O.Yu. Zaslavskaya, O.Ya. Kravets, A.E. vorbăreț arhitectura calculatoarelor și sistemelor de calcul (prelegeri, lucrări de laborator, teste). Arhitectura sistemelor informatice ca ansamblu de componente hardware. Subiecte aproximative ale cursurilor

Soluțiile computerizate moderne pot fi clasificate în funcție de atribuirea lor unei anumite arhitecturi. Dar ce ar putea fi? Care sunt principalele abordări pentru înțelegerea acestui termen?

Arhitectura sistemelor informatice ca ansamblu de componente hardware

Care este esența conceptului de „arhitectură a sistemului informatic”? Termenul corespunzător poate fi înțeles în primul rând ca un set de componente electronice care alcătuiesc un PC, interacționând în cadrul unui anumit algoritm folosind tipuri variate interfețe.

Care fac parte din sistemul informatic:

• dispozitiv de intrare;
• chipset de calcul principal;
• dispozitive de stocare a datelor;
• componente concepute pentru a afișa informații.

La rândul său, fiecare dintre componentele notate poate include un număr mare dispozitive individuale. De exemplu, chipset-ul de calcul principal poate include un procesor, un chipset de placă de bază și o unitate de procesare grafică. Mai mult, același procesor poate consta din alte componente: de exemplu, un nucleu, memorie cache, registre.

Pe baza, de fapt, pe structura componentelor hardware specifice PC, se determină ce fel de arhitectură a sistemului informatic este construit. Să luăm în considerare principalele criterii după care pot fi clasificate anumite soluții de calcul.

Clasificarea sistemelor informatice

În conformitate cu abordarea comună printre experți, sistemele informatice din arhitectura lor pot include:

• la calculatoare mainframe;
• la minicalculatoare;
• la calculatoarele personale.

Trebuie remarcat faptul că această clasificare a soluțiilor de calcul, în funcție de care se poate determina arhitectura unui sistem informatic, este considerată învechită de mulți experți. În special, aceleași computere personale de astăzi pot fi împărțite într-un număr mare de soiuri, foarte diferite ca scop și caracteristici.

Astfel, pe măsură ce sistemele informatice evoluează, acestea pot fi clasificate folosind criterii în schimbare. Cu toate acestea, schema indicată este considerată tradițională. Va fi util să o luăm în considerare mai detaliat. În conformitate cu acesta, primul tip de computer sunt cele care aparțin arhitecturii mașinilor mari.

Calculatoare mainframe

Calculatoarele mari, sau mainfra-urile, sunt cele mai des folosite în industrie - ca centre de procesare a datelor pentru diverse Procese de producție. Pot fi echipate cu cipuri puternice, excepțional de performante.

Arhitectura sistemului informatic luată în considerare poate efectua până la câteva zeci de miliarde de calcule pe secundă. Ei stau în picioare calculatoare mainframe incomparabil mai scumpe decât alte sisteme. De regulă, întreținerea lor necesită participarea unui număr destul de mare de persoane cu calificările necesare. În multe cazuri, activitatea lor se desfășoară în cadrul departamentelor organizate ca centru de calcul al întreprinderii.

Minicalculator

Arhitectură sisteme de calcul iar rețelele de calculatoare bazate pe acestea pot fi reprezentate prin soluții clasificate ca minicalculatoare. În general, scopul lor poate fi similar cu cel al mainframe-urilor: utilizarea tipului corespunzător de computer în industrie este foarte comună. Dar, de regulă, utilizarea lor este tipică pentru întreprinderile relativ mici, întreprinderile mijlocii și organizațiile științifice.

Minicalculatoare moderne: capabilități

În multe cazuri, aceste computere sunt utilizate tocmai în scopul administrării efective a rețelelor intracorporate. Astfel, soluțiile luate în considerare pot fi utilizate, în special, ca servere de înaltă performanță. De asemenea, sunt foarte echipate procesoare puternice, cum ar fi, de exemplu, Xeon Phi de la Intel. Acest cip poate funcționa la viteze mai mari de 1 teraflops. Procesorul corespunzător este proiectat pentru producție folosind o tehnologie de proces de 22 nm și are debitului memorie la 240 GB/s5.

Calculatoare personale

Următorul tip de arhitectură de computer este PC-ul. Este probabil cea mai comună. PC-urile nu sunt la fel de puternice și de înaltă performanță precum mainfra-urile și microcalculatoarele, dar în multe cazuri sunt capabile să rezolve probleme atât din industrie, cât și din știință, ca să nu mai vorbim de sarcinile tipice ale utilizatorului, cum ar fi rularea aplicațiilor și a jocurilor.

