Еволюція обчислювальних систем 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Еволюція обчислювальних систем



Білет №1

1.1. Еволюція обчислювальних систем. Системи пакетної обробки.

Еволюція обчислювальних систем

Концепціяобчислювальних мереж є логічним результатом еволюціїкомп'ютерноїтехнології. Першікомп'ютери 50-х роківвеликі, громіздкі і дорогіпризначалися для дуже невеликого числа вибранихкористувачів. Часто цімонстризаймалицілібудівлі. Такікомп'ютери не булипризначені для інтерактивноїроботикористувача, а використовувалися в режиміпакетноїобробки.

Системипакетноїобробки

Системипакетноїобробки, як правило, будувалися на базі мейнфрейму – потужного і надійногокомп'ютерауніверсальногопризначення. Користувачі готовили перфокарти, щомістилидані та командипрограм, і передавали їх в обчислювальний центр. Оператори вводили цікарти в комп'ютер, а роздрукованірезультатикористувачіодержувализвичайнотількинаступного дня.

Таким чином, одна неправильно набита карта означала як мінімумдобовузатримку.Звичайно, інтерактивний режим роботи, при якомуможна оперативно керуватипроцесомобробкисвоїхданих, бувбинабагатозручнішим для користувачів, але інтересамикористувачів на перших етапахрозвиткуобчислювальних систем у значніймірізневажали, оскількипакетний режим – ценайефективніший режим використанняобчислювальноїтехніки, тому щовіндозволяєвиконувати в одиницю часу більшекористувацьких задач, чим будь-якііншірежими.

 

1.2. Комутація каналів та пакетів. В чому полягає задача комутації.

Комутація каналів

Комутацiя каналiв (circuit (line) switching) - це спосiб органiзацiї прямого зв'язку мiж двома чи декiлькома абонентами для обмiну iнформацiєю в реальному часi. Установленняз'єднання при комутацiїканалiвздiйснюється шляхом набору номера абонентом, щовикликає.

Мережа з комутацієюканалів — вид телекомунікаційноїмережі, уякійміждвомавузламимережіповинне бути встановленез'єднання (канал), перш ніж вони почнуть будь-якийобмінінформацією. Цез'єднанняпротягомусього сеансу обмінуінформацієюможевикористовуватисятількивказанимидвомавузлами. Післязавершенняобмінуз'єднаннямає бути відповідним чином розірване. Приклади Типовим прикладом є раннітелефоннімережі. Абонент мавпопросити оператора з'єднатийого з іншим абонентом, під'єднаним до того ж комутатораабоіншогокомутатора через лініюзв'язку (і іншого оператора). В будь-якомуразікінцевим результатом булофізичнеелектричнез'єднанняміжтелефоннимиапаратамиабонентівпротягомусієїрозмови. Провідник, задіяний для з'єднання, не міг бути використаний для передачііншихрозмов у цей час, навітьякщоабонентинасправді не розмовляли і в лініїбулатиша. Пізніше стало можливимущільненняоднієїфізичноїлінії для утворення в нійдекількохканалів. Незважаючи на це, один канал ущільненоїлінії так само мігвикористовуватисялишеоднією парою абонентів. Переваги • Високастабільністьпараметрів каналу у часі. • Відсутністьнеобхідності у передачіслужбовоїінформаціїпіслявстановленняз'єднання. • Комутаціяканалівможевикористовуватися як у аналогових, так і у цифрових мережах зв'язку, навідмінувідкомутаціїпакетів, яка можливатільки у цифрових мережах. Недоліки • Комутаціяканаліввважаєтьсянедостатньоефективним способом комутації, тому щоканальнаємністьчасткововитрачається на підтриманняз'єднань, щовстановлені, але (в даний момент) не використовуються. Альтернатива Комутаціяканалівпринципововідрізняєтьсявідкомутаціїпакетів, при якійдані, щопередаються (нарпиклад, оцифрований звук абодані з комп'ютерноїмережі) розділяються на окреміпакети, якіокремопередаються через мережу загальногокористування.

Комутацiяпакетiв

Комутацiя пакетiв (packetswitching) - це спосiб органiзацiї зв'язку мiж двома кiнцевими пунктами за допомогою логiчних (вiртуальних) каналiв без установлення прямого зв'язку, передача даних здiйснюється за допомогою пакетiв. Вiртуальнi канали можуть бути двохвидiв: щонекомутуються i щокомутуються. Вiртуальнi канали, щонекомутуються, органiзуютьсявручну (кросуванням) назаданийперiод часу. Вiртуальнi канали, щокомутуються, органiзуються на коженвиклик. У вiртуальномуканалi на коженвикликустановлюєтьсявизначений маршрут, i всiпакетиданоговикликупроходять по ньому через мережу.

