Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Тема: Вступ. Передумови появи комп’ютерних мереж. Поняття обчислювальної мережі

Скачати 184.5 Kb.

Тема: Вступ. Передумови появи комп’ютерних мереж. Поняття обчислювальної мережі




Скачати 184.5 Kb.
Дата конвертації22.03.2017
Розмір184.5 Kb.
ТипКонцепція

Тема: Вступ. Передумови появи комп’ютерних мереж. Поняття обчислювальної мережі

Концепція обчислювальних мереж є логічним результатом еволюції комп'ютерної технології. Перші комп'ютери 50-х років - великі, громіздкі і дорогі - призначалися для дуже невеликого числа вибраних користувачів. Часто ці монстри займали цілі будівлі. Такі комп'ютери не були призначені для інтерактивної роботи користувача, а використовувалися в режимі пакетної обробки.



Зв'язок на невеликі відстані в комп'ютерній техніці існувв ще задовго до появи перших персональних комп'ютерів.

Системи пакетної обробки


Системи пакетної обробки, як правило, будувалися на базі мейнфрейма - могутнього і надійного комп'ютера універсального призначення. Користувачі готували перфокарти, що містять дані і команди програм, і передавали їх в обчислювальний центр.

Обчи́слювальний центр (ОЦ) - організація, підрозділ, або, в більш вузькому сенсі, комплекс приміщень, призначених для розміщення комп'ютерних систем і допоміжного обладнання.

Оператори вводили ці карти в комп'ютер, а роздруковані результати користувачі отримували зазвичай тільки наступного дня (мал. 1.1). Таким чином, одна невірно набита карта означала як мінімум добову затримку.
Мал. 1.1. Централізована система на базі мейнфрейма
Звичайно, для користувачів інтерактивний режим роботи, при якому можна з терміналу оперативно керувати процесом обробки своїх даних, був би набагато зручніший. Але інтересами користувачів на перших етапах розвитку обчислювальних систем в значній мірі нехтували, оскільки пакетний режим - це найефективніший режим використання обчислювальної потужності, оскільки він дозволяє виконати в одиницю часу більше призначених для користувача завдань, чим будь-які інші режими. У першу чергу цінувалася ефективність роботи найдорожчого пристрою обчислювальної машини - процесора, в збиток ефективності роботи фахівців, що використовують його.

Обчи́слювальна систе́ма (англ. computer system) - сукупність ЕОМ та їх програмного забезпечення, що призначені для організації ефективного обчислювального процесу;

Комп'ютер (від англ. computer; лат. computator - обчислювач, лат. computatrum - рахувати, МФА: [kəmpjuː.Tə(ɹ)]) - програмно-керований пристрій для обробки інформації. Конструктивно це може бути механічний або немеханічний (електронний) пристрій, призначений для проведення обчислень, які можуть відбуватися дискретно або безперервно у часі.



Багатотермінальні системи - прообраз мережі


У міру здешевлення процесорів на початку 60-х років з'явилися нові способи організації обчислювального процесу, які дозволили врахувати інтереси користувачів. Почали розвиватися інтерактивні багатотермінальні системи розділення часу (мал. 1.2). У таких системах комп'ютер віддавався в розпорядження відразу декільком користувачам. Кожен користувач отримував в своє розпорядження термінал, за допомогою якого він міг вести діалог з комп'ютером. Причому час реакції обчислювальної системи був достатній малий для того, щоб користувачеві була не дуже помітна паралельна робота з комп'ютером і інших користувачів. Розділяючи таким чином комп'ютер, користувачі дістали можливість за порівняно невелику плату користуватися перевагами комп'ютеризації.

Термінали, вийшовши за межі обчислювального центру, розосередилися по всьому підприємству. І хоча обчислювальна потужність залишалася повністю централізованою, деякі функції - такі як введення і виведення даних - стали розподіленими. Такі багатотермінальні централізовані системи зовні вже були дуже схожі на локальні обчислювальні мережі. Дійсно, рядовий користувач роботу за терміналом мейнфрейма сприймав приблизно так само, як зараз він сприймає роботу за підключеним до мережі персональним комп'ютером. Користувач міг дістати доступ до загальних файлів і периферійних пристроїв, при цьому у нього підтримувалася повна ілюзія одноосібного володіння комп'ютером, оскільки він міг запустити потрібну йому програму у будь-який момент і майже відразу ж отримати результат. (Деякі, далекі від обчислювальної техніки користувачі навіть були упевнені, що всі обчислення виконуються усередині їх дисплея.