O altă caracteristică remarcabilă care caracterizează computerele personale este că resursele acestora pot fi puse în comun. Puterea de calcul a unui număr suficient de mare de PC-uri poate fi astfel comparabilă cu performanța arhitecturilor de computer de clasă superioară, dar, desigur, atingerea nivelurilor lor nominal folosind un PC este foarte problematică.

Cu toate acestea, arhitectura sistemelor și rețelelor informatice bazate pe calculatoare personale se caracterizează prin universalitate, din punct de vedere al implementării în diverse industrii, accesibilitate și scalabilitate.

Calculatoare personale: clasificare

După cum am menționat mai sus, PC-urile pot fi clasificate într-un număr mare de soiuri. Acestea includ: desktop-uri, laptop-uri, tablete, PDA-uri, smartphone-uri - combinând PC-uri și telefoane.

De regulă, desktop-urile au cele mai puternice și mai productive arhitecturi; cele mai puțin puternice sunt smartphone-urile și tabletele datorită dimensiunilor reduse și necesității de a reduce semnificativ resursele componentelor hardware. Dar multe dintre dispozitivele corespunzătoare, în special modelele de vârf, sunt, în principiu, comparabile ca viteză cu modelele de laptopuri de vârf și desktop-uri cu buget redus.

Clasificarea remarcată a PC-urilor indică versatilitatea lor: într-o varietate sau alta, ele pot rezolva sarcini tipice ale utilizatorului, industriale, științifice și de laborator. Software-ul și arhitectura sistemelor informatice de tipul corespunzător sunt în multe cazuri adaptate pentru utilizare de către un cetățean obișnuit care nu are pregătirea specială care poate fi necesară unei persoane care lucrează cu un mainframe sau mini-computer.

Cum se atribuie o soluție de calcul unui computer?

Principalul criteriu de clasificare a unei soluții de calcul ca PC este faptul orientării sale personale. Adică, cel corespunzător este conceput în principal pentru a fi utilizat de către un utilizator. Cu toate acestea, multe dintre resursele de infrastructură pe care le accesează sunt incontestabil de natură socială: acest lucru poate fi văzut în exemplul utilizării Internetului. Având în vedere că soluția de calcul este personală, eficiența practică a utilizării acesteia poate fi înregistrată doar dacă o persoană obține acces la sursele de date generate de alte persoane.

Clasificarea software-urilor pentru arhitecturi de calculatoare: mainframe și minicalculatoare

Alături de clasificarea computerelor discutată mai sus, există și criterii de atribuire a programelor anumitor categorii care sunt instalate pe tipurile corespunzătoare de echipamente informatice. În ceea ce privește mainframe-urile și minicalculatoarele similare ca scop și, în unele cazuri, ca performanță, acestea, de regulă, au capacitatea de a utiliza mai multe sisteme de operare adaptate pentru a rezolva probleme specifice de producție. În special, datele OS pot fi adaptate pentru a rula diverse mijloace automatizare, virtualizare, implementare standardele industriei, integrare cu tipuri variate Software de aplicație.

Clasificare software: computere personale

Programele pentru PC-uri obișnuite pot fi prezentate în varietăți optimizate pentru a rezolva, la rândul lor, sarcinile utilizatorului, precum și acelea de producție care nu necesită nivelul de performanță care caracterizează mainframe-urile și minicalculatoarele. Astfel, există programe industriale, științifice și de laborator pentru PC-uri. Software, arhitectura sistemelor informatice de tipul adecvat depinde de industria specifică în care sunt utilizate, de nivelul așteptat de calificare al utilizatorului: este evident că soluțiile profesionale pentru design industrial nu pot fi concepute pentru o persoană care are numai cunoștințe de bază despre utilizarea programelor de calculator.

Programele PC dintr-o varietate sau alta au, în multe cazuri, intuitive interfață clară, diverse documentații de referință. La rândul său, puterea mainframe-urilor și a minicalculatoarelor poate fi utilizată pe deplin cu condiția ca nu numai să fie urmate instrucțiunile, ci și ca utilizatorul să facă în mod regulat modificări în structura programelor lansate: acest lucru poate necesita cunoștințe suplimentare, de exemplu, legate de utilizarea limbajelor de programare.

Niveluri ale arhitecturii software pentru PC

Conceptul de „arhitectură a sistemelor informatice” poate fi interpretat în moduri diferite de un manual de informatică, în funcție de opiniile autorului său. O altă interpretare comună a termenului este că se referă la straturile software. În acest caz, nu contează în ce sistem informatic specific sunt implementate nivelurile software corespunzătoare.

În conformitate cu această abordare, arhitectura computerului trebuie înțeleasă ca un ansamblu de diferite tipuri de date, operațiuni, caracteristici software utilizate pentru menținerea funcționării componentelor hardware ale computerului, precum și crearea condițiilor în care utilizatorul este capabil să utilizeze aceste resurse. in practica.

