Вычислительные сети - Лекция, раздел Информатика, ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ Вычислительная Сеть (Информационно-Вычислительная Сеть) – Это Совокупность Уз...
Вычислительная сеть (информационно-вычислительная сеть) – это совокупность узлов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему.
Структура вычислительной сети
Узел – это любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Узлами могут быть не только ЭВМ, но и сетевые периферийные устройства, например, принтеры.
Каждый узел в сети имеет минимум два адреса: физический, используемый оборудованием, и логический, используемый пользователями и приложениями.
Узлы обмениваются сообщениями. Здесь сообщение – это целостная последовательность данных, передаваемых по сети.
Отдельные части сети называются сегментами.
Передающая среда сети (канал связи) определяет, как будут передаваться сообщения по сети. Примерами передающих сред являются кабельные, радио-, спутниковые каналы.
Вычислительные сети имеют следующие характеристики.
1. Производительность – это среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех составляющих:
- времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;
- времени выполнения запроса в этом узле;
- времени передачи ответа на запрос пользователю.
2. Пропускная способность – это объем данных, передаваемых через сеть ее сегмент за единицу времени (трафик).
3. Надежность – это среднее время наработки на отказ.
4. Безопасность – это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.
5. Масштабируемость – это возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.
6. Универсальность сети – это возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.
Вычислительные сети используются в следующих целях:
1) предоставление доступа к программам, оборудованию и данным для любого пользователя сети; эта цель называется совместным использованием ресурсов;
2) обеспечение высокой надежности хранения источников информации; хранение данных в нескольких местах позволяет избежать их потерю, в случае их удаления в одном из мест;
3) обработка данных, хранящихся в сети;
4) передача данных между удаленными друг от друга пользователями.
По виду технологии передачи вычислительные сети делятся на следующие типы:
- широковещательные сети обладают общим каналом связи, совместно используемым всеми узлами; сообщения передаются всем узлам; примером широковещательной сети является телевидение;
- последовательные сети, в которых сообщению необходимо пройти несколько узлов, чтобы добраться до узла назначения; сообщение передается только одному узлу; примером такой технологии передачи является электронная почта.
Небольшие сети обычно используют широковещательную передачу, тогда как в крупных сетях применяется передача от узла к узлу.
По размеру сети можно подразделить на следующие типы:
- локальные сети размещаются в одном здании или на территории одного предприятия; примером локальной сети является локальная сеть в учебном классе;
- региональные сети объединяют несколько предприятий или город; примером сетей такого типа является сеть кабельного телевидения;
- глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или континент и представляют собой объединение сетей меньшего размера; примером глобальной сети является сеть Интернет.
По принципу построения сети делятся на следующие типы:
- одноранговые сети объединяют равноправные узлы; такие сети объединяют не более 10 узлов;
- сети на основе выделенного сервера имеют специальный узел – вычислительную машину (сервер), предназначенную для хранения основных данных сети и предоставления этих данных узлам (клиентам) по запросу.
Все темы данного раздела:
Москва, 2012
Оглавление
Глава 1. Лекция 1. 2
1.1. Задачи учебной дисциплины 2
1.2. Основные понятия 2
1.3. Системы счисления 6
1.3.1. Двоичная,
Задачи учебной дисциплины
Информатика является базовой учебной дисциплиной, охватывающей сведения о технических, программных и алгоритмических средствах организации современных информационных систем и формирующей у обучаемо
Системы счисления
Система счисления – это соглашение о представлении чисел посредством конечной совокупности символов (цифр) A = {a0, a1, …, an-1}, называемой алфавито
Двоичная, десятичная и шестнадцатеричная системы
Значение числа, представленного конечной дробью, в n-ичной системе счисления
amam–1…a1a0,a–1a–2…a–k,
г
Перевод целых чисел
Правила перевода числа в другую, не десятичную систему счисления различаются для целых и дробных чисел.
Перевод целого числа X осуществляется по следующему алгоритму:
1) получить
Перевод дробных чисел
Если при переводе конечной дроби в другую систему счисления получается конечная дробь, то такой перевод называется точным. Если при переводе получается бесконечная дробь, тогда перевод называется п
Логические основы ЭВМ
Принципы работы ЭВМ основываются на законах математической логики, поэтому ее элементы широко используются для поиска и обработки информации и при разработке схем электронных устройств.