Перифері́йний при́стрій - частина технічного забезпечення, конструктивно відокремлена від головного блоку обчислювальної системи.

Електро́нна обчи́слювальна маши́на (скорочено ЕОМ) - загальна назва для обчислювальних машин, що є електронними (починаючи з перших лампових машин, включаючи напівпровідникові тощо) на відміну від електромеханічних (на електричних реле тощо) та механічних обчислювальних машин.

)


Мал. 1.2. Багатотермінальна система - прообраз обчислювальної мережі
Таким чином, багатотермінальні системи, що працюють в режимі розділення часу, стали першим кроком на шляху створення локальних обчислювальних мереж. Але до появи локальних мереж потрібно було пройти ще великий шлях, оскільки багатотермінальні системи, хоч і мали зовнішні риси розподілених систем, все ще зберігали централізований характер обробки даних.

Обро́бка да́них - систематична цілеспрямована послідовність дій над даними. Обробка даних містить в собі множину різних операцій.

З іншого боку, і потреба підприємств в створенні локальних мереж в цей час ще не дозріла - в одній будівлі просто нічого було об'єднувати в мережу, оскільки із-за високої вартості обчислювальної техніки підприємства не могли собі дозволити розкіш придбання декількох комп'ютерів. У цей період був справедливий так званий «закон Гроша», який емпірично відображав рівень технології того часу. Відповідно до цього закону продуктивність комп'ютера була пропорційна квадрату його вартості, звідси витікало, що за одну і ту ж суму було вигідніше купити одну могутню машину, чим дві менш могутніх - їх сумарна потужність виявлялася набагато нижчою за потужність дорогої машини.
Потім досить довгий час існувала ще система, яка працювала в режимі зворотного поділу часу. Ось її схема:

Тут мікрокомп’ютери не мали ще своєї постійної пам’яті, тільки оперативну. А зовнішні накопичувачі (стримери, дисководи, додаткова ОЗП), принтери та інші периферійні пристрої були ще дуже дорогими. Часто цю систему можна було зустріти в навчальних закладах початку 90-тих років (Пошук 1, Ямаха КУВТ)..

Навча́льний заклад (осві́тній заклад) - організація, що на постійній і безперервній основі здійснює освітній процес з метою навчання, виховання, розвитку і самовдосконалення особистості.


А вже з появою справжніх персональних комп’ютерів, коли вони вже могли повноцінно працювати самі по собі і з’явилися мережі в теперішньому розуміння. Локальні та глобальні.

Поява глобальних мереж


Проте потреба в з'єднанні комп'ютерів, що знаходяться на великій відстані один від одного, до цього часу цілком назріла. Почалося все з рішення більш простішого завдання - доступу до комп'ютера з терміналів, віддалених від нього на багато сотень, а то і тисячі кілометрів. Термінали з'єднувалися з комп'ютерами через телефонні мережі за допомогою модемів.

PSTN (англ. Public Switched Telephone Network, рос. Телефонная сеть общего пользования, ТСОП, ТфОП) - це планетарна телефонна мережа загального користування (ТМЗК), для доступу до якої використовуються звичайні проводові телефонні апарати, міні- АТС і обладнання передавання даних.

Такі мережі дозволяли численним користувачам діставати видалений доступ до ресурсів декількох могутніх комп'ютерів класу СУПЕРЕОМ, що розділялися. Потім з'явилися системи, в яких разом з видаленими з'єднаннями типу термінал-комп'ютер були реалізовані і видалені зв'язки типу комп'ютер-комп'ютер. Комп'ютери дістали можливість обмінюватися даними в автоматичному режимі, що, власне, і є базовим механізмом будь-якої обчислювальної мережі. Використовуючи цей механізм, в перших мережах були реалізовані служби обміну файлами, синхронізації баз даних, електронної пошти та інші, що стали тепер традиційними мережеві служби.

Електро́нна по́шта (англ. e-mail, або email, скорочення від electronic mail) - популярний сервіс в інтернеті, що робить можливим обмін даними будь-якого змісту (текстові документи, аудіо-, відеофайли, архіви, програми).

Таким чином, хронологічно першими з'явилися глобальні обчислювальні мережі. Саме при побудові глобальних мереж були вперше запропоновані і відпрацьовані багато основних ідей і концепції сучасних обчислювальних мереж. Такі, наприклад, як багаторівнева побудова комунікаційних протоколів, технологія комутації пакетів, маршрутизація пакетів в складених мережах.


