ЛОКАЛЬНЫЕ И ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ ЭВМ

Учебные вопросы:

1. Локальные сети ЭВМ.

2. Глобальные сети ЭВМ.

3. Перспективы развития и использования вычислительной техники

Вопрос 1.ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ ЭВМ

Компьютерные сети представляют собой объединение многих достаточно удаленных друг от друга персональных компьютеров (ПК) в единую распределенную систему обработки информации.

Компьютерные сети являются более высокой формой многомашинного объединения, чем ранее существовавшие вычислительные системы. Если вычислительные системы представлены вычислительными машинными комплексами с несколькими ЭВМ, то компьютерные сети могут состоять из тысяч и даже миллионов ПК, а также могут включать в себя сами вычислительные машинные комплексы.

Кроме того, сети позволяют не только приблизить вычислительные средства к местам возникновения и использования информации, но и разделить функции по обработке и управлению этой информацией между многими ПК, а также обеспечить надежный и быстрый доступ всех пользователей к вычислительным и информационным ресурсам сети.

Для компьютерных сетей предусмотрены следующие возможности:

1. Организация параллельной обработки информации многими ПК одновременно.

2. Создание распределенных баз данных, размещаемых в памяти различных ПК.

3. Специализация отдельных ПК или их групп для эффективного решения определенных классов задач.

4. Автоматизация обмена информацией и программами между отдельными ПК.

5. Резервирование вычислительных мощностей и средств передачи информации на случай выхода из строя отдельных из них с целью восстановления нормальной работы сети.

6. Перераспределение вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач.

7. Стабилизация и повышение уровня загрузки ПК и дорогостоящего периферийного оборудования.

8. Сочетание работы в широком диапазоне режимов: пакетном, диалоговом и режимах «запрос-ответ».

Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети.

В компьютерных сетях в качестве абонентских систем используют абонентские пункты или просто абоненты сети, которыми могут быть отдельные ПК, их комплексы, автоматизированные рабочие места (АРМ), промышленные роботы, станки с программным управлением и другие программные устройства.

Все абоненты сети подключены к станциям, аппаратура которых обеспечивает передачу и прием информации. Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой.

Для организации взаимодействия абонентских систем используется коммуникационная сеть, которая включает в себя линии связи (проводную, телефонную) или пространство, в котором распространяются электромагнитные сигналы – радиоволны, а также аппаратуру передачи информации.

Компьютерные сети классифицируются по различным признакам.

По характеру реализации функций сети подразделяются на:

1. Вычислительные, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации.

2. Информационные, предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователя.

3. Смешанные, в которых реализуются вычислительные и информационные функции.

По способу управления компьютерные сети делятся на сети с децентрализованным, централизованным и смешанным управлением.

В условиях децентрализованного управления каждый ПК, входящий в сеть, включает полный набор программных средств для координации выполнения сетевых операций. Во втором случае координация управления всех ПК осуществляется под централизованным управлением единой операционной системы сети. В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведется решение задач, связанных, как правило, с обработкой больших объемов информации.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем компьютерные сети подразделяются на три основные класса:

1. Глобальные сети.

2. Региональные сети.

3. Локальные сети.

Локальная компьютерная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных компьютерных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и др. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 – 2.5 км.

Локальную компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Сервер - это источник ресурсов сети, представляющий собой компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователям различные услуги.

Серверы могут осуществлять хранение данных, их архивирование, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать и передачу выходной информации и ряд других функций, предоставленных пользователям сети.

Отметим один из типов серверов – файловый сервер или просто файл-сервер.

Файл-сервер является основным источником ресурсов сети и представляет собой специальный компьютер с оперативной памятью и жесткими дисками большой емкости, а также с дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами).

Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Он работает под управлением специальной сетевой операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.

Иногда для работы сети недостаточно одного файл-сервера. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов.

Рабочая станция - это персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция может функционировать как в сетевом, так и в автономном режиме. Она оснащается собственной операционной системой (MS-DOS или Windows и т.д.), к которой как расширение подключается сетевая оболочка рабочих станций.

По архитектуре построения локальные компьютерные сети могут быть одноранговые и с выделенным файл-сервером.

В одноранговой сети нет единого центра управления взаимодействия рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция может выполнять роль сервера и обслуживать запросы от других рабочих станций.

По геометрической схеме соединения одноранговые сети могут иметь кольцевую или шинную топологию.

Кольцевая топология предусматривает последовательную схему соединения рабочих станций по замкнутой кривой. Передача информации выполняется от станции к станции по кольцу. Каждая промежуточная станция между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающая станция распознает и получает адресованное только ей сообщение.

Последовательная передача информации существенно снижает быстродействие кольцевой сети.

Шинная топология предусматривает параллельную схему соединения рабочих станций по общей шине (кабелю). Информация, посылаемая по общей шине, не транслируется, а поступает одновременно на все станции, но принимает сообщение тот, кому оно адресовано. Шинная топология является более быстродействующей и широко распространенной схемой соединения одноранговых сетей.

Компьютерные сети с выделенным файл-сервером имеют централизованное управление, которое осуществляет специальный компьютер, играющий роль файл-сервера. Взаимодействие между рабочими станциями в сети осуществляется через файл-сервер.

Геометрическая схема соединения рабочих станций в сети с выделенным файл-сервером имеет звездообразную топологию, которая базируется на концепции центрального узла. Центральным узлом является файл-сервер, к которому отдельными линиями подключены рабочие станции. Вся информация передается через центральный файл-сервер, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в компьютерной сети.

Сети с выделенным файл-сервером являются наиболее распространенными среди локальных компьютерных сетей.

В реальных компьютерных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетания схем, описанных выше.

Для расширения функциональных возможностей и получения неограниченных информационных ресурсов различные компьютерные сети объединяются.

Объединение глобальных, региональных и локальных компьютерных сетей позволяет создать многосетьевые иерархии, которые обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам.

На рис. 21 приведена одна из возможных схем иерархии компьютерных сетей. В этой схеме локальные компьютерные сети (ЛКС) входят как компоненты в состав региональных компьютерных сетей, которые объединяются в составе глобальной компьютерной сети.

Рис. 21. Схема вычислительных сетей

Компьютерная сеть— это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Основная цель создания сети — это обеспечить всех пользователей сети совместным использованием ресурсов всех компьютеров сети (прежде всего ресурсов памяти и процессоров).

Концепция вычислительных сетей является логическим результатом эволюции компьютерных технологий.

Рассмотрим основные этапы эволюции вычислительных сетей:

1. Системы пакетной обработки (конец 50-х годов) с централизованной обработкой информации. Эта система строились на базе мощного и надежного компьютера (мэйнфрейма) универсального назначения.

Пользователи готовили перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер. Обработка в компьютере, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день (рис.22). Таким образом, одна неверно набитая карта означала как минимум суточную задержку.

Пакетный режим работы — это самый эффективный режим использования вычислительной мощности, так как он позволяет выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем любые другие режимы. Во главу угла ставилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины — процессора, в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.