Шпаргалка по "Информатике"

локальные (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в  пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1...2 км); локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);

корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных  между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие  или учреждение в одном или  нескольких близко расположенных зданиях. Локальные и корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей, используемых в системах автоматизированного  проектирования (САПР).

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина); это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet.

Различают интегрированные  сети, неинтегрированные сети и подсети. Интегрированная вычислительная сеть (интерсеть) представляет собой взаимосвязанную совокупность многих вычислительных сетей, которые в интерсети называются подсетями.

В автоматизированных системах крупных предприятий подсети  включают вычислительные средства отдельных  проектных подразделений. Интерсети  нужны для объединения таких  подсетей, а также для объединения  технических средств автоматизированных систем проектирования и производства в единую систему комплексной  автоматизации (CIM - Computer Integrated Manufacturing). Обычно интерсети приспособлены для различных видов связи: телефонии, электронной почты, передачи видеоинформации, цифровых данных и т.п., и в этом случае они называются сетями интегрального обслуживания.

Развитие интерсетей заключается в разработке средств  сопряжения разнородных подсетей и  стандартов для построения подсетей, изначально приспособленных к сопряжению.

Подсети в интерсетях объединяются в соответствии с выбранной  топологией с помощью блоков взаимодействия.

В зависимости от топологии соединений узлов различают  сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархической, произвольной структуры.

Среди ЛВС наиболее распространены (рис. 1.1):

шинная (bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью);

кольцевая (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

звездная (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов.

В зависимости от способа управления различают сети:

"клиент/сервер" - в них выделяется один или  несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;

одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

Наконец появилась  сетецентрическая концепция, в соответствии с которой пользователь имеет лишь дешевое оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации. То есть пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами.

В зависимости от того, одинаковые или неодинаковые ЭВМ применяют в сети, различают  сети однотипных ЭВМ, называемые однородными, и разнотипных ЭВМ - неоднородные (гетерогенные). В крупных автоматизированных системах, как правило, сети оказываются  неоднородными.

В зависимости от прав собственности на сети последние  могут быть сетями общего пользования (public) или частными (private). Среди сетей общего пользования выделяют телефонные сети ТфОП (PSTN - Public Switched Telephone Network) и сети передачи данных (PSDN- Public Switched Data Network).

Сети  также различают в зависимости от используемых в них протоколов и по способам коммутации.

Виды связи и  режимы работы сетей передачи сообщений. Первоначальными видами сообщений  могут быть голос, изображения, текст, данные. Для передачи звука традиционно используется телефон, изображений - телевидение, текста - телеграф (телетайп), данных - вычислительные сети. Передача документов (текста) может быть кодовой или факсимильной. Для передачи в единой среде звука, изображений и данных применяют сети, называемые сетями интегрального обслуживания.

Кодовая передача сообщений  между накопителями, находящимися в  узлах информационной сети, называется телетексом (в отличие от телекса - телетайпной связи), а факсимильная связь называется телефаксом. Виды телетекса: электронная почта (E-mail) - обмен сообщениями между двумя пользователями сети, обмен файлами, "доска объявлений" и телеконференции - широковещательная передача сообщений.

Установление соединения между отправителем и получателем  с возможностью обмена сообщениями  без заметных временных задержек характеризует режим работы on-line ("на линии"). При существенных задержках с запоминанием информации в промежуточных узлах имеем режим off-line ("вне линии").

Связь может быть односторонней (симплексной), с попеременной передачей информации в обоих  направлениях (полудуплексной) или  одновременной в обоих направлениях (дуплексной).

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

2.1. Введение

Среди всех изменений, происшедших в области связанной  с научными исследованиями вычислительной техники, некоторые в особенности  повлияли на изменение функций рабочих  станций, а именно:

- рост мощи станций,  оснащаемых все более дружественными  человеко-машинными интерфейсами ;

- появление процессоров,  предназначенных для специальных  видов обработки данных (изображения,  текста и т.п.);

- расширение возможностей  в области хранения информации;

- появление средств,  облегчающих доступ к ресурсам, распределенным по сети.

Прогресс в этих областях предоставляет новые возможности  в том, что касается управления данными  и эффективности обработки данных. После определения того, что представляет из себя мультипроцессорная и мультимашинная архитектура, мы вводим основные понятия, на которых строятся возможности применения ресурсов нескольких машин:

- распределение  или разделение;

- возможность взаимодействия;

- прозрачность;

- модель "клиент-сервер".