Перші локальні мережі


На початку 70-х років відбувся технологічний прорив в області виробництва комп'ютерних компонентів - з'явилися великі інтегральні схеми.

Комутація пакетів - принцип комутації, при якому інформація розділяється на окремі пакети, які передаються в мережі незалежно один від одного. В таких мережах, по одній фізичній лінії зв'язку, можуть обмінюватися даними багато вузлів.

Мікросхе́ма, інтегральна мікросхема (англ. integrated circuit) - електронна схема, що реалізована у вигляді напівпровідникового кристалу (чипу) та виконує певну функцію. Винайдена у 1958 році американськими винахідниками Джеком Кілбі та Робертом Нойсом.

Їх порівняно невисока вартість і високі функціональні можливості привели до створення міні-комп'ютерів, які стали реальними конкурентами мейнфреймів. Закон Гроша перестав відповідати дійсності, оскільки десяток міні-комп'ютерів виконував деякі завдання (як правило, добре розпаралелювальні) швидше за один мейнфрейм, а вартість такої міні-комп'ютерної системи була менша.

Навіть невеликі підрозділи підприємств дістали можливість купувати для себе комп'ютери. Міні-комп'ютери виконували завдання управління технологічним устаткуванням, складом і інші завдання рівня підрозділу підприємства. Таким чином, з'явилася концепція розподілу комп'ютерних ресурсів по всьому підприємству. Проте при цьому всі комп'ютери однієї організації як і раніше продовжували працювати автономно (мал. 1.3).

Але йшов час, потреби користувачів обчислювальної техніки росли, їм стало недостатньо власних комп'ютерів, їм вже хотілося дістати можливість обміну даними з іншими близько розташованими комп'ютерами. У відповідь на цю потребу підприємства і організації стали сполучати свої міні-комп'ютери разом і розробляти програмне забезпечення, необхідне для їх взаємодії. В результаті з'явилися перші локальні обчислювальні мережі (мал. 1.4). Вони ще в багато чому відрізнялися від сучасних локальних мереж, в першу чергу - своїми пристроями сполучення. На перших порах для з'єднання комп'ютерів один з одним використовувалися найрізноманітніші нестандартні пристрої з своїм способом представлення даних на лініях зв'язку, своїми типами кабелів і т.п. Ці пристрої могли сполучати тільки ті типи комп'ютерів, для яких були розроблені, - наприклад, міні-комп'ютери PDP-11 з мейнфреймом IBM 360 або комп'ютери «Наїрі» з комп'ютерами «Дніпро». Така ситуація створила великий простір для творчості студентів - назви багатьох курсових і дипломних проектів починалися тоді із слів «Пристрій сполучення...».




Мал. 1.3. Автономне використання декількох міні-комп'ютерів на одному підприємстві


Мал. 1.4. Різні типи зв'язків по-перше локальних мережах.




Створення стандартних технологій локальних мереж


В середині 80-х років принцип справ в локальних мережах стало кардинально мінятися. Затвердилися стандартні технології об'єднання комп'ютерів в мережу - Ethernet, Arcnet, Token Ring.

Token ring (англ. «маркерне кільце») - архітектура мереж з кільцевою логічною топологією і детермінованим методом доступу, заснованому на передачі маркера.

Могутнім стимулом для їх розвитку послужили персональні комп'ютери. Ці масові продукти з'явилися ідеальними елементами для побудови мереж - з одного боку, вони були достатньо могутніми для роботи мережевого програмного забезпечення, а з іншої - явно потребували об'єднання своєї обчислювальної потужності для вирішення складних завдань, а також розділення дорогих периферійних пристроїв і дискових масивів. Тому персональні комп'ютери стали переважати в локальних мережах, причому не тільки як клієнтські комп'ютери, але і як центри зберігання і обробки даних, тобто мережевих серверів, потіснивши з цих звичних ролей міні-комп'ютери і мейнфрейми.

Стандартні мережеві технології перетворили процес побудови локальної мережі з мистецтва в рутинну роботу. Для створення мережі досить було придбати мережеві адаптери відповідного стандарту, наприклад Ethernet, стандартний кабель, приєднати адаптери до кабелю стандартними роз'ємами і встановити на комп'ютер одну з популярних мережевих операційних систем, наприклад, NetWare.

