Принципы построения сетей.
Лекция 8. Компьютерные сети.
Переработка больших объемов информации наиболее эффективна при децентрализации процессов обработки.
Децентрализация осуществлялась по двум направлениям:
- путем подключения к отдельным ЭВМ (или комплексу ЭВМ) множества абонентских пунктов пользователей, то есть создания систем телеобработки данных;
- путем создания вычислительных сетей, в которых осуществлялось объединение между собой множества территориально удаленных друг от друга ЭВМ.
Передача информации между удаленными друг от друга ЭВМ осуществляется в основном с помощью стандартных телефонных и телеграфных каналов, а также витых пар проводов и коаксиальных кабелей связи. Современный прогресс в области оптоволоконной техники (использование световодов) позволяет резко повысить пропускную способность линий связи. Так система F6M обеспечивает передачу информации до 6,3 Мбит/с, заменяя до 96 телефонных каналов, система F400M - передачу до 400 Мбит/с информации, заменяя 5760 телефонных каналов.
Для современных компьютерных сетей характерно:
- объединение многих достаточно удаленных друг от друга ЭВМ и (или) отдельных вычислительных систем в единую распределенную систему обработки данных;
- применение средств приема-передачи данных и каналов связи для организации обмена информацией в процессе взаимодействия средств вычислительной техники;
- наличие широкого спектра периферийного оборудования, используемого в виде абонентских пунктов и терминалов пользователей, подключенных к узлам сети передачи данных;
- использование унифицированных способов сопряжения технических средств и каналов связи, облегчающих процедуру наращивания и замену оборудования;
- наличие операционной системы обеспечивающей надежное и эффективное применение технических и программных средств в процессе решения задач пользователей сети.
В условиях сети предусмотрена возможность:
- организовать параллельную обработку данных многими ЭВМ;
- создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти различных ЭВМ;
- специализировать отдельные ЭВМ или группы ЭВМ для эффективного решения определенных классов задач;
- автоматизировать обмен информацией и программами между отдельными ЭВМ и пользователями сети;
- резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных из них с целью быстрого восстановления нормальной работы сети;
- перераспределять вычислительные мощности между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач;
- стабилизировать и повышать уровень загрузки ЭВМ и дорогостоящего периферийного оборудования;
- сочетать работу в широком диапазоне режимов: диалоговом, пакетном, режимах “запрос-ответ”, а также сбора, передачи и обмена информацией.
Как показывает практика, за счет расширения возможностей обработки данных, лучшей загрузки ресурсов и повышения надежности функционирования системы в целом стоимость обработки данных в сетях не менее чем в полтора раза ниже по сравнению с обработкой аналогичных данных на автономных ЭВМ.
Вычислительные сети классифицируются по различным признакам.
Сети, состоящие из программно-совместимых ЭВМ, являются однородными, или гомогенными. Если ЭВМ, входящие в сеть, программно несовместимы, то такая сеть называется неоднородной или гетерогенной.
По типу организации передачи данных различают сети: с коммутацией каналов, с коммутацией сообщений и с коммутацией пакетов. Имеются сети, использующие смешанные системы передачи данных.
По характеру реализуемых функций сети подразделяются на вычислительные, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации;
- информационные, предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователей;
- смешанные, в которых реализуются вычислительные и информационные функции.
По способу управления вычислительные сети делятся на сети с децентрализованным, централизованным и смешанным управлением.
В первом случае каждая ЭВМ, входящая в состав сети, включает полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций. Сети такого типа сложны и достаточно дороги, т. к. операционные системы отдельных ЭВМ разрабатываются с ориентацией на коллективный доступ к общему полю памяти сети. При этом в каждый конкретный момент времени доступ к общему полю памяти предоставляется только для одной ЭВМ. А координация работы ЭВМ осуществляется под управлением единой операционной системы сети.
В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведется решение задач, обладающих высшим приоритетом и, как правило, связанных с обработкой больших объемов информации.
По структуре построения (топологии) сети подразделяются на одноузловые и многоузловые, одноканальные и многоканальные. Топология сети определется структурой сети связи, то есть способом соединения абонентов друг с другом и ЭВМ. Известные следующие структуры сетей: радиальная (звездообразная), кольцевая, многосвязная (“каждый с каждым”), иерархическая, “общая шина” и др.