Arhitecturi ale stratului software

Experții identifică următoarele arhitecturi principale ale sistemelor informatice în contextul abordării luate în considerare pentru înțelegerea termenului corespunzător:

• digital arhitectura logica soluție de calcul - de fapt, un PC sub formă de diverse module, celule, registre - de exemplu, situat în structura procesorului;
• microarhitectura la nivel de interpretare a diverselor microprograme;
• arhitectura de difuzare echipe speciale— la nivel de asamblator;
• arhitectură pentru interpretarea comenzilor corespunzătoare și implementarea lor în cod de program ușor de înțeles pentru sistemul de operare;
• arhitectura de compilare care permite modificarea coduri de program anumite tipuri de software;
• arhitectură de limbaje de nivel înalt care permit adaptarea codurilor de program pentru a rezolva probleme specifice ale utilizatorilor.

Înțeles Software Architecture Classification

Desigur, această clasificare în contextul considerării acestui termen ca fiind corespunzător nivelurilor software poate fi foarte condiționată. Arhitectura computerelor și proiectarea sistemelor informatice, în funcție de fabricabilitatea și scopul lor, pot necesita abordări diferite din partea dezvoltatorilor în clasificarea nivelurilor de software, precum și, de fapt, înțelegerea esenței termenului în cauză.

În ciuda faptului că aceste idei sunt teoretice, înțelegerea lor adecvată are mare importanță, deoarece contribuie la dezvoltarea unor abordări conceptuale mai eficiente pentru construirea anumitor tipuri de infrastructură de calcul, permite dezvoltatorilor să-și optimizeze soluțiile la nevoile utilizatorilor care rezolvă probleme specifice.

rezumat

Așadar, am definit esența termenului „arhitectură a sistemului de calculatoare”, cum poate fi privit în funcție de un anumit context. În conformitate cu una dintre definițiile tradiționale, arhitectura corespunzătoare poate fi înțeleasă ca structura hardware a unui PC, care predetermină nivelul de performanță, specializarea și cerințele pentru calificările utilizatorului. Această abordare presupune clasificarea arhitecturilor moderne de calculatoare în 3 categorii principale - mainframe, minicalculatoare și PC-uri (care, la rândul lor, pot fi reprezentate și soiuri diferite soluții de calcul).

De regulă, fiecare tip de aceste arhitecturi este conceput pentru a rezolva probleme specifice. Mainframe-urile și minicalculatoarele sunt cel mai des folosite în industrie. Folosind un PC, puteți rezolva, de asemenea, o gamă largă de probleme de producție și puteți realiza dezvoltări de inginerie - arhitectura corespunzătoare a sistemelor informatice este, de asemenea, adaptată pentru aceasta. Lucrările de laborator și experimentele științifice cu o astfel de tehnologie devin mai clare și mai eficiente.

O altă interpretare a termenului în cauză implică corelarea acestuia cu niveluri specifice de software. În acest sens, arhitectura sistemelor informatice este un program de lucru care asigură funcționarea unui PC, precum și crearea condițiilor pentru utilizarea în practică a puterii de calcul a acestuia pentru a rezolva anumite probleme ale utilizatorilor.

Lectura: Arhitectura calculatoarelor si a retelelor de calculatoare

Arhitectura calculatorului

Arhitectura computerului se referă la toate componentele sale, precum și la principiile funcționării acestora. Dacă conectăm mai multe computere împreună, putem obține o rețea de calculatoare gata făcută.

Există două componente principale care sunt necesare pentru a crea o rețea de calculatoare:

1. Echipamente speciale pentru formarea rețelei;

2. Software care permite tuturor computerelor să lucreze împreună.

Rețea de calculatoare sunt numite mai multe calculatoare conectate între ele prin echipamente speciale, controlate programe speciale, asigurând astfel schimbul și uz comun informații stocate într-o rețea de calculatoare.

Linie de comunicare- acesta este un mediu care poate conecta computerele între ele într-o rețea de calculatoare; prin liniile de comunicație sunt transferate informații.

Dacă unele informații sunt transmise direct între unii abonați. Acest lucru se întâmplă printr-un canal de comunicare. Liniile de comunicare integrate sunt canale. O linie de comunicare poate aparține mai multor canale de comunicare.

Rețelele de calculatoare pot fi locale (la nivel local, la o întreprindere), regionale (aparținând unei anumite regiuni) sau rețele globale.

Tipuri de rețele de calculatoare

Să aruncăm o privire mai atentă la ce este o rețea locală, regională și globală.

Rețeaua locală este o rețea care conectează acele computere pe care se află o distanta scurta unul de celălalt, de obicei acest lucru se întâmplă pe teritoriul unei clădiri sau chiar al unui etaj.

Marele avantaj al acestei rețele este că toate computerele sunt situate la o distanță scurtă, ceea ce crește viteza de transfer de informații și, de asemenea, extinde capacitățile unei astfel de rețele.

