Характеристики видеомониторов следующие:

- Важной характеристикой монитора, определяющей четкость изображения на экране, является размер точки на экране. Чем меньше она, тем выше четкость (обычно величина точки колеблется от 0,41 до 0,18 мм);

- наличие плоского или выпуклого экрана;

- уровень высокочастотного радиоизлучения;

- частоту обновления изображения на экране;

- наличие системы энергосбережения.

Вопрос №42

Звуковые контроллеры, основные параметры, интерфейсы подключения.

Учебник: 248 - 250

Основные характеристики звуковых карт

Интерфейс. Многие карты устанавливаются непосредственно в основной разъем на системной плате (слот). Большинству карт требуется 16-битный разъем, но некоторые из них могут быть установлены и в 8-битный разъем. В настоящее время только одна карта – ProtoStar FX фирмы АсМх требует подключения к разъему локальной шины (VESA Local Bus).

Поддержка линий IRQ – выше 7 и каналов DМА – выше 3. Эти два параметра дают возможность определить гибкость конфигурации звуковой карты. Если карта поддерживает IRQ выше 7, это значит, что такая карта может быть установлена без всяких проблем на компьютер, в который уже включены модем, сетевой адаптер и т.п. То же самое относится и к каналам DМА: если поддерживаются каналы выше 3, то вероятность конфликта с установленными стримерами, сканерами, приводами CD-ROM и т.п. чрезвычайно мала.

Максимальная частота сэмплинга. Чем выше частота сэмплинга (Sampling Rate), тем более натурально звучание карты. Отметим, что некоторые карты имеют различные частоты сэмплинга при воспроизведении и записи звука: обычно это 44,1 кГц при воспроизведении стереосигналов и 22,05 кГц при записи.

Наличие DSP. Карты, на которых установлен чип DSP (Digital Signal Processor), обычно обладают рядом дополнительных возможностей по сравнению с картами, на которых такой чип не установлен. К таким возможностям относятся: распознавание речи, специальные эффекты типа 3-мерного звучания и т.п. Некоторые карты могут использовать чип DSP в качестве музыкального синтезатора и (или) для эмуляции карт Sound Blaster.

Поддержка сжатия данных ADPCM. Использование карты, поддерживающей сжатие данных, обычно более выгодно с точки зрения экономии дискового пространства. Но это актуально в том случае, если вы записываете звуковые сигналы. Также при отсутствии аппаратной поддержки сжатия данных могут возникнуть незначительные затруднения при воспроизведении ряда звуковых файлов.

Тип синтезатора. Обычно в спецификациях указывается тип установленного на карте синтезатора для воспроизведения звука. Наиболее часто применяется частотная модуляция (FM. Frequency Modulation) – техника, используемая в оригинальной карте Sound Blaster. Синтезаторы с частотной модуляцией обычно классифицируются по числу "операторов". Чем больше операторов, тем выше качество звучания. Чаще всего используются синтезаторы с двумя или с четырьмя операторами. Лучшего звучания можно достичь при использовании WaveTable (где применяется принцип воспроизведения образцов звучания реальных инструментов). Ряд звуковых карт на базе FM-синтезаторов позволяют подключить дополнительные платы, реализующие синтезацию WaveTable.

Набор чипов синтезатора. Указывается набор чипов, на базе которых построен синтезатор. Чаще всего используются наборы Yamaha OPL2 (двухоператорный FM-синтезатор), OPL3 (четы-рехоператорный FM-синтезатор) и OPL4 (четырехоператорный FM-синтезатор и wavetable). Зная установленный набор чипов, можно установить основные характеристики звуковой карты. Так, карты с набором чипов Aria фирмы Sierra могут воспроизводить 16-битный звук, однако способны записывать только 10-битный. Практически любая карта, использующая набор Yamaha, обладает способностью эмулировать карты Ad Lib и Sound Blaster.

Совместимость с AdLib и Sound Blaster – это, пожалуй, один из самых важных параметров, на который следует обращать внимание при выборе звуковой карты. Обычно карты, имеющие тот же набор чипов, что и AdLib и Sound Blaster, обеспечивают полную совместимость с ними, другие же карты могут обеспечивать совместимость как аппаратно, так и программно. Если вы используете или планируете использовать программное обеспечение, ориентированное на Sound Blaster, то вам необходима карта с набором чипов OPL2 или OPL3.

Наличие Mid-интерфейса. Такой интерфейс необходим только в тех случаях, когда планируется подключение к компьютеру специальной клавиатуры или внешнего синтезатора.

Эмуляция MPLI-401. На этот параметр следует обращать внимание только в том случае, если вы планируете использовать компьютер для сочинения музыки. Эмуляция Mid-интефейса Roland MPU-401 может быть реализована двумя способами. Если в спецификации карты указано "UART", то такая карта лишь частично эмулирует MPU-401. В случае полной эмуляции MPU-401 в спецификации карты обычно указывается "Full" или "Smart".

Наличие микшера. Следуйте простому правилу: чем больше сигналов позволяет микшировать карта, тем она лучше (естественно, при учете других рассматриваемых здесь параметров).

Наличие интерфейса CD-ROM. Если карта имеет интерфейс для подключения CD-ROM, то, как правило, такой интерфейс может быть либо собственный ("proprietary"), либо SCSI. Отметим, что собственный интерфейс рассчитан только на те модели приводов CD-ROM, которые указаны в спецификации. Чаще всего звуковые карты имеют интерфейсы для подключения приводов CD-ROM Panasonic и Mitsumi, реже CD-ROM SONY. Наличие специального Host-адаптера со встроенным контроллером управления приводом CD-ROM устраняет проблемы совместимости звуковой карты с приводами других производителей (Philips, Aztcch, Creative и др.), не указанных в спецификации на имеющуюся карту.