Мережева плата, також відома як мережева карта, мережевий адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface card) - периферійний пристрій, що дозволяє комп'ютеру взаємодіяти з іншими пристроями мережі.

Комп'ю́терна мере́жа - система зв'язку між двома чи більше комп'ютерами. У ширшому розумінні комп'ютерна мережа - це система зв'язку через кабельне чи повітряне середовище, самі комп'ютери різного функціонального призначення і мережеве обладнання.

Операці́йна систе́ма, скорочено ОС (англ. operating system, OS) - це базовий комплекс програм, що виконує управління апаратною складовою комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організовує взаємодію з користувачем.

Після цього мережа починала працювати і приєднання кожного нового комп'ютера не викликало жодних проблем - природно, якщо на нім був встановлений мережевий адаптер тієї ж технології.

Локальні мережі порівняно з глобальними мережами внесли багато нового в способи організації роботи користувачів. Доступ до ресурсів, що розділяються, став набагато зручніший - користувач міг просто проглядати списки наявних ресурсів, а не запам'ятовувати їх ідентифікатори або імена. Після з'єднання з видаленим ресурсом можна було працювати з ним за допомогою вже знайомих користувачеві по роботі з локальними ресурсами команд. Наслідком і одночасно рушійною силою такого прогресу стала поява величезного числа непрофесійних користувачів, яким абсолютно не потрібно було вивчати спеціальні (і достатньо складні) команди для мережевої роботи. А можливість реалізувати всі ці зручності розробники локальних мереж отримали в результаті появи якісних кабельних ліній зв'язки, на яких навіть мережеві адаптери першого покоління забезпечували швидкість передачі даних до 10 Мбит/с.

Звичайно, про такі швидкості розробники глобальних мереж не могли навіть мріяти - їм доводилося користуватися тими каналами зв'язку, які були в наявності, оскільки прокладка нових кабельних систем для обчислювальних мереж протяжністю в тисячі кілометрів зажадала б колосальних капіталовкладень. А «під рукою» були тільки телефонні канали зв'язку, погано пристосовані для високошвидкісної передачі дискретних даних, - швидкість в 1200 бит/с була для них хорошим досягненням. Тому економне витрачання пропускної спроможності каналів зв'язку часто було основним критерієм ефективності методів передачі даних в глобальних мережах. У цих умовах різні процедури прозорого доступу до видалених ресурсів, стандартні для локальних мереж, для глобальних мереж довго залишалися недозволеною розкішшю.



Сучасні тенденції


Сьогодні обчислювальні мережі продовжують розвиватися, причому достатньо швидко. Розриви між локальними і глобальними мережами постійно скорочується багато в чому із-за появи високошвидкісних територіальних каналів зв'язку, не поступливих за якістю кабельним системам локальних мереж. У глобальних мережах з'являються служби доступу до ресурсів, такі ж зручні і прозорі, як і служби локальних мереж. Подібні приклади у великій кількості демонструє найпопулярніша глобальна мережа - Internet.

Змінюються і локальні мережі. Замість пасивного кабелю, що сполучає комп'ютери, в них у великій кількості з'явилося різноманітне комунікаційне устаткування - комутатори, маршрутизатори, шлюзи. Завдяки такому устаткуванню з'явилася можливість побудови великих корпоративних мереж, що налічують тисячі комп'ютерів і що мають складну структуру.

Корпоративна мережа - це мережа, головним призначенням якої є підтримка роботи конкретного підприємства, що володіє даною мережею. Користувачами корпоративної мережі є тільки співробітники даного підприємства.

Відродився інтерес до крупних комп'ютерів - в основному через те, що після спаду ейфорії з приводу легкості роботи з персональними комп'ютерами з'ясувалося, що системи, які складаються з сотень серверів, обслуговувати складніше, ніж декілька великих комп'ютерів. Тому на новому витку еволюційної спіралі мейнфрейми стали повертатися в корпоративні обчислювальні системи, але вже як повноправні мережеві вузли, підтримуючі Ethernet або Token Ring, а також стек протоколів TCP/IP, що став завдяки Internet мережевим стандартом де-факто.

Виявилася ще одна дуже важлива тенденція, що зачіпає в рівній мірі як локальні, так і глобальні мережі. У них стала оброблятися невластива раніше обчислювальним мережам інформація - голос, відеозображення, малюнки. Це зажадало внесення змін до роботи протоколів, мережевих операційних систем і комунікаційного устаткування. Складність передачі такій мультимедійній інформації по мережі пов'язана з її чутливістю до затримок при передачі пакетів даних - затримки зазвичай приводять до спотворення такої інформації в кінцевих вузлах мережі.