Dacă o anumită rețea conectează utilizatorii pe distanțe lungi, atunci se numește o astfel de rețea global.

Astfel de rețele folosesc o mare varietate de linii de comunicație, dintre care unele au fost utilizate inițial în alte scopuri (de exemplu, linii telefonice sau telegrafice). Cu toate acestea, datorită abordării moderne, aproape toate liniile de legătură au fost înlocuite cu linii radio sau cu fibră optică.

Dacă mai multe rețele locale sunt combinate într-o singură rețea, atunci aceasta este numită regional.

Aceste rețele unesc toate rețelele locale ale unui oraș, district sau regiune.

Există, de asemenea rețele corporative– rețele care conectează calculatoarele unei organizații sau industrie pentru schimbul de informații de lucru.

Pentru astfel de rețele, computerele nu trebuie neapărat să fie amplasate în aceeași clădire.

Arhitectura rețelei este un set de parametri, reguli, protocoale, algoritmi, hărți care vă permit să studiați rețeaua.

Protocol este un set de reguli care indică tipurile de date care pot fi transmise prin rețea.

Topologie de rețea

Topologie de rețea este un plan care descrie conexiunile dintre computere și nodurile acestora.

Există mai multe tipuri de topologii, care sunt determinate de numărul de calculatoare, distanța dintre calculatoare, ce parametri sunt utilizați și multe alte caracteristici.

Există mai multe tipuri principale de topologii: „Point”, „Bus”. „Inel”, „Steaua”.

"Punct"

Tehnologia Tochka conectează două computere în serie între ele.

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL RUSIEI

Instituția de învățământ bugetară de stat federală

studii profesionale superioare

„Tula Universitate de stat»

Departamentul de Robotică și Automatizare a Producției

Culegere de ghiduri pentru munca de laborator

prin disciplina

Calculatoare, sisteme și rețele

Direcția de preparare: 220400 „Mecatronică și robotică”

Specialitate: 220402 „Roboți și sisteme robotizate”

Forme de antrenament: cu normă întreagă

Tula 2012

Au fost elaborate linii directoare pentru munca de laborator Conf. univ. dr. Shmelev V.V. și discutat la ședința departamentului facultate cibernetică ,

protocol Nr.___ din „___”____________ 20 1 G.

Instrucțiunile metodologice pentru lucrul de laborator au fost revizuite și aprobate în cadrul unei ședințe de departament robotica si automatizarea productiei facultate cibernetică ,

Protocol nr.___ din data „___”____________ 20___

Cap Departamentul________________E.V. Larkin

Lucrări de laborator Nr. 1. Clasificarea calculatoarelor și arhitectura sistemelor informatice 4

2.1 Clasificarea computerelor 4

Lucrări de laborator Nr. 2. Compoziția și structura unui calculator personal 9

2.1 Structura unui computer personal 9

Dispozitive de bază PC 15

Lucrări de laborator Nr 3. Dispozitive de stocare pentru computerele personale 29

2.1 Dispozitive de stocare 29

Lucrare de laborator nr 4. Dispozitive externe PC 58

Lucrări de laborator Nr 5. Rețele locale de calculatoare 79

2.1 Local retele de calculatoare 79

Lucrări de laborator Nr. 6. Software, informare și suport tehnic pentru rețele 91

2.1. Suport software și informații pentru rețele 92

2.2 Principii de bază ale construirii rețelelor de calculatoare 93

2.3. Suport tehnic pentru informații și rețele de calculatoare 104

Obiectul de studiu îl reprezintă software-ul, informația și suportul tehnic pentru rețele 122

2. Studiu software, informare și suport tehnic al rețelelor 122

Lucrări de laborator Nr 7. Rețeaua globală de informații Internet 123

2. Teoria de bază 123

2.1 Global reteaua de informatii Internet 123

Lucrări de laborator Nr 8. Sistem de comunicare 133

1. Scopul și obiectivele lucrării 133

2. Teoria de bază 133

2.1. Sisteme de TELECOMUNICAȚII 133

Sisteme documentate de transmitere a informațiilor 146

Lucrări de laborator Nr. 1. Clasificarea calculatoarelor și arhitectura sistemelor de calcul

1. Scopul și obiectivele lucrării.

Ca urmare a finalizării acestei lucrări, elevii ar trebui

stiu clasificarea calculatoarelor și arhitectura sistemelor informatice

2. Teoria de bază.

2.1 Clasificarea calculatoarelor

Calculatorul este un set de mijloace tehnice destinate prelucrare automată informaţii în procesul de rezolvare a diverselor probleme.

Există mai multe criterii după care VM-urile pot fi împărțite. În special:

conform principiului de funcționare,

după elementul de bază și etapele creației,

precum a fost intenționat,

în dimensiune și putere de calcul,

după funcționalitate,

Conform principiului de funcționare VM: analog, digital și hibrid.