Першими з'явилисямережікомутаціїканалів, коли користувачібезпосередньоз'єднувалисяміж собою. Через вузлимережі за допомогою кабелю створюєтьсятранзитний канал, по якомупередаєтьсяінформація. Цей канал утворюється на початку сеансу, є фіксованимпротягомусієїпередачі і роз'єднуєтьсяпісляїїзакінчення, тобтопрямесполученняканаліводнієї з групмережізалишаєтьсянезміннимпротягомусього сеансу. Такатехнологіяреалізаціїпередачіінформації є доситьзручною, але маєнизькийкоефіцієнтвикористанняканалів, високувартістьпередачіданих, значнівитрати часу на очікуванняіншихклієнтів.

При комутаціїповідомленьінформаціяпередаєтьсяпорціями (повідомленнями). Прямесполучення не встановлюється, а передача повідомленняпочинаєтьсяпіслязвільненняпершого каналу і так далі, доки повідомлення не дійде до адресата. Кожний сервер здійснюєприйманняінформації, їїскладання, перевірку, маршрутизацію та передачу повідомлення. Недолікамикомутаціїповідомлень є низькашвидкістьпередачіданих і неможливістьдіалогуміжклієнтами, хочавартістьпередачізменшується. Зістворенняммодемівелектронно-обчислювальна машина (ЕОМ) і терміналиможутьздійснюватиобмінінформацією через телефоннілінії. Проте, телефоннісистеми не пристосовані для передачі великих обсягівданих. У цьомусередовищі через перебоїзв'язкувтратаінформаціїможематисерйознінаслідки для ЕОМ. Крім того, телефоннімережі не задовольняютьвимогищодонадійності, цілісності та швидкодії. Однак, вони дешеві й дужепоширені. Тому зараз найпоширенішим способом підключення до мережі є передача інформації по телефоннихлініях за допомогоюмодемів. При цьому модем може сам набратипотрібнийтелефонний номер і з'єднатися з модемом іншої ЕОМ.

У результатірозвиткумережевоїтехнологіїз'явиласяконцепціякомутаціїпакетів. У вузлахмережірозміщуютьсервери, здатнізабезпечитиможливістьбагатьомтерміналам й ЕОМ спільновикористовуватизагальнукомутаційнулінію, щомаєвеликупропускнуздатність.Кожнеповідомленняподіляється на короткіпакетиоднаковогорозміру і фіксованоїструктури. Пакет — частинаповідомлення, щозадовольняєпевний стандарт. У мережіІнтернет — цестандарти TCP та IP. Протокол TCP розбиваєповідомлення на пакети і нумеруєїх, щоб при одержанніінформаціїможнабуло правильно скластиповідомлення. Мережа передаєпакети по черзі за допомогою протоколу IP. Оскількиокреміпакетиможутьмандрувати мережею Інтернетрізними шляхами, порядок надходженнячастин (пакетів) може бути порушений. Післяодержаннявсіхпакетів TCP розміщуєїх у певному порядку і складає в єдинеціле. Крім того, післяпересилання пакету кожнийвузол (комутаційний сервер) очікуєпідтвердження того, що пакет отриманийналежним чином; інакшевідбувається повторна передача. Цедаєзмогузапобігтиситуації, коли повідомлення доводиться передаватиповністюзнову і знову через єдинупомилку. Унаслідокцього, значнозрослапропускназдатність мереж. Мала довжинапакетівзапобігаєблокуваннюлінійзв'язку, не даєзростатичерзі у вузлахкомутації. Цезабезпечуєшвидкез'єднання, низькийрівеньпомилок, надійність та ефективністьвикористаннямережі. Модемиприскорюють передачу данихзавдякипаралельномувиконанню процедур поділуданих на пакети, перевірціпомилок і повторнійпередачі, процедуристисненняданих.

