22 Оптические накопители

Оптические накопители предназначены для чтения и, как правило, записи/перезаписи с оптических дисков. Оптические диски представляют собой круглые и плоские по форме пластины из плотного материала (обычно, состоящие из поликарбоната) с нанесенными слоями, позволяющими хранить информацию в виде мельчайших ямок. Процесс считывания производится лучом лазера, который отражаясь от поверхности диска, попадает в фотоэлемент, где свет преобразуется в электрический сигнал, величина которого позволяет декодировать записанную информацию.

Наиболее распространенные форматы  оптических дисков для использования в персональных компьютерах– это CD,DVD, Blu-ray.

23 Устройства ввода — клавиатура, мышь, камера, микрофон, сканер, джойстик,

Билет 24.Устройства вывода данных.

Принтер. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатной копии текста или графики.

Плоттер-устройство для вывода крупногабаритных чертежей, плакатов и т.д под управлением компьютера.

Модем- устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи.

Монитор- устройство визуального отображения информации.

Факс- это устройство факсимильной передачи изображения по телефонной сети.

Аудиоадаптер - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук и выводить его с помощью наушников, гарнитур, колонок, микрофона.

Билет 25. Периферийные устройства ПК.

Периферийные устройства – это любые дополнительные и вспомогательные устройства, которые подключаются к ПК для расширения его функциональных возможностей. Следует отметить что 3 внешних устройства это монитор, мышь, клавиатура – не считаются периферийными т.к они необходимы для работы с ПК. Периферийные устройства подключаются к компьютеру при помощи портов которые встроены в заднюю панель системного блока компьютера.

+Билет 26. Логическая структура логического диска . (Boot, Fat.)

Логическое форматирование логических дисков.

Расширенный- раздел который может разбиваться на несколько логических дисков от D и до Z.

• Загрузочная запись- Boot Record

• Таблица размещения файлов (Fat-таблица,FileAllocationTable)

• Корневой каталог файла –Root Directoty

• Область данных

Загрузочный сектор логического диска

• Программа начальной загрузки

• Параметры писывающие характеристики логического диска

• Размер секторов диска в байтах

• Количество секторов на диске

• Количество секторов на дорожку

• Размер кластера

• Количество копииFat(обычно 2)и количество секторов занимаемых Fat

• Количество элементов в корневом каталоге

• Указатель типа магнитного носителя информации и т.д

FAT- таблица

Каждому кластеру в FAT ставится в соответствии элемент FAT с тем же номером. Число элементов FAT совпадает с числом кластеров на диске.

BootRecord- программа начальной загрузки ОС

• Параметры описывающие характер логического диска

• Размер секторов диска в байтах

• Количество копий FAT( обычно2)

• Количество копий в корневом каталоге

• Количество секторов на диске

• Указатель типа магнитного носителя информации

• Количество векторов занимающих FAT

+Билет 27. Логическая структура логического диска. Корневой каталог, подкаталоги.

Логическое форматирование логических дисков.

Расширенный- раздел который может разбиваться на несколько логических дисков от D и до Z.

• Загрузочная запись- BootRecord

• Таблица размещения файлов (Fat-таблица, FileAllocationTable)

• Корневой каталог файла –RootDirectoty

• Область данных

Загрузочный сектор логического диска

• Программа начальной загрузки

• Параметры описывающие характеристики логического диска

• Размер секторов диска в байтах

• Количество секторов на диске

• Количество секторов на дорожку

• Размер кластера

• Количество копии Fat(обычно 2)и количество секторов занимаемых Fat

• Количество элементов в корневом каталоге

• Указатель типа магнитного носителя информации и т.д

Корневой каталог- начальный каталог в структуре каталогов устройства внешней памяти, в котором могут храниться файлы и другие подкаталоги.

• Имя файла (8 байт)

• Расширение имени(3 байта)

• Двоичный код атрибутов файла (1 байт)

0-только для чтения;1-скрытый;2-системный;3- метка диска;4-подкаталог;5 флаг архивации;6 зарезервирован;7 зарезервирован.

• Резервное поле (10 байт)

• Код времени создания файла (2 байта)

• Код даты создания файла(2 байта)

• Номер первого кластера , занимаемого файлом- точка входа в FAT (2 байта)Размер файла (4 байта)

• Размер файла(4 байта)

+Билет 28 Логическая структура жёсткого диска. Разделы и логические диски.

Логическая структура жестких дисков несколько отличается от логической структуры гибких дисков. Минимальным адресуемым элементом жесткого диска является кластер, который может включать в себя несколько секторов. Размер кластера зависит от типа используемой таблицы FAT и от емкости жесткого диска.

На жестком диске минимальным адресуемым элементом является кластер, который содержит несколько секторов.

Таблица FAT16 может адресовать 216 = 65 536 кластеров. Для дисков большой емкости размер кластера оказывается слишком большим, так как информационная емкость жестких дисков может достигать 150 Гбайт.

Например, для диска объемом 40 Гбайт размер кластера будет равен:

40 Гбайт/65536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.

Файлу всегда выделяется целое число кластеров. Например, текстовый файл, содержащий слово "информатика", составляет всего 11 байтов, но на диске этот файл будет занимать целиком кластер, то есть 640 Кбайт дискового пространства для диска емкостью 150 Гбайт. При размещении на жестком диске большого количества небольших по размеру файлов они будут занимать кластеры лишь частично, что приведет к большим потерям свободного дискового пространства.

Эта проблема частично решается с помощью использования таблицы FAT32, в которой объем кластера принят равным 8 секторам или 4 килобайтам для диска любого объема.

