Файл: Эволюция вычислительных систем. Распределенные вычислительные системы.rtf

Введение

. Эволюция вычислительных систем

. Распределенные вычислительные системы

. Базовые понятия сетей передачи информации

. Локальные компьютерные сети

. Физическая и логическая структуризация сетей

Заключение

Список литературы

Введение

Компьютеры уже прочно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности и науки, тем самым создавая необходимость в обеспечении их различным программным обеспечением. Конечно, в первую очередь это связано с развитием электронной вычислительной техники и с её быстрым совершенствованием и внедрением в различные сферы человеческой деятельности.

Причиной столь интенсивного развития информационных технологий является все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработки информации, потоки которой с развитием общества растут как снежный ком.

Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.

1. Эволюция вычислительных систем

1. Системы пакетной обработки (мэйнфреймы).

Принцип централизованной обработки данных.

. Многотерминальные системы (60-е г).

Рассредоточение терминалов за пределами ВЦ.

Терминал - периферийное устройство вычислительной системы, предназначенное для ввода/вывода информации.

Недостатки принципа централизованной обработки данных: неэффективное использование ЭВМ при высоких материальных затратах, затруднение доступа из-за высокой степени централизации, низкая надежность системы, затруднение развития системы, низкая эффективность при диалоговой работе в многопользовательском режиме.

. Появление глобальных сетей.

Принцип распределенной обработки данных. Распределенная обработка данных - обработка информации, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах. Доступ с терминалов к удаленным компьютерам. Удаленные соединения типа компьютер-компьютер. Сетевые службы.

. Появление локальных сетей (70-е г). МиниЭВМ. Соединение автономных миниЭВМ. Нестандартные устройства сопряжения.

. Создание стандартных технологий локальных сетей. МикроЭВМ. Персональные компьютеры. Стандартные сетевые технологии. Непрозрачность доступа к удаленным ресурсам в глобальных сетях.

. Современные тенденции.

Сближение локальных и глобальных сетей. Высокоскоростные каналы связи. Структуризация локальных сетей. Использование мэйнфреймов в локальных сетях. Объединение различных видов трафика. Кластеры.

2. Распределенные вычислительные системы

Основной признак распределенной обработки - это наличие нескольких центров обработки данных.

К распределенным системам относят, кроме компьютерных сетей, мультипроцессорные ЭВМ и многомашинные системы.

Многомашинная система - группа компактно расположенных ЭВМ, объединенных специальными устройствами сопряжения и работающих как единое целое. Каждая отдельная ЭВМ работает при этом под своей ОС. Специальное ПО обеспечивает прозрачный доступ, организацию вычислений, оперативное реконфигурирование.

Компьютерная сеть - совокупность компьютеров и сетевых устройств, соединенных с помощью каналов связи в единую систему и работающих относительно автономно.

Взаимодействие организуется за счет передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи.

Основная цель компьютерной сети - разделение локальных ресурсов компьютеров между всеми пользователями сети.

Для работы в сети необходимы добавления к ОС компьютеров, входящих в состав сети. На компьютерах с разделяемыми ресурсами необходимо добавить модули, которые постоянно будут находиться в режиме ожидания запросов, поступающих по сети от других компьютеров. Такие модули называются программными серверами (серверная часть ОС). На компьютерах, получающих доступ к ресурсам других ЭВМ, к ОС также добавляются модули, которые вырабатывают запросы на доступ к удаленным ресурсам и передают их по сети на нужный компьютер. Такие модули называются программными клиентами (клиентская часть ОС).

Пара модулей "клиент-сервер" обеспечивает совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов. В этом случае такая часть ОС называется сетевой службой. [Примеры: файловая служба, служба печати, служба электронной почты].

Термины "клиент" и "сервер" используются также для обозначения компьютеров, подключенных к сети. Сервером называют компьютер, предоставляющий ресурсы другим компьютерам сети, клиентом - компьютер, потребляющий эти ресурсы. Иногда один и тот же компьютер может выступать в роли и сервера, и клиента.

Сетевые службы - пример распределенных программ, т.е., таких, которые состоят из нескольких взаимодействующих частей, выполняющихся, как правило, на отдельных компьютерах сети. В сети могут использоваться не только системные распределенные программы, но и прикладные, часто называемые сетевыми приложениями. Большинство программ, работающих в сети, тем не менее, не являются сетевыми приложениями.

Таким образом, основные компоненты сети - это компьютеры, коммуникационное оборудование, операционные системы и сетевые приложения.

. Базовые понятия сетей передачи информации

Сеть передачи информации (Network) - более широкое понятие, чем компьютерная сеть. К сетям передачи информации можно отнести также телекоммуникации - средства, позволяющие вести обмен информацией на далеких расстояниях.

Сеть передачи информации - система, состоящая из множества терминалов и коммуникационной среды. Коммуникационная среда служит для передачи информации между терминалами и состоит из узлов и каналов связи. К каждому терминалу подходит, по крайней мере, один канал связи.

Канал связи - совокупность устройств, осуществляющих передачу информации (кабель, каналообразующие устройства, репитеры и т.п.). Узлы сети - промежуточные устройства, в которых сходится более 2-х каналов. Узлы играют роль диспетчеров в сети: коммутируют каналы и пакеты, временно хранят информацию до передачи следующему узлу и т.п.

