Информатика и её место в мире.

Введение в специальность.

Информатика и её место в мире.

Термин – информатика.

Информатика как наука об информационных технологиях.

Прикладная информатика.

Информатика обуславливает основные этапы развития общества.

Информатика – наука об информационных технологиях (ИТ).

ИТ – процессы получения, передачи и обработки информации.

Информатика сегодня – это важнейшая сфера общественного производства, которая охватывает отрасли, создающие средства информатики, отрасли, производящие информацию, и отрасли, предлагающие ИТ населению.

Прикладная информатика – раздел информатики, занимающийся вопросами получения, передачи и обработки информации в интересах решения конкретных задач и в интересах потребителя. Фактически большая часть практической деятельности человека в той или иной степени связана с различными аспектами прикладной информатики.

 

Информатизация, как процесс, обеспечивающий переход от индустриального к информационному обществу.

Мировое состояние информатизации.

Рынок информационных продуктов и услуг.

Влияние рынка на информатизацию.

Стимулирующее влияние на формирование рыночной экономики оказывает влияние региональный рынок информационных продуктов и услуг, включающий средства ВТ и информатики. Этот рынок позволяет на практике выявить наиболее рациональные формы реализации экономических отношений и сформировать первоначальный капитал, который может быть инвестирован в другие сферы.

В свою очередь переход к рыночной экономике оказывает ускоряющее влияние на процесс информатизации региона. Это связано с резко возрастающей информационной потребностью населения, предприятий, учреждений и организаций региона и, как следствие, заинтересованностью потребителей в проведении информатизации. Это позволяет изыскать в регионе и привлечь необходимые материальные и денежные ресурсы на осуществление информатизации. Формирование рынка в регионе подтолкнёт развитие рынка информационных услуг и продуктов, как составной своей части, что в свою очередь ускорит процесс информатизации в регионе.

 

Информатика как наука.

Разделы информатики.

Информатизация, как научная проблема.

Информатизация – это не только научная, но и социальная проблема, так как информатизация глубоко затрагивает интересы практически всех слоёв общества. Информатизация способна кардинально изменить как труд, так и сам образ жизни человека, поэтому информатизация требует проведения соответствующей работы среди населения по подготовке к участию в информатизации, восприятию последствий информатизации, восприятию необходимости жить в информационном обществе.

Подготовка населения к информатизации предусматривает:

• формирование и развитие информационных потребностей и интересов населения, в том числе формирование спроса изучение рынка информационных услуг и реклама этих услуг,
• подготовка специалистов по информатике,
• подготовка специалистов по обслуживанию информационной техники, информационных систем и инфраструктуры.
• переподготовка специалистов, потребности в которых сокращаются в процессе информатизации,
• просвещение и обучение реальных и потенциальных пользователей информационной техники и информационных систем (ИС),
• формирование общественного мнения в пользу информатизации.

Конечной целью подготовки населения к информатизации должно стать зарождение и формирование информационной культуры, начальной ступенью которой является всеобщая компьютерная грамотность населения.

 

Заключение.

Информатизация, как процесс преобразования общества, информатика, как наука и рыночная экономика, как инструмент развития страны оказываются тесно взаимосвязаны, и это необходимо учесть при выработке научно-технической и экономической политики в регионе и стране.

ВТ. История развития.

Понятие ВМ.

Вычислительная машина (ВМ) – физическая система (устройство или комплекс устройств), предназначенная для автоматизации процесса алгоритмизации, обработки информации и вычислений.

Физические системы, применяемые для вычислений, могут быть механическими, пневматическими, гидравлическими, электрическими, электронными, оптическими или смежными.

Общая схема вычислительных машин:

 

физический процесс

вход выход

 

программа

 

 

Аргументы, заданные в математической зависимости, изображаемые с помощью физических величин, подаются на вход. В машине протекает такой физический процесс, при котором измерение переменных величин в тех или иных частях машины даёт результаты вычислений, передающиеся на выход.

Простейшими ВМ являются машины для выполнения отдельных операций и имеющие ручной ввод данных. Наиболее сложными и универсальными являются ВМ с автоматическим управлением.