В целях более надежного сохранения информации о размещении файлов на диске хранятся две идентичные копии таблицы FAT.

Преобразование FAT16 в FAT32 можно осуществить с помощью служебной программы Преобразование диска в FAT32, которая входит в состав Windows.

Разделы и логические диски.

Раздел (также иногда обозначаемый как том) — это область жесткого диска, которая может быть отформатирована под определенную файловую систему и обозначается одной буквой. Например, диск C на большинстве компьютеров с установленной системой Windows является разделом.

Основной (системный) раздел содержит системные файлы Windows. Системному разделу обычно присваивается буква C. В Windows первые три созданных раздела являются основными разделами. На компьютере может содержаться несколько основных разделов с собственной операционной системой. При этом загрузка происходит именно с того основного раздела, который в данный момент является активным.

Активный раздел – это основной раздел, с которого происходит загрузка компьютера.

Дополнительный раздел не содержит системные файлы, с него не загружается Windows. Основное предназначение такого раздела – для хранения личных файлов пользователя, музыки, графики, текстов, видео, игр и т.д. Преимущество хранения данных на разных разделах в том, что если из строя выйдет основной раздел, то будет достаточно переустановки Windows, в то время как остальная информация пользователя, записанная на дополнительном разделе, останется нетронутой.

В данной версии Windows при использовании Управления дисками, оснасткиКонсоли управления (ММС), для создания разделов на базовом диске, первые три созданных раздела являются основными разделами. Они могут использоваться для запуска операционной системы. При необходимости создания более трех разделов четвертый создается как дополнительный раздел.

Создание дополнительных разделов является способом обойти ограничение на количество основных разделов на базовом диске. Дополнительный раздел является контейнером, содержащим один или более логических дисков. Логические диски работают так же, как и основные разделы. Единственное отличие состоит в том, что с логических дисков невозможен запуск операционной системы.

Перед использованием жесткий диск необходимо разбить на разделы и отформатировать. На многих компьютерах жесткий диск представляет собой один раздел, равный по размеру всему жесткому диску. Разбиение жесткого диска на несколько меньших разделов необязательно, но может быть полезным для упорядочения информации на жестком диске. Некоторые пользователи предпочитают выделять разделы для системных файлов операционной системы Windows, программ и личной информации.

+Билет 29. Загрузка ОС.

При включении питания или перезагрузке ПК проходит стадию POST -Power On Self Test. В это время компьютер работает под управлением BIOSа. BIOS определяет конфигурацию ПК, которая записана в CMOSе.

Затем BIOS пытается обнаружить загрузочный диск. Порядок поиска загрузочного диска (флоппи-дисководы, жесткий диск, устройства CD-ROM) задается BIOS.

С жесткого диска загрузка происходит в два этапа. BIOS считывает главную загрузочную запись -MBR и передает ей управление. Программный код, находящийся в MBR просматривает таблицу разделов диска, находит активный раздел, загружает вторую часть загрузчика BootRecord. BootRecord содержит загрузочный код операционной системы. Этот код и осуществляет запуск ОС, по способу, данной операционной системы.

Как правило, главная загрузочная запись, не зависит от конкретной ОС. Например, на компьютерах семейства Intel одна и та же MBR служит для запуска WindowsNT/2000/XP, Windows 95/98 и их комбинаций с MS-DOS. Загрузочный сектор раздела BootRecord зависит как от операционной системы, так и от используемой файловой системы.

Загрузочный сектор распознает файловую систему, запускает специальную программу - загрузчик из корневой папки системного диска — NTLDR. Этот файл предназначен для инициализации загрузки собственно самой операционной системы.

Загрузчик собирает данные об аппаратной конфигурации, строит ее описание в памяти. На данном этапе производится загрузка некоторых драйверов из реестра. Реестр – это база данных параметров настройки системы и работающих в ней приложений. Затем NTLDR считывает специальный текстовый конфигурационный файл файл BOOT.INI, находящийся в корневом каталоге системного диска.

Файл BOOT.INI позволяет системе находить папку Windows, если она расположена не на системном разделе диска, управляет содержимым меню выбора операционной системы во время загрузки ПК, управляет самим процессом загрузки системы.

Файл BOOT.INI поддерживает загрузку множества версий ОС:

Windows NT/2000/XP, Windows 9X, MS DOS, атакже.OS/2, Linux, Unix. После этого уже начинается выполнение обычных программ из файлов, находящихся на диске, что и приводит к полной загрузке всей операционной системы и к возможности запускать прикладные программы.

+Билет 30. Основные уровни программной конфигурации. Системное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение обеспечивает согласованное взаимодействие устройств компьютера и создает условия для выполнения остальных программ. Самой важной частью системного программного обеспечения является операционная система – программа, необходимая для работы компьютера. Операционная система выполняет следующие функции:

• обеспечение пользовательского интерфейса, то есть программных средств диалога человека и компьютера;

• управление выполнением других программ на компьютере, в том числе организация их доступа к устройствам (процессору, памяти, устройствам ввода-вывода);

• управление хранением информации на компьютере в виде иерархической системы папок, содержащих файлы.

Можно сказать, что операционная система является средой, в которой выполняются остальные программы.

К системному программному обеспечению относятся также драйверы – программы управляющие работой устройств ввода-вывода и некоторых других устройств, позволяющие настраивать параметры их работы. Драйверы обычно поставляются вместе с устройствами. Комплект наиболее распространенных драйверов поставляется вместе с операционной системой.

В состав системного программного обеспечения входят также антивирусы и другие программы, связанные с обслуживанием компьютера. Системные программы часто называют утилитами (от лат. utilis – полезный).

