6.2. ARCHITECTUUR VAN COMPUTERNETWERKEN

REFERENTIEMODELLEN VAN SYSTEMEN INTERACTIE

Interactiemodel open systemen

Om de taken te bepalen die zijn toegewezen aan: complex object Naast het benadrukken van de belangrijkste kenmerken en parameters die het zou moeten hebben, worden algemene modellen van dergelijke objecten gemaakt. Het algemene model van een computernetwerk bepaalt de kenmerken van het netwerk als geheel en de kenmerken en functies van de belangrijkste componenten.

Computernetwerkarchitectuur - een beschrijving van het algemene model.

Door de verscheidenheid aan fabrikanten van computernetwerken en netwerksoftwareproducten is het probleem ontstaan ​​van het combineren van netwerken van verschillende architecturen. Om dit op te lossen, heeft de MoE een model ontwikkeld: open systeemarchitectuur.

Open systeem - een systeem dat interageert met andere systemen in overeenstemming met geaccepteerde standaarden.

Het voorgestelde architectuurmodel voor open systemen dient als basis voor fabrikanten bij de ontwikkeling van compatibele netwerkapparatuur. Dit model is niet een soort fysiek lichaam waarvan de afzonderlijke elementen kunnen worden aangeraakt. Het model biedt de meest algemene richtlijnen voor het bouwen van interoperabele netwerkstandaarden. softwareproducten... Deze aanbevelingen moeten zowel in hardware als software van computernetwerken worden geïmplementeerd.

Het Open Systems Interconnection (OSI)-model is momenteel het meest populaire netwerkarchitectuurmodel. Het model beschouwt algemene functies, geen speciale oplossingen, dus niet alle echte netwerken ze volgen het absoluut. Het open systemen interactiemodel bestaat uit zeven niveaus (Figuur 6.15).

7e niveau - toegepast- biedt ondersteuning bij sollicitatieprocessen eindgebruikers... Dit niveau definieert het scala aan toegepaste taken die in dit computernetwerk zijn geïmplementeerd. Het bevat ook alle vereiste service-elementen voor gebruikerstoepassingen. Op applicatielaag sommige taken van het netwerkbesturingssysteem kunnen worden weergegeven.

6e niveau - vertegenwoordiger- definieert de syntaxis van de gegevens in het model, d.w.z. presentatie van gegevens. Het garandeert de presentatie van gegevens in codes en formaten die in het gegeven systeem worden geaccepteerd. In sommige systemen kan deze laag gecombineerd worden met de applicatielaag.

5e niveau - sessie- implementeert het opzetten en onderhouden van een communicatiesessie tussen twee abonnees via communicatie netwerk... Het maakt de uitwisseling van gegevens mogelijk in de modus gedefinieerd door het applicatieprogramma, of biedt de mogelijkheid om de uitwisselingsmodus te selecteren. Sessieniveau onderhoudt en beëindigt de communicatiesessie.

De drie bovenste niveaus zijn verenigd onder een gemeenschappelijke naam - Verwerken of toegepast proces. Deze niveaus bepalen: functionele kenmerken computernetwerk als applicatiesysteem.

4e niveau - vervoer-- Biedt een interface tussen processen en het netwerk. Het brengt logische kanalen tussen processen tot stand en zorgt voor de overdracht van informatiepakketten via deze kanalen, die tussen processen worden uitgewisseld. De logische kanalen die zijn ingesteld door de transportlaag worden genoemd transport kanalen.

Plastieken zak- een groep bytes die door netwerkabonnees naar elkaar wordt verzonden.

Rijst. 6.15.Referentiemodel voor open systeemarchitectuur

3e niveau - netwerk- definieert de interface data-eindapparatuur gebruiker met een pakketgeschakeld netwerk. Het is ook verantwoordelijk voor het routeren van pakketten in een communicatienetwerk en voor de communicatie tussen netwerken - het implementeert internetworking.

Rijst. 6.16.Berichtverwerking door lagen van het OSI-model

Opmerking. In communicatietechnologie wordt de term gebruikt: data-eindapparatuur. Het definieert alle apparatuur die is aangesloten op een communicatiekanaal in een gegevensverwerkingssysteem (computer, terminal, speciale apparatuur).

2e niveau - kanaal- datalinkniveau - implementeert het proces van het verzenden van informatie via een informatiekanaal. Een informatiekanaal is een logisch kanaal, het wordt tot stand gebracht tussen twee computers die via een fysiek kanaal met elkaar zijn verbonden. De verbindingslaag zorgt voor dataflowcontrole in de vorm van frames waarin informatiepakketten zijn verpakt, detecteert transmissiefouten en implementeert een informatieherstelalgoritme in het geval van storingen of gegevensverlies.

1e niveau - fysiek- voert alle noodzakelijke procedures in het communicatiekanaal uit. Zijn hoofdtaak is het aansturen van de datatransmissieapparatuur en het daarop aangesloten communicatiekanaal.

Bij het overbrengen van informatie van het aanvraagproces naar het netwerk, wordt deze verwerkt door de niveaus van het interactiemodel van open systemen (Fig. 6.16). De betekenis van deze verwerking is dat elk niveau zijn eigen informatie toevoegt aan de procesinformatie rubriek- service-informatie, die nodig is voor het adresseren van berichten en voor sommige besturingsfuncties. Naast de header voegt de datalinklaag ook een trailer toe - een controlereeks die wordt gebruikt om de juistheid van berichtontvangst van het communicatienetwerk te controleren.

De fysieke laag voegt geen kop toe. Het bericht, omlijst door headers en trailer, gaat het communicatienetwerk in en komt de abonneecomputers van het computernetwerk binnen. Elke abonneecomputer die een bericht heeft ontvangen, decodeert de adressen en bepaalt of dit bericht voor hem bestemd is.

In dit geval vindt het omgekeerde proces plaats in de computer van de abonnee - het lezen en afsnijden van headers door de niveaus van het interactiemodel van open systemen. Elk niveau reageert alleen op zijn eigen titel. De koppen van de hogere niveaus door de lagere niveaus worden niet waargenomen of veranderd - ze zijn "transparant" voor de lagere niveaus. Dus, door de niveaus van het OSI-model te doorlopen, komt informatie uiteindelijk aan bij het proces waartoe het was gericht.

Aandacht! Elk niveau van het interactiemodel voor open systemen reageert alleen op zijn eigen titel.

Opmerking. In afb. 6.16 toont het proces van het doorgeven van gegevens door de niveaus.
modellen. Elk niveau voegt zijn eigen kop toe - 3.

Wat is het belangrijkste voordeel van het OSI-model met zeven niveaus? In het proces van ontwikkeling en verbetering van elk systeem is het nodig om de afzonderlijke componenten ervan te veranderen. Soms is het hierdoor nodig om andere componenten te wijzigen, wat het proces van het upgraden van het systeem aanzienlijk bemoeilijkt en bemoeilijkt.

Dit is waar de voordelen van het model met zeven niveaus in het spel komen. Als interfaces uniek zijn gedefinieerd tussen de niveaus, betekent het wijzigen van een van de niveaus niet dat er wijzigingen op andere niveaus moeten worden aangebracht. Er is dus een relatieve onafhankelijkheid van de niveaus van elkaar.

Er moet nog een opmerking worden gemaakt met betrekking tot de implementatie van de niveaus van het OSI-model in echte computernetwerken. De functies die door de lagen van het model worden beschreven, moeten in hardware of in de vorm van programma's worden geïmplementeerd.

Functies fysieke laag worden altijd in hardware geïmplementeerd. Dit zijn adapters, datatransmissiemultiplexers, netwerkkaarten enzovoort.

De functies van de overige niveaus worden geïmplementeerd als: softwaremodules- chauffeurs.

Communicatiemodel voor LAN

Om rekening te houden met de vereisten van het fysieke transmissiemedium dat in het LAN wordt gebruikt, is enige modernisering doorgevoerd van het interactiemodel met zeven niveaus van open systemen voor lokale netwerken. De behoefte aan een dergelijke modernisering werd veroorzaakt door het feit dat voor het organiseren van de interactie van abonneecomputers in het LAN worden gebruikt speciale methoden toegang tot het fysieke transmissiemedium. De bovenste lagen van het OSI-model ondergingen geen veranderingen en de verbindingslaag werd opgesplitst in twee subniveaus (Fig. 6.17). subniveau LLC (Logical Link Control) ) biedt controle over de logische link, d.w.z. voert de functies uit van de eigenlijke linklaag. subniveau MAC (mediatoegangscontrole) ) biedt toegangscontrole tot de omgeving. De belangrijkste methoden voor toegangscontrole tot het fysieke transmissiemedium worden besproken in Sec. 6.3.

COMPUTERNETWERKPROTOCOLLEN

Protocolconcept

Zoals eerder aangetoond, reageert elke laag van het OSI-model bij het uitwisselen van informatie in het netwerk op zijn eigen header. Met andere woorden, er is een interactie tussen de niveaus met dezelfde naam in het model op verschillende abonneecomputers. Een dergelijke interactie moet worden uitgevoerd volgens:bepaalde regels.

Rijst. 6.17.Referentiemodel voor lokaal computer netwerken

Protocol- een reeks regels die de interactie bepalen van twee niveaus met dezelfde naam in het interactiemodel van open systemen in verschillende abonneecomputers.

Het protocol is geen programma. De regels en volgorde van acties bij de uitwisseling van informatie, gedefinieerd door het protocol, moeten in het programma worden geïmplementeerd. Gewoonlijk worden de functies van protocollen van verschillende niveaus geïmplementeerd in stuurprogramma's voor verschillende computernetwerken.

In overeenstemming met de zeven-niveaustructuur van het model, kunnen we praten over de noodzaak van het bestaan ​​van protocollen voor elk niveau.

Het concept van open systemen voorziet in de ontwikkeling van standaarden voor protocollen van verschillende lagen. De protocollen van de onderste drie lagen van het open-systeemarchitectuurmodel zijn het gemakkelijkst te standaardiseren, omdat ze de acties en procedures definiëren die inherent zijn aan elke klasse van computernetwerken.