Концепціякомутаціїпакетівґрунтується на адресації. До кожноїодержаноїпорціїінформації протокол IPдодаєслужбовуінформацію, яка міститьадресивідправника й одержувачаінформації. Терміналвизначаємережеву адресу, звертаючись до вузла з вимогоювстановитизв'язок з ЕОМ за цієюадресою. Зв'язоктермінала з вузломмережіздійснюєтьсявикликом через місцевутелефонну мережу. Мережевомувузлувідомо, якізв'язкидоступнізавдяки каталогу в пам'яті. Завдякицьому, мережевівузлистворюютьможливістьпередачіданихізпроміжнимнакопиченням. Цятехнологія дала змогумережіфункціонувати при повних і «м'яких» відмовах (шуми, зайнятість) на окремихділянках. Проблема маршрутизації, припередачі пакета, вирішуєтьсяпрограмно-апаратнимизасобами. Найпоширенішими методами є фіксованамаршрутизація і маршрутизація методом найкоротшоїчерги. Фіксованамаршрутизаціяприпускаєнаявністьтаблицімаршрутів, у якійзакріплюється маршрут від одного клієнта до іншого, щозабезпечує простоту реалізації, але, водночас, і нерівномірнезавантаженнямережі. У методінайкоротшоїчергивикористовуютьсякількатаблиць, у яких канали розставлено за пріоритетами. Пріоритет є функціяоберненоювідстані до адресата. Передача починається з першоговільного каналу з вищимпріоритетом. За використанняцього методу мінімальною є затримкапередачі пакета.

Комутаціяпакетівреалізувалапринципиадаптивності та динамічності. Мережа вибираєоптимальний маршрут щоразу, коли потрібнопереслатиінформацію. Маршрутиінформаціїможутьзмінюватисявід пакета до пакета, відвузла до вузла, навітьпосередповідомлення, адаптуючись до відмов, шумів і зайнятостіканалів. Коли умовинормалізуються, лініївідновлюються, мережа без втручаннялюдиниадаптується до нових умов. Отже, у мережі з комутацієюпакетівпоказникитривалості та доступності практично є абсолютними.

Задачі комутації

Будь-які мережі зв'язку підтримують деякий спосіб комутації своїх абонентів між собою. Цими абонентами можуть бути віддаленікомп'ютери, локальнімережі, факс-апаратиабо просто співрозмовники, щоспілкуються за допомогоютелефоннихапаратів. Практично неможливонадатикожнійпарівзаємодіючихабонентів свою власнуфізичнулініюзв'язку, яка не комутується, по якою вони могли б монопольно "володіти" протягомтривалого часу. Тому в будь-якіймережізавждизастосовуєтьсяякий-небудьспосібкомутаціїабонентів, щозабезпечуєприступністьнаявнихфізичнихканаліводночасно для декількохсеансівзв'язкуміж абонентами мережі. На мал. 1 показана типова структура мережі з комутацієюабонентів.

 

Що таке дейтаграмний режим.

При комутаціїпакетіввсіпереданікористувачемданірозбиваютьсяпередавальнимвузломнаневеликі (до декількохкілобайт) частини – пакети(packet). Кожний пакет оснащується заголовком, у якомувказується, як мінімум, адреса вузла-одержувача й номер пакета. Передача пакетів по мережівідбуваєтьсянезалежно друг від друга.Комутаторитакоїмережімаютьвнутрішнюбуфернупам'ять для тимчасовогозберіганняпакетів, щодозволяєзгладжуватипульсаціїтрафіка на лініяхзв'язкуміжкомутаторами. Пакетиінодіназиваютьдейтаграмами (datagram), а режим індивідуальноїкомутаціїпакетів – дейтаграмним режимом.

Білет №2

БІЛЕТ №3

Глобальні мережі

Глобальна мережа (англ. Wide Area Network, WAN) — комп'ютерна мережа, що охоплює величезні території (тобто будь-яка мережа, чиї комунікації поєднують цілі мегаполіси, області або навіть держави і включають в себе десятки, сотні а то і мільйони комп'ютерів).

WAN використовуєтсья для поєднання мереж LAN та інших видів мереж разом, тому користувачі та комп'ютери з місця можуть з'єднуватися з користувачами та комп'ютерами з іншого місця. Багато глобальних мереж будуються для однієї конкретної організації і приватні. Глобальні мережі часто побудовані з використанням виділених ліній. На кожному кінці виділеної лінії, маршрутизатор підключається до локальної мережі з одного боку і концентратор в рамках глобальної мережі з іншою. Виділені лінії можуть бути дуже дорогими. Замість використання виділених ліній, глобальні інформаційні мережі також можуть бути побудовані з використанням менш дорогого перемикання ланцюга або з комутацією пакетів методами мережевих протоколів.