VM analog sau continuu, lucrați cu informațiile prezentate în formă continuă (analogică), i.e. sub forma unui flux continuu de valori ale unora cantitate fizica(cel mai adesea tensiune electrică)

AVM-urile sunt simple și ușor de utilizat. Viteza de rezolvare a problemelor este reglementată de operator și poate fi foarte mare, dar precizia calculelor este foarte scăzută. Astfel de mașini rezolvă eficient problemele de calcul diferențial care nu necesită o logică complexă.

VM digitale sau cu acțiune discretă, lucrați cu informații prezentate în formă discretă, sau mai degrabă digitală.

VM-urile hibride sau combinate combină capacitatea de a lucra atât cu informații digitale, cât și cu informații analogice. Utilizat în mod obișnuit în automatizarea sarcinilor tehnice și de control al procesului.

În economie și în activitățile de zi cu zi, calculatoarele digitale s-au răspândit, mai des numite simplu computere sau computere.

În funcție de baza elementului și etapele de creație, se disting următoarele:

Prima generație, anii 50 ai secolului XX: calculatoare bazate pe tuburi electronice cu vid.

Generația a 2-a, anii 60: Calculatoare bazate pe dispozitive semiconductoare (tranzistoare).

Generația a 3-a, anii 70: calculatoare bazate pe circuite integrate semiconductoare cu un grad scăzut și mediu de integrare (sute până la mii de tranzistori într-un singur pachet, pe un cip).

Generația a 4-a, anii 80-90: computere pe circuite integrate mari și ultra-mari, dintre care principalul este un microprocesor (zeci de mii până la milioane de elemente active pe un cip).

Dacă echipamentul electronic al unui computer de prima generație a ocupat o cameră cu o suprafață de 100-150 de metri pătrați. m, apoi VLSI 1-2 mp. cm și distanța dintre elementele de pe acesta este de 0,11-0,15 microni (grosimea unui păr uman este de câteva zeci de microni)

Generația a 5-a, timpul prezent: sisteme de calcul cu câteva zeci de microprocesoare care funcționează în paralel.

a 6-a și următoarele generații: calculatoare cu paralelism masiv și bază optic-electronică, care implementează principiul procesării asociative a informațiilor; așa-zisul calculatoare neuronale.

Este important să știți:

Fiecare generație ulterioară depășește performanța sistemului și capacitatea de stocare cu mai mult de un ordin de mărime.

După scop Se obișnuiește să se facă distincția între computerele universale, cele orientate spre probleme și cele specializate.

universal sunt concepute pentru a rezolva o gamă largă de probleme de inginerie, tehnice, economice, matematice și de altă natură, care se caracterizează prin volume mari de procesare a datelor și complexitatea algoritmilor.

Orientat spre probleme sunt concepute pentru a rezolva o gamă mai restrânsă de probleme legate de managementul proceselor (obiectelor) tehnologice, cu înregistrarea, acumularea și prelucrarea relativă volume mici date, efectuând calcule folosind algoritmi relativ simpli. Acestea includ resurse hardware și software limitate.

De specialitate sunt concepute pentru a rezolva probleme specifice de control al funcționării dispozitivelor (unităților) tehnice. Acestea pot fi controlere - procesoare care controlează funcționarea nodurilor individuale ale sistemului informatic.

După dimensiune și putere de calcul calculatoarele pot fi împărțite în extra-mari (supercalculatoare, supercalculatoare), mari, mici și ultra-mici (microcalculatoare, microcalculatoare).

Caracteristicile comparative ale orelor de informatică

Prin revizuire funcţionalitate calculatoarele sunt evaluate:

• Viteza procesorului,

  lățimea registrului procesorului,

  forme de reprezentare a numerelor,

  nomenclatura, capacitatea și viteza dispozitivelor de stocare,

  nomenclatura și caracteristicile tehnice ale dispozitivelor externe,

  capacitatea de a executa mai multe programe simultan (multitasking),

  gama de sisteme de operare utilizate,

  compatibilitate software - capacitatea de a rula programe scrise pentru alte tipuri de computere,

  capacitatea de a lucra într-o rețea de calculatoare

CURS „TEHNOLOGII INFORMAȚIILOR CALCULATELOR”

TEMA 5a

TEHNOLOGII INFORMAȚIILOR DE REȚEA

Conceptul de rețele de calculatoare

O rețea de calculatoare (CN) este o colecție de mai multe calculatoare sau sisteme de calcul interconectate prin intermediul telecomunicațiilor în scopul de a utilizare eficientă resurse de calcul și informații atunci când se efectuează activități de informare și de calcul.