Het is zeer moeilijk om de protocollen van de bovenste laag te standaardiseren, vooral de toegepaste, vanwege de veelheid aan toegepaste taken en, in sommige gevallen, hun uniekheid. Als men door de soorten structuren, methoden van toegang tot het fysieke transmissiemedium, de gebruikte netwerktechnologieën en enkele andere kenmerken, ongeveer een dozijn verschillende modellen van computernetwerken kan tellen, dan door hun functioneel doel er zijn geen grenzen.

Basistypen protocollen

Het is het gemakkelijkst om de kenmerken van netwerkprotocollen voor te stellen met behulp van het voorbeeld van link-layer-protocollen, die zijn onderverdeeld in twee hoofdgroepen: byte-georiënteerd en bit-georiënteerd.

Byte georiënteerd het protocol voorziet in de verzending van een bericht via het datakanaal in de vorm van een reeks bytes. Behalve informatiebytes

controle- en servicebytes worden ook naar het kanaal overgedragen. Dit type protocol is handig voor een computer, omdat het is gericht op het verwerken van gegevens die worden gepresenteerd in de vorm van binaire bytes. Voor een communicatieomgeving is een byte-georiënteerd protocol minder handig, omdat het opdelen van de informatiestroom in het kanaal in bytes het gebruik van extra signalen vereist, wat uiteindelijk de bandbreedte van het communicatiekanaal vermindert.

Het meest bekende en wijdverbreide byte-georiënteerde protocol is het binaire synchrone communicatieprotocol. BSC (Binaire Synchrone Communicatie) ) ontwikkeld door het bedrijf IBM ... Het protocol voorziet in de verzending van twee soorten frames: controle- en informatieframes. V leidinggevend personeel controle- en servicetekens worden verzonden, in informatie- berichten (individuele pakketten, volgorde van pakketten). Protocolwerking Bsc Het wordt uitgevoerd in drie fasen: het tot stand brengen van een verbinding, het onderhouden van een berichtoverdrachtsessie en het beëindigen van een verbinding. Het protocol vereist voor elk verzonden frame het verzenden van een ontvangstbewijs over het resultaat van zijn ontvangst. Foutief verzonden frames worden opnieuw verzonden. Het protocol definieert het maximale aantal hertransmissies.

Opmerking. Een ontvangst is een controleframe dat een bevestiging van de ontvangst van een bericht (positieve bevestiging) of een afwijzing vanwege een fout (negatieve bevestiging) bevat.

Verzending van het volgende frame is alleen mogelijk wanneer een positieve ontvangst voor het vorige is ontvangen. Dit beperkt de snelheid van het protocol aanzienlijk en stelt hoge eisen aan de kwaliteit van het communicatiekanaal.

Bit georiënteerd het protocol voorziet in de overdracht van informatie in de vorm van een stroom van bits die niet in bytes zijn verdeeld. Daarom worden speciale reeksen gebruikt om frames te scheiden - vlaggen. Aan het begin van het frame wordt de openingsvlag geplaatst en aan het einde - de sluitingsvlag.

Het bitgeoriënteerde protocol is handig in relatie tot de communicatieomgeving, aangezien het communicatiekanaal precies is gericht op de transmissie van een reeks bits. Voor een computer is het niet erg handig, omdat het uit de inkomende reeks bits noodzakelijk is om bytes toe te wijzen voor de daaropvolgende verwerking van het bericht. Als we echter rekening houden met de snelheid van de computer, kunnen we ervan uitgaan dat deze bewerking geen significante invloed zal hebben op de prestaties. Potentieel bitgeoriënteerde protocollen zijn sneller dan bytegeoriënteerd, waardoor ze breed gebruik in moderne computernetwerken.

Een typische vertegenwoordiger van de groep bitgeoriënteerde protocollen is het protocol HDLC (High-level Data Link Control) - het hoogste niveau van communicatiekanaalcontrole) en zijn subsets. Protocol HDLC beheert het informatiekanaal met behulp van speciale controleframes waarin opdrachten worden verzonden. Informatieframes zijn genummerd. Daarnaast is het protocol HDLC stelt u in staat om maximaal drie tot vijf frames naar het kanaal te verzenden zonder een positieve ontvangst te ontvangen. Een positieve ontvangst die bijvoorbeeld op het derde frame is ontvangen, geeft aan dat de twee vorige zonder fouten zijn ontvangen en dat het noodzakelijk is om de verzending van alleen het vierde en vijfde frame te herhalen. Een dergelijk werkalgoritme zorgt voor een hoge snelheid van het protocol.

Onder de protocollen op het hoogste niveau van het OSI-model, het X.400-protocol (e-mail) en FTAM (Bestandsoverdracht, Toegang en Beheer) - bestandsoverdracht, bestandstoegang en bestandsbeheer).

Standaarden voor computernetwerkprotocollen

Voor fysieke laagprotocollen worden standaarden gedefinieerd door CCITT-aanbevelingen. Digitale transmissie voorziet in het gebruik van de protocollen X.21 en X.21 bis.

De linklaag definieert het protocol HDLC en zijn subsets, evenals het X.25/3-protocol.

De wijdverbreide invoering van lokale netwerken vereiste de ontwikkeling van normen voor dit gebied. Momenteel worden LAN-standaarden gebruikt door de standaarden die zijn ontwikkeld door het Institute of Electrical and Electronic Engineers - IEEE ( IEEE - Instituut voor elektrische en elektronische ingenieurs).

IEEE-commissies 802 hebben een aantal standaarden ontwikkeld, waarvan sommige zijn overgenomen door de ISO ( ISO ) en andere organisaties. Voor het LAN zijn de volgende standaarden ontwikkeld:

802.1 - hogere niveaus en administratie;

802.2 - beheer van logische datalinks ( LLC);

802.3 - willekeurige mediatoegangsmethode ( CSMA / CD - Carrier Sense Multiple Access met Collision Detection - meervoudige toegang met transmissiecontrole en botsingsdetectie);

802.4 - markeerbus;

802.5 - markeerring;

802.6 - metropolitane gebiedsnetwerken.

Interactie van twee knooppunten van verschillende netwerken schematisch weergegeven in Fig. 6.18. De uitwisseling van informatie tussen de gelijknamige lagen wordt bepaald door de hierboven besproken protocollen.

Opmerking. De knooppunten zijn verbonden via een communicatiekanaal. Dit is de omgeving waarvoorde zwerm verspreidt berichten van het ene netwerkknooppunt naar het andere. Pakketten enframes, waarover een gesprek was, in de vorm van een opeenvolging van elektrische signalenvangsten komen van het ene knooppunt naar het andere. Interactie van hetzelfde niveauhaar model wordt weergegeven met gestippelde pijlen.

6.3. LOKAALCOMPUTERNETWERKEN

KENMERKEN VAN EEN LAN-ORGANISATIE

Functionele groepen apparaten in het netwerk

Het belangrijkste doel van elk computernetwerk is het verstrekken van informatie en computerbronnen aan gebruikers die erop zijn aangesloten.

Vanuit dit oogpunt kan een lokaal netwerk worden gezien als een verzameling servers en werkstations.

Server- een computer die is aangesloten op het netwerk en die zijn gebruikers bepaalde diensten levert.

Serverskan gegevensopslag, databasebeheer, taakverwerking op afstand, afdruktaken en een aantal andere functies uitvoeren, waar de behoefte aan kan ontstaan ​​door netwerkgebruikers. Server is de bron van netwerkbronnen.

werkstation- een personal computer die is aangesloten op het netwerk waardoor de gebruiker toegang krijgt tot zijn bronnen.

werkstationnetwerk functioneert zowel in netwerk als in lokale modus. Het is uitgerust met een eigen besturingssysteem, biedt de gebruiker alles: het benodigde gereedschap voor het oplossen van toegepaste problemen.

Speciale aandacht moet worden gegeven aan een van de servertypen - bestanden server ( Bestanden server ). In de gebruikelijke terminologie wordt er een afgekorte naam voor aangenomen - bestanden server.

De fileserver slaat de gegevens van netwerkgebruikers op en geeft hen toegang tot deze gegevens. Dit is een computer met grote capaciteit werkgeheugen, harde schijven grote capaciteit en extra tapedrives (streamers).

Het draait onder de controle van een speciaal besturingssysteem dat gelijktijdige toegang van netwerkgebruikers tot de gegevens erop biedt.

De bestandsserver voert . uit volgende functies:: gegevensopslag, gegevensarchivering, synchronisatie van gegevenswijzigingen door verschillende gebruikers, gegevensoverdracht.

Voor veel taken is het gebruik van een enkele bestandsserver niet voldoende. Er kunnen dan meerdere servers op het netwerk worden aangesloten. Het is ook mogelijk om minicomputers te gebruiken als fileservers.

De interactie van apparaten op het netwerk beheren

Informatiesystemen gebouwd op basis van computernetwerken zorgen voor de oplossing van de volgende taken: gegevensopslag, gegevensverwerking, organisatie van gebruikerstoegang tot gegevens, overdracht van gegevens en gegevensverwerkingsresultaten naar gebruikers.

In gecentraliseerde verwerkingssystemen werden deze functies uitgevoerd door de centrale computer ( mainframe, host).

Computernetwerken implementeren gedistribueerde gegevensverwerking. De gegevensverwerking is in dit geval verdeeld over twee objecten: cliënt en server.

Klant- een taak-, werkstation- of computernetwerkgebruiker.

Tijdens het proces van gegevensverwerking kan de klant een verzoek indienen bij de server om complexe procedures uit te voeren, een bestand te lezen, informatie in een database te zoeken, enz.

De eerder gedefinieerde server voldoet aan het verzoek van de client. De resultaten van de query worden doorgegeven aan de klant. De server zorgt voor de opslag van openbare gegevens, organiseert de toegang tot deze gegevens en draagt ​​de gegevens over aan de klant.

