Thực đơn
trang chủWindows 7

O.Yu. Zaslavskaya, O.Ya. Kravets, A.E. lắm lời kiến trúc của máy tính và hệ thống máy tính (bài giảng, phòng thí nghiệm, bài kiểm tra). Kiến trúc của hệ thống máy tính như một tập hợp các thành phần phần cứng. Các chủ đề gần đúng của khóa học

Các giải pháp máy tính hiện đại có thể được phân loại dựa trên sự phân công của chúng đối với một kiến ​​trúc cụ thể. Nhưng những gì nó có thể là? Các cách tiếp cận chính để hiểu thuật ngữ này là gì?

Kiến trúc hệ thống máy tính như một tập hợp các thành phần phần cứng

Bản chất của khái niệm “kiến trúc hệ thống máy tính” là gì? Thuật ngữ tương ứng trước hết có thể hiểu là tập hợp các linh kiện điện tử tạo nên một chiếc PC, tương tác trong một thuật toán nhất định bằng cách sử dụng nhiều loại khác nhau giao diện.

Đó là một phần của hệ thống máy tính:

  • thiết bị đầu vào;
  • chipset điện toán chính;
  • thiết bị lưu trữ dữ liệu;
  • các thành phần được thiết kế để hiển thị thông tin.

Ngược lại, mỗi thành phần được chú ý có thể bao gồm một số lượng lớn thiết bị riêng lẻ. Ví dụ: chipset máy tính chính có thể bao gồm bộ xử lý, chipset bo mạch chủ và bộ xử lý đồ họa. Hơn nữa, cùng một bộ xử lý có thể bao gồm các thành phần khác: ví dụ: lõi, bộ nhớ đệm, các thanh ghi.

Trên thực tế, dựa trên cấu trúc của các thành phần phần cứng PC cụ thể, người ta xác định loại kiến ​​trúc hệ thống máy tính nào được xây dựng. Hãy xem xét các tiêu chí chính để phân loại các giải pháp điện toán nhất định.

Phân loại hệ thống máy tính

Theo cách tiếp cận chung của các chuyên gia, hệ thống máy tính trong kiến ​​trúc của chúng có thể bao gồm:

  • đến máy tính lớn;
  • đến máy tính mini;
  • tới các máy tính cá nhân.

Cần lưu ý rằng việc phân loại các giải pháp điện toán này, theo đó có thể xác định được kiến ​​trúc của một hệ thống máy tính, bị nhiều chuyên gia coi là lỗi thời. Đặc biệt, những chiếc máy tính cá nhân giống nhau ngày nay có thể được chia thành nhiều loại, rất khác nhau về mục đích và đặc điểm.

Vì vậy, khi hệ thống máy tính phát triển, chúng có thể được phân loại bằng cách sử dụng các tiêu chí thay đổi. Tuy nhiên, chương trình chỉ định được coi là truyền thống. Sẽ rất hữu ích nếu xem xét nó chi tiết hơn. Theo đó, loại máy tính đầu tiên là loại máy tính có kiến ​​trúc máy lớn.

Máy tính lớn

Các máy tính lớn hay máy tính lớn thường được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp - làm trung tâm xử lý dữ liệu cho nhiều loại máy tính khác nhau. quy trinh san xuat. Chúng có thể được trang bị những con chip mạnh mẽ, hiệu năng cực cao.

Kiến trúc hệ thống máy tính đang được xem xét có thể thực hiện tới vài chục tỷ phép tính mỗi giây. Họ đang đứng máy tính lớnđắt hơn rất nhiều so với các hệ thống khác. Theo quy định, việc bảo trì chúng đòi hỏi sự tham gia của khá nhiều người có trình độ chuyên môn cần thiết. Trong nhiều trường hợp, công việc của họ được thực hiện trong các phòng ban được tổ chức như trung tâm điện toán doanh nghiệp.

Máy tính mini

Ngành kiến ​​​​trúc hệ thống máy tính và mạng máy tính dựa trên chúng có thể được biểu diễn bằng các giải pháp được phân loại là máy tính mini. Nói chung, mục đích của chúng có thể tương tự như mục đích của máy tính lớn: việc sử dụng loại máy tính tương ứng trong công nghiệp là rất phổ biến. Tuy nhiên, theo quy định, việc sử dụng chúng là điển hình cho các doanh nghiệp tương đối nhỏ, doanh nghiệp vừa và các tổ chức khoa học.

Máy tính mini hiện đại: khả năng

Trong nhiều trường hợp, những máy tính này được sử dụng chính xác cho mục đích quản lý mạng nội bộ một cách hiệu quả. Vì vậy, các giải pháp đang được xem xét có thể được sử dụng, đặc biệt là các máy chủ hiệu suất cao. Họ cũng được trang bị rất bộ vi xử lý mạnh mẽ, chẳng hạn như Xeon Phi của Intel. Con chip này có thể hoạt động ở tốc độ hơn 1 teraflop. Bộ xử lý tương ứng được thiết kế để sản xuất bằng công nghệ xử lý 22 nm và có thông lượng bộ nhớ ở mức 240 GB/s5.

Những máy tính cá nhân

Loại kiến ​​trúc máy tính tiếp theo là PC. Nó có lẽ là phổ biến nhất. PC không mạnh mẽ và hiệu suất cao như máy tính lớn và máy vi tính, nhưng trong nhiều trường hợp, chúng có khả năng giải quyết các vấn đề trong cả ngành công nghiệp và khoa học, chưa kể đến các tác vụ thông thường của người dùng như chạy ứng dụng và trò chơi.