 

память промежуточных результатов

 

 

 

 

 

 

Характерной особенностью машин с автоматическим управлением является полная автоматизация всего вычислительного процесса. Вычислительный процесс выполняется по специальной программе. Устройство для математических вычислений часто называют процессором. Помимо процессора в машине имеются ЗУ для хранения программ, исходных данных, промежуточных результатов вычислений УУ обеспечивает автоматическое выполнение вычислительного процесса

 

Классификация ВМ.

Все ВМ от простейших до самых сложных можно классифицировать по двум основным признакам – по методу решения задач и по форме представления обработанной информации. В зависимости от метода решения задач различают вычислительные машины с аналоговым и программно-управляемым методами решения. По форме представления информации вычислительные машины можно разделить на машины непрерывного действия, или аналоговые (АВМ) и машины дискретного действия, или цифровые (ЦВМ).

В основу аналогового метода решения задач положена теория математического моделирования. Эта теория опирается на подобие математических описаний реального объекта и его модели. При аналоговом методе определённые математические зависимости выбирают определённый набор функциональных блоков, взаимная связь между которыми не изменяется.

Программно-управляемый метод основан на использовании числовых методов математического анализа и заключается в том, что определённой математической зависимости соответствует определённая последовательность выполнения простейших арифметических операций. Эта последовательность называется алгоритмом вычислений, который осуществляется в результате изменения в процессе решения взаимной связи отдельных устройств и блоков.

Данные, с которыми оперируют аналоговые вычислительные машины, представлены в непрерывном виде. В подобных машинах представление информации реализуется заменой математических величин некоторыми физическими значениями.

Данные, с которыми оперируют ЦВМ, представлены в дискретном виде. В данных машинах непрерывное изменение аргументов представлено в виде последовательности цифровых значений. В ЦВМ обрабатываются данные, представленные в виде цифровых кодов.

Наиболее широкое распространение в практике обработки информации получили именно эти машины. Аналоговые же закончили свою эпоху в 60-х годах прошлого века.

ЦВМ можно разделить в зависимости от способа управления на машины с ручным управлением, машины с жёсткой программой и универсальные машины, вычисления в которых производятся по заранее созданной программе. Такие машины обеспечивают полностью решение задач от ввода исходных данных до получения результата. Универсальные ЦВМ называются универсальными, потому что они обладают алгоритмической универсальностью. С помощью универсальных цифровых машин производятся вычисления и обработка информации практически во всех сферах человеческой деятельности.

 

АВМ.

АВМ – это вычислительные машины, которые обрабатывают информацию, представленную в аналоговой, то есть в непрерывной форме.

АВМ – некоторая специально сконструированная материальная система или модель, предназначенная для воспроизведения, то есть моделирования определённых соотношений между непрерывно меняющимися физическими величинами (машинными элементами, которые являются аналогами соответствующих математических переменных решаемых задач).

В зависимости от физического процесса, положенного в основу модели, различают следующие АВМ: электрические, электронные, гидравлические, механические. В электрических АВМ используется электрическое напряжение в качестве переменной величины.

АВМ имеют свою историю. Первая АВМ (машина Буша) была построена в 20-х годах прошлого века. В 1904-м году русский математик Крылов сконструировал первую дифференциальную машину. Эти машины были широко распространены в 30-х – 40-х годах ХХ-го века. Их использовали вплоть до 60-х – 70-х годов того же века.

Также АВМ можно разделить на машины, построенные по принципу простой аналогии и по принципу сложной аналогии. В машинах постой аналогии связь между машинными переменными и переменными исходных решаемых уравнений задаётся при помощи постоянных коэффициентов.

АВМ простой аналогии предназначены для изучения материальных объектов по средствам объекта другой физической природы. Это возможно лишь тогда, когда оба объекта задаются аналогичными по форме уравнениями.

Общий порядок решения задач на АВМ:

1. На основании заданной системы уравнений составляется структурная схема модели. Эта структурная схема представляет собой блок-схему соединения основных устройств АВМ в соответствии со структурой решаемых уравнений.

		+

x(f) y(f)

b(f)

 

 

2. По заданным максимальным значениям переменных исходных уравнений рассчитывают масштабные коэффициенты, которые представляют собой отношение переменных исходного уравнения к соответствующим машинным переменным.