De klant verwerkt de ontvangen gegevens en presenteert de verwerkingsresultaten in een voor de gebruiker geschikte vorm. Gegevensverwerking kan in principe ook op de server plaatsvinden. Voor dergelijke systemen worden de termen aangenomen - systemen client server of architectuur client server.

De client-server-architectuur kan zowel in peer-to-peer lokale netwerken als in een netwerk met een dedicated server worden gebruikt.

Peer-to-peer netwerk. Er is geen dergelijk netwerk een enkel centrum het beheren van de interactie van werkstations en er is geen enkel opslagapparaat. Het netwerkbesturingssysteem is verdeeld over alle werkstations. Elk station op het netwerk kan de functies van zowel een client als een server uitvoeren. Het kan verzoeken van andere werkstations bedienen en zijn serviceverzoeken naar het netwerk routeren.

Alle apparaten die zijn aangesloten op andere stations (schijven, printers) zijn beschikbaar voor de netwerkgebruiker.

Voordelen van peer-to-peer-netwerken: lage kosten en hoge betrouwbaarheid.

Nadelen van peer-to-peer netwerken:

afhankelijkheid van de netwerkefficiëntie van het aantal stations;

complexiteit van netwerkbeheer;

de complexiteit van het waarborgen van de bescherming van informatie;

problemen bij het updaten en wijzigen van de stationssoftware. De meest populaire zijn peer-to-peer-netwerken op basis van netwerkbesturingssystemen LANtastic, NetWare Lite.

Dedicated server netwerk. In een netwerk met een dedicated server voert een van de computers de functies uit van het opslaan van gegevens die bedoeld zijn voor gebruik door alle werkstations, het beheren van de interactie tussen werkstations en een aantal servicefuncties.

Een dergelijke computer wordt gewoonlijk een netwerkserver genoemd. Het installeert een netwerkbesturingssysteem en maakt verbinding met alle gedeelde externe apparaten - harde schijven, printers en modems.

Communicatie tussen werkstations op een netwerk vindt meestal plaats via een server. Logische organisatie zo'n netwerk kan worden weergegeven door een topologie ster. Rol centrale eenheid wordt uitgevoerd door de server. In netwerken met gecentraliseerde controle is het mogelijk om informatie tussen werkstations uit te wisselen, waarbij de bestandsserver wordt omzeild. Om dit te doen, kunt u het programma Netlink ... Nadat u het programma op twee werkstations hebt gestart, kunt u bestanden van de schijf van het ene station naar de schijf van een ander overbrengen (vergelijkbaar met het kopiëren van bestanden van de ene map naar de andere met behulp van het programma Norton-commandant).

Voordelen van een netwerk met een dedicated server:

betrouwbaar systeem informatie bescherming;

hoge performantie;

geen beperkingen op het aantal werkplekken;

gemak van beheer in vergelijking met peer-to-peer-netwerken.

Nadelen van het netwerk:

hoge kosten door de toewijzing van één computer voor de server;

de afhankelijkheid van de snelheid en betrouwbaarheid van het netwerk op de server;

minder flexibiliteit in vergelijking met peer-to-peer-netwerken.

Dedicated servernetwerken komen het meest voor onder gebruikers van computernetwerken. Netwerkbesturingssystemen voor dergelijke netwerken - LANServer (IBM), Windows NT Server 3.51 en 4.0 en NetWare (Novell).

TYPISCHE TOPOLOGIEN EN METHODEN VOOR LAN-TOEGANG

Fysieke LAN-media

Fysieke omgeving biedt informatieoverdracht tussen abonnees van een computernetwerk. Zoals eerder vermeld, wordt het fysieke transmissiemedium van een LAN weergegeven door drie soorten kabels: twisted pair-draden, coaxkabel, glasvezelkabel.

Gedraaid paarbestaat uit twee geïsoleerde draden die in elkaar zijn gedraaid (Fig. 6.19). Het draaien van de draden vermindert het effect van externe elektromagnetische velden op de verzonden signalen. De eenvoudigste twisted pair-optie is een telefoonkabel. Gedraaide paren hebben verschillende kenmerken bepaald door afmetingen, isolatie en torderende spoed. De lage prijs van dit type transmissiemedium maakt het erg populair voor LAN's.

Rijst. 6.19. Twisted pair-draden

Het belangrijkste nadeel van het getwiste paar is een slechte ruisimmuniteit en een lage gegevensoverdrachtsnelheid - 0,25 - 1 Mbit / s. Technologische verbeteringen maken het mogelijk om de transmissiesnelheid en ruisimmuniteit te verhogen (shielded twisted pair), maar tegelijkertijd stijgen de kosten van dit type transmissiemedium.

Coaxiale kabel (Fig. 6.20) heeft in vergelijking met twisted pair een hogere mechanische sterkte, ruisimmuniteit en biedt informatieoverdrachtsnelheden tot 10-50 Mbit/s. Er zijn twee soorten coaxkabels beschikbaar voor industrieel gebruik: dik en dun. Dikke kabel is duurzamer en zendt signalen met de vereiste amplitude over een grotere afstand dan dun. Tegelijkertijd is / racekabel aanzienlijk goedkoper. Coaxkabel, zoals twisted pair, is een van de populaire soorten transmissiemedia voor LAN's.

Rijst. 6.20. Coaxiale kabel

Rijst. 6.21. Glasvezelkabel

Glasvezelkabel - ideaal transmissiemedium (fig. 6.21). Het wordt niet beïnvloed door elektromagnetische velden en heeft zelf praktisch geen straling. De laatste eigenschap maakt het mogelijk om het te gebruiken in netwerken die verhoogde geheimhouding van informatie vereisen.

Overdrachtssnelheid van informatie glasvezelkabel meer dan 50 Mbps. Vergeleken met vorige typen transmissiemedium, het is duurder, minder technologisch in gebruik.

LAN's geproduceerd door verschillende firma's, ofwel ontworpen voor een van de soorten overdrachtsmedia, of kan worden geïmplementeerd in verschillende versies, gebaseerd op verschillende overdrachtsmedia.

Basis LAN-topologieën

Computermachines inbegrepen LAN-samenstelling, kan op de meest willekeurige manier worden gelokaliseerd op het gebied waar het computernetwerk wordt gecreëerd. Opgemerkt moet worden dat voor de manier van toegang tot het transmissiemedium en methoden voor netwerkbeheer, het niet onverschillig is hoe de abonneecomputers zich bevinden. Daarom is het zinvol om over LAN-topologie te praten.

LAN-topologieis een gemiddeld geometrisch schema van netwerkknooppuntenverbindingen.

Computernetwerktopologieën kunnen heel verschillend zijn, maar voor lokale computernetwerken zijn er slechts drie typisch: ring, bus, ster.

Soms worden de termen ter vereenvoudiging gebruikt - ring, band en ster. Men moet niet denken dat de beschouwde typen topologieën een ideale ring, een ideale rechte lijn of een ster vertegenwoordigen.

Elk computernetwerk kan worden gezien als een verzameling knooppunten.

Knoop- elk apparaat dat rechtstreeks is aangesloten op het transmissiemedium van het netwerk.

Topologie neemt het gemiddelde van de netwerkknooppuntverbindingen. Dus een ellips en een gesloten kromme en een gesloten polylijn behoren tot een ringtopologie en een open polylijn tot een bustopologie.

ringvormigtopologie zorgt voor de verbinding van netwerkknooppunten met een gesloten curve - een transmissiemediumkabel (Fig. 6.22). De uitgang van de ene host is verbonden met de ingang van een andere. Informatie over de ring wordt van knooppunt naar knooppunt verzonden. Elk tussenknooppunt tussen de zender en de ontvanger geeft het verzonden bericht door. Het ontvangende knooppunt herkent en ontvangt alleen berichten die aan het knooppunt zijn geadresseerd.

Rijst. 6.22. Ringtopologienetwerk

Een ringtopologie is ideaal voor netwerken die relatief weinig ruimte innemen. Het heeft geen centrale hub, wat de betrouwbaarheid van het netwerk verhoogt. Door het opnieuw verzenden van informatie kunnen alle soorten kabels als transmissiemedium worden gebruikt.

De consistente discipline van het onderhouden van de knooppunten van een dergelijk netwerk vermindert de prestaties, en het falen van een van de knooppunten schendt de integriteit van de ring en vereist speciale maatregelen om het informatietransmissiepad te behouden.

Bandtopologie is een van de eenvoudigste (Figuur 6.23). Het wordt geassocieerd met het gebruik van coaxkabel als transmissiemedium. Gegevens van het verzendende netwerkknooppunt worden in beide richtingen langs de bus gepropageerd. Tussenliggende knooppunten zenden geen inkomende berichten uit. Informatie komt bij alle knooppunten aan, maar alleen degene waaraan het is geadresseerd, wordt door het bericht ontvangen. De servicediscipline loopt parallel.

Rijst. 6.23. Bustopologienetwerk

Dit zorgt voor een krachtige bus-LAN. Het netwerk is eenvoudig uit te breiden en te configureren en aan te passen aan verschillende systemen... Het bustopologienetwerk is bestand tegen: mogelijke storingen individuele knooppunten.

Bustopologienetwerken zijn momenteel de meest voorkomende. Opgemerkt moet worden dat ze kort zijn en het gebruik van verschillende soorten kabels binnen hetzelfde netwerk niet toestaan.

Stervormigde topologie (Figuur 6.24) is gebaseerd op het concept van een centraal knooppunt waarop perifere knooppunten zijn aangesloten. Elk randknooppunt heeft zijn eigen aparte communicatielijn met het centrale knooppunt. Alle informatie wordt verzonden via een centrale hub die informatiestromen in het netwerk doorstuurt, schakelt en routeert

Rijst. 6.24.Star topologie netwerk

Een stervormige topologie vereenvoudigt de interactie van LAN-knooppunten met elkaar aanzienlijk, maakt het gebruik van eenvoudiger Netwerkadapters... Tegelijkertijd zijn de prestaties van een LAN met een stertopologie volledig afhankelijk van de centrale locatie.