Probleme care sunt rezolvate folosind computerele personale care funcționează în retea locala:

1. Separarea fișierelor. (permite mai multor utilizatori să lucreze simultan cu același fișier, care este stocat pe un server de fișiere central);

2. Transfer de fișiere (vă permite să copiați rapid fișiere de orice dimensiune de pe un computer pe altul);

3. Acces la informații și fișiere (vă permite să rulați programe de aplicație din orice stație de lucru rețea de calculatoare);

4. Partajarea programelor de aplicație (permite doi utilizatori să folosească aceeași copie a programului);

5. Introducerea simultană a datelor în programe de aplicație (programele de aplicație în rețea permit mai multor utilizatori să introducă simultan datele necesare funcționării acestor programe);

6. Separarea imprimantă, depozitare etc.

La scară globală, rețelele de calculatoare pot rezolva următoarele probleme:

1. Furnizarea de informații cu privire la toate domeniile activității umane;

2. Comunicații electronice ( E-mail, teleconferințe etc.).

În prezent, rețelele de calculatoare sunt împărțite în funcție de locația teritorială în:

1. Rețele locale de calculatoare, rețele LAN (Local Rețea de zonă);

2. Rețele regionale de calculatoare, rețele MAN (Metropolitan Area Network);

3. Rețele globale de calculatoare, rețele WAN (Wide Area Network).

O rețea corporativă este, de regulă, o rețea de calculatoare închisă, care poate include segmente de rețele LAN ale filialelor mici, mijlocii și mari ale unei corporații, integrate cu rețelele de calculatoare MAN și WAN ale biroului central folosind tehnologii de rețea ale rețelelor globale de calculatoare.

Rețelele de calculatoare sunt un complex complex care include instrumente tehnice, software și informaționale.

Mijloacele tehnice sunt:

1. Calculatoare de diferite tipuri (de la calculatoare super la calculatoare cu putere redusă);

2. Mijloc de transport (telecomunicații) de transmisie a datelor care conectează centre de calcul sau servere de rețea și mașinile client;

3. Adaptoare (placă de rețea), switch-uri, hub-uri, gateway-uri, routere și multe altele hardware de rețea pentru conectarea calculatoarelor la mediul de telecomunicații de transport și organizarea topologiei unei rețele de calculatoare.

Hub-ul (HUB) este proiectat pentru a recunoaște conflictele dintre elementele rețelei și pentru a le elimina, precum și pentru a sincroniza fluxurile de informațiiîn cadrul rețelei.

Intrerupator - hardware, asigurarea recepției, controlului primirii și direcționării pachetelor de informații.

Routerul este conceput pentru a organiza interconectarea între mai multe rețele locale, pentru a le combina în rețele de nivel superior și pentru a distribui fluxurile de informații între segmentele de rețea.

Software-ul de rețea de calculatoare este format din trei părți: general, special și de sistem.

Software-ul general CS include:

1. Sistem de operare (responsabil cu distribuirea fluxurilor de sarcini și date între serverele și calculatoarele client ale rețelei, gestionarea conexiunii și deconectarea serverelor de rețea individuale, asigurarea dinamicii coordonării rețelei);

2. Sistem de programare (cuprinde instrumente pentru automatizarea creării de programe folosind tehnologia client/server, traducerea și depanarea acestora);

3. Sistem de întreținere (este un set de programe pentru verificarea și prevenirea funcționării sistemelor tehnice și software comunicatii).

Arhitectura rețelei de calculatoare

Arhitectura rețelelor de calculatoare poate fi privită din două puncte de vedere:

1. Din punct de vedere al topologiei CS, i.e. modul în care este organizată rețeaua la nivel fizic;

2. Din punct de vedere al organizării sale logice, care include aspecte precum organizarea accesului utilizatorilor la resursele informaționale CS, ierarhia acestora, relațiile dintre calculatoare, segmentele CS, distribuirea resurselor informaționale în rețea (servere, baze de date etc.) , managementul rețelei în ansamblu etc.

Când construiți rețele de calculatoare, este important să alegeți organizare fizică legături între calculatoare separate, adică topologie de rețea. Topologia este o descriere a conexiunilor fizice dintr-o rețea LAN (sau conexiuni logice între noduri), indicând ce perechi de noduri pot comunica între ele.