Вопрос №49

Интерфейс IEEE 1284

Стандартный интерфейс параллельного порта получил свое первоначальное название по имени американской фирмыCentronics - производителя принтеров. Первые версии этого стандарта были ориентированы исключительно на принтеры, подразумевали передачу данных лишь в одну сторону (от компьютера к принтеру) и имели невысокую скорость передачи (150-300 Кбайт/с). Такие скорости неприемлемы для современных печатающих устройств. Кроме того, для работы с некоторыми устройствами необходима двусторонняя передача данных. Поэтому некоторые фирмы (Xircom, Intel, Hewlett Packard, Microsoft) предложили несколько модификаций скоростных параллельных интерфейсов: EPP (Enhanced Parallel Port) - до 2 Мбайт/с, ECP (Extended Capabilities Port) - до 4 Мбайт/с и др. На основе этих разработок в 1994 году Институтом инженеров по электронике и электротехнике был принят стандарт IEEE 1284-1994, ныне повсеместно используемый в персональных компьютерах в качестве стандартного параллельного интерфейса.

Таблица 15.3. Сигналы интерфейса IEEE 1284
Разъем DB25	Напряжение	SPP	Nibble Mode	EPP	ECP
1	O	STROBE#		WRITE#	HostClk
2	O (I)	DATA0		AD0	D0
3	O (I)	DATA1		AD1	D1
4	O (I)	DATA2		AD2	D2
5	O (I)	DATA3		AD3	D3
6	O (I)	DATA4		AD4	D4
7	O (I)	DATA5		AD5	D5
8	O (I)	DATA6		AD6	D6
9	O (I)	DATA7		AD7	D7
10	I	ACK#	PtrClk	Intr#	PeriphClk
11	I	BUSY	D3/D7	Wait#	PeriphAck
12	I	PE	D2/D6	AckDataReq	AckReverse#
13	I	SELECT	D1/D5	XFlag	XFlag
14	O	AUTOFD#	HostBusy	DataStb#	HostAck
15	I	ERROR#	D0/D4	DataAvail#	PeriphReq#
16	O	INIT#		Reset#	ReverseReq#
17	O	SLCTIN#	NibbleMode	AddrStb#	1284Active
18-25	-	GND	GND	GND	GND

Стандарт IEEE 1284 определяет работу параллельного интерфейса в трех режимах: Standard Parallel Port ( SPP ), Enhanced Parallel Port ( EPP ) и Extended Capabilities Port ( ECP ). Каждый из этих режимов предусматривает двустороннюю передачу данных между компьютером и периферийным устройством.

Режим SPP (Стандартный параллельный порт) используется для совместимости со старыми принтерами, не поддерживающими IEEE 1284. Режиму SPP соответствуют три программно доступных регистра:

• порт BASE+0 - SPP Data - регистр данных,

• порт BASE+1 - SPP Status - регистр состояния,

• порт BASE+2 - SPP Control - регистр управления.

Для устройства LPT1 базовым адресом (BASE) в пространстве портов ввода-вывода обычно является 378h.

В этом режиме линии DATA[0:7] используются для прямой передачи данных (от компьютера к периферийному устройству). Сигналы STROBE#, ACK# и BUSY используются для квитирования. Сигналом STROBE# компьютер информирует о готовности данных на линиях DATA[0:7]. Если устройство приняло выставленные компьютером данные, то оно выставляет сигнал ACK#. Во время приема данных, во время инициализации, а также при наличии ошибки устройство выставляет сигнал BUSY. О возникновении ошибочной ситуации сигнализирует линия ERROR#, а также PE (кончилась бумага). О том, что принтер включен и готов к работе, сообщается при помощи сигнала SELECT. Для подтверждения выбора принтера компьютер выставляет сигнал SLCTIN#. При необходимости очистить буфер принтера и перевести его в исходное состояние выставляется INIT#. Сигнал AUTOFD# используется при работе с матричными принтерами в текстовом режиме для продвижения бумаги на одну строку.

Для организации обратного канала (передача данных от принтера в компьютер) в режиме SPP возможны два механизма: механизм двунаправленного порта (впервые представленный в IBM PS/2 в 1987 г.) и механизм передачи полубайтами (Nibble Mode). При использовании механизма двунаправленного порта способ квитирования не декларируется.

Особенностью обратного канала в Nibble Mode является то, что за один цикл передается только 4 бита данных. Таким образом, скорость в обратном канале в два раза меньше, чем в прямом канале. Преимуществом использования Nibble Mode является возможность программной реализации этого механизма на любом старом параллельном порту, не поддерживающем IEEE 1284. Сигналом активности этого механизма является высокий уровень на линии NibbleMode (при прямой передаче на этой линии выставляется низкий уровень). Для квитирования используются линии HostBusy (сигнал устанавливается компьютером в низкий уровень, когда он готов к приему) и PtrClk (низкий уровень сигнала подтверждает действительность данных D[0:4]/D[5:7]).