Пакети даних - в телекомунікаціях це відформатований блок даних який передається за допомогою комутації пакетів в комп'ютерній мережі. Комп'ютерні лінії зв'язку, які не підтримують передачу пакетів даних, такі як традиційні від точки-до-точки (англ. point-to-point)

Оскільки традиційні служби обчислювальних мереж - такі як передача файлів або електронна пошта - створюють малочутливий до затримок трафік і всі елементи мереж розроблялися з розрахунку на нього, та поява трафіку реального часу привела до великих проблем.

Сьогодні ці проблеми вирішуються різними способами, у тому числі і за допомогою спеціальної розрахованої на передачу різних типів трафіку технології АТМ



Обчислювальні мережі - окремий випадок розподілених систем


Комп'ютерні мережі відносяться до розподілених (або децентралізованим) обчислювальних систем. Оскільки основною ознакою розподіленої обчислювальної системи є наявність декількох центрів обробки даних, то разом з комп'ютерними мережами до розподілених систем відносять також мультипроцесорні комп'ютери і багатомашинні обчислювальні комплекси.

Реальний час - режим роботи автоматизованої системи обробки інформації і керування, при якому враховуються обмеження на часові характеристики функціювання.

Да́та-це́нтр (англ. data center, альтернативні терміни російського походження центр зберігання та обробки даних (ЦЗОД), центр обробки даних (ЦОД), рос. центр хранения и обработки данных (ЦХОД), центр обработки данных (ЦОД)) - спеціалізований технічний майданчик для розміщення інформації в мережі Інтернет, підключений до неї в автономну систему (або мережі в її складі) по множині каналів зв'язку.



Мультипроцесорні комп'ютери


У мультипроцесорних комп'ютерах є декілька процесорів, кожний з яких може відносно незалежно від інших виконувати свою програму. У мультипроцесорі існує загальна для всіх процесорів операційна система, яка оперативно розподіляє обчислювальне навантаження між процесорами. Взаємодія між окремими процесорами організовується найбільш простим способом - через загальну оперативну пам'ять.

Сам по собі процесорний блок не є закінченим комп'ютером і тому не може виконувати програми без решти блоків мультипроцесорного комп'ютера - пам'яті і периферійних пристроїв. Всі периферійні пристрої є для всіх процесорів мультипроцесорної системи загальними. Територіальну росприділеність мультипроцесор не підтримує - всі його блоки розташовуються в одному або декількох близько розташованих корпусах, як і у звичайного комп'ютера.

Основна перевага мультипроцесора - його висока продуктивність, яка досягається за рахунок паралельної роботи декількох процесорів. Оскільки за наявності загальної пам'яті взаємодія процесорів відбувається дуже швидко, мультипроцесори можуть ефективно виконувати навіть завдання з високим ступенем зв'язку між даними.

Ще однією важливою властивістю мультипроцесорних систем є відмовостійкість, тобто здібність до продовження роботи при відмовах деяких елементів, наприклад процесорів або блоків пам'яті. При цьому продуктивність, природно, знижується, але не до нуля, як в звичайних системах, в яких відсутня надмірність.



Багатомашинні системи


Багатомашинна система - це обчислювальний комплекс, що включає декілька комп'ютерів (кожний з яких працює під управлінням власної операційної системи), а також програмні і апаратні засоби зв'язку комп'ютерів, які забезпечують роботу всіх комп'ютерів комплексу як єдиного цілого.

Робота будь-якої багатомашинної системи визначається двома головними компонентами: високошвидкісним механізмом зв'язку процесорів і системним програмним забезпеченням, яке надає користувачам і додаткам прозорий доступ до ресурсів всіх комп'ютерів, що входять в комплекс. До складу засобів зв'язку входять програмні модулі, які займаються розподілом обчислювального навантаження, синхронізацією обчислень і реконфигурациєю системи. Якщо відбувається відмова одного з комп'ютерів комплексу, його завдання можуть автоматично перепризначувати і бути виконаний на іншому комп'ютері. Якщо до складу багатомашинної системи входять декілька контроллерів зовнішніх пристроїв, то у разі відмови однієї з них, інші контроллери автоматично підхоплюють його роботу. Таким чином, досягається висока відмовостійкість комплексу в цілому.