3. По коэффициентам исходных уравнений и по рассчитанным масштабным коэффициентам вычисляют значения параметров схемы, величины сопротивления, ёмкости, параметры линейных решающих элементов.

4. Решение задачи набирается на АВМ при помощи наборного поля.

АВМ – серьезный шаг в развитии ВТ.

ЦВМ.

 

ЦВМ – устройство переработки информации, представленной в виде цифровых кодов. Современные ЦВМ являются сложными устройствами, состоящих из сотен тысяч различных элементов. Их быстродействие достигает десятков миллиардов операций в секунду (flop’ов). Память способна хранить абсолютно любую информацию – текст, графику, звук.

Большие ЦВМ являются алгоритмически-универсальными средствами обработки информации. С её помощью решаются сложные математические и информационно-логические задачи, создаются различные СУ, моделируются сложные процессы и явления.

Первое механическое устройство, предназначенное для выполнения арифметических операций, было создано Блезом Паскалем в начале 17-го века, однако, бурное развитие ЦВМ началось в конце 40-х годов прошлого столетия, когда для их создания стали использовать электронные лампы.

Идея создания программно-управляемой ЦВМ принадлежит английскому математику Чарльзу Беббиджу. Он в 1833-м году спроектировал ЦВМ, которую назвал аналитической машиной. Проект не был реализован.

В 1944-м году под руководством Эйкена была создана Mark-1, первая электронно-механическая ЦВМ. Революционным поворотом явилось создание электронных ЦВМ с программным управлением.

Первая электронная ЦВМ – ЭНИАК построена в США в 1946 –м году (18000 электронных ламп, 100кВт*ч). Машина ЭНИАК работала в десятичной системе счисления. Складывала за 200 мкс, умножала за 2800 мкс.

В 1948-м году в Англии создана машина “Manchester baby”.

В 1950-м году в СССР создана первая советская ЦВМ – МЭСМ (2000 электронных ламп).

В 1952-м году в СССР – БЭСМ. Далее – БЭСМ-1, БЭСМ-2, БЭСМ-6.

В 50-х годах в схемах ЦВМ начали использовать транзисторы, которые к 60-м годам практически вытеснили электронные лампы.

В середине 60-х годов началось внедрение ИС.

В 1965-м году выпущена IBM-360. Прогресс электроники шёл по пути всё большей интеграции электронных схем. Была создана IBM-370 (1970) на больших интегральных схемах (БИС).

В процессе своего развития машины прошли 5 стадий модернизации. Следовательно, они делятся на поколения от 0-го до 4-го:

1. Электронные лампы.

2. Полупроводниковые элементы.

3. ИС.

4. БИС.

Развитие ЭБ открыло новые возможности по совершенствованию логических структур машин.

Во 2-й половине 60-х годов ХХ-го века начали выпускать многопроцессорные ЦВМ.

В конце 60-х годов появились супер-ЭВМ.

Вместе с усовершенствованием машин разрабатывается математическое обеспечение, создаются эффективные системы программирования, основанных на универсальных программно-ориентированных принципах.

Развиваются операционные системы (ОС). Развитие математического обеспечения в свою очередь оказывает сильное влияние на принципы построения машин. В структурах машин реализуются некоторые компоненты, что существенно повышает эффективность работы.

 

Классическая схема ЦВМ.

Типовая схема ЦВМ: ЗУ для программ и исходных данных, промежуточных и окончательных результатов; арифметическое устройство, служащее для преобразования информации; устройство ввода, обеспечивающее ввод и запись информации в память; устройство вывода, предназначенное для вывода результатов вычислений и обработки; УУ, синхронизирующее работу всех вышеупомянутых устройств.

ЦВМ содержат мультиплексные и селекторные каналы, которые связывают память машины, УУ, память и внешние устройства. Информация в ЦВМ представлена в двоичном кодированном виде, а числа в двоичной системе. При кодировании используются электрические элементы, надёжные, экономичные и быстродействующие, с двумя устойчивыми состояниями, например, есть сигнал или нет сигнала, включен или выключен. В двоичной системе технически просто реализовать выполнение одной из двух операций. Единицей информации служит машинное слово. Оно может быть командой, числом, группой символов. Под машинное слово отводят несколько десятков двоичных разрядов. В ЦВМ используют формы двоичных чисел с фиксированной или плавающей запятой. Метод записи с фиксированной запятой позволяет в простом арифметическом устройстве получить высокое быстродействие. Однако, для машин с такой формой записи усложнён процесс программирования всвязи с введением масштабных коэффициентов для исключения переполнения разрядной сетки.