В режиме EPP (Улучшенный параллельный порт) используется аппаратная реализация сигналов квитирования, благодаря чему возможно увеличение скорости передачи до 2 Мбайт/с. Этот режим поддерживает адресацию устройств, благодаря чему возможно подключение нескольких (до 64) устройств к одному порту. Генерация цикла чтения или записи на шине IEEE 1284 со всеми необходимыми сигналами квитирования происходит при обращении к регистру EPP Address (BASE+3) или EPP Data (BASE+4). При этом адаптер IEEE 1284 устанавливает сигнал Write# в зависимости от направления передачи (низкий уровень - прямая передача, высокий уровень - обратная передача). Для периферийного устройства информацией о том, являются ли биты на линиях AD[0:7] данными или адресом, является сигналы DataStb# (строб данных) или AddrStb# (строб адреса). Периферийное устройство информирует компьютер о своей готовности принять очередной байт при помощи сигнала Wait#. Сигнал Reset#, так же как и в режиме SPP используется для инициализации устройства. Установка периферийным устройством сигналаIntr# вызывает генерацию прерывания. Сигналы AckDataReq и DataAvail# используются по усмотрению разработчика, например, для квитирования в обратном канале.

Режим ECP (Порт расширенных возможностей) также использует аппаратное квитирование и адресацию устройств (до 128). Дополнительно ECP поддерживает распознавание ошибок, согласование скорости и режима передачи, буферизацию данных в очереди FIFO (с использованием DMA) и их компрессию по алгоритмуRLE (Run Length Encoding), что позволяет достигать скорость до 4 Мбайт/с.

Признаком активности режима ECP является высокий уровень сигнала 1284Active. При прямой передаче для квитирования используются сигналы HostClk и PeriphAck, а сигнал HostAck указывает на тип передаваемых данных: высокий уровень - обычные данные, низкий уровень - команда или адрес. Для запроса обратного канала компьютер выставляет сигнал ReverseReq#, который устройство подтверждает сигналом AckReverse#. В обратном канале для квитирования применяются сигналы PeriphClk и HostAck, а сигнал PeriphAck используется устройством для указания типа передаваемых данных. Устройство может запросить обслуживание при помощи сигнала PeriphReq#.

В режиме ECP параллельный порт может эмулировать работу любого другого режима IEEE 1284, что определяется в соответствующих битах расширенного регистра управления (ECR) по адресу BASE+400h:

Таблица 15.4. Режимы работы порта ECP
Номер		Обозначение	Описание
0002		SPP	Режим стандартного параллельного порта с программным квитированием
0012		Bi-directional mode	Поддержка обратного канала для режима SPP, как в IBM PS/2
0102		Fast Centronics	Режим стандартного параллельного порта с аппаратным квитированием
0112		ECP	Режим ECP с поддержкой FIFO и RLE
1002		EPP	Режим EPP
1012			Reserved
1102		Test mode	Режим самотестирования FIFO и прерываний
1112		Configuration mode	Режим конфигурирования
	Вопрос №52 Беспроводные интерфейсы В ноутбуках могут присутствовать IrDA-порт, Bluetooth-адаптер и Wi-Fi-интерфейс. IrDA-порт распространен, но не очень удобен в работе. При его использовании нужно размещать «глазки» инфракрасных портов, расположенных на обоих связываемых устройствах, в зоне прямой видимости и на небольшом удалении друг от друга (не более 10 см, что бы ни утверждали производители), а также обеспечивать практически полную их неподвижность в течение всего сеанса связи. Даже небольшое смещение портов, как правило, приводит к разрыву соединения. Поэтому практически невозможно использовать IrDA-соединение, например, в транспорте. Кроме того, даже когда оба соединенных устройства неподвижны друг относительно друга, капризное инфракрасное соединение может разорваться без каких-либо видимых причин. Еще совсем недавно IrDA являлся наиболее распространенным беспроводным интерфейсом. Такой порт присутствовал в большинстве ноутбуков, во всех карманных компьютерах, допускающих автономное использование, принтерах и в большинстве мобильных телефонов. Последнее наиболее важно, так как сотовый телефон является самым распространенным средством выхода в Интернет с ноутбука. Скорость передачи данных через инфракрасный порт достигает до 115,2 Кбит/c. Ноутбук может иметь два инфракрасных порта: один для установки связи с другими цифровыми устройствами, а другой – для пульта дистанционного управления (рис. 4.5). «Глазок» порта, предназначенного для пульта, обычно располагается на переднем торце ноутбука, но может иметь и внешнее исполнение (в таком случае его «пристегивают» к USB-порту). Пульт (в просторечии – «ленивчик») актуален при использовании ноутбука в качестве проигрывателя аудио– и видеофайлов. Для других целей IrDA-порт для пульта использовать невозможно: связи с цифровыми устройствами он не обеспечит.

Bluetooth – устройство, передающее данные со скоростью до 722 Кбит/c, без сомнения, составляет серьезную конкуренцию IrDA.

Использование радиоканала для обеспечения беспроводного соединения не требует размещения связываемых устройств в зоне прямой видимости. Например, подключиться к телефону можно, не доставая аппарат из чехла, печатать – на принтере, стоящем в дальнем углу комнаты, и т. д. Причем соединение по радиоканалу более устойчивое, чем установленное через инфракрасный порт. Кроме того, Bluetooth с успехом применяется для создания персональных точек доступа. Все популярнее становятся модели, в которых модем – кабельный или ADSL – использует для связи с ноутбуком Bluetooth-соединение. На первый взгляд, такое решение выглядит излишне изощренным, но при ближайшем рассмотрении оказывается весьма удобным. Согласитесь, глупо иметь ноутбук, мобильность которого даже в вашей квартире ограничена проводными соединениями.