Ма
Логические функции
Логическая функция (функция алгебры высказываний) f(X1, X2, …, Xn) от n переменных – n-арная операция на множестве [0; 1]. В этой функции логические переменные X
По этапам создания
Разделение ЭВМ на поколения условно, так как поколения сменялись постепенно, поэтому временные границы между поколениями размыты. Поколения ЭВМ разделяют в зависимости от физических элементов или т
Микропроцессор
Микропроцессор (МП; CPU – Central Processing Unit (центральный обрабатывающий модуль)) – центральный блок ЭВМ, управляющий работой всех компонент ЭВМ и выполняющий операции над информацией. Операци
Системная шина
В основе устройства ЭВМ лежит системная шина, которая служит для обмена командами и данными между компонентами ЭВМ, расположенными на материнской плате. ПУ подключаются к шине через контроллеры. Та
Постоянное и оперативное ЗУ
Запоминающие устройства, используемые в ЭВМ, состоят из последовательности ячеек. Каждая ячейка содержит значение одного байта и имеет собственный номер (адрес), по которому происходит обращение к
Внешние ЗУ
Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) предназначены для долговременного хранения и транспортировки информации. ВЗУ взаимодействуют с системной шиной через контроллеры внешних запоминающих устройств
Магнитные носители
Магнитные носители основаны на свойстве материалов находиться в двух состояниях: «не намагничено»-«намагничено», кодирующие 0 и 1. По поверхности носителя перемещается головка, которая может считыв
Оптические носители
Оптические носители представляют собой компакт-диски диаметром 12 см (4,72 дюйма) или мини-диски диаметром 8 см (3,15 дюйма). Оптические носители состоят из трех слоев:
1) поликарбонатная
Видеокарта
Видеоподсистема ЭВМ включает два устройства:
1) монитор (дисплей), отображающий на своем экране текстовую и графическую информацию пользователю;
2) видеокарта (ВК; видеоконтроллер
Монитор
Основными характеристиками мониторов являются размер экрана, разрешение, размер зерна и частота развертки монитора.
Размер экрана монитора задается величиной его диагонали в дюймах. Принят
Контроллеры портов ввода-вывода
Контроллер порта ввода-вывода (КПВВ) обеспечивает интерфейс между периферийным устройством, подключенным к порту КПВВ, и системной шиной.
Порты ввода-вывода делятся на два типа в зависимос
Клавиатура
Клавиатура – это стандартное клавишное устройство ввода, предназначенное для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления. Клавиатуры имеют по 101-104 клавиши, размещенные по стандарту QWERT
Принтеры
Печатающие устройства (принтеры) – это устройства вывода данных из ЭВМ и фиксирующие их на бумаге. Основными характеристиками принтеров являются разрешающая способность, скорость печати, объем уста
Сканеры
Сканер – это устройство для ввода в ЭВМ информации с бумаги, слайдов или фотопленки.
Различают планшетные и ручные сканеры.
Принцип работы планшетных сканеров заключается в следую
Программное обеспечение ЭВМ
Совокупность программ, процедур и правил, а также документации, связанных с функционированием системы обработки данных, составляют программное обеспечение (ПО; software). Программное и аппаратное о
Операционные системы
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сам
Распределение ресурсов ЭВМ между процессами
После запуска программы создается соответствующий ей процесс, которому выделяются ресурсы ЭВМ. Каждый процесс получает адресное пространство в ОЗУ, содержащее стек, регистры, счетчик команд и други
Поддержание файловой системы
На одном физическом жестком диске может размещаться один или несколько логических дисков. Физический диск – это отдельное устройство. ОС разбивает физический диск на несколько разделов, в каждом из
Обеспечение интерфейса пользователя
По реализации интерфейса пользователя различают интерфейс командной строки и графический интерфейс.
Основным устройством управления в интерфейсе командной строки является клавиатура. Управ
Драйверы устройств
Чтобы управлять устройствами, используются драйверы устройств – специальные программы, которые выполняют две основные задачи:
1) перевод команд ОС в команды контроллера и обратно;
Понятие алгоритма
В основу работы ЭВМ положен программный принцип управления, состоящий в том, что ЭВМ выполняет действия по заранее заданной программе. Программа – это упорядоченная последовательность команд, котор
Алгоритмизация
Алгоритмизация – процесс разработки и описания алгоритма решения какой-либо задачи.