Крім підвищення відмовостійкості, багатомашинні системи дозволяють досягти високої продуктивності за рахунок організації паралельних обчислень.

Паралельні обчислення - це форма обчислень, в яких кілька дій проводяться одночасно. Ґрунтуються на тому, що великі задачі можна розділити на кілька менших, кожну з яких можна розв'язати незалежно від інших.

В порівнянні з мультипроцесорними системами можливості паралельної обробки в багатомашинних системах обмежені: ефективність розпаралелювання різко знижується, якщо паралельно виконувані завдання тісно зв'язані між собою по даним. Це пояснюється тим, що зв'язок між комп'ютерами багатомашинної системи менш тісний, чим між процесорами в мультипроцесорній системі, оскільки основний обмін даними здійснюється через загальні багатовхідні периферійні пристрої.

Основни́й о́бмін - це мінімальний рівень енергетичного обміну, необхідного лише на підтримання життя. Він визначається як теплопродукція організму за умов максимального фізичного, інтелектуального та емоційного спокою, а саме: вранці після сну, лежачи, в спокої, натщесерце, у відсутності сторонніх подразників і за умов температурного комфорту.

Говорять, що на відміну від мультипроцесорів, де використовуються сильні програмні і апаратні зв'язки, в багатомашинних системах апаратні і програмні зв'язки між оброблювальними пристроями є слабкішими. Територіальна росприділеність в багатомашинних комплексах не забезпечується, оскільки відстані між комп'ютерами визначаються довжиною зв'язку між процесорним блоком і дисковою підсистемою.

Обчислювальні мережі


У обчислювальних мережах програмні і апаратні зв'язки є ще слабкішими, а автономність оброблювальних блоків виявляється найбільшою мірою - основними елементами мережі є стандартні комп'ютери, що не мають ні загальних блоків пам'яті, ні загальних периферійних пристроїв. Зв'язок між комп'ютерами здійснюється за допомогою спеціальних периферійних пристроїв - мережевих адаптерів, сполучених відносно протяжними каналами зв'язку. Кожен комп'ютер працює під управлінням власної операційної системи, а яка-небудь «загальна» операційна система, що розподіляє роботу між комп'ютерами мережі, відсутня. Взаємодія між комп'ютерами мережі відбувається за рахунок передачі повідомлень через мережеві адаптери і канали зв'язку. За допомогою цих повідомлень один комп'ютер зазвичай “просить” про доступ до локальних ресурсів іншого комп'ютера. Такими ресурсами можуть бути як дані, що зберігаються на диску, так і різноманітні периферійні пристрої - принтери, модеми, факс-апарати і т.д. Розділення локальних ресурсів кожного комп'ютера між всіма користувачами мережі - основна мета створення обчислювальної мережі.

Яким же чином позначається на користувачі той факт, що його комп'ютер підключений до мережі? Перш за все, він може користуватися не тільки файлами, дисками, принтерами і іншими ресурсами свого комп'ютера, але аналогічними ресурсами інших комп'ютерів, підключених до тієї ж мережі. Правда, для цього недостатньо забезпечити комп'ютери мережевими адаптерами і з'єднати їх кабельною системою. Необхідні ще деякі додавання до операційних систем цих комп'ютерів. На тих комп'ютерах, ресурси яких повинні бути доступні всім користувачам мережі, необхідно додати модулі, які постійно знаходитимуться в режимі очікування запитів, що поступають по мережі від інших комп'ютерів. Зазвичай такі модулі називаються програмними серверами (server), оскільки їх головне завдання - обслуговувати (serve) запити на доступ до ресурсів свого комп'ютера. На комп'ютерах, користувачі яких хочуть отримувати доступ до ресурсів інших комп'ютерів, також потрібно додати до операційної системи деякі спеціальні програмні модулі, які повинні виробляти запити на доступ до віддалених ресурсів і передавати їх по мережі на потрібний комп'ютер. Такі модулі зазвичай називають програмними клієнтами (client). Власне ж мережеві адаптери і канали зв'язку вирішують в мережі достатньо просту задачу - вони передають повідомлення із запитами і відповідями від одного комп'ютера до іншого, а основну роботу по організації сумісного використання ресурсів виконують клієнтські і серверні частини операційних систем.

Пара модулів «клієнт - сервер» забезпечує сумісний доступ користувачів до певного типу ресурсів, наприклад до файлів. В цьому випадку говорять, що користувач має справу з файловою службою (service). Зазвичай мережева операційна система підтримує декілька видів мережевих служб для своїх користувачів - файлову службу, службу друку, службу електронної пошти, службу видаленого доступу і т.п.

