде ряда декоративных арок.

2. Задачи архитектуры.

Главная и извечная задача архитектуры – поиск оптимальной взаимосвязи функции и формы . То, что мы привыкли считать и называть архитектурой, – это форма архитектурного произведения, граница между внешним и внутренним пространством. Организация внутреннего пространства и определяет характер функционального использования архитектурного сооружения, а значит его человеческую полезность. Таким образом, объект архитектуры, архитектурное пространство несет не только утилитарный смысл, но и конструктивную основу, художественное содержание.

Вся история архитектуры – это история поиска гармоничного единства функции, конструкции и формы, обозначенного триадой Витрувия. Недооценка формы, ее красоты, в угоду соображениям пользы, нарушает единство и гармонию архитектуры, оборачивается социальным дискомфортом, функциональной неполноценностью архитектурного произведения. И наоборот, что выгодно для строителей и производственников, – не всегда совпадает с удобствами, пользой, эстетическими качествами, которые сформулировал Витрувий в своей триаде.

Функция, конструкция, форма – три составляющие единого архитектурного произведения , которые и определяют три основные группы его характерных качеств:

– функциональные (удобство, польза);

– конструктивные (прочность, экономичность);

– эстетические (красота, художественный образ, выражающие идейное содержание).

От функционального назначения (жилое, общественное или промышленное здание) зависит тип архитектурного сооружения, его композиционное решение: количество, состав помещений в нем, их взаимное расположение и размеры.

Долгое, на протяжении тысячелетий, использование камня как основного строительного материала ограничивало возможности архитектурных конструкций, размеры зданий и сооружений, их формы, перекрываемые пролеты, общее композиционное решение. С началом применения в строительстве металла и железобетона связывают новую эпоху в архитектуре, эпоху неограниченных конструктивных возможностей, свободных архитектурных форм, больших внутренних объемов и новой эстетики.

Архитектуре свойственно сочетание лучших традиций предшествующих стилей с новыми решениями в процессе формирования новых архитектурных направлений. Так, античный ордер надолго стал поистине международным эталоном красоты, образцом эстетической выразительности, конструктивной, рациональности для ряда архитектурных стилей.

3. Задачи и содержание дисциплины “Архитектура зданий и сооружений”.

Изучение дисциплины “Архитектура зданий и сооружений” – одно из основных направлений профессионального формирования инженера-строителя. Она синтезирует в себе знания, полученные студентами по всем другим специальным дисциплинам.

В дисциплине “Архитектура зданий и сооружений” изучается предмет будущей творческой деятельности инженеров-строителей – проектирование и строительство гражданских и промышленных зданий и сооружений.

В недалеком прошлом всеми этими вопросами занимался один человек, обычно архитектор. В дальнейшем, по мере развития науки и техники, увеличения размеров зданий, усложнения их конструктивных форм и оборудования один специалист уже не мог квалифицированно решать все многообразные архитектурные и инженерные задачи, связанные с проектированием и возведением зданий. В настоящее время в проектировании и строительстве зданий участвует большой коллектив специалистов – инженеры разного профиля и архитекторы.

Инженеры-геологи и геодезисты дают необходимые данные о месте строительства – технические характеристики геологических и гидрогеологических условий, размеры и рельеф участка, отведенного под строительство. В процессе проектирования архитектор составляет планы будущего здания, его объемно-пространственную композицию, создает художественный образ сооружения; инженер-строитель воплощает объемно-планировочное решение в материалах и конструкциях, рассчитывает их на прочность, устойчивость и т.д.; специалисты по теплогазоснабжению и вентиляции, водоснабжению и канализации проектируют санитарно-техническое оборудование; инженеры-механики и инженеры-электрики – инженерное оборудование (например, лифты) и электрооборудование (электроосветительные, электросиловые, телефонные и радиосети, пожарную сигнализацию и т.п.). В объемно-планировочном решении часто принимают участие инженеры-технологи, например, машиностроители, если проектируется автомобильный завод, поскольку объемно-планировочное решение зависит от технологии производства, но это только проектирование. В дальнейшем процессе строительства также участвуют все перечисленные специалисты, руководя возведением конструкций, монтажом систем санитарно-технического и инженерного оборудования здания. К этому коллективу надо также отнести инженеров-технологов-строителей, создающих на заводах строительные изделия и детали, из которых строится (собирается) здание.