Беспроводной интерфейс Wi-Fi, также известный как IEEE 802.11, RadioEthernet или, по терминологии Apple, AirPort Extreme, применяется для беспроводного доступа к локальной сети. Существует множество стандартов IEEE 802.11. Скорость передачи данных через самый распространенный из них – IEEE 802.11а – составляет 54 Мбит/с. Соответствующие решения появились достаточно давно, но применялись в основном в корпоративных сетях и только относительно недавно стали доступны массовому пользователю.

Сегодня слово hotspot известно, наверное, всем. Так называют общедоступную зону с Wi-Fi-покрытием, то есть место, куда можно прийти со своим ноутбуком и подключиться к ресурсам локальной сети (обычно к Интернету, но возможны и другие варианты). Доступ может быть бесплатным, платным или предоставляемым на определенных условиях (например, посетителям ресторана, заказывающим еду и напитки). Сегодня на Западе такие точки существуют во всех крупных гостиницах, на вокзалах, в аэропортах и других местах сосредоточения мобильных пользователей: во многих кафе, ресторанах, интернет-кафе, библиотеках, бизнес-центрах (см. сайты www.jiwire.com, www.wifinder.com, www.totalhotspots.com и др.). Зоны с Wi-Fi-покрытием (как платные, так и бесплатные) получают все большее распространение и в России. Сайты с данными о местоположении таких точек в разных городах (например, www.freewifi.ru, http://wifi.yandex.ru или http://wifi.ru/) становятся одной из наиболее востребованных категорий ресурсов Интернета. Одного взгляда на их перечень достаточно, чтобы понять: подключение через Wi-Fi не является европейской или столичной «штучкой», поскольку точку доступа можно найти в более-менее большом городе в любой стране. Это значит, что наличие соответствующего адаптера в ноутбуке, с которым вы планируете перемещаться не только в пределах собственной квартиры или офиса, – насущная необходимость.

ПримечаниеВзлет популярности Wi-Fi в немалой степени произошел благодаря политике, проводимой компанией Intel. Корпорация занимается активной популяризацией этого способа беспроводного доступа к интернет-ресурсам и продвигает технологию Centrino, неотъемлемой частью которой является Wi-Fi-адаптер. В результате Wi-Fi-адаптеры встречаются в ноутбуках значительно чаще, чем Bluetooth-модули.

Большинство выпускаемых сегодня ноутбуков имеют встроенные Wi-Fi-адаптеры. Однако, если такового в вашем портативном компьютере не оказалось, не расстраивайтесь: практически к любому ноутбуку можно приобрести внешний Wi-Fi-адаптер, подключаемый к USB-порту или выполненный в виде PC-карты.

Вопрос №53

Вычислительная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных между собой с помощью каналов связи в единую систему и использующих общие ресурсы.

В зависимости от средств связи и по территориальному признаку компьютерные сети делятся на:

 локальные

 региональные

 глобальные.

По способу доступа к информации сети бывают:

 открытые (общедоступные)

 закрытые (корпоративные).

 Определения

Локальная сеть - это вычислительная сеть, которая объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной сети (2 - 2,5 км).

Региональная сеть - это вычислительная сеть, которая связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (десятки - сотни километров).

Глобальная сеть - это вычислительная сеть, которая объединяет абонентов, расположенных в различных странах и даже континентах.

Сервер - это компьютер, выделенный для обработки запросов от всех подсоединенных рабочих станций, предоставляющий доступ к общим сетевым ресурсам (базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и т. д.).

В зависимости от разделяемых ресурсов серверы делятся на:

• файл-сервер (дисковая память)

• факс-сервер

• сервер приложений

• почтовый сервер (для организации почтовой связи) и др.

Рабочая станция (клиент) - это компьютер, с помощью которого пользователь получает доступ ко всем ресурсам сети.

Компьютер, подключенный к вычислительной сети, может быть либо рабочей станцией либо сервером, в зависимости от выполняемых им функций.

В компьютерных сетях могут быть реализованы два способа обработки данных:

• централизованная (центральная ЭВМ или Host-компьютер, все запросы идут к ней, и обработка ведется на ней);

• распределенная "клиент-серверная" (клиентская часть программы делает запрос серверу, на нем производится обработка запроса и передача ответа клиенту).

Такое разделение в сети на клиента и сервер позволяет эффективно использовать технологию "клиент/сервер". В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений, на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях, именно на них формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

Вопрос №54

Пересылка данных в вычислительных сетях от одного компьютера к другому осуществляется последовательно, бит за битом. Физически биты данных передаются по каналам передачи данных в виде аналоговых или цифровых  сигналов. Совокупность средств (линий связи, аппаратуры передачи и приема данных), служащая для передачи данных в вычислительных сетях, называется каналом передачи данных. В зависимости от формы передаваемой информации каналы передачи данных можно разделить на аналоговые (непрерывные) и цифровые (дискретные). Так как аппаратура передачи и приема данных работает с данными в дискретном виде (т.е. единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы),  то при их передаче  через аналоговый канал требуется преобразование дискретных данных в аналоговые (модуляция). При приеме таких аналоговых данных необходимо обратное преобразование – демодуляция. Модуляция/демодуляция – процессы преобразования цифровой информации в аналоговые сигналы и наоборот. При модуляции информация представляется синусоидальным сигналом той частоты, которую хорошо передает канал передачи данных. К способам модуляции относятся:

· амплитудная модуляция;

· частотная модуляция;

· фазовая модуляция. 