Глобальні мережі (Wide Area Network, WAN) – це сукупність віддалених один від одного комп’ютерів–вузлів, сумісна взаємодія яких забезпечується комунікаційною мережею передачі даних і спеціальними програмами мережної операційної системи. Основу WAN складають потужні багатокористувацькі обчислювальні системи (Host – вузли) і спеціалізовані комп’ютери, які виконують функції комунікаційних вузлів. Користувачі комп’ютера стають абонентами мережі після під’єднання свого комп’ютера до цих основних вузлів. Крім того глобальні мережі охоплюються телекомунікаційними структурами, які об’єднують локальні інформаційні мережі, що мають загальний протокол зв’язку, методи під’єднання і протоколи обміну даними. Кожна з глобальних мереж (INTERNET, Bitnet, DECnet та інші) організовувалися для конкретних цілей, а в подальшому поширювалися за рахунок під’єднання локальних мереж, які використовували їх послуги та ресурси. Для глобальних мереж характерний значний масштаб (як по площі мережі, так і по числу вузлів) та неоднорідність, тобто різний тип архітектури та програмного забезпечення їх вузлів. В регіональних та глобальних мережах, як правило, існує центр управління мережею, який відповідає за ефективне і надійне функціонування мережі, за оптимальний вибір маршрутів проходження повідомлень від абонента до абонента. У вузлах мережі встановлюються потужні багатокористувацькі обчислювальні системи (Host-вузли) та спеціалізовані комутаційні комп’ютери, які зв’язані з абонентськими пунктами. Надійність мережі підвищується, якщо частина вузлів з’єднана за допомогою каналів, оминаючи центр. У вузлах мережі знаходяться спеціалізовані обчислювальні комплекси, на яких ведеться обробка інформації.

 

Білет № 4

Локальні мережі

Важлива подія, що вплинула на еволюцію комп’ютерних мереж, відбулася на початку 70-х років. В результаті технологічного прориву в області виробництва комп’ютерних компонентів з’явилися великі інтегральні схеми (БІС). Їх порівняно невисока вартість і хороші функціональні можливості привели до створення міні-комп’ютерів, які стали реальними конкурентами мейнфреймів.

Емпіричний закон Гроша перестав відповідати дійсності, оскільки десяток міні-комп’ютерів, маючи ту ж вартість, що і мейнфрейм, виконував деякі завдання (як правило, добре що розпаралелюють) швидше.

Навіть невеликі підрозділи підприємств дістали можливість мати власні комп’ютери. Міні-комп’ютери виконували завдання управління технологічним устаткуванням, складом і інші завдання рівня відділу підприємства. Таким чином, з’явилася концепція розподілу комп’ютерних ресурсів по всьому підприємству.

Проте при цьому всі комп’ютери однієї організації по колишньому продовжували працювати автономно (мал. 1.3).

Мал. 1.3. Автономне використання декількох міні-комп’ютерів на одному підприємстві

 

Мал. 1.4. Різні типи зв’язків по-перше локальних мережах

Але йшов час, потреби користувачів обчислювальної техніки росли. Їх вже не задовольняла ізольована робота на власному комп’ютері, їм хотілося в автоматичному режимі обмінюватися комп’ютерними даними з користувачами інших підрозділів. Відповіддю на цю потребу стала поява перших локальних обчислювальних мереж (мал. 1.4).

Локальні мережі (Local Area Networks, LAN) – це об’єднання комп’ютерів, зосереджених на невеликій території, зазвичай в радіусі не більше 1-2 км., хоча в окремих випадках локальна мережа може мати і протяжніші розміри, наприклад в декілька десятків кілометрів. У загальному випадку локальна мережа є комунікаційною системою, що належить одній організації.

 

На перших порах для з’єднання комп’ютерів один з одним використовувалися не-стандартні програмно-апаратні засоби. Різноманітні пристрої сполучення, що використовують свій власний спосіб представлення даних на лініях зв’язку, свої типи кабелів і т.

п., могли сполучати тільки ті конкретні моделі комп’ютерів, для яких були розроблені, наприклад, міні-комп’ютери PDP-11 з мейнфреймом IBM 360 або комп’ютери «Наїрі» з комп’ютерами «Дніпро». Така ситуація створила великий простір для творчості студентів – назви багатьох курсових і дипломних проектів починалися тоді із слів «Пристрій сполучення.».

В середині 80-х років положення справ в локальних мережах стало кардинально мінятися. Затвердилися стандартні технології об’єднання комп’ютерів в мережу – Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, декілька пізніше – FDDI. Могутнім стимулом для їх появи послужили персональні комп’ютери.

Ці масові продукти з’явилися ідеальними елементами для побудови мереж – з одного боку, вони були достатньо могутніми для роботи мережевого програмного забезпечення, а з іншої – явно потребували об’єднання своєї обчислювальної потужності для вирішення складних завдань, а також розділення дорогих периферійних пристроїв і дискових масивів.