Уровни программной конфигурации ПК. Программная конфигурация ПК многоуровневая. Это связано с тем, что требования к программам, предназначенным для работы с устройствами, существенно отличаются от требований к программам, предназначенным для работы с людьми. Общий принцип такой: чем ниже уровень программ, тем больше они работают с устройствами и меньше с человеком. Этот принцип соблюдается во всей компьютерной технике от отдельного ПК до всемирной компьютерной сети Интернет.

Программы самого низкого уровня работают только с устройствами. Программы промежуточных уровней работают с программами нижнего уровня и программами верхних уровней. Человек имеет к ним ограниченный доступ. Программы верхних уровней работают с человеком и программами нижележащих уровней.

Билет 31. Служебное программное обеспечение.

Служебное программное обеспечение

• Файловые менеджеры (FAR Manager)

• Программы обслуживания магнитных дисков (CHKDSK, SCANDISK)

• Программы, предназначенные для архивации

(Классические форматы сжатия данных:

.zip; .arj; .rar)

• Программы записи компакт-дисков (Nero)

• Программы просмотра и конвертации (AdobeReader *.pdf)

• Программы обнаружения и защиты от вирусов

Билет 32.Инструментальное программное обеспечение.

Инструмента́льноепрогра́ммноеобеспе́чение — программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ. Обычно этот термин применяется для акцентирования отличия данного класса ПО от прикладного и системного программного обеспечения.

Инструментальное ПО или системы программирования - это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования.

компоненты:

1. Текстовый редактор для создания файла с исходным текстом программы.

2. Компилятор или интерпретатор.

3. Редактор связей или сборщик.

Как правило, итоговый файл имеет расширение .ЕХЕ или .СОМ.

Билет 33. Прикладное программное обеспечение.

Билет 34. Организация файловой структуры: создание, именование, переименование, удаление, перемещение, копирование файлов и каталогов.

Билет 35 Функция операционных систем: обеспечивание интерфейса пользователя, обслуживание файловой системы, управление установкой, исполнением и удалением приложений, обеспечение взаимодействий с аппаратным обеспечением.

Режимы работы с компьютером

Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что операционная система находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS (которые, в свою очередь, также основаны на использовании прерываний процессора) Опираясь на эти аппаратные прерывания, операционная система создает свой комплекс системных прерываний. Способность операционной системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается нами как диалоговый режим работы.

Виды интерфейсов пользователя

По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения, например нажатием клавиши ENTER. Для компьютеров платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством операционных систем под общим названием MS-DOS (версии от MS-DOS 1.0 до MS-DOS 6.2).

Графические операционные системы реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления.

В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши — графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши.

В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и многие другие).

Характер взаимодействия между активными и пассивными элементами управления выбирает сам пользователь. В его распоряжении приемы наведения указателя мыши на элемент управления, щелчки кнопками мыши и другие средства.

Обслуживание файловой структуры.

К функциям обслуживания относятся:

создание файлов

Файл - именнованная последовательность байтов произвольной длины. Создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе.

Имена файлов могут быть короткими и длинными. В ОС MSDOS имена файлов состояли максимум из 8 символов. В современных ОС полное имя файла (путь к файлу/имя файла.расширение) может содержать до 260 символов. Использование длинных имён имеет свои особенности:

- если в имени файла встречаются пробелы, их лучше заменить знаком _подчерка.

- В длинных именах файлов можно использовать символы любых алфавитов, но если документ готовиться для передачи - лучше воспользоваться латинскими символами.

Расширение имени файла указывает пользователю, исполняющей программе и ОС к какому типу относятся данные, содержащиеся в файле и в каком формате они записаны. ОС регистрирует типы файлов по расширению, поэтому расширения не являются частным делом пользователя. Приложения этих систем при создании нового файла предлагают выбрать имя, расширения же предлагается выбрать из списка, предлагаемого данным приложением.

создание каталогов(директорий)

Каталоги -важные элементы файловой структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам. Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней, каталог самого верхнего уровня - корневой каталог диска.

Имена каталогов задаются по тем же правилам, что и имена файлов, но в отличие от файлов, им не требуются расширения, т.к. в каталогах сохраняется информация для ОС зарегистрированных в данном каталоге файлах и каталогах. В графических системах каталоги называют также папками, каждому каталогу на диске соответствует папка в ОС.

навигация по файловой структуре

В иерархических структурах данных адрес объекта задаётся маршрутом(путём доступа), ведущим от вершины структуры к объекту. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все промежуточные каталоги разделяются символом "\"(обратныйслэш) в ОС Windows.

С:\Мои документы\Текущие\Рефераты\Операционные_системы.doc

переименование файлов и каталогов

копирование и перемещение файлов и каталогов

управление атрибутами файлов

Кроме имени и расширения файлов ОС хранит для каждого файла дату его создания(изменения) и несколько флаговых величин, называемых атрибутами файла. Всего атрибутов 4:

-Только для чтения - Readonly (можно только просматривать, нельзя вносить изменения)

-Скрытый - Hidden (не отображается на экране при проведении файловых операций)

-Системный - System (выполняет важные функции ОС, как правило, одновременно имеет атрибут скрытый)

-Архивный - Archive (остальные)

Еще одна функция системного администратора -- обслуживать файловые системы. Большая часть этой работы заключается в том, чтобы периодически проверять наличие в системе испорченных файлов или иных повреждений. Многие версии системы Linux также проверяют файловые системы во время загрузки.

Понятие многозадачности

Работа с приложениями составляет наиболее важную часть работы операционной системы. Это очевидно, если вспомнить, что основная функция операционной системы состоит в обеспечении интерфейса приложений с аппаратными и программными средствами вычислительной системы, а также с пользователем. С точки зрения управления исполнением приложений, различают однозадачные и многозадачные операционные системы.