При передаче дискретных сигналов через цифровой канал передачи данных используется кодирование:

· потенциальное;

· импульсное.

потенциальный способ, при котором единице соответствует один уровень напряжения, а нулю — другой, или импульсный способ, когда для представления цифр используются импульсы различной полярности. Таким образом, потенциальное или импульсное кодирование применяется на каналах высокого качества, а модуляция на основе синусоидальных сигналов предпочтительнее в тех случаях, когда канал вносит сильные искажения в передаваемые сигналы. Обычно модуляция используется в глобальных сетях при передаче данных через аналоговые телефонные каналы связи, которые были разработаны для передачи голоса в аналоговой форме и поэтому плохо подходят для непосредственной передачи импульсов. В зависимости от способов синхронизации каналы передачи данных вычислительных сетей можно разделить на синхронные и асинхронные. Синхронизация необходима для того, чтобы передающий узел данных мог передать какой-то сигнал принимающему узлу, чтобы принимающий узел знал, когда начать прием поступающих данных. Синхронная передача данных требует дополнительной линии связи для передачи синхронизирующих импульсов. Передача битов передающей станцией и их прием принимающей станцией осуществляется в моменты появления синхроимпульсов. При асинхронной передаче данных дополнительной линии связи не требуется. В этом случае передача данных осуществляется блоками фиксированной длины (байтами). Синхронизация осуществляется дополнительными битами (старт-битами и стоп-битами), которые передаются перед передаваемым байтом и после него.  При обмене данными между узлами вычислительных сетей используются три метода передачи данных: 

· симплексная (однонаправленная) передача (телевидение, радио); 

· полудуплексная (прием/передача информации осуществляется поочередно); 

· дуплексная (двунаправленная), каждый узел одновременно передает и принимает данные (например, переговоры по телефону). 

Методы передачи на канальном уровне

Прежде чем послать данные в вычислительную сеть, посылающий узел данных разбивает их на небольшие блоки, называемые пакетами данных. На узле–получателе пакеты накапливаются и выстраиваются в должном порядке для восстановления исходного вида. В составе любого пакета должна присутствовать следующая информация: 

· данные или информация, предназначенная для передачи по сети;

· адрес, указывающий место назначения пакета. Каждый узел сети имеет адрес. Кроме того, адрес имеет и приложение. Адрес приложения необходим для того, чтобы идентифицировать, какому именно приложению принадлежит пакет;

· управляющие коды – это информация, которая описывает размер и тип пакета. Управляющие коды включают в себя также коды проверки ошибок и другую информацию. Существует три принципиально различные схемы коммутации в вычислительных сетях:

· коммутация каналов;

· коммутация пакетов;

· коммутация сообщений.  При коммутации каналов устанавливается соединение между передающей и принимающей стороной в виде непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. Затем сообщение передается по образованному каналу.

Коммутация сообщений – процесс пересылки данных, включающий прием, хранение, выбор исходного направления и дальнейшую передачу блоков сообщений (без разбивки на пакеты). При коммутации сообщений блоки сообщений передаются последовательно от одного промежуточного узла к другому с временной буферизацией их на дисках каждого узла, пока не достигнут адресата. При этом новая передача может начаться только после того, как весь блок будет принят. Ошибка при передаче повлечет новую повторную передачу всего блока. Передача пакетов осуществляется аналогично передаче сообщений, но так как размер пакета значительно меньше блока сообщения, то достигается быстрая его обработка промежуточным коммуникационным оборудованием. Поэтому канал передачи данных занят только во время передачи пакета и по ее завершению освобождается для передачи других пакетов. Шлюзы и маршрутизаторы, принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге станции назначения. Данный вид передачи данных является стандартом для сети Интернет. В настоящее время телекоммуникационные сети строятся на цифровой основе, поэтому методы передачи данных, применяемые в вычислительных сетях, могут быть использованы для разработки стандартов передачи любой информации (голоса, изображения, данных).

Вопрос №55

Интернет (Internet) – это сеть, объединяющая отдельные локальные, региональные, национальные и глобальные сети, это глобальное сообщество мировых ИВС, которые используют для информационного обмена семейство протоколов TCP/IP.

      Дословно термин «Internet» означает «между сетей». Это отражает основную функцию Internet - объединение не только отдельных ЭВМ (хост-машин), но и обеспечение связи между различными сетями в глобальном масштабе. Это объединение даёт возможность обмена информацией между всеми ЭВМ, входящими в сети, подключённые к Internet. При этом не важно, в какой операционной системе работают хост-машины (Windows, UNIX и т.п.).

      Справка. Определение термина Internet было дано 24.10.1995 года Федеральным советом США по компьютерным сетям (FNC - Federal Networking Council): "Internet - это глобальная информационная система, которая логически соединена посредством адресного пространства, основанного на протоколе IP (Internet Protokol) или заменяющих его протоколов, способна поддерживать передачу данных посредством протокола ТСР (Transmission Contrel Protocol) или заменяющих его протоколов, обеспечивает, использует или делает доступными услуги по передаче данных и соответствующую инфраструктуру".

Сама сеть Internet не имеет владельца, однако она соединяет множество сетей ЭВМ, которые имеют своих владельцев. Многие из таких сетей ЭВМ (либо отдельные хост-ЭВМ) предоставляют на коммерческой основе различную информацию, полезную во многих сферах жизнедеятельности человека. Эта информация накапливается в информационных банках национальных сетей, а доступ обеспечивается средствами Internet, что, собственно, и объясняет всемирную популярность Internet.  Леонард Клейнрок разработал базовые принципы пакетной коммутации, ставшие основой Internet.

