Назначение и классификация компьютерных сетей. Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи.
Необходимы также динамичные способы обращения к информации, поиска данных в заданные временные интервалы, реализации сложной математической и логической обработки данных. Управление крупными предприятиями и экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в различных районах города, регионах страны и даже в различных странах.
Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участников в процесса выработки управленческих решений. В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи вычислительной техники предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решать задачи почти всех классов.
Однако, сложность решаемых задач обратно пропорциональна их количеству, и это приводило к неэффективному использованию вычислительной мощности ЭВМ при значительных материальных затратах. Нельзя не учитывать и тот факт, что доступ к ресурсам компьютеров был затруднен из-за существующей политики централизации вычислительных средств в одном месте. Принцип централизованной обработки данных (рис. 2) не отвечал высоким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме.
Кратковременный выход из строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом, т. к. приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительно увеличивая затраты на создание и эксплуатацию систем обработки данных. Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и, наконец, персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных (рис. 3). СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ Рис. 2 СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ Рис. 3 Распределенная обработка данных – обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему. Для реализации распределенной обработки данных были созданы многомашинные ассоциации, структура которых разрабатывалась по одному из следующих направлений: • многомашинные вычислительные комплексы (МВК); • компьютерные (вычислительные) сети. Многомашинный вычислительный комплекс – группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и совместно выполняющих единый информационно-вычислительный процесс.
Примечание. Под процессом понимается некоторая последовательность действий для решения задачи, определяемая программой.
Многомашинные вычислительные комплексы могут быть: • локальными при условии установки компьютеров в одном помещении, не требующих для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи; • дистанционными, если некоторые компьютеры комплекса установлены на зна¬чительном расстоянии от центральной ЭВМ и для передачи данных используются телефонные каналы связи. Пример 1. К ЭВМ типа мэйнфрейм, обеспечивающей режим пакетной обработки информации, подключена с помощью устройства сопряжения мини-ЭВМ. Обе ЭВМ находятся в одном машинном зале. Мини-ЭВМ обеспечивает подготовку и предвари¬тельную обработку данных, которые в дальнейшем используются при решении сложных задач на мэйнфрейме.
Это локальный многомашинный комплекс.
Пример 2. Три ЭВМ объединены в комплекс для распределения заданий, поступаю¬щих на обработку. Одна из них выполняет диспетчерскую функцию и распределяет задания.
Это локальный многомашинный комплекс. Пример 3. ЭВМ, осуществляющая сбор данных по некоторому региону, выполняет их предварительную обработку и по телефонному каналу связи передает для дальнейшего использования на цент¬ральную ЭВМ. Это дистанционный многомашинный комплекс. Компьютерная (вычислительная) сеть – совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.
Примечание. Под системой понимается автономная совокупность из одной или нескольких ЭВМ, программного обеспечения, периферийного оборудования, терминалов, средств передачи данных, физических процессов и операторов, способная осуществлять обработку информации и выполнять функции взаимодействия с другими системами. 1.2. Обобщенная структура компьютерной сети Компьютерные сети являются высшей формой многомашинных ассоциаций. Выделим основные отличия компьютерной сети от многомашинного вычислительного комплекса.
Первое отличие – размерность. В состав многомашинного вычислительного комплекса входят обычно две, максимум три ЭВМ, расположенные преимущественно в одном помещении. Вычислительная сеть может состоять из десятков и даже сотен ЭВМ, расположенных на расстоянии друг от друга от нескольких метров до десятков, сотен и даже тысяч километров. Второе отличие – разделение функций между ЭВМ. Если в многомашинном вычислительном комплексе функции обработки, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, то в вычислительных сетях эти функции распределены между различными ЭВМ. Третье отличие – необходимость решения в сети задачи маршрутизации сообщений. Сообщение от одной ЭВМ к другой в сети может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих ЭВМ. Объединение в один комплекс средств вычислительной техники, аппаратуры связи и каналов передачи данных предъявляет специфические требования со стороны каждого элемента многомашинной ассоциации, а также требует формирования специальной терминологии.
Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции.
Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации. Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой.
Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда. Физическая передающая среда – линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами. Такой подход позволяет рассматривать любую компьютерную сеть как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети. Обобщенная структура компьютерной сети приведена на рис. 4. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРА КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ Рис. 4 1.3.