Однозадачные операционные системы (например, MS-DOS) передают все ресурсы вычислительной системы одному исполняемому приложению и не допускают ни параллельного выполнения другого приложения (полная многозадачность), ни его приостановки и запуска другого приложения (вытесняющаямногозадачность). В тоже время параллельно с однозадачными операционными системами возможна работа специальных программ, называемых резидентными. Такие программы не опираются на операционную систему, а непосредственно работают с процессором, используя его систему прерываний.

Большинство современных графических операционных систем — многозадачные. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между задачами и обеспечивают:

� возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений; » возможность обмена данными между приложениями;

� возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.

Установка приложений

Для правильной работы приложений на компьютере они должны пройти операцию, называемую установкой. Необходимость в установке связана с тем, что разработчики программного обеспечения не могут заранее предвидеть особенности аппаратной и программной конфигурации вычислительной системы, на которой предстоит работать их программам. Таким образом, дистрибутивный комплект (установочный пакет) программного обеспечения, как правило, представляет собой не законченный программный продукт, а полуфабрикат, из которого в процессе установки на компьютере формируется полноценное рабочее приложение. При этом осуществляется привязка приложения к существующей аппаратно-программной среде и его настройка на работу именно в этой среде.

Устаревшие операционные системы (например, MS-DOS) не имеют средств для управления установкой приложений. Единственное средство, которое они предоставляют, — возможность запуска устанавливающей программы, прилагаемой к дистрибутивному комплекту. Такая установка отличается крайней простотой, но и невысокой надежностью, поскольку правильность привязки приложения к окружающей программно-аппаратной среде зависит от того, насколько разработчик устанавливающей программы сумел заранее предусмотреть возможные варианты конфигурации вычислительной системы конкретного пользователя.

Современные графические операционные системы берут на себя управление установкой приложений. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между приложениями, обеспечивают доступ устанавливаемых приложений к драйверам устройств вычислительной системы, формируют общие ресурсы, которые могут использоваться разными приложениями, выполняют регистрацию установленных приложений и выделенных им ресурсов.

Удаление приложений

Процесс удаления приложений, как и процесс установки, имеет свои особенности и может происходить под управлением вычислительной системы. В таких операционных системах, где каждое приложение самообеспечено собственными ресурсами (например, в MS-DOS), его удаление не требует специального вмешательства операционной системы. Для этого достаточно удалить каталог, в котором размещается приложение, со всем его содержимым.

В операционных системах, реализующих принцип совместного использования ресурсов (например, в Windows 95/98), процесс удаления приложений имеет особенности. Нельзя допустить, чтобы при удалении одного приложения были удалены ресурсы, на которые опираются другие приложения, даже если эти ресурсы были когда-то установлены вместе с удаляемым приложениям. В связи с этим удаление приложений происходит под строгим контролем операционной системы. Полнота удаления и надежность последующего функционирования операционной системы и оставшихся приложений во многом зависят от коСредства аппаратного обеспечения вычислительной техники отличаются гигантским многообразием. Существуют сотни различных моделей видеоадаптеров, звуковых карт, мониторов, принтеров, сканеров и прочего оборудования. Ни один разработчик программного обеспечения не в состоянии предусмотреть все варианты взаимодействия своей программы, например, с печатающим устройством.

Гибкость аппаратных и программных конфигураций вычислительных систем поддерживается за счет того, что каждый разработчик оборудования прикладывает к нему специальные программные средства управления — драйверы. Драйверы имеют точки входа для взаимодействия с прикладными программами, а диспетчеризация обращений прикладных программ к драйверам устройств — это одна из функций операционной системы. Строго говоря, выпуская устройство, например модем, его разработчик прикладывает к нему несколько драйверов, предназначенных для основных операционных систем, как-то: Windows 95/98, Windows NT, MS-DOS и т. п.

В операционных системах MS-DOS драйверы устройств загружаются какрезидент-ные программы, напрямую работающие с процессором и другими устройствами материнской платы. Здесь участие операционной системы сводится лишь к тому, чтобы предоставить пользователю возможность загрузки драйвера — далее он сам перехватывает прерывания, используемые для обращения к устройству, и управляет его взаимодействием с вызывающей программой. Загрузка драйверов устройств может быть ручной (после первоначальной загрузки компьютера пользователь сам выдает команды на загрузку драйверов) или автоматической, когда команды на загрузку и настройку драйверов включаются в состав файлов, автоматически читаемых при загрузке компьютера. В MS-DOS такие файлы называются файлами конфигурации; их всего два — это файлы autoexec.bat и config.sys. В них прежде всего включают команды загрузки драйвера мыши, дисковода CD-ROM, звуковой карты, расширенной памяти (оперативная память, лежащая за пределами 1 Мбайт, рассматривается в MS-DOS как дополнительное устройство и требует специального драйвера), а также прочих устройств.

В таких операционных системах, как Windows 95/98 и Windows NT, операционная система берет на себя все функции по установке драйверов устройств и передаче им управления от приложений. Во многих случаях операционная система даже не нуждается в драйверах, полученных от разработчика устройства, а использует драйверы из собственной базы данных.