Một tính năng đáng chú ý khác đặc trưng cho máy tính cá nhân là tài nguyên của chúng có thể được gộp lại. Do đó, sức mạnh tính toán của một số lượng PC đủ lớn có thể tương đương với hiệu suất của các kiến ​​trúc máy tính cao cấp hơn, nhưng, tất nhiên, việc đạt được mức độ của chúng trên danh nghĩa khi sử dụng PC là rất khó khăn.

Tuy nhiên, kiến ​​trúc của hệ thống máy tính và mạng dựa trên máy tính cá nhân được đặc trưng bởi tính phổ quát, từ quan điểm triển khai trong các ngành khác nhau, khả năng tiếp cận và khả năng mở rộng.

Máy tính cá nhân: phân loại

Như chúng tôi đã lưu ý ở trên, PC có thể được phân loại thành nhiều loại. Chúng bao gồm: máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy tính bảng, PDA, điện thoại thông minh - kết hợp giữa PC và điện thoại.

Theo quy định, máy tính để bàn có kiến ​​trúc mạnh mẽ và hiệu quả nhất; kém mạnh mẽ nhất là điện thoại thông minh và máy tính bảng do kích thước nhỏ và nhu cầu giảm đáng kể tài nguyên của các thành phần phần cứng. Nhưng nhiều thiết bị tương ứng, đặc biệt là các mẫu cao cấp, về nguyên tắc có tốc độ tương đương với các mẫu máy tính xách tay và máy tính để bàn bình dân hàng đầu.

Việc phân loại PC được chú ý cho thấy tính linh hoạt của chúng: ở loại này hay loại khác, chúng có thể giải quyết các nhiệm vụ thông thường của người dùng, công nghiệp, khoa học và phòng thí nghiệm. Phần mềm và kiến ​​trúc của các hệ thống máy tính thuộc loại tương ứng trong nhiều trường hợp được điều chỉnh để sử dụng bởi một công dân bình thường, những người không được đào tạo đặc biệt có thể cần thiết cho người làm việc với máy tính lớn hoặc máy tính mini.

Làm cách nào để gán giải pháp điện toán cho PC?

Tiêu chí chính để phân loại một giải pháp điện toán là PC là tính định hướng cá nhân của nó. Nghĩa là, cái tương ứng được thiết kế chủ yếu để một người dùng sử dụng. Tuy nhiên, không thể phủ nhận nhiều tài nguyên cơ sở hạ tầng mà anh ta truy cập có bản chất xã hội: điều này có thể được thấy trong ví dụ về việc sử dụng Internet. Vì giải pháp điện toán mang tính cá nhân nên hiệu quả thực tế của việc sử dụng nó chỉ có thể được ghi lại nếu một người có quyền truy cập vào các nguồn dữ liệu do người khác tạo ra.

Phân loại phần mềm cho kiến ​​trúc máy tính: máy tính lớn và máy tính mini

Cùng với việc phân loại máy tính được thảo luận ở trên, cũng có các tiêu chí để gán chương trình cho các danh mục nhất định được cài đặt trên các loại thiết bị máy tính tương ứng. Đối với máy tính lớn và máy tính mini có mục đích tương tự và trong một số trường hợp về hiệu suất, theo quy luật, chúng có khả năng sử dụng một số hệ điều hành được điều chỉnh để giải quyết các vấn đề sản xuất cụ thể. Đặc biệt, dữ liệu hệ điều hành có thể được điều chỉnh để chạy Nhiều nghĩa tự động hóa, ảo hóa, triển khai tiêu chuẩn công nghiệp, Hội nhập với nhiều loại khác nhau Phần mềm ứng dụng.

Phân loại phần mềm: máy tính cá nhân

Các chương trình dành cho PC thông thường có thể được trình bày dưới nhiều dạng được tối ưu hóa để giải quyết các tác vụ của người dùng cũng như các tác vụ sản xuất không yêu cầu mức hiệu suất đặc trưng của máy tính lớn và máy tính mini. Vì vậy, có các chương trình công nghiệp, khoa học và phòng thí nghiệm dành cho PC. Phần mềm, kiến ​​trúc của loại hệ thống máy tính phù hợp phụ thuộc vào ngành cụ thể mà chúng được sử dụng, vào trình độ chuyên môn mong đợi của người dùng: rõ ràng là các giải pháp chuyên nghiệp về kiểu dáng công nghiệp có thể không được thiết kế cho người có chỉ có kiến ​​thức cơ bản về sử dụng các chương trình máy tính.

Các chương trình PC ở dạng này hay dạng khác, trong nhiều trường hợp, có tính trực quan giao diện rõ ràng, tài liệu tham khảo khác nhau. Đổi lại, sức mạnh của máy tính lớn và máy tính mini có thể được sử dụng đầy đủ với điều kiện không chỉ tuân theo các hướng dẫn mà còn phải người dùng thường xuyên thực hiện các thay đổi đối với cấu trúc của các chương trình đang được khởi chạy: điều này có thể yêu cầu kiến ​​​​thức bổ sung, chẳng hạn như liên quan đến việc sử dụng ngôn ngữ lập trình.

Các cấp độ kiến ​​trúc phần mềm PC

Khái niệm “kiến trúc hệ thống máy tính” có thể được giải thích theo nhiều cách khác nhau trong sách giáo khoa khoa học máy tính, tùy thuộc vào quan điểm của tác giả. Một cách giải thích phổ biến khác của thuật ngữ này là nó đề cập đến các lớp phần mềm. Trong trường hợp này, việc triển khai các cấp độ phần mềm tương ứng trong hệ thống máy tính cụ thể nào không quan trọng.

Theo cách tiếp cận này, kiến ​​trúc máy tính nên được hiểu là một tập hợp các loại dữ liệu, hoạt động, đặc điểm phần mềm khác nhau được sử dụng để duy trì hoạt động của các thành phần phần cứng của máy tính, cũng như tạo điều kiện để người dùng có thể sử dụng các tài nguyên này. trong thực tế.