Метод записи с плавающей запятой повышает время арифметических операций и усложняет арифметическое устройство, но программирование становится проще.

Каждая ЦВМ выполняет свой список операций. Операции условно разделяются на арифметические, логические, операции управления и ввода/вывода. В современных машинах обычно используют командно-адресный метод управления. Машинная команда содержит информацию о командах и операндах. Операнды – объекты, над которыми совершают операции. Операнды и команды чаще всего задаются своими адресами в памяти. В современных машинах широко используются одно-, двух- и трёхадресные команды. Для обеспечения высокой производительности расширения класса решаемых задач, память машины должна иметь большую ёмкость и малое время обращения к памяти. Однако, построить одно ЗУ, которое имело бы такие показатели невозможно. Поэтому в машинах создаётся иерархическая (многоуровневая) система памяти. Каждый уровень имеет свои показатели по скорости и ёмкости. С увеличением быстродействия увеличивается стоимость машины и уменьшается ёмкость ЗУ. Вычислительная мощность (производительность) ЦВМ, в основном, определяется её быстродействием и объёмом памяти. Существует несколько методов определения быстродействия. Например, за быстродействие принимают величину, обратную средневзвешенному времени выполнения одной операции. Для этого операциям присваивают веса в соответствии с их частотой появления в типичных задачах. Такое быстродействие имеет размерность [оп/сек] или [flop].

 

Будущее ВВС.

Повышение производительности ВТ обычно достигается за счёт увеличения частоты работы элементов и числа этих элементов. Однако, совершенствование ВС всегда сопровождал разрыв между быстродействием логических элементов и элементов памяти. Память – слабое место ВС. Этот разрыв при увеличении степени интеграции и быстродействия имеет тенденцию к увеличению. По мере развития ВТ дискретная ЭБ и ИС малой и средней интеграции позволяли изготавливать процессоры с производительной архитектурой при существенном ограничении на общий объём используемого оборудования. В этих условиях конструкторы предложили разнообразные архитектуры процессоров, каждая из которых в своей области обеспечивала наилучшее соотношение быстродействие/стоимость. К числу таких процессоров относятся векторные и матричные процессоры.

Была создана первая CRAY-1 на ИС малой и средней интеграции. Векторно-процессорный CRAY-1 заканчивал ряд высокопроизводительных вычислительных систем (ВВС), которые создавались на ИС малой и средней интеграции.

В 80-х годах появились МП, которые существенно превзошли по соотношению быстродействие/стоимость процессоры, специально разрабатываемые для параллельных систем. Особенности проектирования и изготовления СБИС делает экономически оправданным только их массовое производство. Таким образом разработать специальный МП для параллельных систем оказалось невыгодно и массово выпускаемые МП стали использовать для всех типов ВС. МП стали ЭБ, следовательно, единственное, что из них можно строить – параллельные ВС, которые образуются путём объединения коммуникационной средой совокупности процессоров, блоков памяти и устройств ввода/вывода.

Параллельные системы по назначению и используемой ЭБ разбиваются на 4 класса:

1. Универсальные системы с фксированной структурой, строящиеся из серийных универсальных МП.

2. Специализированные системы с фксированной структурой, строящиеся из МП ориентированных на использование определённых операции.

3. Универсальные системы с программной структурой, настраиваемые на аппаратную реализацию выполняемых вычислений.

4. Специализированные системы с программной структурой, настраиваемые на аппаратную программу используемых вычислений.

Системы из первого класса строятся из тех же МП, на базе которых выполняются ПК и рабочие станции. Такой подход разрешает проблему разрыва в быстродействии между обращением в память и обработкой. Это происходит за счёт распределения памяти по процессорам, что позволяет одновременно всем процессорам работать со своей памятью. Такие ВС представлены сегодня двумя ветвями:

• многопроцессорные серверы,
• параллельные суперкомпьютеры с большим числом командных процессоров (mpp – massive parallel processing).