ПРИМІТКА В технічній літературі англомовний термін «service» зазвичай переводиться як «служба», «сервіс «послуга». Часто ці терміни використовуються як синоніми. В той же час деякі фахівці розрізняють термін «служба», з одного боку, і терміни «сервіс» і «послуга», з іншою. Під «службою» розуміється мережевий компонент, який реалізує деякий набір послуг, а «сервісом» називають опис набору послуг, який надається даною службою. Таким чином, сервіс - це інтерфейс між споживачем послуг і постачальником послуг (службою). Далі використовуватиметься термін «служба» у всіх випадках, коли відмінність в значенні цих термінів не носить принципового характеру.

Терміни «клієнт» і «сервер» використовуються не тільки для позначення програмних модулів, але і комп'ютерів, підключених до мережі. Якщо комп'ютер надає свої ресурси іншим комп'ютерам мережі, то він називається сервером, а якщо він їх споживає - клієнтом. Іноді один і той же комп'ютер може одночасно грати ролі і сервера, і клієнта.

Розподілені програми


Мережеві служби завжди є розподілені програми. Розподілена програма - це програма, яка складається з декількох взаємодіючих частин (у приведеному на мал. 1.5 прикладі - з двох), причому кожна частина, як правило, виконується на окремому комп'ютері мережі.




Мал. Взаємодія частин розподіленого застосування
До цих пір йшлося про системні розподілені програми. Проте в мережі можуть виконуватися і розподілені призначені для користувача програми - додатки. Розподілене застосування також складається з декількох частин, кожна з яких виконує якусь певну закінчену роботу за рішенням прикладного завдання. Наприклад, одна частина додатку, що виконується на комп'ютері користувача, може підтримувати спеціалізований графічний інтерфейс друга - працювати на могутньому виділеному комп'ютері і займатися статистичною обробкою введених користувачем даних, а третя - заносити отримані результати в базу даних на комп'ютері зі встановленою стандартною СУБД.

Графі́чний інтерфе́йс кори́стувача́ (ГІК, англ. GUI, Graphical user interface) - тип інтерфейсу, який дозволяє користувачам взаємодіяти з електронними пристроями через графічні зображення та візуальні вказівки, на відміну від текстових інтерфейсів, заснованих на використанні тексту, текстовому наборі команд та текстовій навігації.

Розподілені застосування повною мірою використовують потенційні можливості розподіленої обробки, що надаються обчислювальною мережею, і тому часто називаються мережевими застосуваннями.

Слід підкреслити, що не всяке застосування, що виконується в мережі, є мережевим. Існує велика кількість популярних застосувань, які не є розподіленими і цілком виконуються на одному комп'ютері мережі. Проте і такі застосування можуть використовувати переваги мережі за рахунок вбудованих в операційну систему мережевих служб. Значна частина історії локальних мереж зв'язана якраз з використанням таких нерозподілених застосувань. Розглянемо, наприклад, як відбувалася робота користувача з відомою свого часу СУБД dBase. Зазвичай файли бази даних, з якими працювали всі користувачі мережі, розташовувалися на файловому сервері. Сама ж СУБД зберігалася на кожному клієнтському комп'ютері у вигляді єдиного програмного модуля.

Програма dBase була розрахована на обробку тільки локальних даних, тобто даних, розташованих на тому ж комп'ютері, що і сама програма. Користувач запускав dBase на своєму комп'ютері, і вона шукала дані на локальному диску, абсолютно не зважаючи на існування мережі. Щоб обробляти за допомогою dBase дані на видаленому комп'ютері, користувач звертався до послуг файлової служби, яка доставляла дані з сервера на клієнтський комп'ютер і створювала для СУБД ефект їх локального зберігання.

Більшість додатків, використовуваних в локальних мережах в середині 80-х років, були як правило з нерозподіленим застосуванням. І це зрозуміло - вони були написані для автономних комп'ютерів, а потім просто були перенесені в мережеве середовище. Створення ж розподілених застосувань, хоч і обіцяло багато переваг (зменшення мережевого трафіку, спеціалізація комп'ютерів), виявилося справою зовсім не простим. Потрібно було вирішувати безліч додаткових проблем - на скільки частин розбити додаток, які функції покласти на кожну частину, як організувати взаємодію цих частин, щоб у разі збоїв і відмов частини, що залишилися, коректно завершували роботу, і т. д., і т.п. Тому до цих пір тільки невелика частина додатків є розподіленою, хоча очевидно, що саме за цим класом додатків майбутнє, оскільки вони повною мірою можуть використовувати потенційні можливості мереж по розпаралелюванню обчислень.