В архитектуре Internet отдельные сети (ЛВС, региональные и глобальные) соединяются друг с другом специальными устройствами – маршрутизаторами IP-пакетов.

      Определение. Устройства объединения сетей в рамках Internet называются IP-шлюзами или IP-маршрутизаторами, или Router.

Рис. 1. Пример фрагмента сети Интернет

      LAN – локальная вычислительная сеть;

      MAN – региональная ИВС;

      WAN – глобальная ИВС;

      WS (Work Station) – рабочая станция ЛВС;

      FS (File Server) – файл-сервер;

      Host – узловая машина (компьютер, который подключен к сети в качестве узла);

      Router – IP-маршрутизатор.

      Шлюз подключается к двум или более сетям, каждая из которых воспринимает этот шлюз как хост-ЭВМ. Поэтому шлюз имеет физический интерфейс и специальный IP-адрес в каждой из подключаемых сетей.       Передача пакетов требует от шлюза определение IP-адреса следующего шлюза или, на последнем участке, IP-адреса хост-машины, которой направляется IP-пакет.       Функция шлюза, которая обычно называется маршрутизацией, основана на анализе специальных маршрутных таблиц (матриц маршрутов), которые находятся в специальной базе данных. База данных в каждом из шлюзов должна постоянно обновляться, чтобы отражать текущую топологию сети Internet.

      Маршрут – это последовательность маршрутизаторов, которые проходит пакет от отправителя до пункта назначения.

      В основе функционирования сети Интернет заложены протоколы TCP/IP.

      Основные протоколы семейства TCP/IP приведены на рис. 2. Согласно рис. 2 одни протоколы верхнего уровня (например, Telnet и FTP) зависят от ТСР, а другие (например, TFTP и RPS) — от UDP. Большинство из них используют только один из этих транспортных протоколов, но некоторые (например, DNS) — оба.

<="" p="">

Рис. 2. Основные протоколы семейства TCP/IP:

      NFS — Network File System — сетевая файловая система;

      NNTP — Network News Transfer Protocol — протокол сетевой передачи новостей;

      РОР — Post Office Protocol — протокол почтового отделения;

      TELNET — Terminal Networking — протокол и программные средства, позволяющие подключаться к удалённой машине и работать с ней через эмулируемый терминал;

      SMTP — Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол электронной почты;

      FTP — File Transfer Protocol — протокол передачи файлов;

      RPC — Remote Procedure Call — вызов удалённых процедур;

      DNS — Domain Name Service — служба именования доменов;

      TFTP — Trivial File Transfer Protocol — простейший протокол передачи файлов;

      SNMP — Simple Network Management Protocol — простой протокол управления сетью;

      TCP — Transmission Control Protocol — протокол управления передачей данных;

      UDP — User Datagram Protocol — протокол пользовательских дейтаграмм;

      EGP — Exterior Gateway Protocol — протокол внешней маршрутизации;

      BGP — Border Gateway Protocol — протокол граничных маршрутизаторов;

      IP — Internet Protocol — межсетевой протокол;

      ICMP — Internet Control Message Protocol — межсетевой протокол управляющих сообщений;

      IGP — Interior Gateway Protocol — внутренний протокол маршрутизации;

      RIP — Routing Information Protocol — протокол для передачи маршрутной информации;

      “Hello” — реализация протокола внутренней маршрутизации;

      OSPF — Open Shortest Path First — открытый протокол предпочтения кратчайшего пути;

      IS-IS — Intermediate System to Intermediate System Protocol — протокол маршрутизации, выполняющий маршрутизацию данных IP и МОС;

      ARP — Address Resolution Protocol — протокол преобразования адресов;

      RARP — Reverse Address Resolution Protocol — протокол обратного преобразования адресов;

      Х.25/3 — протокол пакетного уровня сети передачи данных;

      IEEE 802 — стандарт локальных сетей;

      SLIP — Serial Line Internet Protocol — межсетевой протокол для последовательного канала;

      РРР — Point-to-Point Protocol — протокол “точка-точка”;

      Frame Relay — сетевой механизм для быстрой пересылки кадров;

      ATM — Asynchronous Transfer Mode — режим асинхронной пересылки;

      Х.25/2 (LAP-B) — протокол для управления передачей кадров (Link Access Procedures Balanced — сбалансированные процедуры доступа к каналу);

      Х.20; Х.20 bis — сопряжение оборудования обработки данных с асинхронными модемами;

      Х.21; Х.21 bis — сопряжение оборудования обработки данных с синхронными модемами.

Вопрос №56

Этот стандарт устанавливает общие правила по передаче данных в локальных сетях 

Сеть Ethernet была разработана в Исследовательском Центре Palo Alto (PARC- Palo Alto Research Center ), принадлежащего компании Xerox, в 1970гг. Ethernet послужила технологической основой для спецификации IEEE 802.3 , которая впервые появилась в 1980г. Сразу после этого, компании Digital Equipment , Intel и Xerox совместно разработали и реализовали спецификацию Ethernet (Верисии 2.0), которая в основном была совместима с IEEE 802.3. В настоящее время протоколы Ethernet и IEEE 802.3 эанимают основное место среди протоколов Локальных Сетей (LAN - local-area network). Термин Ethernet часто используется для обозначения всех сетей, использующих метод Множественного Доступа с Контролем Несущей и Обнаружением Конфликтов (CSMA/CD - carrier sense multiple access/collision detection), которые в оснвном совместимы со спецификациями Ethernet, включая IEEE 802.3.