In echte computernetwerken kunnen complexere topologieën worden gebruikt, die in sommige gevallen combinaties van de overwogen vormen vertegenwoordigen.

De keuze voor een bepaalde topologie wordt bepaald door het toepassingsgebied van het LAN, de geografische locatie van de knooppunten en de afmeting van het netwerk als geheel.

Methoden voor mediatoegang

Het transmissiemedium is: gemeenschappelijke hulpbron voor alle nodes op het netwerk. Om toegang te krijgen tot deze bron vanaf een host, zijn speciale mechanismen vereist - toegangsmethoden.

Methode voor mediatoegang - een methode die ervoor zorgt dat aan een reeks regels wordt voldaan volgens welke netwerkknooppunten toegang krijgen tot een bron.

Er zijn twee hoofdklassen van accessormethoden: deterministisch, niet-deterministisch.

Bij deterministisch Bij toegangsmethoden wordt het transmissiemedium tussen de knooppunten verdeeld met behulp van een speciaal controlemechanisme dat de transmissie van knooppuntgegevens gedurende een bepaald, voldoende kort tijdsinterval garandeert.

De meest gebruikelijke deterministische toegangsmethoden zijn de pollingmethode en de machtigingsmethode. De onderzoeksmethode is eerder besproken. Het wordt voornamelijk gebruikt in stertopologienetwerken.

De overdracht van rechten methode wordt gebruikt in netwerken met een ringtopologie. Het is gebaseerd op de verzending van een speciaal bericht via het netwerk - een token.

Markeerstift- servicebericht van een bepaald formaat, waarin ab- Netwerkleden kunnen hun eigen informatiepakketten plaatsen.

Het token circuleert rond de ring en elk knooppunt dat gegevens moet verzenden, plaatst het in een gratis token, stelt de token-bezet-vlag in en verzendt het rond de ring. Het knooppunt waaraan het bericht is geadresseerd, ontvangt het, stelt de bevestigingsvlag in en stuurt het token naar de ring.

Het verzendende knooppunt, dat een bevestiging heeft ontvangen, geeft het token vrij en stuurt het naar het netwerk. Er zijn accessors die meerdere tokens gebruiken.

niet-deterministisch - methoden voor willekeurige toegang voorzien in de concurrentie van alle netwerkknooppunten voor het recht op overdracht. Gelijktijdige verzendingspogingen van meerdere knooppunten zijn mogelijk, met botsingen tot gevolg.

De meest gebruikelijke niet-deterministische toegangsmethode is carrier sense multiple access met collisiedetectie ( CSMA / CD ). In wezen is dit de eerder beschreven rivaliteitsmodus. Draaggolffrequentieregeling houdt in dat een knooppunt dat een bericht wil verzenden "luistert" naar het transmissiemedium, wachtend op de vrijgave ervan. Als het medium vrij is, begint het knooppunt te zenden.

Opgemerkt moet worden dat de netwerktopologie, de mediumtoegangsmethode en de transmissiemethode nauw met elkaar verbonden zijn. De bepalende component is de netwerktopologie.

Doel van LAN

In de afgelopen vijf jaar zijn lokale netwerken wijdverbreid op verschillende gebieden van wetenschap, technologie en productie.

LAN's worden vooral veel gebruikt bij de ontwikkeling van collectieve projecten, bijvoorbeeld complexe softwaresystemen. Op basis van een LAN is het mogelijk computerondersteunde ontwerpsystemen te maken. Dit maakt de implementatie van nieuwe technologieën mogelijk voor het ontwerp van werktuigbouwkundige producten, radio-elektronica en computertechnologie. In de omstandigheden van de ontwikkeling van een markteconomie wordt het mogelijk om concurrerende producten te creëren, deze snel te moderniseren en de uitvoering van de economische strategie van de onderneming te waarborgen.

LAN's maken het ook mogelijk om nieuwe informatietechnologieën te implementeren in systemen voor organisatorisch en economisch beheer.

In de onderwijslaboratoria van universiteiten maken LAN's het mogelijk om de kwaliteit van het onderwijs te verbeteren en moderne intelligente onderwijstechnologieën te introduceren.

LAN-COMBINATIE

Oorzaken LAN-consolidatie

Na verloop van tijd voldoet een LAN-systeem dat in een bepaald ontwikkelingsstadium is gemaakt, niet meer aan de behoeften van alle gebruikers, en dan ontstaat het probleem om het uit te breiden. functionaliteit... Het kan nodig zijn om binnen het bedrijf verschillende LAN's te verenigen die zijn verschenen in de verschillende afdelingen en filialen van het bedrijf andere keer, althans voor het organiseren van gegevensuitwisseling met andere systemen. Het probleem van het uitbreiden van de netwerkconfiguratie kan zowel binnen een beperkte ruimte als met toegang tot de externe omgeving worden opgelost.

De wens om toegang te krijgen tot bepaalde informatiebronnen kan vereisen lAN-verbinding naar netwerken op een hoger niveau.

in de zeer eenvoudige versie LAN-interconnectie is nodig om het netwerk als geheel uit te breiden, maar de technische mogelijkheden bestaand netwerk zijn uitgeput, kunnen er geen nieuwe abonnees op worden aangesloten. U kunt alleen een ander LAN maken en het combineren met een bestaand LAN met een van de volgende methoden.

LAN-verbindingsmethoden

Brug. De eenvoudigste manier om een ​​LAN aan te sluiten is door dezelfde netwerken te combineren binnen een beperkte ruimte. Het fysieke transmissiemedium legt beperkingen op aan de lengte van de netwerkkabel. Binnen de toegestane lengte wordt een netwerksegment gebouwd - een netwerksegment. Gebruik . om netwerksegmenten te combineren bruggen.

Bridge - Een apparaat dat twee netwerken verbindt via hetzelfde netwerk vandaag dataoverdracht.

De netwerken die door de brug met elkaar zijn verbonden, moeten dezelfde netwerklagen hebben als het open-systeeminteractiemodel, de onderste lagen kunnen enkele verschillen hebben.

Voor een netwerk van personal computers is een bridge een aparte computer met speciale software en aanvullende hardware. De bridge kan netwerken met verschillende topologieën verbinden, maar die onder controle staan ​​van hetzelfde type netwerkbesturingssystemen.

Bruggen kunnen lokaal of op afstand zijn.

lokaalbruggen verbinden netwerken die zich in een beperkt gebied binnen een bestaand systeem bevinden.

verwijderdbruggen verbinden geografisch gescheiden netwerken met behulp van externe kanalen communicatie en modems.

Lokale bruggen zijn op hun beurt verdeeld in interne en externe.

internbridges bevinden zich meestal op een van de computers van een bepaald netwerk en combineren de functie van een bridge met de functie van een abonneecomputer. Uitbreiding van functies vindt plaats door een extra netwerkkaart te installeren.

externbridges voorzien in het gebruik van een aparte computer met speciale software om hun functies uit te voeren.

Router (router). Een complexe netwerkconfiguratie, die een verbinding is van meerdere netwerken, vereist een speciaal apparaat. De taak van dit apparaat is om een ​​bericht te sturen naar de geadresseerde in gewenste netwerk... Zo'n apparaat heet maart teaser.

Router of router, - een apparaat dat verschillende soorten netwerken met elkaar verbindt, maar hetzelfde besturingssysteem gebruikt.

De router voert zijn functies uit op netwerkniveau, dus het hangt af van de communicatieprotocollen, maar is niet afhankelijk van het type netwerk. Met behulp van twee adressen - het netwerkadres en het hostadres, selecteert de router op unieke wijze een specifiek station op het netwerk.

Voorbeeld6.7. Het is noodzakelijk om een ​​verbinding tot stand te brengen met de abonnee telefoonnetwerk gevestigd in een andere stad. Eerst wordt het adres van het telefoonnetwerk van deze stad gekozen - het netnummer. Dan - het hostadres van dit netwerk - telefoon nummer abonnee. De functies van de router worden uitgevoerd door de PBX-apparatuur.

De router kan ook kiezen: de beste manier om een ​​bericht naar een netwerkabonnee te verzenden, filtert het de informatie die er doorheen gaat en stuurt het alleen de informatie die aan het netwerk is geadresseerd naar een van de netwerken.

Daarnaast zorgt de router voor load balancing in het netwerk door berichtenstromen om te leiden via vrije communicatiekanalen.

Poort.Om een ​​LAN volledig te combineren verschillende soorten werkend volgens aanzienlijk verschillende protocollen, worden speciale apparaten geleverd - poorten.

poort- een apparaat waarmee u de uitwisseling van gegevens tussen twee netwerken kunt organiseren met behulp van verschillende communicatieprotocollen.

De gateway vervult zijn functies op de niveaus boven het netwerk. Het is niet afhankelijk van het gebruikte transmissiemedium, maar van de gebruikte communicatieprotocollen. Meestal converteert een gateway tussen de twee protocollen.

Met behulp van gateways kunt u een lokaal netwerk op de hostcomputer aansluiten, evenals een lokaal netwerk op het wereldwijde netwerk.

Voorbeeld 6.8.Het is noodzakelijk om te combineren lokale netwerken gevestigd in verschillende steden. Deze taak kan worden opgelost met globaal netwerk dataoverdracht. Een dergelijk netwerk is een pakketgeschakeld netwerk op basis van het X.25-protocol. De gateway verbindt het lokale netwerk met het netwerk X .2 S ... De gateway voert de vereiste protocolconversies uit en maakt communicatie tussen netwerken mogelijk.

Bruggen, routers en zelfs gateways worden structureel gemaakt in de vorm van kaarten die in computers worden geïnstalleerd. Ze kunnen hun functies zowel uitvoeren in de modus van volledige scheiding van functies als in de modus waarin ze worden gecombineerd met de functies van een werkstation van een computernetwerk.

Moderne computeroplossingen kunnen worden geclassificeerd op basis van hun toewijzing aan een bepaalde architectuur. Maar wat kan het zijn? Wat zijn de belangrijkste benaderingen om deze term te begrijpen?