Тому персональні комп’ютери стали переважати в локальних мережах, причому не тільки як клієнтські комп’ютери, але і як центри зберігання і обробки даних, тобто мережевих серверів, потіснивши з цих звичних ролей міні-комп’ютери і мейнфрейми.

Всі стандартні технології локальних мереж спиралися на той же принцип комутації, який був з успіхом випробуваний і довів свої переваги при передачі трафіку даних в глобальних комп’ютерних мережах, – принцип комутації пакетів.

Стандартні мережеві технології перетворили процес побудови локальної мережі з мистецтва в рутинну роботу. Для створення мережі досить було придбати сете-виє адаптери відповідного стандарту, наприклад Ethernet, стандартний кабель, приєднати адаптери до кабелю стандартними роз’ємами і встановити на комп’ютер одну з популярних мережевих операційних систем, наприклад Novell NetWare.

Після цього мережа починала працювати і подальше приєднання кожного нового комп’ютера не викликало жодних проблем – природно, якщо на нім був встановлений мережевий адаптер тієї ж технології.

Розробники локальних мереж привнесли багато нового в організацію роботи користувачів. Так, набагато простіше і зручніше стало діставати доступ до спільно використовуваних мережевих ресурсів – на відміну від глобальної в локальній мережі користувач звільняється від запам’ятовування складних ідентифікаторів ресурсів, що розділяються.

Для цих цілей система надає йому список ресурсів в зручній для сприйняття формі, наприклад у вигляді деревовидної графічної структури («дерева» ресурсів).

Ще один прийом, що раціоналізував роботу користувача в локальній мережі, полягає в тому, що після з’єднання з видаленим ресурсом користувач дістає можливість обра-щаться до нього за допомогою тих же команд, які він використовував при роботі з локаль-нимі ресурсами.

Наслідком і одночасно рушійною силою такого прогресу ста-ло поява величезного числа непрофесійних користувачів, звільнених від необхідності вивчати спеціальні (і достатньо складні) команди для мережевої роботи.

Може виникнути питання – чому всі ці зручності користувачі отримали тільки з приходом локальних мереж? Головним чином, це пов’язано з використанням в локальних мережах якісних кабельних ліній зв’язки, на яких навіть мережеві адап-тери першого покоління забезпечували швидкість передачі даних до 10 Мбит/с.

При не-великій протяжності, властивій локальним мережам, вартість таких ліній зв’язку була цілком прийнятною. Тому економне витрачання пропускної спроможності каналів, яке було однією з головних цілей технологій ранніх глобальних мереж, ніколи не виходило на перший план при розробці протоколів локальних мереж.

У та-ких умовах основним механізмом прозорого доступу до мережевих ресурсів локаль-них мереж стали періодичні широкомовні оголошення серверів про свої ре-сурсах і послуги. На підставі таких оголошень клієнтські комп’ютери складали списки наявних в мережі ресурсів і надавали їх користувачеві.

Кінець 90-х виявив явного лідера серед технологій локальних мереж – сімейство Ethernet, в яке увійшли класична технологія Ethernet 10 Мбит/с, а також Fast Ethernet 100 Мбит/с і Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с. Прості алгоритми роботи предоп-ределілі низьку вартість устаткування Ethernet.

Широкий діапазон ієрархії сько-ростей дозволяє раціонально будувати локальну мережу, застосовуючи ту технологію семей-ства, яка найбільшою мірою відповідає завданням підприємства і потребам користувачів. Важливо також, що всі технології Ethernet дуже близькі один до одного за принципами роботи, що спрощує обслуговування і інтеграцію цих мереж.

Білет №5

Еталонна модель OSI.

Модель OSI визначає різні рівні взаємодії систем, дає їм стандартні імена і вказує, які функції повинен виконувати кожний рівень. У моделі OSI засоби взаємодії діляться на сім рівнів: прикладний, представницький, сеансовий, транспортний, мережевий, канальний і фізичний. Кожен рівень має справу з одним певним аспектом взаємодії мережевих пристроїв.

Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, реалізовані операційною системою, системними утилітами, системними апаратними засобами. Модель не включає засоби взаємодії додатків кінцевих користувачів. Свої власні протоколи взаємодії додатки реалізовують, звертаючись до системних засобів. Тому необхідно розрізняти рівень взаємодії додатків і прикладний рівень.

Слід також мати на увазі, що додаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI.

У стандартах ISO для позначення одиниць даних, з якими мають справу протоколи різних рівнів, використовується загальна назва протокольний блок даних (Protocol Data Unit, PDU). Для позначення блоків даних певних рівнів часто використовуються спеціальні назви: кадр (frame), пакет (packet), дейтаграма (datagram), сегмент (segment).