Пусть имеется некоторая математическая задача, которая может быть решена одним из известных математическ
Словесная запись алгоритмов
Самой распространенной формой представления алгоритмов, адресуемых человеку, является обычная словесная запись. В этой форме могут быть выражены любые алгоритмы. Но если такой алгоритм предн
Схемы алгоритмов
Схема алгоритма – это графический способ его представления с элементами словесной записи. Каждое предписание алгоритма изображается с помощью плоской геометрической фигуры – блока. Отсюда название:
Технология разработки алгоритмов
Опыт практической алгоритмизации и программирования привел к формированию неких общих принципов и методов проектирования, разработки и оформления алгоритмов.
Какими качествами должен облад
Разработка программы
Процесс программирования - это запись разработанного алгоритма на специальном языке (языке программирования) - представление алгоритма на языке, "понятном" исполнителю (вычислительной маш
Отладка и тестирование программы
Отладка программы – это процесс поиска и устранения ошибок. Часть ошибок формального характера, связанных с нарушением правил записи конструкций языка или отсутствием необходимых описаний, обнаружи
Модель взаимодействия открытых систем
Для описания общей модели взаимодействие открытых систем используется эталонная модель OSI (Open System Interconnection). Модель OSI состоит из 7 уровней (от низших к высшим):
1) физически
Сетевые протоколы
Протоколы – это соглашение о формате и правилах передачи данных по сети. Протоколы обладают следующими свойствами:
- протоколы работают на разных уровнях модели OSI, поэтому функции проток
Топологии вычислительных сетей
Вычислительные машины, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической сх
Виды коммутации
Основным назначением узлов коммутации является прием, анализ, а в сетях с маршрутизацией еще и выбор маршрута, и отправка данных по выбранному направлению.
Узлы коммутации осуществляют оди
Способы адресации ЭВМ в сети
В вычислительных сетях существуют три способа адресации.
1. Аппаратные адреса представляют собой шестнадцатеричные номера (12 цифр; например: 00-08-74-96-92-5C). Присвоение аппаратных адре
Маршрутизация
Маршрутизация необходима для обеспечения следующих характеристик:
- максимальной пропускной способности сети;
- минимального времени прохождения пакета от отправителя к получателю
Глобальная сеть
Сеть Интернет – это глобальная сеть, соединяющая сети различного размера по всему миру. Сеть Интернет – это информационное пространство, содержащее огромное количество информации, хранилище информа
Протоколы сети Интернет
Протоколы сети Интернет можно разделить на два типа: базовые и прикладные. Базовые протоколы – это протоколы нижнего уровня. Они обеспечивают физическую передачу сообщений между узлами в сети Интер
Система адресации в Интернет
Каждому компьютеру, подключенному к сети Интернет, присваивается числовой адрес, называемый IP-адресом.
IP-адрес используется в протоколах передачи данных. IP-адрес содержит полную информа
Электронная почта
Служба электронной почты (electronic mail, e-mail) появилась раньше сети Интернет, однако она остается популярным способом пересылки сообщений. Электронное письмо похоже на письмо, пересылаемое по
Служба WWW
Всемирная сеть (WWW) – самая популярная служба на базе сети Интернет благодаря своей доступности, простоте и удобству использования. Всемирная сеть объединяет веб-серверы, хранящие гипертекстовые д
Служба передачи файлов
Файлы большого объема можно переслать по электронной почте или разместить на веб-сервере. Однако пересылка по электронной почте возможно лишь нескольким получателям, а размещение файлов на веб-серв
Базы данных и СУБД
Одной из задач информационных систем является хранение данных из определенной предметной области. Предметная область – это часть реального мира, объединяющая схожие или связанные понятия. Чтобы нео
Свойства базы данных
Самодокументированность. БД должна иметь словарь данных в специально отведенном месте, которое используется для хранения информации о самой базе данных. Словарь содержит информацию: об архит
Реляционная модель данных
Классификация СУБД по типу модели данных:
Дореляционные
Инвертированные списки (файлы)
Иерархические
Сетевые
Реляционные
Постреляционные
Нормализация отношений
Нормализация отношений – это приведение отношений к виду, позволяющему устранить дублирование, обеспечить непротиворечивость данных, хранимых в БД, и уменьшить трудозатраты на ведение БД.
Типы связей
Отношения могут быть связаны следующими типами связей:
- один-к-одному (1:1);
- один-ко-многим (1:M);
- многие-ко-многим (M:M).
Рассмотрим сущность этих связей н
Список дополнительной литературы
Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2011. – 560 с. Велихов А.В. Основы информатики и компьютерной техн
Новости и инфо для студентов