Обычно терминалы в сети равноправны, и любой из них может обратиться к любому другому. Для выбора другого терминала используется его адрес - уникальное имя в пределах сети. Адресные сети.

[Пример: телефонная сеть]. В трансляционных сетях адреса не используются; один терминал представляет собой центр вещания (только передает), а другие являются только приемниками.

Линия связи - совокупность каналов, связывающих 2 терминала для передачи информации между ними.

Линия связи может существовать не все время, а только во время определенного сеанса связи. Не всякая передача осуществляется по линии связи. Такой вариант возможен при наличии узлов промежуточного хранения данных и разделенных временах доступа к этому узлу со стороны терминалов. [Пример: передача голосового сообщения через автоответчик]. Использование же линии связи позволяет вести обмен в реальном времени.

Если два терминала используют линию связи, то ее наличие необходимо, но не достаточно для обмена. Обычно нужна еще готовность терминалов к обмену, что подтверждается специальными сигналами. Если оба терминала готовы начать обмен информацией, то наступает соединение.

Частный случай соединения: "точка-точка" (PP) - соединение двух и только двух терминалов. Для того чтобы обменяться информацией с третьим терминалом, нужно разорвать соединение, т.е. завершить сеанс связи.
. Классификация компьютерных сетей

вычислительный сеть сигнал информация

1) Локальные сети (LAN - Local Area Network). Компьютерные сети небольшой протяженности (не более 2 - 2,5 км), использующие высокоскоростные цифровые линии связи.

) Региональные сети. Крупные компьютерные сети в пределах региона, страны.

3) Глобальные сети (WAN - Wide Area Network). Компьютерные сети, охватывающие группы государств или планету в целом.

В региональных и глобальных сетях широко используются низкоскоростные аналоговые линии связи (телефонные линии, радиосвязь и т.п.), хотя для магистралей применяются высокоскоростные цифровые линии (например, оптоволоконные).

) Персональные компьютерные сети (PAN)

Объединение глобальных, региональных и локальных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономичные средства обработки огромных массивов информации и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети объединяться в составе глобальной сети.
. Процесс передачи данных
Процесс передачи информации подразумевает наличие источника информации, передатчика, канала связи, приемника и потребителя информации. Перед передачей и после приема форма представления информации может преобразовываться.

При передаче информация делится на логически законченные порции - сообщения. Сообщение передается по каналу связи с помощью сигнала - переменного физического процесса, однозначно представляющего смысл сообщения.

Виды сигналов:

) аналоговый - сигнал, значение которого является непрерывной функцией от времени (напр., звук, переменный ток в телефонных линиях и т.п.).

) цифровой - сигнал, дискретно изменяющийся во времени, т.е. принимающий конечное число значений за определенный промежуток времени (напр., импульсы тока в шинах ЭВМ, сигналы азбуки Морзе).

Превращение сообщения в сигнал состоит из трех операций, которые могут выполняться как независимо, так и совместно:

) преобразование (чаще всего - в электромагнитную форму);

) кодирование - организация сигнала с помощью кода. Код - это алфавит и система правил, с помощью которых информация может быть представлена в виде набора знаков этого алфавита.

) модуляция - воздействие на некоторый параметр сигнала таким образом, чтобы в изменениях этого параметра оказалась заложенной передаваемая информация.

При передаче по каналу связи сигнал может затухнуть или сильно исказиться. Чтобы избежать этого, сигнал формируется следующим образом: выбирается несущий сигнал, т.е. такой, который мало затухает в данном канале связи; затем несущий сигнал модулируется в соответствии с передаваемой информацией.

При передаче по аналоговому каналу несущая представляет собой волну (гармоническое колебание) с определенными амплитудой, частотой, фазой. Модуляция меняет одну из этих характеристик, поэтому различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию.

При передаче цифровой информации данные передаются с помощью либо потенциального кодирования, либо импульсного. Канал, работающий таким способом, называется цифровым. В узкополосных каналах данные передаются на единой частоте (т.е. канал пропускает узкую полосу частот). Этот способ позволяет передавать только цифровую информацию, причем связь обеспечивается только на ограниченном расстоянии. Преимущество - высокая скорость передачи и легкость конфигурирования сети. Подавляющее большинство локальных сетей используют цифровую передачу данных.

Характеристики сетей передачи информации:

) Пропускная способность канала связи (бит/с) - максимально возможная скорость передачи данных по линии связи.

) Эффективная скорость передачи данных по каналу связи (знак/с). CPS.3) Достоверность передачи данных (ошибок/знак). BER.

) Надежность (среднее время наработки на отказ).

. Локальные компьютерные сети

Основная задача локальных компьютерных сетей (ЛКС) - разделение общих ресурсов сети между пользователями, то есть совместное использование периферийных устройств, а также данных и программ, хранящихся на компьютерах сети. Вторая, не менее важная задача - обеспечение обмена информацией между пользователями.

В зависимости от того, как организовано управление сетью, ЛКС принято разделять на два вида: