Вычислительные системы, сети и телекоммуникации
Покупка
Тематика:
Компьютерные сети. Интернет
Издательство:
ДМК Пресс
Автор:
Чекмарев Юрий Васильевич
Год издания: 2009
Кол-во страниц: 184
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-94074-459-7
Артикул: 616009.01.99
В издании описываются принципы построения, архитектура и функциональная организация вычислительных систем, сетей и телекоммуникаций. Даны описания основных устройств и звеньев вычислительных машин и телекоммуникационных вычислительных сетей. Рассмотрены их программное и аппаратное обеспечение, функционирование, эффективность и перспективы развития. Показаны использование средств вычислительной техники в системах мультимедиа, сетевых технологиях, локальных, корпоративных и глобальных сетях. Учебное пособие предназначено для студентов нетехнических высших учебных заведений, обучающихся по экономическим и другим специальностям.
Тематика:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
¬˚˜ËÒÎËÚÂθÌ˚ ÒËÒÚÂÏ˚, ÒÂÚË Ë ÚÂÎÂÍÓÏÏÛÌË͇ˆËË Москва, 2009 Чекмарев Ю. В. Допущено учебнометодическим объединением по образованию в области коммерции в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 351400 «Прикладная информатика (в экономике)»; 080301 (351300) «Коммерция (торговое дело)»; 080111 (061500) «Маркетинг»; 032401 (350700) «Реклама» Издание второе, исправленное и дополненное
УДК 681.142.2 ББК 32.97 Ч37 Чекмарев Ю. В. Ч37 Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Издание второе, исправленное и дополненное. – М.: ДМК Пресс, 2009. – 184 с. : ил. ISBN 9785940744597 В издании описываются принципы построения, архитек тура и функциональная организация вычислительных сис тем, сетей и телекоммуникаций. Даны описания основных устройств и звеньев вычислительных машин и телекоммуни кационных вычислительных сетей. Рассмотрены их про граммное и аппаратное обеспечение, функционирование, эффективность и перспективы развития. Показаны исполь зование средств вычислительной техники в системах муль тимедиа, сетевых технологиях, локальных, корпоративных и глобальных сетях. Учебное пособие предназначено для студентов нетехни ческих высших учебных заведений, обучающихся по эконо мическим и другим специальностям. УДК 681.142.2 ББК 32.97 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспро изведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но посколь ку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых све дений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Чекмарев Ю. В., 2009 ISBN 9785940744597 © Оформление, ДМК Пресс, 2009
—Ó‰ÂʇÌË 1. ¬‚‰ÂÌË .............................................................................. 6 1.1. Общие сведения о вычислительных системах, сетях и телеком муникациях .................................................................................... 6 1.2. Понятие системы, сети и телекоммуникации .......................... 9 1.3. Классификация вычислительных систем .............................. 12 1.4. Понятие телекоммуникационных вычислительных сетей .... 15 2. ‘ËÁ˘ÂÒÍË ÓÒÌÓ‚˚ ‚˚˜ËÒÎËÚÂθÌ˚ı ÔÓˆÂÒÒÓ‚ ............................................................................... 18 2.1. Понятие процесса. Прикладной процесс. Управление взаимодействием прикладных процессов ................ 18 2.2. Понятие о системах телеобработки данных .......................... 22 2.3. Организация передачи данных ............................................. 25 2.4. Защита от ошибок. Абонентские пункты систем телеобработки............................................................................... 29 2.5. Понятие модема ..................................................................... 32 3. ŒÒÌÓ‚˚ ÔÓÒÚÓÂÌˡ Ë ÙÛÌ͈ËÓÌËÓ‚‡Ìˡ ‚˚˜ËÒÎËÚÂθÌ˚ı χ¯ËÌ .................................................. 34 3.1. Общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин ............................................................... 34 3.2. Персональные ЭВМ ................................................................ 39 3.3. Информационнологические основы вычислительных машин. Системы счисления ......................................................... 40 3.4. Представление информации в ЭВМ. Арифметические и логические основы ЭВМ ............................................................. 43 4. ‘ÛÌ͈ËÓ̇θ̇ˇ Ë ÒÚÛÍÚÛ̇ˇ Ó„‡ÌËÁ‡ˆËˇ ›¬Ã ............................................................... 49 4.1. Общие принципы функциональной и структурной организации ЭВМ ......................................................................... 49 4.2. Центральный процессор ........................................................ 54 4.3. Основная память.................................................................... 57