Kiến trúc lớp phần mềm

Các chuyên gia xác định các kiến ​​trúc hệ thống máy tính chính sau đây trong bối cảnh phương pháp đang được xem xét để hiểu thuật ngữ tương ứng:

  • điện tử kiến trúc logic giải pháp điện toán - trên thực tế, một PC ở dạng nhiều mô-đun, ô, thanh ghi khác nhau - ví dụ, nằm trong cấu trúc bộ xử lý;
  • kiến trúc vi mô ở cấp độ giải thích các vi chương trình khác nhau;
  • kiến trúc phát sóng đội đặc biệt- ở cấp độ lắp ráp;
  • kiến trúc để diễn giải các lệnh tương ứng và cách triển khai chúng thành mã chương trình mà hệ điều hành có thể hiểu được;
  • kiến trúc biên dịch cho phép thực hiện các thay đổi đối với mã chương trình một số loại phần mềm nhất định;
  • kiến trúc của các ngôn ngữ cấp cao cho phép điều chỉnh mã chương trình để giải quyết các vấn đề cụ thể của người dùng.

Ý nghĩa của việc phân loại kiến ​​trúc phần mềm

Tất nhiên, sự phân loại này trong bối cảnh coi thuật ngữ này tương ứng với các cấp độ phần mềm có thể rất có điều kiện. Kiến trúc máy tính và thiết kế hệ thống máy tính, tùy thuộc vào khả năng sản xuất và mục đích của chúng, có thể yêu cầu các nhà phát triển có những cách tiếp cận khác nhau trong việc phân loại các cấp độ phần mềm, cũng như trên thực tế, hiểu được bản chất của thuật ngữ được đề cập.

Mặc dù thực tế rằng những ý tưởng này chỉ mang tính lý thuyết, nhưng sự hiểu biết đầy đủ về chúng đã tầm quan trọng lớn, vì nó góp phần phát triển các phương pháp tiếp cận khái niệm hiệu quả hơn để xây dựng một số loại cơ sở hạ tầng máy tính nhất định, cho phép các nhà phát triển tối ưu hóa giải pháp của họ theo nhu cầu giải quyết các vấn đề cụ thể của người dùng.

Bản tóm tắt

Vì vậy, chúng tôi đã xác định bản chất của thuật ngữ “kiến trúc hệ thống máy tính”, cách nó có thể được xem tùy thuộc vào một bối cảnh cụ thể. Theo một trong những định nghĩa truyền thống, kiến ​​trúc tương ứng có thể được hiểu là cấu trúc phần cứng của PC, xác định trước mức độ hiệu suất, chuyên môn hóa và yêu cầu về trình độ của người dùng. Cách tiếp cận này liên quan đến việc phân loại kiến ​​trúc máy tính hiện đại thành 3 loại chính - máy tính lớn, máy tính mini và PC (do đó, cũng có thể được biểu diễn bằng sự đa dạng khác biệt giải pháp tính toán).

Theo quy định, mỗi loại kiến ​​trúc này được thiết kế để giải quyết các vấn đề cụ thể. Máy tính lớn và máy tính mini thường được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp. Sử dụng PC, bạn cũng có thể giải quyết một loạt các vấn đề sản xuất và thực hiện các phát triển kỹ thuật - kiến ​​trúc tương ứng của hệ thống máy tính cũng được điều chỉnh cho việc này. Công việc trong phòng thí nghiệm và thí nghiệm khoa học với công nghệ như vậy trở nên rõ ràng và hiệu quả hơn.

Một cách giải thích khác về thuật ngữ đang được đề cập liên quan đến mối tương quan của nó với các cấp độ cụ thể của phần mềm. Theo nghĩa này, kiến ​​trúc của hệ thống máy tính là một chương trình làm việc đảm bảo hoạt động của PC, cũng như tạo điều kiện sử dụng sức mạnh tính toán của nó trong thực tế nhằm giải quyết một số vấn đề nhất định của người dùng.

Bài học: Kiến trúc máy tính và mạng máy tính

Kiến trúc máy tính


Kiến trúc máy tính đề cập đến tất cả các thành phần của nó, cũng như các nguyên tắc hoạt động của chúng. Nếu chúng ta kết nối nhiều máy tính lại với nhau, chúng ta có thể có được một mạng máy tính sẵn sàng.

Có hai thành phần chính cần thiết để tạo nên một mạng máy tính:

1. Thiết bị đặc biệt để hình thành mạng lưới;

2. Phần mềm cho phép tất cả các máy tính làm việc cùng nhau.

Mạng máy tínhđược gọi là nhiều máy tính được kết nối với nhau bằng thiết bị đặc biệt, được điều khiển chương trình đặc biệt, qua đó đảm bảo việc trao đổi và sử dụng chung thông tin được lưu trữ trên mạng máy tính.

Đường dây liên lạc- đây là môi trường có thể kết nối các máy tính với nhau thành một mạng máy tính, thông tin được truyền tải thông qua các đường truyền thông.

Nếu một số thông tin được truyền trực tiếp giữa một số thuê bao. Điều này xảy ra thông qua một kênh liên lạc. Đường truyền thông tích hợp là các kênh. Một đường dây liên lạc có thể thuộc về một số kênh liên lạc.

Mạng máy tính có thể là mạng cục bộ (cục bộ, tại doanh nghiệp), mạng khu vực (thuộc một khu vực cụ thể) hoặc mạng toàn cầu.

Các loại mạng máy tính

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn mạng lưới địa phương, khu vực và toàn cầu là gì.

Mạng cục bộ là một mạng kết nối các máy tính nằm trên một khoảng cách ngắn với nhau, điều này thường xảy ra trên lãnh thổ của một tòa nhà hoặc thậm chí là một tầng.