Наиболее современные операционные системы Windows 95/98 позволяют управлять не только установкой и регистрацией программных драйверов устройств, но и процессом аппаратно-логического подключения. Каждое подключенное устройство может использовать до трех аппаратных ресурсов устройств материнской платы: адресов внешних портов процессора, прерываний процессора и каналов прямого доступа к памяти. Если устройство подключается к материнской плате через шину PC/, то есть техническая возможность организовать между ним и материнской платой обратную связь. Это позволяет операционной системе анализировать требования устройств о выделении им ресурсов и гибко реагировать на них, исключая захват одних и тех же ресурсов разными устройствами. Такой принцип динамического распределения ресурсов операционной системой получил название plug-and-play, а устройства, удовлетворяющие этому принципу, называются самоустанавливающимися.

Если же устройство подключается к устаревшей шине ISA и не является самоустанавливающимся, то в этом случае операционная система не может динамически выделять ему ресурсы, но, тем не менее, при распределении ресурсов для самоустанавливающихся устройств, она учитывает ресурсы, захваченные им.

Билет 36. Функции операционных систем: Обслуживание компьютера.

Обслуживание компьютера - одна из важных функций ОС.

Средства проверки диска бывают двух типов - проверка целостности файловой структуры и проверка физической поверхности диска. Ошибки файловой структуры устраняются средствами ОС. Физические дефекты ОС локализует и исключает их из активной работы. Возможность ошибок файловой системы зависит от её типа. Например, схема организации работы в NTFS вообще исключает воз можность появления ошибок в файловой структуре. В системе FAT часто появляются ошибки типа "потерянных кластеров" или "общих кластеров".

Билет 37.Классификация прикладного программного обеспечения.

Прикладное программное обеспечение предназначено для решения задач, возникающих в повседневной жизни. Прикладные программы нацелены на непосредственное общение с пользователем. Для этих целей они должны иметь интуитивно понятный и привлекательный интерфейс. Управление прикладными программами стараются приблизить к упрвлению реальными объектами, с которыми пользователь встречается в жизни.

Существует много различных классификаций прикладного ПО. Они зависят от того признака, который был взят классификатором за основу. Так как сфера действия прикладных программ постоянно расширяется, охватывая все время новые стороны человеческой жизни, то и классификация постоянно добавляется и расширяется, а иногда, видоизменяется. Можно предложить классификация по характеру взаимодействия пользователя с программой. Предположительна она будет больше соответствовать проведению четких границ между различным прикладным ПО.

Досуг

Обучение

Творчество

Просмотр

К программам для проведения досуга можно отнести видео и аудио проигрыватели, компьютерные игры и тому подобное. С помощью такого ПО можно неплохо отдохнуть. Но, что касается компьютерных игр, то они очень сильно затягивают и надолго. И после того, как игра окончена, вместо расслабления ощущаешь усталость. Поэтому не стоит уделять им много времени.

Программы для обучения предназначены как для изучения пользователем какой-либо примудрости, так и для получения сведений о пользователе (например, программы тестирования). Иногда ПОтакого типа может сразу объединять эти две функции. Например, в программах обучения любому школьному предмету, может содержаться функция контроля усвоенных знаний. Но функция контроля знаний может быть воплощена в отдельную программу тестирования пользователей. Иногда обучающие программы пересекаются по своему содержанию с ПО, предназначенным для проведения досуга. Или последние могут быть использованы для обучения.

Симуляция физической реальности, применяемая в компьютерных играх, используется и в качестве тренажеров для обучения упрвления различными транспортными средствами. В медиа и аудио проигрывателях можно просматривать и прослушивать обучающие ролики. Поэтому происходит своеобразное стирание границ между классами прикладного ПО. Зачастую, при создании программ до конца не известна область их примениния, которая может расширяться благодаря фантазии пользователей. Никто же не предполагал, что дачники будут использовать туалетную бумагу, наклеивая на нее семена овощей, для их упорядочивания на грядках.

Самое широкое распространения получили программы, которые были отнесены к классу "Творчество". С помощью этого ПО можно создавать новые файлы. Прикладных программ третьего калсса очень много: текстовые, аудио и видео редакторы; программы создания графического изображения как в растровом, так и в векторном виде; программы создания электронных таблиц, баз данных; программы клиенты для электронной почты; проведение и ускорение расчетов.

К четвертому классу относятся программы, предназначенные для просмотра различных файлов. К ним можно отнести веб-браузеры, программы просмотра изображений и текста. Это могут быть и различные программы управления предприятием, в которых можно легко получать информацию из базы данных и своевременно принимать решение. Близки к этому классу и программы для просмотра видео и аудио материала. Не стоит забывать, что многие программы для просмотра графического изображениям снабжены возможностью и его редактирования, что характерно для программ третьего класса.

Совсем не удивительно, что многие программы трудно связать с каким-то конкретным классом. Это черта склоности человека к объединения в одном предмете различных функций. Так принтер и плоттер при своем создании имели принципиально различное устройство и способ построения изображения на бумаге. Но по мере развития технологий печати изображений, слились в устройство, работающее по одному принципу. Теперь принтер без труда печает и фотографии, для проявления которых раньше надо было затратить много времени на проведение трудоемких операций. Мобильный телефон совмещает в себе, кроме функции телефона, записную книжку, аудио и видео проигрыватель, компьютер с возможностью подключения к Интернет и многое другое.

По тому же принципу развиваются и прикладные программы. ОбычныйWord совмещает в себе функции текстового редактора, просмотра текстовых файтол и обучения работе с этой программой. Возможно появления и компьютерных игр, в которых пользователь с помощью встроенного приложения будет создавать своих новых персонажей по установленным правилам. Во многих симуляторах имеется режим обучения, которое можно пройти перед тем, как приниматься за игру. Но программы, включющие в себя много функций под силу большому коллективу программистов. А отдельным любителям для демонстрирования своих способностей придется все равно создавать прикладное ПО, специализированное для решения конкретной задачи.