Основні програмні і апаратні компоненти мережі


Навіть внаслідок досить поверхневого розгляду роботи в мережі стає ясно, що обчислювальна мережа це складний комплекс взаємопов'язаних і узгоджено функціонуючих програмних і апаратних компонентів. Вивчення мережі загалом передбачає знання принципів роботи її окремих елементів:

  1. комп'ютерів;

  2. комунікаційного обладнання;

  3. операційних систем;

  4. мережевих додатків.

Весь комплекс програмно-апаратних засобів мережі може бути описаний багатошаровою моделлю. У основі будь-якої мережі лежить апаратний шар стандартизованих комп'ютерних платформ. У наш час в мережах широко і успішно застосовуються комп'ютери різних класів від персональних комп'ютерів до мейнфеймов і суперЕОМ. Набір комп'ютерів в мережі повинен відповідати набору різноманітних задач, що вирішуються мережею.

Другий шар це комунікаційне обладнання. Хоч комп'ютери і є центральними елементами обробки даних в мережах, останнім часом не менш важливу роль стали грати комунікаційні пристрої. Кабельні системи, повторювачи, мости, комутатори, маршрутизатори і модульні концентратори з допоміжних компонентів мережі перетворилися в основні нарівні з комп'ютерами і системним програмним забезпеченням як по впливу на характеристики мережі, так і по вартості.

Системні програми (англ. system software) - це програми, що забезпечують інфраструктуру, на якій можуть працювати прикладні програми, тобто вони керують і контролюють комп'ютерним обладнанням, для можливості виконання прикладних програм.

Сьогодні комунікаційний пристрій може являти собою складний спеціалізований мультипроцесор, який треба конфігурувати, оптимізувати і адмініструвати. Вивчення принципів роботи комунікаційного обладнання вимагає знайомства з великою кількістю протоколів, що використовуються як в локальних, так і глобальних мережах.

Третім шаром, який створює програмну платформу мережі, є операційні системи (ОС). Від того, які концепції управління локальними і розподіленими ресурсами встановлені в основу мережевої ОС, залежить ефективність роботи всієї мережі. При проектуванні мережі важливо враховувати, наскільки просто операційна система може взаємодіяти з іншими ОС мережі, наскільки вона забезпечує безпеку і захищеність даних, до якої міри вона дозволяє нарощувати число користувачів, чи можна перенести її на комп'ютер іншого типу і багато  іншого.

Самим верхнім шаром мережевих ресурсів є різні мережеві додатки, такі як мережеві бази даних, поштові системи, ресурси архівування даних, системи автоматизації колективної роботи і інше. Дуже важливо представляти діапазон можливостей, що надаються додатками для різних областей застосування, а також знати, наскільки вони сумісні з іншими мережевими додатками і операційними системами.


Оглавление


Тема: Вступ. Передумови появи комп’ютерних мереж. Поняття обчислювальної мережі 1

Системи пакетної обробки 1

Багатотермінальні системи - прообраз мережі 1

Поява глобальних мереж 2

Перші локальні мережі 3

Створення стандартних технологій локальних мереж 3

Сучасні тенденції 4

Обчислювальні мережі - окремий випадок розподілених систем 5

Мультипроцесорні комп'ютери 5

Багатомашинні системи 5

Обчислювальні мережі 6

Терміни «клієнт» і «сервер» використовуються не тільки для позначення програмних модулів, але і комп'ютерів, підключених до мережі. Якщо комп'ютер надає свої ресурси іншим комп'ютерам мережі, то він називається сервером, а якщо він їх споживає - клієнтом. Іноді один і той же комп'ютер може одночасно грати ролі і сервера, і клієнта. 6

Розподілені програми 6

Основні програмні і апаратні компоненти мережі 7



Оглавление 8


Скачати 184.5 Kb.

  • Системи пакетної обробки
  • Багатотермінальні системи - прообраз мережі
  • Створення стандартних технологій локальних мереж
  • Обчислювальні мережі - окремий випадок розподілених систем
  • Мультипроцесорні компютери
  • Основні програмні і апаратні компоненти мережі