Ưu điểm lớn của mạng này là tất cả các máy tính đều được đặt trong khoảng cách ngắn, điều này làm tăng tốc độ truyền thông tin và cũng mở rộng khả năng của mạng như vậy.

Nếu một mạng nhất định kết nối người dùng ở khoảng cách xa thì mạng đó được gọi là toàn cầu.

Các mạng như vậy sử dụng nhiều loại đường truyền thông khác nhau, một số trong đó ban đầu được sử dụng cho các mục đích khác (ví dụ: đường dây điện thoại hoặc điện báo). Tuy nhiên, nhờ phương pháp tiếp cận hiện đại, hầu hết đường dây kết nối đã được thay thế bằng đường dây vô tuyến hoặc cáp quang.

Nếu nhiều mạng cục bộ được kết hợp thành một mạng thì nó được gọi là khu vực.

Các mạng này hợp nhất tất cả các mạng cục bộ của một thành phố, quận hoặc khu vực.

Cũng có mạng công ty– mạng kết nối các máy tính của một tổ chức hoặc ngành để trao đổi thông tin làm việc.

Đối với các mạng như vậy, các máy tính không nhất thiết phải được đặt trong cùng một tòa nhà.

Kiến trúc mạng là tập hợp các tham số, quy tắc, giao thức, thuật toán, bản đồ cho phép bạn nghiên cứu mạng.

Giao thức là một bộ quy tắc chỉ ra các loại dữ liệu có thể được truyền qua mạng.

Cấu trúc mạng

Cấu trúc mạng là một kế hoạch mô tả các kết nối giữa máy tính và các nút của chúng.

Có một số loại cấu trúc liên kết được xác định bởi số lượng máy tính, khoảng cách giữa các máy tính, tham số nào được sử dụng và nhiều đặc điểm khác.

Có một số loại cấu trúc liên kết chính: “Điểm”, “Bus”. "Nhẫn", "Ngôi sao".

"Chấm"

Công nghệ Tochka kết nối hai máy tính nối tiếp với nhau.

BỘ GIÁO DỤC VÀ KHOA HỌC NGA

Cơ quan giáo dục ngân sách nhà nước liên bang

giáo dục chuyên nghiệp cao hơn

"Tula Đại học bang»

Khoa Robot và Tự động hóa Sản xuất

Tuyển tập các hướng dẫn làm việc trong phòng thí nghiệm

theo kỷ luật

Máy tính, hệ thống và mạng

Hướng chuẩn bị: 220400 “Cơ điện tử và robot”

Chuyên môn: 220402 “Robot và hệ thống robot”

Các hình thức đào tạo: toàn thời gian

Tula 2012

Hướng dẫn làm việc trong phòng thí nghiệm đã được biên soạn Phó Giáo sư, Tiến sĩ. Shmelev V.V. và thảo luận tại cuộc họp bộ phận khoa điều khiển học ,

Nghị định thư số___ từ "___"____________ 20 1 G.

Hướng dẫn phương pháp cho công việc trong phòng thí nghiệm đã được sửa đổi và phê duyệt tại cuộc họp bộ phận robot và tự động hóa sản xuất khoa điều khiển học ,

Nghị định thư số___ ngày "___"____________ 20___

Cái đầu Sở________________E.V. Larkin

Công tác thí nghiệm số 1. Phân loại máy tính và kiến ​​trúc hệ thống máy tính 4

2.1 Phân loại máy tính 4

Bài thí nghiệm số 2. Cấu tạo và cấu tạo của máy tính cá nhân 9

2.1 Cấu trúc của máy tính cá nhân 9

Thiết bị cơ bản PC 15

Công tác thí nghiệm số 3. Thiết bị lưu trữ máy tính cá nhân 29

2.1 Thiết bị lưu trữ 29

Phòng thí nghiệm số 4. Thiết bị bên ngoài PC 58

Công tác thí nghiệm số 5. ​​Mạng máy tính cục bộ 79

2.1 Địa phương mạng máy tính 79

Công việc thí nghiệm số 6. Phần mềm, thông tin và hỗ trợ kỹ thuật mạng 91

2.1. Hỗ trợ phần mềm và thông tin cho mạng 92

2.2 Nguyên tắc cơ bản xây dựng mạng máy tính 93

2.3. Hỗ trợ kỹ thuật về thông tin và mạng máy tính 104

Đối tượng nghiên cứu là phần mềm, thông tin và hỗ trợ kỹ thuật cho mạng 122

2. Nghiên cứu phần mềm, thông tin và hỗ trợ kỹ thuật mạng 122

Phòng thí nghiệm số 7. Mạng thông tin toàn cầu Internet 123

2. Lý thuyết cơ bản 123

2.1 Toàn cầu mạng thông tin Internet 123

Công tác thí nghiệm số 8. Hệ thống thông tin liên lạc 133

1. Mục đích, mục tiêu công việc 133

2. Lý thuyết cơ bản 133

2.1. Hệ thống VIỄN THÔNG 133

Hệ thống truyền tải thông tin dạng văn bản 146

Công tác thí nghiệm số 1. Phân loại máy tính và kiến ​​trúc hệ thống máy tính

1. Mục đích, mục tiêu của công việc.

Kết quả của việc hoàn thành công việc này, học sinh phải

biết phân loại máy tính và kiến ​​trúc của hệ thống máy tính

2. Lý thuyết cơ bản.

2.1 Phân loại máy tính

Máy tính là một tập hợp các phương tiện kỹ thuật dùng để xử lý tự động thông tin trong quá trình giải quyết các vấn đề khác nhau.

Có một số tiêu chí để phân chia VM. Đặc biệt:

    theo nguyên lý hoạt động,

    theo cơ sở nguyên tố và các giai đoạn sáng tạo,

    như dự định,

    về kích thước và sức mạnh tính toán,

    theo chức năng,

Theo nguyên lý hoạt động VM: analog, kỹ thuật số và hybrid.