Cele mai comune topologii sunt:

1. Autobuz - un cablu care conectează nodurile într-o rețea (calculatoarele sunt conectate la un cablu comun (autobuz), prin care se fac schimb de informații între computere, avantaje - cost redus și ușurință de cablare în camere individuale, dezavantaje - fiabilitate scăzută, deoarece orice defect un cablu partajat paralizează complet întreaga rețea, precum și performanța scăzută, deoarece în orice moment un singur computer poate transmite date în rețea);

2. Steaua - nodurile de rețea sunt conectate la centru prin cabluri cu spițe (prevăd conectarea fiecărui computer cu un cablu separat la un hub situat în centrul rețelei, avantaje - fiabilitate ridicată, dezavantaje - cost ridicat);

3. Inel - nodurile sunt unite într-o rețea cu curbă închisă (datele sunt transmise de-a lungul unui inel de la un computer la altul, de obicei într-o direcție, dacă computerul recunoaște datele ca fiind „proprii”, atunci le acceptă; astfel de rețele sunt utilizat dacă controlul datelor transmise este necesară informație, deoarece datele, după ce au făcut o revoluție completă, revin la computerul sursă);

4. Topologie mixtă – o combinație a topologiilor enumerate mai sus.

Alături de topologia rețelei de calculatoare, care determină construcția CS la nivel fizic, arhitectura rețelei de calculatoare determină structura interacțiunii dintre utilizatori, calculatoare și resurse CS la nivel logic. La acest nivel managerul determină conceptual care utilizatori sau grupuri de utilizatori au dreptul de a accesa anumite resurse ale rețelei de calculatoare (calculatoare, dispozitive de rețea, fișiere etc.) și unde se află aceste resurse. Administratorul de rețea de calculatoare implementează politica selectată folosind instrumente de administrare a rețelei.

La nivel logic, rețelele locale pot fi:

1. LAN peer-to-peer este o rețea în care toate computerele au drepturi egale și pot acționa atât ca utilizatori (clienți) ai resurselor, cât și ca furnizori (servere) ai acestora, oferind altor noduri dreptul de a accesa toate sau unele dintre resursele locale la dispoziția acestora (fișiere, imprimante, programe);

2. LAN cu server dedicat. Pentru administrarea eficientă a rețelelor de calculatoare, se folosesc rețele cu un computer special (server dedicat).

Există multe servere de rețea de computere, cum ar fi server de imprimare, server de baze de date, server de aplicații, server de fișiere etc. Spre deosebire de cele enumerate mai sus, serverul rețelei de calculatoare gestionează rețeaua și, în special, conține baze de date care conțin conturi ale utilizatorilor rețelei care determină politica lor de acces la resursele CS.

În rețelele de calculatoare cu server dedicat, stațiile de lucru sunt conectate la servere dedicate, iar serverele la rândul lor sunt grupate în domenii.

Domeniu – un grup de computere și dispozitiv periferic, cu sistem general de securitate. În OSI (discutat mai jos), termenul „domeniu” este folosit pentru a se referi la diviziunea administrativă a sistemelor complexe distribuite. Pe Internet, o parte din ierarhia numelor.

Rețeaua de domenii vă permite să:

1. Simplificați management centralizat reţea;

2. Facilitarea creării de rețele prin combinarea fragmentelor de rețea existente;

3. Oferiți utilizatorilor o înregistrare unică în rețea pentru a accesa toate serverele și resursele Sistem informatic indiferent de locul de înregistrare.

Un factor important, care determină arhitectura unei rețele de calculatoare este scalabilitatea acesteia și, în special, arhitectura domeniului.

Atunci când se combină domenii, ar trebui să se distingă trei modele principale de relații:

1. Model de domeniu master (unul dintre domenii este declarat principal și stochează înregistrările tuturor utilizatorilor rețelei, domeniile rămase sunt domenii de resurse, toate domeniile de resurse au încredere în domeniul principal, care este domeniul principal principal, această arhitectură nu se scalează bine (numărul de domenii se modifică) );

2. Model cu mai multe domenii master (mai multe domenii sunt declarate principale, iar fiecare dintre ele stochează conturi pentru un subset de utilizatori de rețea, domeniile rămase sunt secundare, acest model se scalează bine);

3. Model complet relații de încredere(nu există un domeniu principal și fiecare dintre ele poate conține atât conturi, cât și resurse, acest model este potrivit pentru a crea cât mai multe rețele mari, cu toate acestea, este extrem de dificil de administrat rețeaua).

5.3. Tehnologii Internet\Intranet

Internetul a fost construit inițial ca o rețea care a reunit un număr mare de rețele locale existente, iar predecesorul său, așa cum am menționat deja, a fost ARPANET. Ideea creării internetului a apărut din necesitatea de a construi o rețea tolerantă la erori care să poată continua să funcționeze chiar dacă cea mai mare parte a devenit inoperabilă. Soluția a fost crearea unei rețele în care pachetele de informații să poată fi transmise de la un nod la altul fără niciun control central. Dacă partea principală a rețelei este defectă, pachetele trebuie să se deplaseze singure în rețea până ajung la destinație. În același timp, rețeaua trebuie să fie suficient de rezistentă la posibile erori la transmiterea pachetelor, de ex. au un mecanism de control al pachetelor și asigură monitorizarea livrării informațiilor.