У моделі OSI розрізнюються два основних типи протоколів. У протоколах з встановленням з'єднання (connection-oriented) перед обміном даними відправник і одержувач повинні спочатку встановити з'єднання і, можливо, вибрати деякі параметри протоколу, які вони будуть використовувати при обміні даними. Після завершення діалогу вони повинні розірвати це з'єднання. Телефон - це приклад взаємодії, заснованої на встановленні з'єднання.

Друга група протоколів - протоколи без попереднього встановлення з'єднання (connectionless). Такі протоколи називаються також дейтаграмним протоколами. Відправник просто передає повідомлення, коли воно готове.

Білет №6

1.Комп’ютерні мережі - окремий випадок розподілених систем
Комп'ютерні мережі належать до розподілених (або децентралізованих) обчислювальних систем. Оскільки основною ознакою розподіленої обчислювальної системи є наявність декількох центрів обробки даних, то поряд з комп'ютерними мережами до розподілених систем відносять також мультипроцесорні комп'ютери і багатомашинні обчислювальні комплекси.
Мультипроцесорні комп'ютери
У мультипроцесорних комп'ютерах є декілька процесорів, кожний з яких може відносно незалежно від інших виконувати свою програму. У мультипроцесорі існує загальна для всіх процесорів операційна система, яка оперативно розподіляє обчислювальне навантаження між процесорами. Взаємодія між окремими процесорами організується найбільш простим способом - через загальну оперативну пам'ять.Сам по собі процесорний блок не є закінченим комп'ютером і тому не може виконувати програми без інших блоків мультипроцесорного комп'ютера - пам'яті і периферійних пристроїв. Всі периферійні пристрої є для всіх процесорів мультипроцесорної системи загальними. Територіальну розподіленість мультипроцесор не підтримує - всі його блоки розташовуються в одному або декількох близько розташованих конструктивах, як і у звичайного комп'ютера.Основна перевага мультипроцесора - його висока продуктивність, яка досягається за рахунок паралельної роботи декількох процесорів. Тому що при наявності загальної пам'яті взаємодія процесорів відбувається дуже швидко, мультипроцесори можуть ефективно виконувати навіть додатки з високим ступенем зв'язку за даними.Ще однією важливою властивістю мультипроцесорних систем є відмовостійкість, тобто здатність до продовження роботи при відмовах деяких елементів, наприклад процесорів або блоків пам'яті. При цьому продуктивність, природно, знижується, але не до нуля, як у звичайних з истема, в яких відсутня надмірність.
2.Коммутация пакетов

Комутація пакетів – це техніка комутації абонентів, яка була спеціально розроблена для ефективної передачі комп'ютерного трафіку, що забезпечує ефективне використання комп’ютерної мережі. При комутації пакетів всі передані користувачем мережі повідомлення розбиваються у вихідному вузлі на порівняно невеликі частини, що називаються пакетами. Пакети звичайно теж можуть мати змінну довжину,але у вузьких межах, наприклад від 46 до 1500 байт. Кожен пакет забезпечується заголовком, у якому вказується адресна інформація, необхідна для доставки пакета вузлу призначення, а також номер пакета, який буде використовуватисявузлом призначення для зборки повідомлення. Пакети транспортуються в мережіяк незалежні інформаційні блоки. Комутатори мережі приймають пакети від кінцевих вузлів і на підставі адресної інформації передають їх один одному, а вкінцевому підсумку - вузлу призначення.Комутатори пакетної мережі відрізняються від комутаторів каналів тим, що вони мають внутрішню буферну пам'ять для тимчасового зберігання пакетів, якщо вихідний порт комутатора в момент прийняття пакету зайнятий передачею іншого пакету. У цьому випадку пакет знаходиться деякий час у черзі пакетів у буферній пам'яті вихідного порту, а коли до нього дійде черга, то він передається наступному комутатора.

Переваги:

1)Ефективне використання мережі при передачі даних між парами користувачів.

2)Збільшення пропускної здатності мережі в цілому.

3)Незалежна комутація кожного пакету(добре при виході з ладу певної частини мережі або її завантаженості).

4)Відсутність затримок перед передачею даних.

5)Відсутність необхідності встановлення каналу.

6)Чудово підходить для передачі невеликого об’єму даних.

Недоліки:

1)Зменшення швидкості обміну даними між парою користувачів.

2) Незалежна комутація кожного пакету(погано, так як можуть бути затримки окремих пакетів, а отже і повідомлення в цілому)

7)Затримка для формування пакетів.