2.2. Мультипроцессоры  и мультимашины

В данном разделе  речь пойдет об аппаратной архитектуре,на базе которой функционируют методы распределенной обработки данных - архитектуре, которую мы называем мультимашинной , чтобы отличить ее от мультипроцессорной архитектуры. Мы увидим, что это отличие не всегда легко заметно, так как технический прогресс ведет к размыванию границ.

Мультипроцессоры 

В целях увеличения вычислительных возможностей и для  достижения большего параллелизма по сравнению с мультипрограммированием, предлагаемым операционными системами, на классические монопроцессорные машины с фоннеймановской архитектурой были установлены дополнительные процессоры. Подобная мультипроцессорная архитектура появилась в начале 1960 г.г. (Burroughs 6000 в 1963 г., IBM/360-67 в 1966 г., ...), гораздо раньше, чем были разработаны вычислительные сетеи. Системы, разрабо-анные для мультипроцессорных машин, называются параллельными операционными системами (Parallel Operating Systems). Мультипроцессорные машины подразделяются на два семейства:

- жестко связанные  или жестко соединенные мультипроцессоры (tightly coupled), в которых процессоры связаны через общую память (рис.2.1.);

- слабо связанные  или слабо соединенные мультипроцессоры (loosely coupled), в которых процессоры связаны через средство связи (как правило, шину), отличное от общей памяти (рис.2.2.).

Необходимо отметить, что эти виды архитектуры могут  сочетаться между собой: каждый процессор  может обладать локальной памятью  и делить с остальными общую память. Кроме того, в настоящее время  процессоры обладают одним или двумя  уровнями кэширования...

Рис2.1. Жестко связанные мультипроцессоры 

 Рис 2.2.Слабо  связанные процессы

Мультимашинная организация

Появление сетей, предназначенных  для взаимной связи различных  компьютеров, привело к разработке средств, а затем и операционных систем, позволяющих осуществлять управление, так называемой, мультимашинной архитектурой (рис.2.3.), то есть совокупности полносоставных компьютеров (процессоры, память, вводы-выводы...), связанных в сеть. В этом случае речь идет о распределенных вычислительных системах.

Рис 2.3.Мультимашинная организация

Следует отметить большое  сходство между мультимашинной организацией и архитектурой слабо связанных мультипроцессоров; в обоих структурах процессоры связаны через канал связи, а не через общую память. Различия заключаются в следующем:

- в случае распределенных  систем (мультимашинная архитектура) связь между процессорами осуществляется относительно медленно (сеть), а системы независимы;

- в случае параллельных  систем (мультипроцессорная архитектура)  связь осуществляется быстро (шина), а системы относительно сильно  связаны между собой.

Не существует точного  определения этих типов архитектуры  и этих систем, кроме того, между  этими двумя понятиями наблюдается  сходство. Распределенные операционные системы, такие как Mach и Chorus могут применяться как при мультимашинной, так и при мультипроцессорной организации. Впрочем, существует несколько вариантов UNIX для мультипроцессоров (на Cray, на Sun...), в которых сосуществуют совершенно различные средства управления распределением по сети и управления связью между процессорами через шину. В данной книге мы рассматриваем использование средств, преназначенных для применения ресурсов, распределенных между различными машинами, доступ к которым возможен через сеть. Мы не рассматриваем ни средства, направленные исключительно на использование мультипроцессорной архитектуры, ни средства, предназначенные для работы в режиме реального времени, так как целью нашего исследования является совместная работа нескольких машин.

2.3. Терминология

Трудно провести различие между терминами "распределенный", "разделенный" и "совместный".

- данные и обработка  являются "распределенными" или  "разделенными", то есть, выполнение  операции требует использования  нескольких процессоров;

- термин "совместный" (cooperatif) является более специфическим: диалог между двумя прикладными системами с целью осуществления некой задачи.

В дальнейшем мы будем  использовать все три термина (при  этом слово "распределенный" лучше  всего передает смысл английского "distributed", откуда и название книги). Возможность взаимодействия определяют как способность систем к совместному использованию данных или к совместной работе с использованием стандартных интерфейсов. Она подразумевает возможность связи между машинами, изготовленными различными фирмами. Возможность взаимодействия подразумевает понятие "открытых систем",то есть систем, способных к коммуникации в неодно- родной среде.

2.4. Что называют  распределенной обработкой данных

С точки зрения хронологии, взаимодействие между программами  последовательно приобретало следующие  формы:

- обмен: программы  различных систем посылают друг  другу сообщения (как правило,  файлы);

- разделение: имеется  непосредственный доступ к ресурсам  нескольких машин (совместное  пользование файлом, например);

- совместная работа: машины играют в реализации  программы взаимодополняющие роли.