Все ведущие мировые производители выполняют многопроцессорные серверы с разделяемой памятью. При этом пользователям предлагается программное и аппаратное обеспечение, доступное в среде однопроцессорных компьютеров. Основной упор делается на развитие параллельного ПО.

Основной режим работы суперкомпьютеров – использование трудоёмких вычислений на базе распределённой памяти. Главное направление развития – разработка архитектур для получения наибольшей производительности.

По используемой базе ВС 1-го класса делятся на машины фирменной сборки и машины, свободно комплектуемые пользователем. В машинах фирменной сборки, как правило, используются специально разработанные коммутаторы и аппаратно-программные средства для повышения надёжности. Возможна «горячая замена» блоков. Системы, собираемые пользователем, используют в качестве вычислительных узлов коммерчески доступные серверы или рабочие станции. Также из коммерчески доступных элементов строятся коммуникационные подсистемы. Системное ПО может быть как свободно распространяемым, так и фирменным, но коммерчески доступным.

Второй класс. Важные решения некоторых задач оправдывают построение специализированных ВС для их решения. GRAPE-6 предназначена для решения задачи взаимодействия какого-либо количества (n) тел (моделирование галактики). Существующая конфигурация содержит 2048 (2²⁰) специализированных конвейерных МП, каждый из которых содержит 6 конвейеров, которые используются для вычисления гравитационного взаимодействия между частицами. Теоретическая производительность – 63,4 ТГц (Tflop). Реальная – 29,5 ТГц.

Машины 3-го класса строятся из программируемых логических ИС (ПЛИС), которые содержат несколько матриц логических элементов. Из этих элементов компонуется нужная решающая схема. Основная идея архитектуры подобных ВС состоит в том, чтобы программно настроить схему, реализующую требуемые преобразования данных. Серийно производится ряд Hipercomputer sistem HC-X.

Машины 4-го класса отличаются от машин 3-го класса тем, что работают не все имеющиеся процессоры, а выделяется ряд процессоров необходимых для решения данной задачи. Таким образом, уменьшается загруженность системы.

 

Суперкомпьютеры и кластеры.

 

С некоторым упрощением любую ВВС можно представить как множество многопроцессорных вычислительных узлов, связанных одной или несколькими коммуникационными сетями. Важной общей характеристикой таких систем является логическая организация ОП, с которой работают вычислительные узлы.

ОП бывает:

· разделяемая для всех узлов;

· распределённая, т.е. доступная только для процессоров своего узла;

· распределённая разделяемая, т.е. доступная для процессоров как своего так и для других узлов.

ВМВС – высокопроизводительные многопроцессорные вычислительные системы – вычислительные кластеры, собранные из коммерчески доступных элементов. Такой подход стремительно развивается как в России так и за рубежом. Кластеры производятся на отечественном рынке – НИИ «Квант», ОАО «НИЦЭВТ». Некоторые ВМВС собираются по близким технологиям коммерческими копаниями. Более простые ВМВС собираются пользователем. Важным преимуществом кластерных ВМВС является доступность технологии сборки и возможность экономически эффективного получения достаточно высокой производительности. Сегодня наивысший уровень производительности суперкомпьютеров измеряется десятками Tflop. Кластерные системы с числом процессоров в несколько тысяч и производительностью до десяти Tflop уже относят к суперкомпьютерам. Кластерные системы с производительностью от 10 до нескольких сотен Гflop называются просто высокопроизводительными системами. Именно этот класс машин широко используется в современных высокотехнологичных отраслях промышленности, а также в социально-экономической сфере и представляет наибольший практический интерес. Для решения практических задач используют несколько типов ВМВС. Универсального решения пока нет. Для одних задач подходят одни системы, для других – другие. Это учитывают даже ведущие производители ВМВС выпуская системы разного типа. Одна из наиболее актуальных задач - преодоление низкой реальной производительности ВМВС. Без решения этой проблемы невозможно создание систем с производительностью в несколько Пflop, а также невозможно создание компактных и неэнергоёмких высокопроизводительных систем для новых образцов изделий. Работы в этом направлении очень активно ведутся за рубежом, особенно в США. В России такие исследования тоже начались, но существует заметное отставание в этой области от ведущих стран. Выполнение таких работ связано с глубоким пониманием всего существа вычислительных процессов, которые происходят в ВС при решении задач с пониманием и перестройкой моделей вычислений, разработкой новых моделей вычислений и с возможностью проведения интенсивных исследований на имитационных моделях. НИИ «Квант» выполнила МВС – 1000М (200Гflop) – кластерная система (768 серийных МП Alpha 21204), серийная коммуникационная сеть Mirinet-2000. МВС – 1000М входит в список 100 самых высокопроизводительных систем. Есть также ЕС1720 (на МП Pentium-4 Xeon).