8)Збільшення об’єму службової інформації.

Віртуальні канали при передачі пакетів. У цьому випадку перед тим, як почати передачу даних між двома кінцевими вузлами, повинен бути встановлений віртуальний канал, який представляє собою єдиний маршрут, який з'єднує ці кінцеві вузли. Віртуальний канал може бути динамічним або постійним. Динамічний віртуальний канал встановлюється при передачі в мережу спеціального пакету - запиту на встановлення з'єднання.Цей пакет проходить через комутатори і «прокладає» віртуальний канал. Це означає, що комутатори запам'ятовують маршрут для даного з'єднання і під час вступу наступних пакетів даного з'єднання відправляють їх завжди по прокладеному маршруту. Постійні віртуальні канали створюються адміністраторами мережі шляхом ручного налаштування комутаторів.При відмові комутатора або каналу на шляху віртуального каналу з'єднання розривається, і віртуальний канал потрібно прокладати заново. При цьому він, природно, обійде відмовили ділянки мережі.При використанні методу віртуальних каналів час, витрачений на встановлення віртуального каналу, компенсується наступною швидкою передачею усього потоку пакетів. Комутатори розпізнають приналежність пакету до віртуального каналу за спеціальною мітці - номером віртуального каналу, а не аналізують адреси кінцевих вузлів, як це робиться при дейтаграмному методі.

 

3.Манчестерський код
У локальних мережах до недавнього часу найпоширенішим методом кодування був так званий манчестерський код. Він застосовується в технологіях Ethernet і Token Ring.

У манчестерському коді для кодування одиниць і нулів використовується перепад потенціалу, тобто фронт імпульсу. При манчестерському кодуванні кожен такт ділиться на дві частини. Інформація кодується перепадами потенціалу, що відбуваються в середині кожного такту. Одиниця кодується перепадом від низького рівня сигналу до високого, а нуль - зворотним перепадом. На початку кожного такту може відбуватися службовий перепад сигналу, якщо потрібно представити кілька одиниць або нулів підряд. Так як сигнал змінюється принаймні один раз за такт передачі одного біта даних, то манчестерський код володіє хорошими самосинхронізуючими властивостями. У нього також немає постійної складової, а основна гармоніка в гіршому випадку (при передачі послідовності одиниць або нулів) має частоту N Гц, а в кращому (при передачі одиниць, що чергуються і нулів) вона дорівнює N / 2 Гц, як і у кодів AMI або NRZ. У середньому ширина смуги манчестерського коду в півтора рази вужчий, ніж у біполярного імпульсного коду, а основна гармоніка коливається поблизу значення 3N / Манчестерський код має ще одну перевагу перед біполярним імпульсним кодом. В останньому для передачі даних використовуються три рівня сигналу, а в манчестерському - два.

Білет №7

Білет №8

Білет №9

9.1. Розподілені програми Мережеві служби завжди являють собою розподілені програми. Розподілена програма це програма, яка складається з декількох взаємодіючих частин (в приведеному на мал. 1.5 прикладі з двох), причому кожна частина, як правило, виконується на окремому комп'ютері мережі.