De architectuur van computersystemen als een set hardwarecomponenten

Wat is de essentie van het concept "architectuur" computer systeem"? Onder de overeenkomstige term kan men in de eerste plaats een reeks elektronische componenten begrijpen waaruit een pc bestaat, die binnen een bepaald algoritme interageren met behulp van verschillende soorten interfaces.

Welke deel uitmaken van het computersysteem:

• invoerapparaat;
• belangrijkste computerchipset;
• apparaten voor het opslaan van gegevens;
• componenten voor het weergeven van informatie.

Elk van de gemarkeerde componenten kan op zijn beurt omvatten: een groot aantal van individuele apparaten. De belangrijkste computerchipset kan bijvoorbeeld een processor bevatten, chipset gebaseerd op: moederbord, grafische gegevensverwerkingsmodule. In dit geval kan dezelfde processor uit andere componenten bestaan: bijvoorbeeld een kern, cachegeheugen, registers.

Uitgaande van de structuur van specifieke hardwarecomponenten van de pc wordt namelijk bepaald welke architectuur van het computersysteem is opgebouwd. Laten we eens kijken naar de belangrijkste criteria op basis waarvan bepaalde computeroplossingen kunnen worden geclassificeerd.

Classificatie van computersystemen

In overeenstemming met de benadering die wijdverbreid is onder experts, kunnen computersystemen door hun architectuur het volgende omvatten:

• naar mainframes;
• naar een minicomputer;
• naar pc's.

het zou genoteerd moeten worden dat deze classificatie computeroplossingen, waarmee de architectuur van een computersysteem kan worden bepaald, worden door veel experts als achterhaald beschouwd. In het bijzonder kunnen tegenwoordig dezelfde personal computers worden onderverdeeld in een groot aantal variëteiten, die zeer verschillend zijn in doel en kenmerken.

Dus, naarmate computersystemen evolueren, kan het worden geclassificeerd met behulp van veranderende criteria. Niettemin wordt het aangegeven schema als traditioneel beschouwd. Het zal nuttig zijn om het in meer detail te bekijken. In overeenstemming hiermee is het eerste type computers die welke betrekking hebben op de architectuur van grote machines.

Grote computers

Grote computers, of mainframes, worden het meest gebruikt in de industrie - als datacenters voor verschillende productieprocessen. Ze kunnen krachtige, extreem krachtige chips worden geïnstalleerd.

De weloverwogen architectuur van een computersysteem kan tot enkele tientallen miljarden berekeningen per seconde uitvoeren. Mainframes kosten onvergelijkbaar duurder dan andere systemen. In de regel vereist hun service de deelname van een vrij groot aantal mensen met de nodige kwalificaties. In veel gevallen wordt hun werk uitgevoerd binnen de onderafdelingen die zijn georganiseerd als het rekencentrum van de onderneming.

Minicomputer

architectuur computersystemen en computernetwerken die daarop zijn gebaseerd, kunnen worden weergegeven door oplossingen die als minicomputers worden geclassificeerd. Over het algemeen kan hun doel hetzelfde zijn als in het geval van mainframes: het gebruik van een overeenkomstig type computer in de industrie is heel gebruikelijk. Maar in de regel is het gebruik ervan typisch voor relatief kleine ondernemingen, middelgrote bedrijven, wetenschappelijke organisaties.

Moderne minicomputers: kansen

In veel gevallen wordt het gebruik van deze computers juist uitgevoerd met als doel: doeltreffend management intranetten. Zo kunnen de overwogen oplossingen met name worden gebruikt als krachtige servers. Ze zijn ook uitgerust met zeer krachtige processors zoals Intel's Xeon Phi. Deze chip kan werken met snelheden van meer dan 1 teraflops. De bijbehorende processor is ontworpen voor het 22nm fabricageproces en heeft een geheugenbandbreedte van 240 GB/s5.

Persoonlijke computers

Het volgende type computerarchitectuur is de pc. Het is waarschijnlijk de meest voorkomende. Pc's zijn niet zo krachtig of krachtig als mainframes en microcomputers, maar in veel gevallen zijn ze in staat om problemen op zowel industrieel als wetenschappelijk gebied op te lossen, om nog maar te zwijgen van typische gebruikerstaken zoals het draaien van applicaties en games.

Een ander opmerkelijk kenmerk van personal computers is dat hun bronnen kunnen worden gebundeld. De rekenkracht van een voldoende groot aantal pc's kan dus vergelijkbaar zijn met de prestaties computerarchitecturen hogere klasse, maar het is natuurlijk erg problematisch om hun niveau nominaal te bereiken met behulp van een pc.

Desalniettemin wordt de architectuur van computersystemen, netwerken op basis van personal computers gekenmerkt door veelzijdigheid, in termen van implementatie in verschillende industrieën, beschikbaarheid en schaalbaarheid.

Personal computers: classificatie

Zoals we hierboven hebben opgemerkt, kunnen pc's worden ingedeeld in een groot aantal variëteiten. Onder hen: desktops, laptops, tablets, PDA's, smartphones - een combinatie van pc's en telefoons.

Desktops hebben in de regel de meest krachtige en productieve architecturen; de minst krachtige - smartphones en tablets vanwege hun kleine formaat en de noodzaak om de bronnen van hardwarecomponenten aanzienlijk te verminderen. Maar veel van de bijbehorende apparaten, vooral top modellen, qua snelheid in principe vergelijkbaar met de toonaangevende modellen laptops en budget desktops.

De bekende classificatie van pc's getuigt van hun veelzijdigheid: in verschillende variëteiten kunnen ze typische gebruikerstaken, productie, wetenschappelijk, laboratorium oplossen. Software, de architectuur van computersystemen van het overeenkomstige type zijn in veel gevallen aangepast voor gebruik door een gewone burger die niet de speciale opleiding heeft die iemand die met een mainframe of minicomputer werkt, nodig heeft.

Hoe de toewijzing van een computeroplossing aan een pc vaststellen?

Het belangrijkste criterium voor het classificeren van een computeroplossing als een pc is de persoonlijke oriëntatie. Dat wil zeggen, de overeenkomstige is hoofdzakelijk ontworpen voor gebruik door één gebruiker. Veel van de infrastructurele middelen waartoe hij zich wendt, zijn echter onmiskenbaar sociaal van aard: dit kan worden herleid tot het voorbeeld van het gebruik van internet. Ondanks het feit dat een computeroplossing persoonlijk is, kan de praktische efficiëntie in het gebruik ervan alleen worden vastgelegd als een persoon toegang krijgt tot gegevensbronnen die door andere mensen zijn gegenereerd.

Softwareclassificatie voor computerarchitecturen: mainframes en minicomputers

Naast de classificatie van computers die we hierboven hebben besproken, zijn er ook criteria voor het toewijzen van programma's aan bepaalde categorieën die zijn geïnstalleerd op de overeenkomstige typen computerapparatuur. Wat betreft mainframes en degenen die er doelbewust mee in de buurt zijn, en in sommige gevallen door de prestaties van minicomputers, hebben ze in de regel de mogelijkheid om verschillende besturingssystemen te gebruiken die zijn aangepast om specifieke problemen op te lossen. productie taken... Deze besturingssystemen kunnen met name worden aangepast om verschillende automatiseringstools, virtualisatie, de implementatie van industriële normen, integratie met verschillende soorten Applicatiesoftware.

Softwareclassificatie: personal computers

Programma's voor gewone pc's kunnen worden gepresenteerd in varianten die zijn geoptimaliseerd voor het oplossen van gebruikerstaken, evenals voor productie die niet het prestatieniveau vereisen dat kenmerkend is voor mainframes en minicomputers. Zo zijn er industriële, wetenschappelijke en laboratoriumprogramma's voor pc's. De software, architectuur van computersystemen van het overeenkomstige type hangt af van de specifieke industrie waarin ze worden gebruikt, van het verwachte vaardigheidsniveau van de gebruiker: het is duidelijk dat professionele oplossingen voor industrieel ontwerp mag niet worden ontworpen voor een persoon die alleen basis kennis op het gebied van toepassing van computerprogramma's.

PC-programma's in verschillende varianten hebben, in veel gevallen, intuïtief duidelijke interface, diverse helpdocumentatie. Op hun beurt kan de kracht van mainframes en minicomputers volledig worden benut, mits niet alleen de instructies worden gevolgd, maar ook wanneer de gebruiker regelmatig wijzigingen aanbrengt in de structuur van de programma's die worden gestart: dit kan aanvullende kennis vereisen, bijvoorbeeld gerelateerde tot het gebruik van programmeertalen.

Architectuurniveaus pc-software

Het concept van "architectuur van computersystemen" leerboek van informatica, afhankelijk van de opvattingen van de auteur, kan op verschillende manieren worden geïnterpreteerd. Een andere veel voorkomende interpretatie van de overeenkomstige term betreft de correlatie met softwarelagen. In dit geval is het niet van fundamenteel belang in welk specifiek computersysteem de bijbehorende softwareniveaus zijn geïmplementeerd.

In overeenstemming met deze benadering moet de architectuur van een computer worden opgevat als een reeks verschillende soorten gegevens, bewerkingen, kenmerken van software die wordt gebruikt om de hardwarecomponenten van een computer te laten functioneren en om voorwaarden te scheppen waaronder de gebruiker deze middelen in de praktijk kan toepassen.

Softwarelaagarchitecturen

Deskundigen identificeren de volgende hoofdarchitecturen van computersystemen in de context van de overwogen benadering om de overeenkomstige term te begrijpen:

• digitaal logische architectuur een computeroplossing - in feite een pc in de vorm van verschillende modules, cellen, registers - bijvoorbeeld in de processorstructuur;
• microarchitectuur op het niveau van interpretatie van verschillende microprogramma's;
• uitzendarchitectuur speciale teams- op assembler niveau;
• de architectuur van de interpretatie van de overeenkomstige commando's en hun implementatie in de programmacode, begrijpelijk voor het besturingssysteem;
• compilatie-architectuur om wijzigingen toe te staan programmacodes bepaalde soorten software;
• architectuur van talen op hoog niveau waarmee programmacodes kunnen worden aangepast om specifieke gebruikersproblemen op te lossen.