Таким образом, появившись на свет, сеть Ethernet заполнила нишу между глобальными и низкоскоростными сетями и стала работать в компьютерных центрах для быстрой передачи данных на очень ограниченные расстояния. Ethernet нашла прекрасное применение в локальных сетях, где коммуникационное оборудование должно выдерживать большие нагрузки в случайные моменты времени, передавая огромный объем данных.

Сравнение Ethernet и IEEE 802.3

Ethernet и IEEE 802.3 определяют схожие технологии. Обе относятся к локальным сетям типа CSMA/CD. Рабочие станции в CSMA/CD LAN имеют постоянный доступ к сети. Перед передачей данных станции CSMA/CD "прослушивают" сеть - работает ли с ней еще кто. Если да, то станция, желающая передать данные, ожидает. Если сеть свободна, станция передает данные. Конфликт возникает, когда две станции, "услышав", что сеть не занята, начинают передачу одновременно. Данные в таком случае портятся, и станции должны передать их еще раз через некоторое время. Алгоритмы Ожидания (Backoff) определяют, когда конфликтующие станции должны передать данные снова. Итак, станции CSMA/CD могут определить конфликт, и знают, когда им надо повторить передачу.

Обе сети - Ethernet и IEEE 802.3 - относятся к широковещательным. Другими словами, все станции видят все пакеты данных, независимо от того, куда они направляются. Каждая станция должна проверить полученные пакеты, чтобы определить, кому они предназначены. Если данные пришли по назначению, то они пропускаются для дальнейшей обработки на более высоком уровне.

Различия между сетями Ethernet и IEEE 802.3 незначительны. Ethernet обеспечивает связь, соответствующую уровням 1 и 2 Эталонной модели OSI, в то время как IEEE 802.3 обеспечивает физический уровень 1 и только часть канального уровня 2, определяя доступ к каналу, но не логический протокол его контроля. Оба протокола (Ethernet и IEEE 802.3) реализованы аппаратно. Выполняются они типично - либо в виде карты, либо на самой системной плате.

Физические соединения

Стандарт IEEE 802.3 описывает несколько различных физических уровней, тогда как Ethernet - только один. Протокол каждого физического уровня IEEE 802.3 имеет собственное, соответсвующее характеристкам, имя. Оно делится на составляющие, как показано на Рис. 5-1.

Рис. 5-1 IEEE 802.3 Составляющие имени физического уровня

Краткие характеристики Ethernet версии 2 и IEEE 802.3 показаны в Таблице 5-1.

Таблица 5-1 Физические характеристики Ethernet версии 2 и IEEE 802.3

 

Характеристика	Ethernet	IEEE 802.3	IEEE 802.3	IEEE 802.3	IEEE 802.3	IEEE 802.3
Протокол	Ethernet	10Base5	10Base2	1Base5	10BaseT	10Broad3 6
Скорость передачи (Мбит/с)	10	10	10	1	10	10
Метод передачи сигнала	Цифровой	Цифровой	Цифровой	Цифровой	Цифровой	Аналоговый
Максимальная длина сегмента (м)	500	500	185	250	100 Витая пара	1800
Кабель	50-Ом толстый коакс.каб.	50-Ом толстый коакс.каб.	50-Ом тонкий коакс.каб.	Витая пара	Витая пара	75-Ом коакс.каб.
Топология	Шина	Шина	Шина	Звезда	Звезда	Шина

Больше всего протокол Ethernet похож на 10Base5 стандарта IEEE 802.3. Оба эти протокола используют конфигурацию типа "шина" с соединительным кабелем между конечными станциями и непосредственно сетевым оборудованием. В Ethernet такой кабель называется кабелем приемопередатчика. Он связан с приемопередатчиком, который соединен с физическим сетевым оборудованием (сегментом). Конфигурация IEEE 802.3 в общем такая же, но соединительный кабель нызывается интерфейсом блока доступа (AUI - attachment unit interface), а передатчик - блоком доступа к среде (MAU - medium attachment unit). В обоих случаях соединительный кабель подключается к интерфейсной плате (или устройству) внутри конечной станции.

Форматы блока данных

Форматы блока данных (или кадра) Ethernet и IEEE 802.3 показаны на Рис. 5-2.

Рис. 5-2 Форматы кадра Ethernet и IEEE 802.3

Оба кадра Ethernet и IEEE 802.3 начинаются с комбинации нулей и единиц, называемой преамбулой. Преамбула позволяет определить принимающим станциям начало кадра.

И в Ethernet, и в IEEE 802.3 байт (или октет) перед адресом получателя называется начальным разделителем кадра ( SOF - start-of-frame delimiter) . Этот байт заканчивается двумя единичными битами, которые синхронизируют получение частей кадра всеми станциями сети.

Следом идут поля адресов получателя и отправителя. И в Ethernet, и в IEEE 802.3 адреса состоят из 6 байт. Сами адреса хранятся аппаратно в интерфейсных платах. Первые 3 байта адреса IEEE определяются пользователем, а последние 3 байта специфицируются поставщиком. Адрес отправителя всегда односоставной (единственный), тогда как адрес получателя может быть односоставным, многосоставным (групповым), либо широковещательным (для всех узлов).

В кадрах Ethernet 2-байтное поле, следующее за адресом отправителя, называется типом кадра. Это поле указывает, какой протокол следующего уровня необходимо использовать для получения данных после того, как закончится процесс работы с сетью.