VM tương tự hoặc liên tục, làm việc với thông tin được trình bày ở dạng liên tục (tương tự), tức là dưới dạng một dòng giá trị liên tục của một số đại lượng vật lý(thường là điện áp dòng điện)

AVM rất đơn giản và dễ sử dụng. Tốc độ giải bài toán được người vận hành quy định và có thể rất cao nhưng độ chính xác của phép tính lại rất thấp. Những máy như vậy giải quyết hiệu quả các bài toán vi phân không đòi hỏi logic phức tạp.

Máy ảo kỹ thuật số hoặc hành động rời rạc, làm việc với thông tin được trình bày ở dạng rời rạc, hay đúng hơn là dạng kỹ thuật số.

Máy ảo lai hoặc hành động kết hợp kết hợp khả năng hoạt động với cả thông tin kỹ thuật số và thông tin tương tự. Thường được sử dụng trong tự động hóa các nhiệm vụ kiểm soát quy trình và kỹ thuật.

Trong kinh tế và đời sống, máy tính số ngày càng trở nên phổ biến, thường được gọi đơn giản là máy tính hay máy tính.

Theo cơ sở nguyên tố và các giai đoạn sáng tạo, có những điều sau đây được phân biệt:

    Thế hệ thứ nhất, thập niên 50 của thế kỷ XX: máy tính dựa trên ống chân không điện tử.

    Thế hệ thứ 2, thập niên 60: Máy tính dựa trên thiết bị bán dẫn (bóng bán dẫn).

    Thế hệ thứ 3, thập niên 70: máy tính dựa trên mạch tích hợp bán dẫn có mức độ tích hợp thấp và trung bình (hàng trăm đến hàng nghìn bóng bán dẫn trong một gói, trên một con chip).

    Thế hệ thứ 4, thập niên 80-90: máy tính trên IC lớn và cực lớn, trong đó IC chính là bộ vi xử lý (hàng chục nghìn đến hàng triệu phần tử hoạt động trên một chip).

Nếu thiết bị điện tử của máy tính thế hệ 1 chiếm một căn phòng có diện tích 100-150 mét vuông. m, sau đó là VLSI 1-2 mét vuông. cm và khoảng cách giữa các phần tử trên đó là 0,11-0,15 micron (độ dày của tóc người là vài chục micron)

    Thế hệ thứ 5, thời điểm hiện tại: hệ thống máy tính với vài chục bộ vi xử lý hoạt động song song.

    Thế hệ thứ 6 và các thế hệ tiếp theo: máy tính có cơ sở song song lớn và cơ sở quang-điện tử, thực hiện nguyên tắc xử lý thông tin kết hợp; cái gọi là máy tính thần kinh.

Điều quan trọng là phải biết:

Mỗi thế hệ tiếp theo đều vượt quá hiệu suất hệ thống và dung lượng lưu trữ nhiều hơn một bậc.

Theo mục đích Người ta thường phân biệt giữa máy tính phổ thông, máy tính định hướng vấn đề và máy tính chuyên dụng.

Phổ quátđược thiết kế để giải quyết một loạt các vấn đề kỹ thuật, kỹ thuật, kinh tế, toán học và các vấn đề khác, được đặc trưng bởi khối lượng xử lý dữ liệu lớn và độ phức tạp của thuật toán.

Định hướng vấn đềđược thiết kế để giải quyết một phạm vi hẹp hơn các vấn đề liên quan đến việc quản lý các quy trình (đối tượng) công nghệ, với việc đăng ký, tích lũy và xử lý tương đối khối lượng nhỏ dữ liệu, thực hiện các phép tính bằng các thuật toán tương đối đơn giản. Chúng bao gồm các tài nguyên phần cứng và phần mềm hạn chế.

Chuyênđược thiết kế để giải quyết các vấn đề cụ thể về kiểm soát hoạt động của các thiết bị kỹ thuật (bộ phận). Đây có thể là các bộ điều khiển - bộ xử lý điều khiển hoạt động của các nút riêng lẻ trong hệ thống máy tính.

Theo kích thước và sức mạnh tính toán máy tính có thể được chia thành cực lớn (siêu máy tính, siêu máy tính), lớn, nhỏ và siêu nhỏ (máy vi tính, máy vi tính).

Đặc điểm so sánh của các lớp máy tính

Tùy chọn

Siêu máy tính

Máy vi tính

Hiệu suất, MIPS

Dung lượng RAM, MB

Dung lượng VSD, GB

Độ sâu, bit

Bằng cách sửa đổi chức năng máy tính được đánh giá:

  • tốc độ bộ xử lý,

    chiều rộng thanh ghi bộ xử lý,

    các dạng biểu diễn số,

    danh pháp, dung lượng và tốc độ của các thiết bị lưu trữ,

    danh pháp và đặc tính kỹ thuật của các thiết bị bên ngoài,

    khả năng thực hiện đồng thời nhiều chương trình (đa nhiệm),

    phạm vi của hệ điều hành được sử dụng,

    khả năng tương thích phần mềm – khả năng chạy các chương trình được viết cho các loại máy tính khác,

    khả năng làm việc trên mạng máy tính

KHÓA HỌC “CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÁY TÍNH”

CHỦ ĐỀ 5a

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MẠNG

Khái niệm mạng máy tính

Mạng máy tính (CN) là tập hợp nhiều máy tính hoặc hệ thống máy tính được kết nối với nhau bằng phương tiện viễn thông nhằm mục đích sử dụng hiệu quả tài nguyên máy tính và thông tin khi thực hiện công việc thông tin và tính toán.