Билет 38. Классификация служебных программных средств.

1. Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С их помощью выполняется большинство операций согласно обслуживанию файловой структуры копирования, перемещения, переименования файлов, создания каталогов (папок), уничтожения объектов, поиск файлов и навигация в файловой структуре. Базовые программные средства содержатся в составе программ системного уровня и устанавливаются вместе с операционной системой.

2. Средства сжатие данное (архиваторы).Предназначенные для создания архивов. Архивные файлы имеют повышенную плотность записи информации и соответственно, эффективнее используются носители информации.

3. Средства диагностики. Предназначенные для автоматизации процессов диагностирования программного и аппаратного обеспечения. Их используют для исправления ошибок и для оптимизации работы компьютерной системы.

4. Программы инсталляции (установление). Предназначенные для контроля за добавлением в текущую программную конфигурацию нового программного обеспечения. Они следят за состоянием и изменением программной среды, фиксируют и протоколируют образования новых связей. Простые средства управления установлением и уничтожением программ содержатся в составе операционной системы, могут использоваться и дополнительные служебные программы.

5. Средства коммуникации. Позволяют устанавливать комбинации с отдаленными компьютерами, передают известие электронной почтой, пересылают файловые сообщения и тому подобное.

6. Средства пересмотра и воссоздания. Преимущественно для работы с файлами, их должны загрузить в «родную» прикладную систему и внести необходимые исправления.

7. Средства компьютерной безопасности. К ним относятся виды пассивной и активной защиты данных их повреждения, несанкционированного доступа, пересмотра и изменения данных. Средства пассивной защиты — это служебные программы, предназначенные для резервного копирования. Средства активной защиты — антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их пересмотра и изменения используют специальные системы..

На IBM-сумисних компьютерах в большинстве случаев установлена операционная порядок MS–DOS (MicrosoftDiskOperatingSystem), разработанная фирмой Microsoftalias всякий из аналогов этой операционной системы, разработанных другими фирмами, например: PC DOS, разработанная фирмой IBM; Novell DOS, созданная фирмой Novell. Существуют более мощные операционные системы семьи UNIX, Os/2, Windows 95.

Помощником пользователя в общении с компьютером выступают также замечательные программы – операционные оболочки. На IBM-совместимых компьютерах стоит одна из наиболее популярных оболочек – NortonCommander. Любой пользователь, работающий на IBM-совместимом компьютере, знает эту программную оболочку.

Особенный класс представляет программа-оболочка Windows, которая была разработана фирмой Microsoft . Создавая эту оболочку, разработчики старались максимально облегчить взаимодействие пользователя с компьютером: Windows общается с пользователем ссквозь небольшие рисунки, которые называются пиктограммами, иконами (от английского icon).

Системные утилиты – общество программ которая включает в себя программы обслуживания дисков, архиваторы, программы тестирования оборудования и борьбы с вирусами.

Билет 39. Операционные системы и их характеристики.

Различают три типа операционных систем (ОС) общего назначения: поддерживающие однопрограммный режим работы и диалоговый способ общения, обеспечивающие пакетную обработку задач в режиме мультипрограммирования и операционные системы разделения времени.

1. Операционные системы общего назначения, поддерживающие однопрограммный режим работы и диалоговый способ общения включают в себя средства, обеспечивающие ввод и вывод информации, управляют работой системных обрабатывающих программ - трансляторов, редакторов, предоставляют пользователю сведения о ходе выполнения задач, обеспечивают работу с библиотеками. Обычно такие операционные системы называют мониторными. Они не повышают производительности ЭВМ, но позволяют программисту вмешиваться в ход выполнения задания, что резко повышает производительность его работы, особенно на этапе отладки программ.

2 Операционные системы общего назначения, обеспечивающие пакетную обработку задач в режиме мультипрограммирования применяются в ВС средней и большой производительности. В RAM ЭВМ одновременно находится несколько системных и пользовательских задач, и когда одна из них обрабатывается процессором, то для остальных осуществляются необходимые обмены с внешним устройством (ВУ).Эффективность использования ВС при этом во многом зависит от состава пакета задач, подлежащих выполнению, так как могут возникать ситуации, когда все задачи находятся в состоянии ожидания и процессор простаивает ( в условиях потока отладочных задач, каждая из которых характеризуется многократными обменами и незначительным временем, затрачиваемым собственно на счет). Эффективность работы пользователя при этом невысокая, так как в условиях пакетной обработки задач он не имеет возможности вмешиваться в процесс выполнения своей программы.Рассмотрим основные функции ОС общего назначения, обеспечивающей мультипрограммный режим обработки задач.Операционная система должна выполнять рациональное планирование работ по обработке всех поступающих задач (комплекс мероприятий по вводу задач в ЭВМ, распознаванию их характеристик, размещению всех входных наборов данных на внешних носителях, организации входных и выходных очередей).

Как правило, задачи из входного потока данных, прочитанного одним из внешних устройств (ВУ), не сразу попадают в RAM ЭВМ, а размещаются на устройствах внешней памяти. В режимах пакетной обработки задачи выстраиваются в очередь (входную очередь), место задачи в очереди определяется ее приоритетом. Перенос задачи из очереди в RAM ЭВМ происходит автоматически.

При реализации комплекса мероприятий, выполняемого ОС непосредственно перед началом решения задачи, главное внимание уделяется предоставлению всех необходимых для решения задачи ресурсов ВС (области RAM, места на диске, требующихся наборов данных и т.п.)Если для решения очередной задачи не хватает ресурсов, ОС должна принять одно из следующих решений: отобрать часть ресурсов у какой - либо другой задачи, выполнявшейся в данный момент и менее приоритетной; подождать, пока какая-нибудь из решаемых задач завершится и освободит требуемый ресурс; пропустить вне очереди ту задачу, чья очередь еще не подошла, но для выполнения которой ресурсов достаточно.