Практическое применение кластерных ВМВС связано с выполнением на них популярных наукоёмких задач. Результаты этих работ уже используют в авиационной промышленности России. Адаптация и освоение пакетов инженерных расчётов – составная часть большого комплекса работ по постановке наукоёмких технологий на кластерные ВМВС. Данное направление – одна из основных тем проектов по национальным суперкомпьютерным программам в России.

 

Нагрузка

y

пропускная способность

 

Идеальная характеристика.

К подобного вида характеристике стремится каждый разработчик сети. Пропускная способность монотонно растёт по мере увеличения нагрузки на сеть до тех пор, пока эта нагрузка не достигнет некоторого критического значения. После этого нагрузка продолжает увеличиваться, а пропускная способность остаётся на максимальном уровне вне зависимости от нагрузки.

Хорошая характеристика.

Практически похожа на идеальную. Пропускная способность плавно возрастает по мере увеличения нагрузки на сеть, постепенно приближаясь к максимальному значению, но не достигая его.

Плохая характеристика.

Пропускная способность увеличивается по мере роста нагрузки на сеть до некоторого пикового значения, не достигая теоретического максимума. Затем пропускная способность падает, хотя нагрузка на сеть продолжает увеличиваться. Встречается на практике, но не желательна.

Задержки в очереди.

Когда пакет данных готов к передаче, его необходимо поместить в очередь в интерфейсное устройство сети вслед за другими пакетами, ожидающими передачи.

Задержки доступа.

Пакету, находящемуся в начале очереди приходится ждать подходящего момента в сетевом трафике до того, как этот пакет удастся передать. Таким моментом может быть свободный интервал между транзитными пакетами данных, интервал, когда свободен канал передачи или получение разрешения на передачу.

Задержка в сети.

Имеет две составляющие – длительность передачи и задержка на распространение сигнала.

· длительность передачи;

Для того чтобы передать в сеть весь пакет требуется определённое время. Это время является функцией скорости передачи сигнала, а также быстродействия интерфейсного устройства.

· задержка на распространение сигнала;

Получается из-за того, что каждый сигнал в сети передаётся с очень высокой, но конечной скоростью.

Когда информация достигает получателя, производится приём данных, при этом информация подвергается проверке и анализу на предмет отсутствия ошибок, после чего передаётся конечному пользователю или прикладной программе.

Особенности ЛВС:

· размещение целиком на ограниченной территории;

· соединение в ЛВС независимых устройств;

· обеспечение высокого уровня взаимосвязи устройств в ЛВС\;

· использование сети для передачи информации, как правили, в цифровой форме;

· дешёвые средства передачи и дешёвые интерфейсные устройства;

· возможность взаимодействия каждого устройства с любым другим.

Большинство ЛВС, но не все, передают информацию последовательно по битам, а не параллельными потоками битов.

Характеристики ЛВС:

· размер сети;

· используемые устройства;

· скорость передачи информации;

· топология сети;

· физическая среда, используемая для передачи информации;

· используемые протоколы и методы доступа в сеть;

· наличие или отсутствие управляющего узла.

Скорость передачи данных в ЛВС изменяется до нескольких сотен Мбит в секунду.

Топология сети определяется размещением узлов и соединений между ними.

Основной передающей средой, используемой в настоящее время, являются коаксиальный кабель, витая пара телефонных проводов, оптоволоконный кабель и электромагнитное излучение.

Топология сетей.

 

Узлы сети могут быть соединены следующими различными способами.

 

 

1. Звездообразная (радиальная).

 

 

Организуется центральный узел, которому или через который посылаются все сообщения.

2. Кольцевая.