Các vấn đề được giải quyết bằng cách sử dụng máy tính cá nhân hoạt động trong mạng nội bộ:

1. Tách tập tin. (cho phép nhiều người dùng làm việc đồng thời với cùng một tệp được lưu trữ trên máy chủ tệp trung tâm);

2. Truyền tệp (cho phép bạn sao chép nhanh chóng các tệp có kích thước bất kỳ từ máy tính này sang máy tính khác);

3. Truy cập thông tin và tập tin (cho phép bạn chạy các chương trình ứng dụng từ bất kỳ thiết bị nào) trạm làm việc mạng máy tính);

4. Chia sẻ các chương trình ứng dụng (cho phép hai người dùng sử dụng cùng một bản sao chương trình);

5. Nhập dữ liệu đồng thời vào các chương trình ứng dụng (các chương trình ứng dụng được nối mạng cho phép nhiều người dùng đồng thời nhập dữ liệu cần thiết cho hoạt động của các chương trình này);

6. Tách máy in, kho lưu trữ, v.v.

Trên quy mô toàn cầu, mạng máy tính có thể giải quyết các vấn đề sau:

1. Cung cấp thông tin về mọi lĩnh vực hoạt động của con người;

2. Truyền thông điện tử ( E-mail, hội nghị truyền hình, v.v.).

Hiện nay, mạng máy tính được chia theo vị trí lãnh thổ thành:

1. Mạng máy tính cục bộ, mạng LAN (Local Mạng khu vực);

2. Mạng máy tính khu vực, mạng MAN (Mạng khu vực đô thị);

3. Mạng máy tính toàn cầu, mạng WAN (Mạng diện rộng).

Theo quy định, mạng công ty là một mạng máy tính khép kín, có thể bao gồm các phân đoạn mạng LAN của các chi nhánh nhỏ, vừa và lớn của một tập đoàn, được tích hợp với mạng máy tính MAN và WAN văn phòng trung tâm sử dụng công nghệ mạng của mạng máy tính toàn cầu.



Mạng máy tính là một tổ hợp phức tạp bao gồm các công cụ kỹ thuật, phần mềm và thông tin.

Các phương tiện kỹ thuật là:

1. Máy tính các loại (từ máy tính siêu tiết kiệm điện đến máy tính công suất thấp);

2. Phương tiện truyền tải dữ liệu (viễn thông) kết nối các trung tâm máy tính hoặc máy chủ mạng và máy khách;

3. Bộ điều hợp (card mạng), bộ chuyển mạch, hub, cổng, bộ định tuyến, v.v. phần cứng mạngđể kết nối máy tính với môi trường viễn thông vận tải và tổ chức cấu trúc liên kết của mạng máy tính.

Hub (HUB) được thiết kế để nhận biết xung đột giữa các thành phần mạng và loại bỏ chúng, cũng như đồng bộ hóa luồng thông tin trong mạng.

Công tắc - phần cứng, cung cấp khả năng tiếp nhận, kiểm soát việc nhận và định tuyến các gói thông tin.

Bộ định tuyến được thiết kế để tổ chức kết nối giữa một số mạng cục bộ, kết hợp chúng thành các mạng cấp cao hơn và phân phối các luồng thông tin giữa các phân đoạn mạng.

Phần mềm mạng máy tính bao gồm ba phần: phần mềm tổng hợp, phần mềm đặc biệt và phần mềm hệ thống.

Phần mềm CS tổng quát bao gồm:

1. Hệ điều hành (chịu trách nhiệm phân phối các luồng tác vụ và dữ liệu giữa máy chủ và máy khách của mạng, quản lý việc kết nối và ngắt kết nối của các máy chủ mạng riêng lẻ, đảm bảo tính năng động của việc phối hợp mạng);

2. Hệ thống lập trình (bao gồm các công cụ để tự động hóa việc tạo chương trình bằng công nghệ máy khách/máy chủ, bản dịch và gỡ lỗi của chúng);

3. Hệ thống bảo trì (là tập hợp các chương trình kiểm tra, ngăn chặn hoạt động của các thiết bị kỹ thuật và phần mềm truyền thông).

Kiến trúc mạng máy tính

Kiến trúc của mạng máy tính có thể được xem xét từ hai quan điểm:

1. Từ quan điểm của cấu trúc liên kết CS, tức là. mạng được tổ chức như thế nào ở cấp độ vật lý;

2. Từ quan điểm tổ chức logic của nó, bao gồm các vấn đề như tổ chức quyền truy cập của người dùng vào tài nguyên thông tin CS, hệ thống phân cấp của họ, mối quan hệ giữa các máy tính, phân đoạn CS, phân phối tài nguyên thông tin qua mạng (máy chủ, cơ sở dữ liệu, v.v.) , quản lý mạng nói chung, v.v.

Khi xây dựng mạng máy tính, điều quan trọng là phải chọn tổ chức thể chất kết nối giữa máy tính riêng biệt, I E. cấu trúc mạng. Cấu trúc liên kết là mô tả các kết nối vật lý trên mạng LAN (hoặc kết nối logic giữa các nút), cho biết cặp nút nào có thể giao tiếp với nhau.