Все специалисты, участвующие в проектировании зданий, должны хорошо представлять себе объект своего труда, знать в нужном объеме область деятельности каждого специалиста, чтобы находить согласованные решения и получить в итоге оптимальную объемно-пространственную структуру здания в целом и его отдельных элементов.

Особенно тесное взаимодействие необходимо между архитектором и инженером. Развитие архитектуры и строительной техники протекает в диалектическом взаимодействии, т.е. возникновение новых типов зданий способствует созданию новых материалов и конструкций, которые, в свою очередь, стимулируют появление новых типов зданий, новых архитектурных форм. Это диалектическое единство строительной техники и архитектуры – необходимое условие для их прогрессивного развития. Если конструкция в архитектуре прошлого имела большие запасы прочности в виде излишнего, инертного по отношению к работе конструкций материала, то современные конструкции и направление их дальнейшего развития основаны на всемерном использовании прочностных свойств материала и формы конструкции, где этот материал работает наивыгоднейшим образом. Отсюда и архитектурное формообразование происходит за счет использования конструкции в ее наиболее чистом виде, освобожденном от неоправданных условиями статической работы элементов, широко используемых в прошлом в декоративных целях. Иначе говоря, архитектура сооружения, его выразительность, привлекательный внешний вид или интерьер во многом определяются конструкцией, над которой работает инженер-строитель.

От конструктивного решения здания зависят также его функциональные качества, качества той искусственной среды, которая создается для труда и отдыха человека. И в решении этих проблем также требуется тесное взаимодействие между архитектором и инженером. Поэтому инженер обязан знать основы архитектуры, понимать тенденции ее развития, чтобы успешно решать творческие задачи по созданию удобных, красивых, прочных и экономичных зданий и сооружений.

В соответствии с этим дисциплина “Архитектура зданий и сооружений” включает изучение основ их архитектурного проектирования, т.е. принципов объемно-планировочной структуры зданий, их внешнего вида и внутреннего облика (интерьера) в тесной связи с конструктивным решением. Рассматриваются все виды конструкций гражданских и промышленных зданий, но в разных аспектах, с разной степенью подробности, их классификация, области применения, принципы работы конструкций в сооружении, их роль в формировании объемно-планировочного и архитектурно-художественного решения здания и общие технико-экономические характеристики.

Вопросы теплопередачи, воздухопроницаемости и влажностного состояния конструкций, вопросы звукоизоляции, а также акустики и светотехники – предмет изучения “Строительной физики”.

Основная задача строительной физики – научное обоснование применения в строительстве таких материалов и конструкций, а также выбора таких размеров и формы помещений, которые обеспечили бы оптимальные температурно-влажностные, акустические и светотехнические условия в помещениях соответственно их функциональному назначению.

Следовательно, строительную физику можно рассматривать как дисциплину, содержащую часть теоретических основ архитектуры. Поэтому она включена в дисциплину “Архитектура зданий и сооружений” как его неотъемлемая составляющая.

Таким образом, в соответствии с квалификационной характеристикой инженер-строитель должен:

понимать эстетические, функциональные, технологические и экономические основы архитектуры и видеть главные тенденции ее развития;

знать технологические и физико-технические основы проектирования зданий и сооружений;

уметь пользоваться технической, нормативной и научной литературой.

Цель изучения дисциплины “Архитектура зданий и сооружений” будущими инженерами-строителями:

дать глубокие знания в области архитектурных и конструктивных структур зданий и сооружений;

выработать навыки проектирования гражданских и промышленных зданий и сооружений;

ознакомить с современными тенденциями развития архитектурных конструкций в связи с историей мировой архитектуры.

Другими словами цель изучения дисциплины “Архитектура зданий и сооружений” состоит в обучении проектированию архитектурно-строительной части зданий и сооружений и их составляющих элементов без рассмотрения конструирования и расчетов этих элементов (балок, ферм, элементов каркаса и т.д.).