Содержание 4.4. Периферийные устройства 4.4.1. Внешние ЗУ..... 58 58 4.4.2. Устройства ввода-вывода.......................61 4.5. Внешние устройства. Программное обеспечение........65 4.5.1. Внешние устройства .......................... 65 4.5.2. Программное обеспечение ЭВМ...................70 5. Особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов.................................75 5.1. Развитие и перспективы ЭВМ...................75 5.2. Тактико-технические данные ЭВМ...............79 5.3. Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы .......................................... 81 5.4. Типовые вычислительные структуры и их программное обеспечение......................84 6. Классификация и архитектура вычислительных сетей (ВС)........................89 6.1. Техническое и информационное обеспечение ВС.89 6.2. Программное обеспечение ВС..................93 6.3. Архитектура ВС..............................97 6.4. Кластеризация и организация функционирования ВС.101 7. Структура и характеристики систем телекоммуникаций......................................105 7.1. Принцип построения телекоммуникационных вычислительных сетей и их характеристика ............. 105 7.2. Управление взаимодействием прикладных процессов . 109 7.3. Протоколы передачи данных нижнего уровня ........111 7.4. Цифровые сети связи..............................117 7.5. Электронная почта................................123 8. Телекоммуникационные системы.......................127 8.1. Основные сведения о телекоммуникационных сетях..127
Содержание 5 8.2. Коммутация в сетях и маршрутизация пакетов в сетях.130 8.3. Различные сети и технологии ТКС.............134 8.4. Локальные вычислительные сети (ЛВС).........146 8.5. Корпоративные вычислительные сети (КВС) ....152 8.6. Сети интранет...............................159 8.7. Глобальная вычислительная сеть (ГВС)........160 9. Эффективность функционирования телекоммуникационных вычислительных сетей и перспективы их развития..................169 9.1. Понятие эффективности функционирования телекоммуникационных вычислительных сетей и методология ее оценки..........................169 9.2. Показатели эффективности функционирования ТВС и пути ее повышения..............................173 9.3. Перспективы развития вычислительных средств.178 9.4. Технические средства человекомашинного интерфейса..182
Введение
1.1. Общие сведения о вычислительных системах, сетях и телекоммуникациях
омпьютерные сети, называемые также «вычислительными сетями», или «сетями передачи данных», являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации - компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой - компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.
Вычислительная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями или проводами, р-каналами и оптическими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.
Хронологически первыми появились «глобальные сети». Они объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Традиционные глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от телефонных сетей. В основном они предназначены для передачи данных. В них часто используют
Общие сведения о вычислительных системах ся уже существующие не очень качественные телефонные линии связи, что приводит к более низким, чем в локальных сетях, скоро стям передачи данных и обеспечивает набор предоставляемых ус луг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фо новом режиме, с использованием электронной почты. Локальные сети сосредоточены на территории не более 1–2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя более простые методы пере дачи данных, чем в глобальных сетях, достичь высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги от личаются широким разнообразием и обычно предусматривают ре ализацию в режиме подключения online. В конце 80х гг. локальные и глобальные сети имели существен ные отличия по протяженности и качеству линий связи, сложности методов передачи данных, скорости обмена данными, разнообра зию услуг и масштабируемости. В дальнейшем в результате тесной интеграции локальных и глобальных сетей произошло взаимопро никновение соответствующих технологий. Одним из проявлений сближения локальных и глобальных сетей является появление сетей масштаба большого города, занимающих промежуточное положение между локальными и глобальными се тями. Региональные или городские сети предназначены для обслу живания территории крупного города. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладают ка чественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иног да даже более высокими, чем в традиционных локальных сетях. Они обеспечивают экономическое соединение локальных сетей между собой, а также выход в глобальные сети. В настоящее время все большее распространение получили «кор поративные сети». Корпоративная сеть (Intranet) – это сеть на уровне компании, предприятия, главным назначением которой является поддержание работы этой компании, предприятия. Пользователя ми корпоративной сети являются только сотрудники данного пред приятия. Тенденция сближения различных типов сетей характерна не только для локальных и глобальных компьютерных сетей, но и для телекоммуникационных сетей других типов. К телекоммуникаци онным сетям, кроме компьютерных, относятся телефонные сети, радиосети и телевизионные сети. Во всех них в качестве ресурса, предоставляемого клиентам, выступает информация. Телефонные сети оказывают «интерактивные услуги» (interactive services), так как два абонента, участвующие в разговоре (или не сколько абонентов, если это конференция или циркулярная связь), попеременно проявляют активность.