Belang van classificatie van software-architectuur

Natuurlijk kan deze classificatie in de context van het beschouwen van een bepaalde term als corresponderend met softwarelagen erg willekeurig zijn. De architectuur van een computer en het ontwerp van computersystemen kunnen, afhankelijk van hun maakbaarheid en doel, verschillende benaderingen van ontwikkelaars vereisen bij de classificatie van softwareniveaus, en in feite ook om de essentie te begrijpen van de term waarover in kwestie.

Ondanks het feit dat deze representaties theoretisch zijn, is hun adequaat begrip van groot belang, aangezien het bijdraagt ​​aan de ontwikkeling van effectievere conceptuele benaderingen voor het bouwen van bepaalde soorten computerinfrastructuur, ontwikkelaars in staat stelt hun oplossingen te optimaliseren voor de verzoeken van gebruikers door specifieke problemen op te lossen .

Samenvatting

We hebben dus de essentie van de term "architectuur van een computersysteem" gedefinieerd, hoe deze kan worden beschouwd, afhankelijk van een bepaalde context. In overeenstemming met een van de traditionele definities kan de bijbehorende architectuur worden opgevat als de hardwarestructuur van een pc, die vooraf het prestatieniveau, de specialisatie en de vereisten voor de kwalificaties van gebruikers bepaalt. Deze benadering gaat uit van de classificatie van moderne computerarchitecturen in 3 hoofdcategorieën - mainframes, minicomputers en pc's (die op hun beurt ook kunnen worden weergegeven door verschillende soorten computeroplossingen).

In de regel is elk type gespecificeerde architecturen ontworpen om specifieke problemen op te lossen. Mainframes en minicomputers worden het meest gebruikt in de industrie. Met behulp van een pc is het ook mogelijk om een ​​breed scala aan productietaken op te lossen, technische ontwikkeling uit te voeren - hiervoor wordt ook de bijbehorende architectuur van computersystemen aangepast. Laboratoriumwerk, wetenschappelijke experimenten met deze techniek worden steeds duidelijker en effectiever.

Een andere interpretatie van de term in kwestie betreft de correlatie met specifieke softwareniveaus. In die zin is de architectuur van computersystemen een werkend programma dat de werking van een pc verzekert en voorwaarden schept voor het gebruik ervan. computer kracht in de praktijk om bepaalde gebruikersproblemen op te lossen.

Lezing: Architectuur van computers en computernetwerken

Computer architectuur

De architectuur van computers wordt opgevat als al hun componenten, evenals de principes van hun werking. Als we meerdere computers met elkaar verbinden, kunnen we een kant-en-klaar computernetwerk krijgen.

Er zijn twee hoofdcomponenten die nodig zijn om een ​​computernetwerk te creëren:

1. Speciale apparatuur voor netwerkvorming;

2. Software zodat alle computers kunnen samenwerken.

Computer netwerk meerdere computers worden aangeroepen, onderling verbonden door speciale apparatuur, bestuurd speciale programma's, waardoor de uitwisseling en het gemeenschappelijk gebruik van informatie die is opgeslagen in een computernetwerk wordt gegarandeerd.

Communicatielijn: Is een omgeving in staat om computers met elkaar te verbinden in een computernetwerk, dan is het via communicatielijnen dat informatie wordt verzonden.

Als bepaalde informatie rechtstreeks tussen sommige abonnees wordt verzonden. Dan gebeurt het door middel van een communicatiekanaal. De verenigde communicatielijnen zijn de kanalen. Een communicatielijn kan tot meerdere communicatiekanalen behoren.

Computernetwerken kunnen lokaal worden gebruikt (in het veld, bij de onderneming), regionaal (behorend tot een bepaalde regio), wereldwijde netwerken.

Soorten computernetwerken

Laten we eens nader bekijken wat een lokaal, regionaal en mondiaal netwerk is.

Het lokale netwerk Is een netwerk dat de computers verbindt die aan staan? korte afstand van elkaar, meestal op het grondgebied van een gebouw of zelfs een verdieping.

Het grote voordeel van dit netwerk is dat alle computers op korte afstand staan, wat de snelheid van informatieoverdracht verhoogt en ook de mogelijkheden van zo'n netwerk vergroot.

Als een bepaald netwerk gebruikers over lange afstanden verbindt, dan heet zo'n netwerk globaal.

Voor dergelijke netwerken wordt een grote verscheidenheid aan communicatielijnen gebruikt, waarvan sommige oorspronkelijk voor andere doeleinden werden gebruikt (bijvoorbeeld telefoon- of telegraaflijnen). Maar dankzij moderne benadering bijna alle verbindingslijnen zijn vervangen door radio- of glasvezellijnen.

Als meerdere lokale netwerken worden gecombineerd tot één netwerk, wordt dit genoemd regionaal.

Deze netwerken verenigen alle lokale netwerken van een stad, wijk of regio.

Er zijn ook bedrijfsnetwerken - netwerken die computers van dezelfde organisatie of bedrijfstak met elkaar verbinden voor de uitwisseling van werkinformatie.

Voor dergelijke netwerken hoeven computers niet in hetzelfde gebouw te staan.

Netwerk architectuur Is een set parameters, regels, protocollen, algoritmen, kaarten waarmee u het netwerk kunt bestuderen.

Protocol Is een reeks regels die aanduidingen aannemen voor de soorten gegevens die via een netwerk kunnen worden verzonden.

Netwerk topologie

Netwerk topologie Is een plan dat de plaatsen beschrijft waar computers zijn aangesloten, evenals hun knooppunten.

Er zijn verschillende soorten topologieën, die worden bepaald door het aantal computers, wat de afstand tussen computers is, welke parameters worden gebruikt en vele andere kenmerken.

Er zijn verschillende hoofdtypen topologieën: "Punt", "Bus". "Ring", "Ster".

"Punt"

De Point-technologie verenigt twee computers in serie met elkaar.

MINISTERIE VAN TAK VAN RUSLAND

Federale staatsbegrotingsinstelling voor onderwijs

hoger beroepsonderwijs

Tula Staatsuniversiteit

Afdeling "Robotica en Productieautomatisering"

Verzameling van richtlijnen voor laboratoriumwerk

door discipline

Computermachines, systemen en netwerken

Richting opleiding: 220400 "Mechatronica en Robotica"

Specialiteit: 220402 "Robots en robotsystemen"

Vormen van training: full time

Tula 2012

Er worden methodologische instructies voor laboratoriumwerk opgesteld Universitair hoofddocent, Ph.D. Shmelev V.V. en besproken op een afdelingsvergadering faculteit cybernetica ,

protocol nr. ___ gedateerd "___" ____________ 20 1 G.

Methodologische instructies voor laboratoriumwerk werden herzien en goedgekeurd tijdens een vergadering van de afdeling robotica en industriële automatisering faculteit cybernetica ,

Protocol nr. ___ gedateerd "___" ____________ 20___

Hoofd Afdeling ________________ E.V. Larkin

Laboratoriumwerk nr. 1. Classificatie van computers en architectuur van computersystemen 4

2.1 Computerclassificatie 4

Laboratoriumwerk nr. 2. Samenstelling en apparaat persoonlijke computer 9

2.1 Structuur van een personal computer 9

Basis pc-apparaten 15

Laboratoriumwerk nr. 3. Opslagapparaten voor personal computers 29

2.1 Opslagapparaten 29

Laboratoriumwerk nr. 4. Externe apparaten PC 58

Laboratoriumwerk nr. 5. Lokale netwerken 79

2.1 Lokale netwerken 79

Laboratoriumwerk nr. 6. Software, informatie en technische ondersteuning van netwerken 91

2.1. Software- en informatieondersteuning voor netwerken 92

2.2 Basisprincipes van het bouwen van computernetwerken 93

2.3. Technische ondersteuning van informatie- en computernetwerken 104

Het object van studie is software, informatie en technische ondersteuning van netwerken 122

2. Om software, informatie en technische ondersteuning van netwerken te bestuderen 122

Laboratoriumwerk nr. 7. Wereldwijd informatienetwerk Internet 123

2. Grondbeginselen van de theorie 123

2.1 Wereldwijd informatie netwerk internet 123

Laboratoriumwerk nr. 8. Communicatiesysteem 133

1. Het doel en de doelstellingen van het werk 133

2. Grondbeginselen van de theorie 133

2.1. TELECOMMUNICATIE systemen 133

Gedocumenteerde informatietransmissiesystemen 146

Laboratoriumwerk nr. 1. Classificatie van computers en architectuur van computersystemen

1. Doel en doelstellingen van het werk.

Als resultaat van dit werk moeten studenten:

weten computerclassificatie en architectuur van computersystemen

2. Grondslagen van de theorie.

2.1 Computerclassificatie

Computer - een reeks technische middelen die zijn ontworpen voor automatische verwerking van informatie tijdens het oplossen van verschillende problemen.

Er zijn verschillende criteria waarmee een VM kan worden ingedeeld. Vooral:

volgens het handelingsprincipe,

op de elementbasis en stadia van creatie,

op afspraak,

in grootte en verwerkingskracht,

door functionaliteit,

Door het principe van actie: VM: analoog, digitaal en hybride.

Analoge of continue videorecorder, werken met informatie gepresenteerd in een continue (analoge) vorm, d.w.z. in de vorm van een continue stroom van waarden van elke fysieke hoeveelheid (meestal de spanning van een elektrische stroom)

AVM's zijn eenvoudig en gemakkelijk te gebruiken. De snelheid van het oplossen van problemen wordt geregeld door de operator en kan erg hoog zijn, maar de nauwkeurigheid van de berekeningen is erg laag. Dergelijke machines lossen effectief differentiaalrekeningproblemen op waarvoor geen complexe logica vereist is.

Digitale of discrete VM, werken met informatie die in discrete, of liever digitale vorm wordt gepresenteerd.