Các cấu trúc liên kết phổ biến nhất là:

1. Bus - cáp kết nối các nút vào mạng (máy tính được kết nối với một cáp chung (bus), qua đó thông tin được trao đổi giữa các máy tính, ưu điểm - chi phí thấp và dễ dàng đi dây cáp trong từng phòng riêng lẻ, nhược điểm - độ tin cậy thấp, vì bất kỳ khiếm khuyết nào của cáp chia sẻ đều làm tê liệt hoàn toàn toàn bộ mạng cũng như hiệu suất thấp, vì tại bất kỳ thời điểm nào chỉ có một máy tính có thể truyền dữ liệu lên mạng);

2. Các nút mạng Star được kết nối với trung tâm bằng cáp nan hoa (cung cấp khả năng kết nối mỗi máy tính bằng một cáp riêng tới một hub nằm ở trung tâm của mạng, ưu điểm - độ tin cậy cao, nhược điểm - chi phí cao);

3. Các nút vòng được hợp nhất trong một mạng đường cong khép kín (dữ liệu được truyền dọc theo một vòng từ máy tính này sang máy tính khác, thường theo một hướng, nếu máy tính nhận ra dữ liệu là “của riêng nó” thì nó sẽ chấp nhận dữ liệu đó; các mạng như vậy là được sử dụng nếu việc kiểm soát dữ liệu được truyền là yêu cầu thông tin, vì dữ liệu sau khi thực hiện một vòng quay hoàn toàn sẽ quay trở lại máy tính nguồn);

4. Cấu trúc liên kết hỗn hợp – sự kết hợp của các cấu trúc liên kết được liệt kê ở trên.

Cùng với cấu trúc liên kết của mạng máy tính quyết định việc xây dựng CS ở cấp độ vật lý, kiến ​​trúc của mạng máy tính xác định cấu trúc tương tác giữa người dùng, máy tính và tài nguyên CS ở cấp độ logic. Ở cấp độ này, người quản lý xác định một cách khái niệm người dùng hoặc nhóm người dùng nào có quyền truy cập các tài nguyên mạng máy tính nhất định (máy tính, thiết bị mạng, tệp, v.v.) và vị trí của các tài nguyên này. Người quản trị mạng máy tính thực hiện chính sách đã chọn bằng các công cụ quản trị mạng.

Ở mức logic, mạng cục bộ có thể là:

1. Mạng LAN ngang hàng là mạng trong đó tất cả các máy tính đều có quyền bình đẳng và có thể đóng vai trò vừa là người dùng (máy khách) tài nguyên vừa là nhà cung cấp (máy chủ) của họ, cấp cho các nút khác quyền truy cập tất cả hoặc một số tài nguyên cục bộ theo ý của họ (tập tin, máy in, chương trình);

2. Mạng LAN với máy chủ chuyên dụng. Để quản trị hiệu quả mạng máy tính, các mạng có máy tính đặc biệt (máy chủ chuyên dụng) được sử dụng.

Có nhiều máy chủ mạng máy tính, chẳng hạn như máy chủ in, máy chủ cơ sở dữ liệu, máy chủ ứng dụng, máy chủ tệp, v.v. Không giống như những gì được liệt kê ở trên, máy chủ mạng máy tính quản lý mạng và đặc biệt chứa cơ sở dữ liệu chứa tài khoản của người dùng mạng xác định chính sách truy cập của họ đối với tài nguyên CS.

Trong các mạng máy tính có máy chủ chuyên dụng, các máy trạm được kết nối với các máy chủ chuyên dụng và các máy chủ lần lượt được nhóm thành các miền.

Tên miền – một nhóm máy tính và thiết bị ngoại vi, với một hệ thống an ninh chung. Trong OSI (được thảo luận bên dưới), thuật ngữ "miền" được dùng để chỉ sự phân chia hành chính của các hệ thống phân tán phức tạp. Trên Internet, một phần của hệ thống phân cấp tên.

Mạng miền cho phép bạn:

1. Đơn giản hóa quản lý tập trung mạng;

2. Tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo mạng bằng cách kết hợp các đoạn mạng hiện có;

3. Cung cấp cho người dùng đăng ký một lần trên mạng để truy cập tất cả các máy chủ và tài nguyên hệ thống thông tin không phụ thuộc vào nơi đăng ký.

Một yếu tố quan trọng, yếu tố xác định kiến ​​trúc của mạng máy tính là khả năng mở rộng của nó và đặc biệt là kiến ​​trúc miền.

Khi kết hợp các miền, cần phân biệt ba mô hình quan hệ chính:

1. Mô hình miền chính (một trong các miền được khai báo là miền chính và nó lưu trữ hồ sơ của tất cả người dùng mạng, các miền còn lại là miền tài nguyên, tất cả các miền tài nguyên tin cậy miền chính, là miền chính chính, kiến ​​trúc này không có quy mô tốt (số lượng tên miền thay đổi));

2. Mô hình với một số miền chính (một số miền được khai báo là chính và mỗi miền lưu trữ tài khoản cho một tập hợp con người dùng mạng, các miền còn lại là phụ, mô hình này có quy mô tốt);

3. Mô hình hoàn chỉnh mối quan hệ tin cậy(không có tên miền chính và mỗi tên miền có thể chứa cả tài khoản và tài nguyên, mô hình này rất phù hợp để tạo càng nhiều tài khoản càng tốt. mạng lưới lớn tuy nhiên việc quản trị mạng cực kỳ khó khăn).

5.3. Công nghệ Internet\Intranet

Internet ban đầu được xây dựng như một mạng kết hợp một số lượng lớn các mạng cục bộ hiện có và tiền thân của nó, như đã đề cập, là ARPANET. Ý tưởng tạo ra Internet nảy sinh từ nhu cầu xây dựng một mạng có khả năng chịu lỗi có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi hầu hết mạng không thể hoạt động. Giải pháp là tạo ra một mạng nơi các gói thông tin có thể được truyền từ nút này sang nút khác mà không cần bất kỳ sự điều khiển trung tâm nào. Nếu phần chính của mạng bị hỏng, các gói phải tự di chuyển quanh mạng cho đến khi đến đích. Đồng thời, mạng phải có đủ khả năng chống lại lỗi có thể xảy ra khi truyền gói tin, tức là có cơ chế kiểm soát gói và cung cấp giám sát việc cung cấp thông tin.