Baza Internetului este stiva de protocoale TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). TCP se asigură că pe computerul expeditor, mesajul trimis este divizat în bucăți, așa-numitele datagrame, mesajul este restaurat din datagramele primite în ordinea cerută pe computerul receptor și datagramele nelivrate sau deteriorate sunt retrimise. IP îndeplinește funcțiile de rutare și livrare a datagramelor individuale către adrese. Stiva TCP/IP a fost dezvoltată inițial pentru ARPANET și a fost considerat un protocol experimental pentru o rețea cu comutare de pachete. Experimentul a dat un rezultat pozitiv și acest protocol a fost adoptat pentru uz industrial și a fost ulterior extins și îmbunătățit pe parcursul mai multor ani. În 1983, Departamentul de Apărare al SUA a anunțat trecerea la tehnologia Internet. Asta însemna că cu în acest moment Toate computerele conectate la WAN trebuie să utilizeze stiva TCP/IP.

Există multe motive pentru care protocoalele TCP/IP au fost alese pentru a constitui baza Internetului. În primul rând, aceasta este capacitatea de a lucra cu aceste protocoale atât la nivel local, cât și rețele globale. În plus, aceste protocoale asigură interacțiunea computerelor care rulează diferite sisteme de operare.

După cum sa menționat mai sus, scopul protocolului IP este de a direcționa pachetele de mesaje. Rutarea între rețelele locale se efectuează în conformitate cu adresele IP. Adresa IP este atribuită de administratorul de rețea în timpul configurării computerelor și routerelor. O adresă IP constă din două părți: numărul rețelei locale și numărul gazdei de pe ea. O gazdă este o entitate de rețea care poate trimite și primi adrese IP, cum ar fi un computer sau un router.

Numărul rețelei locale ca parte integrantă a Internetului este atribuit la recomandarea unei unități speciale Internet Centrul de informare în rețea (InterNIC). De obicei, intervalele de adrese de la InterNIC sunt obținute de organizații speciale implicate în furnizarea de servicii de internet - furnizori. Aceștia din urmă distribuie adrese IP între abonații lor. Numărul gazdei din rețeaua locală este atribuit în mod arbitrar de către administrator. O adresă IP are 4 octeți și este de obicei scrisă ca patru numere reprezentând valoarea fiecărui octet în formă zecimală, separate prin puncte (de exemplu, 128.9.1.28). Toate adresele IP și, prin urmare, rețelele conectate la Internet, sunt împărțite în patru clase: clasa A, clasa B, clasa D și clasa E. Rețelele de clasă A sunt destinate în principal utilizării de către organizații mari, deoarece numărul acestor rețele este de 126. Dar numărul de gazde din ele este de 16.777.216. Clasa B are 65.536 de rețele și același număr de gazde. Clasa C definește 16.777.216 de rețele și doar 256 de computere pe fiecare rețea. Rețelele de clasa D sunt o clasă specială, adică astfel de adrese IP sunt atribuite unor rețele specifice, iar clasa E este rezervată pentru utilizare ulterioară.

Deoarece este extrem de incomod să utilizați adresarea digitală a rețelei atunci când lucrați pe Internet, în locul numerelor sunt folosite nume simbolice numite nume de domenii.

Un domeniu este un grup de computere unite printr-un singur nume. Numele simbolice oferă utilizatorului posibilitatea de a naviga mai bine în spațiul cibernetic al Internetului, deoarece amintirea unui nume este întotdeauna mai ușoară decât o adresă digitală. Pentru a converti numele în adrese digitale, a fost dezvoltat un sistem DNS special ( Numele domeniului System), pentru implementarea căruia un special protocol de rețea DNS. În plus, în rețea s-au creat servere de computer speciale de recuperare a informațiilor (servere DNS). Serverele DNS oferă o corespondență unu-la-unu între adresele simbolice și adresele IP digitale fizice transmise prin Internet. Fiecare domeniu trebuie să aibă propriul server DNS. Drept urmare, internetul funcționează o cantitate mare Servere DNS care stochează nume de gazdă (subdomenii) ale domeniului lor. La fel ca o adresă IP digitală, numele serverului este separat prin puncte pentru a facilita construirea unei ierarhii în cadrul unui domeniu bazată pe nume. Conform regulilor de construire a unui nume, ierarhia este stabilită de la dreapta la stânga. De exemplu, la adresa www.microsoft.com domeniul de nivel superior este com. După nume, puteți obține informații despre profilul sau locația unei organizații. Șase domenii nivel superior definite astfel: guvern - organizatii guvernamentale, mil - organizatii militare, edu - organizații educaționale, com - organizații comerciale, org - organizații publice, net - organizații furnizoare servicii de rețea, de regulă, organizațiile de rețea regionale.

În plus, toate țările din lume au propriul nume simbolic care indică domeniul de nivel superior al țării respective. De exemplu, de-Belarus, de-Germania, noi-SUA, ru-Rusia etc.