МАЛ. 1.5. Взаємодія частин розподіленого додатку

Досі мова йшла про системні розподілені програми. Однак в мережі можуть виконуватися і розподілені програми користувача додатку. Розподілений додаток також складається з декількох частин, кожна з яких виконує якусь певну закінчену роботу за рішенням прикладної задачі. Наприклад, одна частина додатку, що виконується на комп'ютері користувача, може підтримувати спеціалізований графічний інтерфейс, друга працювати на могутньому виділеному комп'ютері і займатися статистичною обробкою введених користувачем даних, а третя занести отримані результати в базу даних на комп'ютері з встановленою стандартною СУБД. Розподілені додатки в повній мірі використовують потенційні можливості розподіленої обробки, що надаються обчислювальною мережею, і тому часто називаються мережевими додатками. Потрібно підкреслити, що не всякий додаток, що виконується в мережі, є мережевим. Існує велика кількість популярних додатків, які не є розподіленими і цілком виконуються на одному комп'ютері мережі. Проте і такі додатки можуть використати переваги мережі за рахунок вбудованих в операційну систему мережевих служб. Значна частина історії локальних мереж пов'язана якраз з використанням таких нерозподілених додатків. Розглянемо, наприклад, як відбувалася робота користувача з відомою в свій час СУБД dBase. Звичайно файли бази даних, з якими працювали всі користувачі мережі, розташовувалися на файловому сервері. Сама ж СУБД зберігалася на кожному клієнтському комп'ютері у вигляді єдиного програмного модуля. Програма dBase була розрахована на обробку тільки локальних даних, тобто даних, розташованих на тому ж комп'ютері, що і сама програма. Користувач запускав dBase на своєму комп'ютері, і вона шукала дані на локальному диску, абсолютно не беручи до уваги існування мережі. Щоб обробляти з допомогою dBase дані на віддаленому комп'ютері, користувач звертався до послуг файлової служби, яка доставляла дані з сервера на клієнтський комп'ютер і створювала для СУБД ефект їх локального зберігання. Більшість додатків, що використовуються в локальних мережах в середині 80-х років, були звичайними, нерозподіленими додатками. І це зрозуміло вони були написані для автономних комп'ютерів, а потім просто були перенесені в мережеву середу. Створення ж розподілених додатків, хоч і обіцяло багато переваг (зменшення мережевого трафіка, спеціалізація комп'ютерів), виявилося справою зовсім не простою. Треба було вирішувати безліч додаткових проблем на скільки частин розбити додаток, які функції покласти на кожну частину, як організувати взаємодію цих частин, щоб у разі збоїв і відмов частини, що залишилися коректно завершували роботу, і т. д., і т. п. Тому досі тільки невелика частина додатків є розподіленими, хоч очевидне, що саме за цим класом додатків майбутнє, оскільки вони в повній мірі можуть використати потенційні можливості мереж по розпаралелюванню обчислень.

9.2 Корпоративна мережа – це мережа, головним призначенням якої є підтримка роботи конкретного підприємства, що володіє даною мережею. Користувачами корпоративної мережі є тільки співробітники даного підприємства.

Використання обчислювальних мереж дає підприємству наступні можливості:

розділення дорогих ресурсів;

вдосконалення комунікацій;

поліпшення доступу до інформації;

швидке і якісне ухвалення рішень;

свобода в територіальному розміщенні комп’ютерів.

Залежно від масштабу виробничого підрозділу, в межах якого діє мережа, розрізняють мережі відділів, мережі кампусів і мережі підприємств.

Мережі відділів використовуються невеликою групою співробітників в основному з метою розділення дорогих периферійних пристроїв, додатків і даних; мають одін-два файлових сервера і не більше 30 користувачів; зазвичай не розділяються на підмережі; створюються на основі якої-небудь одній мережевій технології; можуть працювати на базі однорангових мережевих ОС.

rМережі кампусів об’єднують мережі відділів в межах окремої будівлі або однієї території площею в декілька квадратних кілометрів, при цьому глобальні з’єднання не використовуються. На рівні мережі кампусу виникають проблеми інтеграції і управління неоднорідним апаратним і програмним забезпеченням.

Мережі підприємств (корпоративні мережі) об’єднують велику кількість комп’ютерів на всіх територіях окремого підприємства. Для корпоративної мережі характерні:

масштабність – тисячі призначених для користувача комп’ютерів, сотні серверів, величезні об’єми що зберігаються і передаваних по лініях зв’язку даних, безліч різноманітних додатків;

високий ступінь гетерогенності – типи комп’ютерів, комунікаційного устаткування, операційних систем і додатків різні;

використання глобальних зв’язків – мережі філіалів з’єднуються за допомогою телекомунікаційних засобів, зокрема телефонних каналів, радіоканалів, супутникового зв’язку.

9.3

Кільцева топологія

Кільцева топологія початку своє існування як проста однорангова локальна мережа. Кожна мережна робоча станція з'єднувалася з двома найближчими сусідами. Схема такого з'єднання нагадувала чи петлю кільце. Дані передавалися по кільцю в одному напрямку. Кожна робоча станція функціонував як повторювач, приймаючи і відповідаючи на адресовані їй пакети і передаючи іншіпакети наступної робочої станції в кільці.

 

 

У первісній кільцевій топології використовувалися однорангові з'єднання між робочими станціями локальної мережі. Ці з'єднання обов'язково повинні були бути замкнутими, тобто формувати кільце. Перевагою таких мереж було легко передбачуваний час передачі. Чим більше пристроїв входило в кільце, тим більше була затримка передачі. Недолік кільцевої топології в тім, що при виході з ладу однієї робочої станції цілком відключається вся мережа.

Ці примітивні версії кільцевої архітектури були витиснуті новою архітектурою IBM Token Ring, стандартизованої згодом у специфікації IEEE 802.5. Token Ring відійшла від однорангових з'єднань на користь концентратора, що повторює. Усунення конструкції однорангового кільця підвищило стійкість



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 259; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.213.4.140 (0.09 с.)