В кадрах сети IEEE 802.3 2-байтное поле после адреса отправителя называется полем длины, которое показывает количество байт данных, следуемых за ним . За блоком данных начинается поле кадровой проверочной последовательности (FCS - frame check sequence).

Таким образом, следом за полем типа/длины хранятся собственно сами данные кадра. После завершения процессов, связанных с физическим и канальным уровнями, эти данные в конце концов будут переданы протоколу верхнего уровня. В Ethernet такой протокол указывается полем типа. В случае IEEE 802.3, протокол верхнего уровня должен быть определен по полю данных, если это возможно. Если данные не заполняют минимальный 64-байтный объем, то в оставшуюся часть вставляются дополнительные "забойные" байты.

4-байтное FCS поле находится за полем данных и содержит значение циклической проверочной последовательности ( CRC - cyclic redundancy check). CRC создается передающим устройством и пересчитывается принимающим, чтобы проверить, не было ли возможных повреждений блока данных при передаче.

Вопрос №57

Операционная система (ОС) - это набор программ, предназначенных управлять различными системами компьютера, организовывать интерфейс между пользователем и компьютером.

Основная цель ОС, обеспечивающей работу ЭВМ в любом из описанных режимов, - динамическое распределение ресурсов и управление ими в соответствии с требованиями вычислительных процессов (задач).

Ресурсом является всякий объект, который может распределяться операционной системой между вычислительными процессами в ЭВМ. Различают аппаратные и программные ресурсы ЭВМ. К аппаратным ресурсам относятся микропроцессор (процессорное время), оперативная память и периферийные устройства; к программным ресурсам – доступные пользователю программные средства для управления вычислительными процессами и данными. Важнейшими программными ресурсами являются программы, входящие в систему программирования; средства программного управления периферийными устройствами и файлами; библиотеки системных и прикладных программ; средства, обеспечивающие контроль и взаимодействие вычислительных процессов (задач).

Операционная система распределяет ресурсы в соответствии с запросами пользователей и возможностями ЭВМ и с учетом взаимодействия вычислительных процессов. Функции ОС также реализуются рядом вычислительных процессов, которые сами потребляют ресурсы (память, процессорное время и др.) Вычислительные процессы, относящиеся к ОС, управляют вычислительными процессами, созданными по запросу пользователей.

 Считается, что ресурс работает в режиме разделения, если каждый из вычислительных процессов занимает его в течение некоторого интервала времени. Например, два процесса могут разделять процессорное время поровну, если каждому процессу дается возможность использовать процессор в течение одной секунды из каждых двух секунд. Аналогично происходит разделение всех аппаратурных ресурсов, но интервалы использования ресурсов процессами могут быть неодинаковыми. Например, процесс может получить в своё распоряжение часть оперативной памяти на весь период своего существования, но микропроцессор может быть доступен процессу только в течение одной секунды из каждых четырёх.

Операционная система является посредником между ЭВМ и её пользователем. Она делает работу с ЭВМ более простой, освобождая пользователя от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими. Операционная система осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение. Запрос отражает необходимые ресурсы и требуемые действия ЭВМ и представляется последовательностью команд на особом языке директив операционной системы. Такая последовательность команд называется заданием.

Существует несколько режимов работы ЭВМ, эти режимы имеют свои преимущества и недостатки.

Монопольный режим – один пользователь решает одну задачу. Это исторически первый режим работы ЭВМ. Первые машины были спроектированы только на такую работу. Этот режим отличается низким коэффициентом использования аппаратных ресурсов. Многозадачность увеличивает загрузку аппаратных средств. Средняя скорость обработки задачи увеличивается, но падает скорость обработки конкретной задачи.

Пакетная обработка – в этом режиме пользователь отделён от компьютера. Пользователь формирует пакет заданий, а оператор его реализует. В задании определены ресурсы, что позволяет построить график решения задачи. Пауз в работе меньше производительность увеличивается. Для решения повторяющихся задач – это оптимальный режим. Однако он неудобен для разработчиков программ, поскольку нет возможности непосредственной отладки программ.

Мультипрограммирование – пакетный, многозадачный режим с самой большой производительностью

Разделение времени – интерактивный многопользовательский режим. Организация интерактивной работы сразу многих пользователей, которые могут работать в диалоговом режиме с независимых терминалов с распределением ресурсов между пользователями для создания иллюзии независимости работы – вытесняющая многозадачность. Машинное время делиться на кванты, и они предоставляются пользователям по определённому закону. При больших задачах этот режим не эффективен. В отличие от других режимов компьютер много тратит на поддержку данного режима. В настоящее время область применения режима сократилась.

Режим реального времени. Во всех предыдущих режимах физическое время не влияло на выполнение задачи. Но компьютеры часто работают с реальными объектами. Существует ряд задач, где лимитировано время отклика. Для этого режима выпускаются специальные компьютеры – промышленные в особом исполнении. При этом процессор может оставаться универсальным, но могут применяться и специальные процессоры. Также применяются устройства связи с объектом (УСО). Ядро у таких систем простое, а периферия огромна – содержит множество датчиков и исполнительных устройств.

Постепенно возникла необходимость в работе компьютера на расстоянии. Например, телеуправление или сетевая работа. При этом надо только доставить сигнал в компьютер от удалённого терминала. Сначала использовались узкоспециальные режимы: файл – сервер, принтер – сервер и.т. д. С развитием техники появился режим клиент – сервер. В это режиме пользователь обращается к серверу, а сервер распределяет ресурсы для решения пользовательских запросов.

Вопрос №58