Cơ sở của Internet là ngăn xếp giao thức TCP/IP (Giao thức điều khiển truyền tải/Giao thức Internet). TCP đảm bảo rằng trên máy tính gửi, tin nhắn đã gửi được chia thành nhiều phần, gọi là datagram, tin nhắn được khôi phục từ các datagram đến theo thứ tự yêu cầu trên máy tính nhận và các datagram không được gửi hoặc bị hỏng sẽ được gửi lại. IP thực hiện các chức năng định tuyến và phân phối các gói dữ liệu riêng lẻ tới các địa chỉ. Ngăn xếp TCP/IP ban đầu được phát triển cho ARPANET và được coi là giao thức thử nghiệm cho mạng chuyển mạch gói. Thí nghiệm đã cho kết quả khả quan và quy trình này đã được áp dụng cho mục đích công nghiệp, sau đó được mở rộng và cải tiến trong nhiều năm. Năm 1983, Bộ Quốc phòng Mỹ tuyên bố chuyển đổi sang công nghệ Internet. Điều này có nghĩa là với tại thời điểm này Tất cả các máy tính được kết nối với mạng WAN phải sử dụng ngăn xếp TCP/IP.

Có nhiều lý do tại sao giao thức TCP/IP được chọn làm nền tảng cho Internet. Trước hết, đây là khả năng làm việc với các giao thức này cả cục bộ và mạng lưới toàn cầu. Ngoài ra, các giao thức này còn đảm bảo sự tương tác của các máy tính chạy các hệ điều hành khác nhau.

Như đã đề cập ở trên, mục đích của giao thức IP là định tuyến các gói tin. Việc định tuyến giữa các mạng cục bộ được thực hiện theo địa chỉ IP. Địa chỉ IP được quản trị viên mạng chỉ định trong quá trình cấu hình máy tính và bộ định tuyến. Địa chỉ IP bao gồm hai phần: số mạng cục bộ và số máy chủ trên đó. Máy chủ là một thực thể mạng có thể gửi và nhận địa chỉ IP, chẳng hạn như máy tính hoặc bộ định tuyến.

Số mạng cục bộ như một phần không thể thiếu của Internet được chỉ định theo đề xuất của một đơn vị đặc biệt Internet Trung tâm thông tin mạng (InterNIC). Thông thường, các dải địa chỉ từ InterNIC được lấy bởi các tổ chức đặc biệt liên quan đến việc cung cấp dịch vụ Internet - nhà cung cấp. Sau này phân phối địa chỉ IP giữa các thuê bao của họ. Số máy chủ trên mạng cục bộ được quản trị viên gán tùy ý. Địa chỉ IP dài 4 byte và thường được viết dưới dạng bốn số biểu thị giá trị của mỗi byte ở dạng thập phân, cách nhau bằng dấu chấm (ví dụ: 128.9.1.28). Tất cả các địa chỉ IP và do đó các mạng được kết nối với Internet, được chia thành bốn lớp: lớp A, lớp B, lớp D và lớp E. Mạng lớp A chủ yếu dành cho các tổ chức lớn sử dụng, vì số lượng mạng như vậy là 126 Nhưng số lượng máy chủ trong đó là 16.777.216, lớp B có 65.536 mạng và số lượng máy chủ bằng nhau. Lớp C xác định 16.777.216 mạng và chỉ có 256 máy tính trên mỗi mạng. Mạng lớp D là một lớp đặc biệt, tức là những địa chỉ IP như vậy được gán cho các mạng cụ thể và lớp E được dành riêng để sử dụng trong tương lai.

Vì việc sử dụng địa chỉ mạng kỹ thuật số khi làm việc trên Internet là vô cùng bất tiện nên các tên tượng trưng gọi là tên miền được sử dụng thay cho số.

Miền là một nhóm máy tính được thống nhất bởi một tên. Tên tượng trưng mang lại cho người dùng cơ hội điều hướng tốt hơn trong không gian mạng của Internet, vì việc ghi nhớ một cái tên luôn dễ dàng hơn một địa chỉ kỹ thuật số. Để chuyển đổi tên thành địa chỉ kỹ thuật số, một hệ thống DNS đặc biệt đã được phát triển ( Tên miền System), để thực hiện một yêu cầu đặc biệt giao thức mạng DNS Ngoài ra, các máy chủ truy xuất thông tin đặc biệt (máy chủ DNS) đã được tạo trên mạng. Máy chủ DNS cung cấp sự tương ứng một-một giữa các địa chỉ tượng trưng và địa chỉ IP kỹ thuật số vật lý được truyền qua Internet. Mỗi miền phải có máy chủ DNS riêng. Kết quả là Internet hoạt động số lượng lớn Máy chủ DNS lưu trữ tên máy chủ (tên miền phụ) của miền của chúng. Giống như địa chỉ IP kỹ thuật số, tên máy chủ được phân tách bằng dấu chấm để giúp xây dựng hệ thống phân cấp trong miền dựa trên tên dễ dàng hơn. Theo quy tắc xây dựng tên, hệ thống phân cấp được đặt từ phải sang trái. Ví dụ: trong địa chỉ www.microsoft.com, tên miền cấp cao nhất là com. Theo tên, bạn có thể nhận thông tin về hồ sơ hoặc vị trí của tổ chức. Sáu miền cấp cao nhấtđược định nghĩa như sau: gov - tổ chức chính phủ, mil - tổ chức quân sự, edu - tổ chức giáo dục, com - tổ chức thương mại, org - tổ chức công cộng, net - tổ chức cung cấp dịch vụ mạng, như một quy luật, các tổ chức mạng lưới khu vực.

Ngoài ra, tất cả các quốc gia trên thế giới đều có tên tượng trưng riêng để chỉ tên miền cấp cao nhất của quốc gia đó. Ví dụ: by-Belarus, de-Đức, us-USA, ru-Nga, v.v.