 

 

Все узлы соединены друг с другом в кольцо, причём ни один из узлов не может полностью контролировать доступ к сети.

 

3. Петлевая.

 

 

Все узлы соединены друг с другом в кольцо, но один из них управляет остальными и определяет, какой из узлов должен использовать канал связи.

4. Шинная.

 

Все узлы имеют одну линию связи, но эта линия незамкнута. Каждый узел использует шину для того чтобы связаться с любым другим узлом

.

5. Древовидная.

 

 

Является расширенной формой шинной структуры. Узлы связаны друг с другом разветвлённым каналом связи.

6. Смешанная.

 

 

Узлы соединены сложным образом, который нельзя классифицировать как один из предыдущих.

 

7. Полноценная сеть.

Все узлы соединены друг с другом.

 

Важность той или иной топологии обусловлена практическим назначением сети. Из сетевых топологий чаще всего встречаются звездообразная, кольцевая и шинная. Эти топологии обеспечивают при малых затратах соединение ВМ и их ПУ, облегчая одновременное включение новых устройств и отключение существующих. Узлы в кольцевой и шинной сетях имеют общую передающую среду, которая соединяет все узлы. Используется только одна линия и все сообщения, передаваемые между узлами должны пройти по этой линии. В звездообразной сети проблема передачи решается использованием центрального узла, который или обрабатывает все сообщения, посылаемые радиально подключенными устройствами, или действует как устройство выбора маршрута передачи из одного радиального канала в другой. Петлевая конфигурация сети наиболее часто применяется для управления терминалами, работающими с большими ВМ.

 

Будущее Grid-систем.

Одним из главнейших направлений развития таких сетей является стандартизация. Кооперация в области стандартов Grid-сетей началась в середине 90-х годов XX-го века. Существует проект Globus, в рамках которого разрабатываются основные концепции, протоколы и интерфейсы для взаимодействия ВС. Все основные производители являются участниками этой программы.

Другим важным направлением в развитии Grid-сетей является интеграция с Web-службами. Участники проекта Globus опубликовали проект архитектуры Grid, направленной на сближение технологий Grid с технологиями и стандартами Web-служб. По-видимому, это направление станет главным в ближайшее время. Grid рассматривается как основное приложение глобальной сети Internet в будущем. Эта технология позволяет говорить о возможности создания таких вычислительных узлов, которые делают ВС одним большим компьютером. Главной задачей перед разработчиками является превращение ВС в единое целое, работающее управляемое как единое целое. Одним из ведущих мировых разработчиков Grid-систем является корпорация Sun, производящая до 70 таких систем в неделю.

Понятие системного подхода.

Научно-техническая революция привела к появлению такого понятия как большие и сложные системы. Эти системы уже нельзя было исследовать сложившимися методами, т.е. нельзя было получать сведения о системе изучая её отдельные элементы и связи. Систему нужно было изучать в целом. Необходимость решения этой проблемы вызвало к жизни множество методов, которые постепенно накапливались и обобщались. В конце концов, образовалась определенная технология преодоления количественных и качественных проблем исследования больших систем. В разных сферах практической деятельности возникли такие технологии, которые получали различные названия. В инженерной деятельности появились методы проектирования, системотехника. В военных и экономических вопросах – исследование операций. В административном и политическом управлениях – системный подход, политология. В прикладных научных исследованиях – имитационное моделирование, методология эксперимента. В начале 80-х г.г. прошлого века стало очевидным, что все, что все эти дисциплины обрабатывают единый подход – некое системное движение. Системность стала не только теоретической категорией, но и осознанным аспектом практической деятельности. Поскольку большие и сложные системы по необходимости стали предметом изучения, потребовалось обобщение методов исследования систем и методов воздействия на эти системы. Возникла специальная прикладная наука, которая явилась своеобразным мостом между абстрактными теориями и живой системной практикой. Эта наука получила название «системный анализ» - СА. СА находится в развитии, но уже сегодня он выступает как самостоятельная система, накопившая достаточно мощный арсенал средств. Особенности современного СА вытекают из самой природы сложных систем. СА привлекает широкий спектр средств, используя возможности различных наук – математики, ВТ, моделирования, научны экспериментов, экономики, социологии и др.