3. Операционные системы разделения времени позволяют реализовать возможность повышения производительности труда пользователя за счет его доступа к своей задаче в процессе ее выполнения и повышения производительности ВС за счет мультипрограммирования. Режим разделения времени создает иллюзию одновременного доступа нескольких пользователей ко всем вычислительным ресурсам ВС. Каждый пользователь общается с системой так, как если бы ему одному принадлежали все вычислительные ресурсы: он может остановить выполнение своей задачи в нужном месте, просмотреть требуемые области RAM, с заданного места выполнить свою программу по командам и т.д. На самом же деле каждый пользователь получает для своей задачи достаточную зону RAM, процессор и прочие вычислительные ресурсы только в течение определенного и достаточно малого интервала времени, как уже говорилось выше - кванта.

Пропускная способность ВС в режиме разделения времени ниже, чем при обработке задач в режиме мультипрограммирования, из-за накладных расходов ОС, вызванных частыми переключениями процессора и главным образом многочисленными переносами задач из RAM на жесткий диск и обратно, то есть свопингами. Во многих пользовательских системах режим разделения времени сочетается с пакетной обработкой задач в режиме мультипрограммирования. В этом случае RAM ЭВМ разделяется на зону для пакетной обработки и на зону (или несколько зон в зависимости от емкости RAM) для выполнения задач в режиме разделения времени. Такое сочетание позволяет загружать процессор даже в ситуациях, когда все пользователи режима разделения времени остановят выполнение своих задач. Такие системы используются при решении научно- технических задач. При этом главное назначение таких ОС - обеспечение более высокой эффективности использования всех вычислительных ресурсов ВС и достижение максимальных удобств в работе пользователя. Однако использование операционных систем общего назначения в условиях работы конкретного пользователя часто означает явную избыточность многих системных средств. В таких случаях применяют ОС специального назначения.

Билет 40. Вопросы компьютерной безопасности. Защита от компьютерных вирусов.

Понятие о компьютерной безопасности --В вычислительной технике понятие безопасности является весьма широким. Оно подразумевает и надежность работы компьютера, и сохранность ценных данных, и защиту информации от внесения в нее изменений неуполномоченными лицами, и сохранение тайны переписки в электронной связи. Разумеется, во всех цивилизованных странах на страже безопасности граждан стоят законы, но в сфере вычислительной техники правоприменительная практика пока развита недостаточно, а законотворческий процесс не успевает за развитием технологий, поэтому надежность работы компьютерных систем во многом опирается на меры самозащиты.

Компьютерный вирус — это программный код, встроенный в другую программу, или в документ, или в определенные области носителя данных и предназначенный для выполнения несанкционированных действий на несущем компьютере.

Основными типами компьютерных вирусов являются:

программные вирусы; загрузочные вирусы; макровирусы.

К компьютерным вирусам примыкают и так называемые троянские кони (троянские программы, троянцы).

Программные вирусы. Программные вирусы — это блоки программного кода, целенаправленно внедренные внутрь других прикладных программ. При запуске программы, несущей вирус, происходит запуск имплантированного в нее вирусного кода. Работа этого кода вызывает скрытые от пользователя изменения в файловой системе жестких дисков и/или в содержании других программ. Так, например, вирусный код может воспроизводить себя в теле других программ — этот процесс называется размножением. По прошествии определенного времени, создав достаточное количество копий, программный вирус может перейти к разрушительным действиям — нарушению работы программ и операционной системы, удалению информации, хранящейся на жестком диске. Этот процесс называется вирусной атакой.

Считается, что никакой вирус не в состоянии вывести из строя аппаратное обеспечение компьютера. Однако бывают случаи, когда аппаратное и программное обеспечение настолько взаимосвязаны, что программные повреждения приходится устранять заменой аппаратных средств.

Программные вирусы поступают на компьютер при запуске непроверенных программ, полученных на внешнем носителе (гибкий диск, компакт-диск и т. п.) или принятых из Интернета. Особое внимание следует обратить на слова при запуске. При обычном копировании зараженных файлов заражение компьютера произойти не может. В связи с этим все данные, принятые из Интернета, должны проходить обязательную проверку на безопасность, а если получены незатребованные данные из незнакомого источника, их следует уничтожать, не рассматривая. Обычный прием распространения «троянских» программ — приложение к электронному письму с «рекомендацией» извлечь и запустить якобы полезную программу.

Загрузочные вирусы. От программных вирусов загрузочные вирусы отличаются методом распространения. Они поражают не программные файлы, а определенные системные области магнитных носителей (гибких и жестких дисков). Кроме того, на включенном компьютере они могут временно располагаться в оперативной памяти.

Обычно заражение происходит при попытке загрузки компьютера с магнитного носителя, системная область которого содержит загрузочный вирус. Так, например, при попытке загрузить компьютер с гибкого диска происходит сначала проникновение вируса в оперативную память, а затем в загрузочный сектор жестких дисков. Далее этот компьютер сам становится источником распространения загрузочного вируса.