Hybride of gecombineerde VM's combineren de mogelijkheden van het werken met zowel digitale als analoge informatie. Ze worden meestal gebruikt bij de automatisering van besturingstaken voor technische en technologische processen.

In de economie en de dagelijkse activiteiten zijn digitale computers wijdverbreid, vaker eenvoudigweg computers of computers genoemd.

Volgens de elementbasis en stadia van creatie zijn er:

1e generatie, jaren 50 van de twintigste eeuw: een computer op basis van elektronische vacuümbuizen.

2e generatie, jaren 60: computers op basis van halfgeleidercomponenten (transistoren).

3e generatie, jaren 70: computers gebaseerd op halfgeleider geïntegreerde schakelingen met een lage en gemiddelde integratiegraad (honderden tot duizenden transistors in één pakket, op een chip).

4e generatie, jaren 80-90: computers gebaseerd op grote en ultragrote IC's, waarvan de belangrijkste een microprocessor is (tienduizenden miljoenen actieve elementen op één kristal).

Als de elektronische apparatuur van computers van de 1e generatie een hal met een oppervlakte van 100-150 vierkante meter in beslag nam. m, dan VLSI 1-2 sq. cm en de afstand tussen de elementen erop is 0,11-0,15 micron (de dikte van een mensenhaar is enkele tientallen microns)

5e generatie, tegenwoordig: rekensystemen met enkele tientallen parallelle microprocessors.

6e en volgende generaties: computers met enorm parallellisme en een optisch-elektronische basis, waarin het principe van associatieve informatieverwerking is geïmplementeerd; zogenaamd neurale computers.

Het is belangrijk om te weten:

Elke volgende generatie overtreft de systeemprestaties en opslagcapaciteit met meer dan een orde van grootte.

Op afspraak het is gebruikelijk om universele computers te onderscheiden, probleemgericht en gespecialiseerd.

Universeel zijn ontworpen om een ​​breed scala aan technische, economische, wiskundige en andere problemen op te lossen, die worden gekenmerkt door grote hoeveelheden gegevensverwerking en de complexiteit van algoritmen.

Probleemgericht zijn ontworpen om een ​​smaller scala aan taken op te lossen die verband houden met de beheersing van technologische processen (objecten), met registratie, accumulatie en verwerking van relatief kleine volumes gegevens, berekeningen uitvoeren volgens relatief eenvoudige algoritmen. Deze omvatten beperkte hardware- en softwarebronnen.

Gespecialiseerd zijn ontworpen om specifieke taken op te lossen voor het regelen van de werking van technische apparaten (eenheden). Dit kunnen controllers zijn - processors die de werking van individuele knooppunten van een computersysteem regelen.

Grootte en verwerkingskracht computers kunnen worden onderverdeeld in ultragroot (supercomputers, supercomputers), groot, klein en ultraklein (microcomputers, microcomputers).

Vergelijkende kenmerken van computerklassen

Opties	supercomputer			Microcomputer
Prestaties, MIPS
RAM-capaciteit, MB
OVC-capaciteit, GB
Bit diepte

door te herzien functionaliteit computers worden beoordeeld:

• processor snelheid,

  bitness van processorregisters,

  vormen van representatie van getallen,

  nomenclatuur, capaciteit en prestaties van opslagapparaten,

  nomenclatuur en technische kenmerken van externe apparaten,

  de mogelijkheid om meerdere programma's tegelijkertijd uit te voeren (multitasking),

  de reeks gebruikte besturingssystemen,

  softwarecompatibiliteit - de mogelijkheid om programma's uit te voeren die voor andere typen computers zijn geschreven,

  het vermogen om in een computernetwerk te werken

RUSSISCHE FEDERATIE

MINISTERIE VAN ONDERWIJS EN WETENSCHAP

Staatsonderwijsinstelling

TYUMEN STAAT UNIVERSITEIT

Instituut voor Wiskunde en Informatica

E.A. Olennikov

Architectuur van computersystemen en computernetwerken

Training en metodologie complex.

Werkprogramma voor voltijdstudenten,

specialiteit 010500.62 "Wiskundige ondersteuning en beheer van informatiesystemen", opleidingsprofielen: "Programmeertechnologieën",
« Parallel programmeren»

Staatsuniversiteit van Tyumen

... De architectuur van computersystemen en computernetwerken.

Training en metodologie complex. Werkprogramma voor voltijdstudenten van de specialiteit 010500.62 "Software en administratie informatie Systemen», trainingsprofielen: "Programmeertechnologieën", "Parallel programmeren". Tyumen, 2011, 13 p.

Het werkprogramma is opgesteld in overeenstemming met de eisen van de federale staatsnorm voor hoger beroepsonderwijs, rekening houdend met de aanbevelingen en PROP HPE in de richting en het profiel van de opleiding.

Goedgekeurd door de vice-rector voor academische zaken van de Tyumen State University

Verantwoordelijke redacteur:, hoofd. stoel informatiebeveiliging, d. zogenaamde, prof.

© GOU VPO Tyumen State University, 2014

2. Toelichting

2.1. Doelen en doelstellingen van de discipline

De discipline "Architectuur van computersystemen en computernetwerken" heeft tot doel een holistisch beeld te geven van:

Over de principes van het bouwen van besturingssystemen en computersystemen (OS, VS);

Over de belangrijkste functies van het besturingssysteem;

Tabel 4.

Planning onafhankelijk werk studenten

	Modules en thema's	Soorten CPC	Semesterweek	Klokvolume	Nummer- in punten
verplicht	aanvullend
Module 1
	De geschiedenis van de ontwikkeling van besturingssystemen.
	Basisconcepten en concepten van OS. OS-functies. architectonische kenmerken besturingssysteem.	Samenvattingen van stof in hoorcolleges.	Werken met educatieve literatuur
	Procesmanagement. Races, processynchronisatie. Doodlopende wegen en methoden om ermee om te gaan.	Samenvattingen van stof in hoorcolleges.	Werken met educatieve literatuur
	Geheugen management.	Samenvattingen van stof in hoorcolleges.	Werken met educatieve literatuur
	Totaal module 1:
Module 2
	I / O-besturing	Samenvattingen van stof in hoorcolleges.	Werken met educatieve literatuur
	Bestandssystemen	Samenvattingen van stof in hoorcolleges.	Werken met educatieve literatuur
	Organisatie van het bestandssysteem FAT, NTFS	Samenvattingen van stof in hoorcolleges. Uitvoeren van controlewerkzaamheden.	Werken met educatieve literatuur
	Organisatie bestandssystemen gebruikt in Unix / Linux OS	Samenvattingen van stof in hoorcolleges.	Werken met educatieve literatuur
	Totaal module 2:
Module 3
	OS-architectuur Windows XP, Seven, Windows 2003/2008.	Samenvattingen van stof in hoorcolleges.	Werken met educatieve literatuur
	OS-architectuur Unix-familie	Samenvattingen van stof in hoorcolleges.	Werken met educatieve literatuur
	Linux OS-architectuur. Linux-distributies	Samenvattingen van stof in hoorcolleges. Uitvoeren van controlewerkzaamheden.	Werken met educatieve literatuur
	Totaal mod 3:
	TOTAAL:

5. Onderdelen van het vakgebied en interdisciplinaire koppelingen met de aangeboden (vervolg)disciplines

Discipline onderwerpen die nodig zijn om de aangeboden (vervolg) disciplines te bestuderen

Module 1.

Onderwerp 1.1. De geschiedenis van de ontwikkeling van besturingssystemen.

evolutie van het besturingssysteem. De geschiedenis van de ontwikkeling van Unix.

Onderwerp 1.2. Basisconcepten en concepten van OS. OS-functies.

Architectonische kenmerken van het besturingssysteem. Functies, constructieprincipes, functionele componenten en architectonische kenmerken en OS-classificatie.

Onderwerp 1.3. Procesmanagement. Races, processynchronisatie. Doodlopende wegen en methoden om ermee om te gaan.

Definitie van het proces en de bijbehorende concepten. Procesplanning. Ras. Synchronisatie van processen. Doodlopende wegen en methoden om ermee om te gaan.

Onderwerp 1.4. Geheugen management

Soorten adressen. Methoden voor geheugentoewijzing. Hiërarchie van opslagapparaten. Het principe van datacaching.

Module 2.

Onderwerp 2.1. I / O-besturing

Fysieke organisatie van invoer-uitvoerapparaten. Organisatie van I / O-software

Onderwerp 2.2. Bestandssystemen

Basisconcepten. De logische indeling van het bestand. Bewerkingen op bestanden en mappen. Bestandsbeveiliging. Implementatie van het bestandssysteem. Algemeen bestandssysteemmodel. Vrij en druk beheer schijfruimte... Bestandssysteemstructuur op schijf

Onderwerp 2.3. Organisatie van het bestandssysteem FAT, NTFS

Logische organisatie van FAT-, NTFS-bestandssystemen.

Onderwerp 2.4. Organisatie van bestandssystemen die worden gebruikt in Unix / Linux OS

Logische indeling van bestandssystemen: S5, UFS, Ext2FS, ReiserFS, Ext3fs, XFS, JFS.

Module 3.

Onderwerp 3.1. OS-architectuur Windows XP, Seven, Windows 2003/2008.

Onderwerp 3.2. Unix-familie OS-architectuur

Onderwerp 3.3. Linux OS-architectuur. Linux-distributies

7. Plannen van seminars

Niet gepland.

8. Onderwerpen van praktisch werk

1. Creëren en beheren van processen met behulp van tools Win-API, constructie van programmeertalen.

2. Ontwikkeling multithreaded applicatie met behulp van Win API, programmeertaalontwerp.

3. Synchronisatie van processen. Wacht functies. Wachtende objecten: gebeurtenissen.

4. Synchronisatie van processen. Wachtende objecten: wachttimers, semaforen

5. Synchronisatie van processen. Wacht Objecten: Mutexen, Kritieke Secties

6. Ontwikkeling van een applicatie die een van de klassieke algoritmen voor procesbesturing in besturingssystemen simuleert

7. Ontwikkeling van een applicatie voor ontvangen systeem informatie Windows OS: lijst met processen en threads, grootte en geheugentoewijzing.