Введение Радио и телевизионные сети оказывают «широковещательные услуги» (broadcast service), при этом информация распространяется только в одну сторону – из сети к абонентам, по схеме «один ко мно гим» (pointtomultipoint). Конвергенция телекоммуникационных сетей идет по многим на правлениям. Прежде всего наблюдается «сближение видов услуг», предостав ляемых клиентам. Компьютерные сети изначально разрабатыва лись для передачи алфавитноцифровой информации, которую часть называют просто данными (data), в результате у компьютер ных сетей имеется и другое название – «сети передачи данных» (data network). Телефонные сети и радиосети созданы для передачи толь ко голосовой информации, а телевизионные передают голос и изоб ражение. Первая попытка создания универсальной, так называемой муль тисервисной сети, способной оказывать различные услуги, в том числе услуги телефонии и передачи данных, привела к появлению технологии цифровых сетей с интегральными услугами – ISDN (Integrated Service Digital Network). Технология сближения сетей происходит сегодня на основе циф ровой передачи информации различного типа, метода коммутации пакетов и программирования услуг. Телефония уже давно сделала ряд шагов навстречу компьютерным сетям. Прежде всего за счет представления голоса в цифровой форме, что делает принципиаль но возможным передачу телефонного и компьютерного трафика по одним и тем же цифровым каналам (телевидение также может се годня передавать изображение в цифровой форме). Телефонные сети широко используют комбинацию методов коммутации кана лов и пакетов. Сегодня пакетные методы коммутации постепенно теснят тради ционные для телефонных сетей методы коммутации каналов даже при передаче голоса. У этой тенденции есть достаточно очевидная причина – на основе коммутации пакетов можно более эффективно использовать пропускную способность каналов связи и коммутаци онного оборудования. Однако неверно было бы говорить, что методы коммуникации каналов морально устарели и у них нет будущего. На новом витке спирали развития они находят свое применение, но только в других формах. Так, их используют сверхскоростные магистрали DWDM (Dense Wave Division Multiplexing – технология спектрального – до 100 Гбит/с – мультиплексирования), где коммутация происходит на уровне спектральных каналов.
Понятие системы, сети и телекоммуникации 1.2. œÓÌˇÚË ÒËÒÚÂÏ˚, ÒÂÚË Ë ÚÂÎÂÍÓÏÏÛÌË͇ˆËË Сеть – network – взаимодействующая совокупность объектов, обра зуемых устройствами передачи и обработки данных. Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и инфор мационная сеть. Первая в основном предназначена для передачи данных и, кроме этого, обеспечивает дополнительный сервис (VAS – ValueAdded Service). Более того, она нередко выполняет и задачи, связанные с преобразованием данных. Например, сборку потоков символов в пакеты и разборку пакетов на потоки символов. Благодаря ин теграции обработки и передачи данных строятся интеллектуаль ные сети. Сети объединяются друг с другом, образуя ассоциации. Коммуникационные сети различаются по типу используемых фи зических средств соединения. Информационная сеть создается подключением к коммуникаци онной сети абонентских систем. При этом на базе коммуникацион ной сети может быть построена не только одна, но и группа инфор мационных сетей (рис. 1). Рис. 1. Информационные и коммуникационные сети
Введение Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в инте ресах достижения поставленной цели совокупность разнородных элементов. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так по главным целям. Информационная система – человекокомпьютерная система для поддержки принятия решений в производстве информацион ных продуктов, использующая компьютерную информационную технологию. Несмотря на то что различия между компьютерными, телефон ными, телевизионными и первичными сетями, безусловно, суще ственны, все эти сети на достаточно высоком уровне абстракции имеют подобные структуры. Телекоммуникационная сеть в общем случае состоит из следующих компонентов (рис. 2): • сети доступа (access network); • магистральной сети, или магистрали (core network, или back bone); • информационных центров, или центров управления сервиса ми (data centers, или service control point). Как сеть доступа, так и магистральная сеть сроятся на основе коммутаторов. Рис. 2. Структура телекоммуникационной сети