8. Studie van distributie virtueel geheugen proces in Windows. Ontwikkeling van een applicatie voor het verkrijgen van een kaart van de virtuele adresruimte van processen.

9. Virtueel geheugen gebruiken. Selectie van regio's, overdracht fysiek geheugen regiopagina's in Windows. Ontwikkeling van een applicatie die gebruik maakt van virtueel geheugen om met grote datastructuren te werken.

10. Bestanden toegewezen aan het geheugen. Het ontwikkelen van een applicatie voor het kopiëren van grote bestanden met behulp van het memory-mapped files-mechanisme.

11. Ontwikkeling van een applicatie die een van de klassieke geheugenbeheeralgoritmen in besturingssystemen simuleert

12. De structuur van FAT-bestandssystemen verkennen met behulp van de schijfeditor

13. De structuur van NTFS-bestandssystemen verkennen met behulp van de schijfeditor

14. Installatie en configuratie van FreeBSD OS.

15. Werken met gebruikers in FreeBSD OS. Accounts, groepen beheren, gebruikers beperken. Opdrachten uitvoeren namens andere gebruikers: SU-, SUDO-hulpprogramma's.

16. Bestandssystemen in OS FreeBSD. Partitiebeheer, montage, toegangsrechten instellen.

17. Netwerkinstellingen op FreeBSD-besturingssysteem.

18. De FreeBSD OS-kernel bouwen en configureren.

9. Geschat onderwerp van scripties

Cursussen over de discipline worden niet verstrekt.

10. Educatief - methodologische ondersteuning zelfstandig werk van studenten. Evaluatietools voor het bewaken van de voortgang, tussentijdse certificering op basis van de resultaten van het beheersen van de discipline (module).

Kwaliteitscontrole van de voorbereiding wordt uitgevoerd door te controleren: theoretische kennis en praktische vaardigheden met behulp van:

a) Huidig ​​attest:

tussentijds controleren controle werkt en receptie laboratorium werk,

b) Tussentijdse certificering:

examen aan het einde van het 4e semester (studenten worden toegelaten tot het examen na het behalen van alle laboratoriumwerk, het oplossen van alle problemen van testpapieren).

Huidige en tussentijdse controle van het beheersen en beheersen van de stof van de discipline wordt uitgevoerd in het kader van het beoordelingssysteem (100-punten).

Voorbeeld laboratorium opdracht

Laboratorium werk. De FreeBSD OS-kernel configureren. Software installeren.

Taak 1. De kernel bouwen.

1. Bouw je eigen kernel op basis van de volgende vereisten:

Kies de kernelnaam naar eigen goeddunken;

Schakel ongebruikte hardware-ondersteuning uit;

Schakel de optie in die het opnieuw opstarten van het systeem verbiedt met behulp van de sneltoets ctrl-alt-del.

2. Installeer de kernel.

Taak 2. Software installeren vanuit pakketten

1. Installeer een teksteditor met behulp van het hulpprogramma sysinstall.

2. Installeer de vim-teksteditor uit het pakket.

Taak 3. Software installeren vanaf poorten

1. Installeer de MC-bestandsbeheerder (poort: ../misc/mc).

Testvoorbeeld

Implementeer een schema voor het "alarmeren" van drie wachtende threads over het plaatsen van een (willekeurig formaat) bericht in de wachtrij op basis van het "event"-synchronisatieobject. Gebeurtenissen worden naar de wachtrij gestuurd door twee threads die een lager prioriteitsniveau hebben dan wachten. Bereken het gemiddelde aantal berichten dat door elke thread wordt verwerkt. De wachtrij moet worden beschermd door een kritieke sectie.

Vragen voor het examen

Besturingssysteemconcept. Het besturingssysteem is als een virtuele machine. Het besturingssysteem als resource management systeem. Het besturingssysteem als een constant werkende kernel. Concept werkomgeving... Software-omgeving. Primaire en secondaire software-omgeving ... evolutie van het besturingssysteem. Basisfuncties van besturingssystemen Basisprincipes van het bouwen van een besturingssysteem Architectuur van een besturingssysteem. Algemene benadering. Bevoorrechte en gebruikersmodi. Architectonische kenmerken van moderne besturingssystemen. Monolithische kern. Gelaagde systemen. Virtuele machines. Microkernel-architectuur. Gemengde systemen. Classificatie van besturingssystemen. Kenmerken van toepassingsgebieden. Classificatie van besturingssystemen. Ondersteuning voor multitasking. Classificatie van besturingssystemen. Preventief en niet-preventief multitasken. Classificatie van besturingssystemen. Ondersteuning voor meerdere threads. Classificatie van besturingssystemen door de manier waarop ze met een computer omgaan. Classificatie van besturingssystemen naar het type centralisatie. Classificatie van besturingssystemen. Multiverwerking. Classificatie van besturingssystemen. Ondersteuning voor multiplayer-modus. Classificatie van besturingssystemen naar type hardware. Classificatie van besturingssystemen. Kenmerken van toepassingsgebieden Classificatie van besturingssystemen. Kenmerken van bouwmethoden. Procesconcept. Processtatussen. Informatiestructuren van het proces. Procesplanning. Planning niveaus. De belangrijkste doelen van planning. Algoritmen voor procesplanning. Preventieve en niet-preventieve multitasking Synchronisatie van processen. Kritieke bronnen. Ras. Kritische secties. Software-algoritmen voor het organiseren van de interactie van processen. Schakel onderbrekingen uit. Variabelen blokkeren. Software-algoritmen voor het organiseren van de interactie van processen. semaforen. Toezicht houden op. Berichten Deadlock-concept. Voorwaarden voor het ontstaan ​​van doodlopende wegen. De belangrijkste richtingen van de strijd tegen doodlopende wegen. Hulpprogramma's voor het synchroniseren van Windows-threads. Wachtfuncties en objecten. De belangrijkste functies van het besturingssysteem voor geheugenbeheer. Soorten adressen. Methoden voor het toewijzen van geheugen zonder schijfruimte te gebruiken. Geheugentoewijzing door vaste partities. Geheugentoewijzing in variabele partities. Geheugen toewijzen met verplaatsbare partities Inzicht in virtueel geheugen Methoden voor het toewijzen van geheugen met behulp van schijfruimte. Paging-geheugentoewijzing Segment-geheugentoewijzing Page-Segment-geheugentoewijzing Swapping Het concept van een bestandssysteem. Bestand. Bestandstypen en attributen. De logische indeling van het bestand. Bewerkingen op bestanden en mappen. Bestandsbeveiliging. Algemeen bestandssysteemmodel. Methoden voor het toewijzen van schijfruimte. Beheer van gratis en gebruikte schijfruimte. In het geheugen toegewezen bestanden Prestaties van het bestandssysteem hedendaagse architecturen bestandssystemen Bestand VET systeem 16/12/32 - logische en fysieke organisatie Bestand NTFS-systeem- logische en fysieke organisatie. Bestandssysteem NTFS - journaling, beveiliging, compressie, encryptie. Het apparaat van bestandssystemen van de Unix-familie Beschermde modus van de processor

11. Onderwijstechnologieën.

Combinatie van traditioneel educatieve technologieën in de vorm van hoorcolleges, computerlaboratoriumwerk en controlemaatregelen (controlewerken).

Auditieve lessen:

College- en computerlaboratoriumstudies; in laboratoriumklassen vindt controle plaats bij het inleveren van de laboratoriumopdracht. Tijdens de semesters voltooien de studenten de taken die door de leraar voor elke les zijn aangegeven.

Actieve en interactieve formulieren

Computermodellering en analyse van resultaten tijdens laboratoriumwerk

Buitenschoolse activiteiten:

Het voltooien van aanvullende opdrachten van verschillende soorten en niveaus van complexiteit bij het uitvoeren van laboratoriumwerk, het voorbereiden van klasstudies, het bestuderen van individuele onderwerpen en problemen van de academische discipline in overeenstemming met het curriculum-thematisch plan, het opstellen van samenvattingen. Voorbereiding van individuele opdrachten: controlewerkzaamheden, voorbereiding op alle soorten controleproeven: actuele voortgangsbewaking en tussentijdse certificering; individuele consulten.

12. Educatief-methodische en informatieve ondersteuning van het vakgebied

12.1. belangrijkste literatuur:

1. E. Tanenbaum. Moderne besturingssystemen. - SPb.: Peter, 2011

12.2. Aanvullende literatuur:

1. , . Netwerkbesturingssystemen. - SPb.: Peter, 2005

2. Stolings V. Besturingssystemen. M.: Williams, 2004

3. Eben M., Tyman B. FreeBSD. Administratie: de kunst van het bereiken van balans. - SPb.: DiaSoftUP, 2003

4., FreeBSD: installatie, configuratie, gebruik. -SPb.: BHV-Petersburg, 2003

5. Gordeev-systemen. - SPb.: Peter, 2004

6. Carrie B. Forensische analyse van bestandssystemen. - SPb.: Peter, 2007

7. E. Tanenbaum. Computer architectuur. - SPb.: Peter, 2010

8. E. Tanenbaum. Besturingssystemen: ontwerp en implementatie. - SPb.: Peter, 2006

12.3. Software en internetbronnen.

Universitaire elektronische bibliotheeksystemen van educatieve literatuur;

Wetenschappelijke en technische informatiebasis van VINITI RAS;

Toegang tot open citatiedatabases, inclusief wetenschappelijke. , wiskunde-net. ru;

Ontwikkelomgevingen in C#, C++, Pascal;

Software voor systeemvirtualisatie: VMWare-werkstation, virtuele pc.

13. technische middelen: en logistiek.

Voor de organisatie van zelfstandig werk van studenten is het noodzakelijk computer klas met een geïnstalleerde ontwikkelomgeving in C #, C ++, Pascal en een van de programma's voor systeemvirtualisatie: VMWare Workstation, Virtual PC, met de mogelijkheid om images te draaien virtuele machines met Windows NT, FreeBSD.