Способы защиты от компьютерных вирусов Одним из основных способов борьбы с вирусами является своевременная профилактика. Чтобы предотвратить заражение вирусами и атаки троянских коней, необходимо выполнять некоторые рекомендации:

Не запускайте программы, полученные из Интернета или в виде вложения в сообщение электронной почты без проверки на наличие в них вируса

Необходимо проверять все внешние диски на наличие вирусов, прежде чем копировать или открывать содержащиеся на них файлы или выполнять загрузку компьютера с таких дисков

Необходимо установить антивирусную программу и регулярно пользоваться ею для проверки компьютеров. Оперативно пополняйте базу данных антивирусной программы набором файлов сигнатур вирусов, как только появляются новые сигнатуры

Необходимо регулярно сканировать жесткие диски в поисках вирусов. Сканирование обычно выполняется автоматически при каждом включении ПК и при размещении внешнего диска в считывающем устройстве. При сканировании антивирусная программа ищет вирус путем сравнения кода программ с кодами известных ей вирусов, хранящихся в базе данных

создавать надежные пароли, чтобы вирусы не могли легко подобрать пароль и получить разрешения администратора. Регулярное архивирование файлов позволит минимизировать ущерб от вирусной атаки

Основным средством защиты информации – это резервное копирование ценных данных, которые хранятся на жестких дисках

Существует достаточно много программных средств антивирусной защиты. Современные  антивирусные программы состоят из модулей:

Эвристический модуль – для выявления неизвестных вирусов

Монитор – программа, которая постоянно находится в оперативной памяти ПК

Устройство управления, которое осуществляет запуск антивирусных программ и обновление вирусной базы данных и компонентов

Почтовая программа (проверяет электронную почту)

Программа сканер – проверяет, обнаруживает и удаляет фиксированный набор известных вирусов в памяти, файлах и системных областях дисков

Сетевой экран – защита от хакерских атак

К наиболее эффективным и популярным антивирусным программам относятся:  Антивирус Касперского 7.0, AVAST, NortonAntiVirus и многие другие.

Билет 41. Локальные сети и их топология.

Топологии локальных сетей можно описывать как с физической, так и с логической точки зрения. Физическая топология описывает геометрическое упорядочение компонентов локальной сети. Топологию нельзя рассматривать как обычную схему сети. Это теоретическая конструкция, которая графически передает форму и структуру локальной сети.

Логическая топология описывает возможные способы соединения между парами взаимодействующих конечных точек. С помощью логической топологии удобно определять наборы конечных точек, которые в состоянии взаимодействовать друг с другом, а также пары конечных точек, взаимодействующие с помощью непосредственного физического соединения. В этой главе внимание сосредоточено исключительно на физических топологиях.

Основные топологии

Существует три основные физические топологии: шинная (bus), кольцевая (ring) и звездообразная (star). Каждая топология продиктована определенной технологией кадров локальной сети. Например, сети Ethernet (по определению) исторически используют звездообразные топологии. Использование коммутации на уровне кадров изменило положение вещей. Все локальные сети, применяющие упомянутый тип коммутации, вне зависимости от типа кадров или метода доступа к среде передачи построены на основе одной и той же топологии. С недавнего времени коммутируемую топологию можно считать полноправным членом привычного трио основных топологий локальных сетей.

Шинная топология

Шинная топология (см. рисунок 5.1) соответствует соединению всех сетевых узлов в одноранговую сеть с помощью единственного открытого (open-ended) кабеля. Кабель должен оканчиваться резистивной нагрузкой - так называемыми оконечными резисторами (terminatingresistors). Единственный кабель в состоянии поддерживать только один канал. В данной топологии кабель называют шиной (bus).

Типичная шинная топология предполагает использование единственного кабеля без дополнительных внешних электронных устройств с целью объединения узлов в одноранговую сеть. Все подключенные устройства прослушивают трафик шины и принимают только те пакеты, которые адресованы им. Отсутствие необходимости использования сложных внешних устройств (например, повторителей) в значительной степени упрощает процедуру развертывания шинной локальной сети. Затраты на развертывание также будут незначительными. К недостаткам данной топологии можно отнести ограниченные функциональные возможности, а также недостаточные расстояния передачи данных и расширяемость.

Данную топологию целесообразно применять только в небольших локальных сетях. Поэтому использующие шинную топологию современные коммерческие продукты ориентированы на развертывание недорогой одноранговой сети с ограниченными функциональными возможностями. Такие продукты предназначены для домашних сетей и сетей небольших офисов.

Единственным исключением являлась локальная сеть TokenBus, соответствующая спецификации IEEE 802.4. Эта технология была достаточно здравой и детерминистической, во многом напоминая стандарт TokenRing. Тем не менее сети стандарта TokenBus использовали не кольцевую, а шинную топологию.

Стандарт TokenBus не пользовался популярностью на рынке. Для его реализации приходилось использовать специальную проводку. Технологические усовершенствования других стандартов и топологий локальных сетей сделали эту сложную шинную топологию устаревшей.

Кольцевая топология

Кольцевая топология впервые была реализована в простых одноранговых локальных сетях. Каждая рабочая станция соединялась с двумя ближайшими соседями (см. рисунок 5.2). Общая схема соединения напоминала замкнутое кольцо. Данные передавались только в одном направлении. Каждая рабочая станция работала как ретранслятор, принимая и отвечая на адресованные ей пакеты и передавая остальные пакеты следующей рабочей станции, расположенной «ниже по течению».

РИСУНОК 5.1. Пример шинной топологии.

РИСУНОК 5.2.Одноранговая кольцевая топология.

В первоначальном варианте кольцевой топологии локальных сетей использовалось одноранговое соединение между рабочими станциями. Поскольку соединения такого типа имели форму кольца, они назывались замкнутыми (closed). Преимуществом локальных сетей этого типа является предсказуемое время передачи пакета адресату. Чем больше устройств подключено к кольцу, тем дольше интервал задержки. Недостаток кольцевой топологии в том, что при выходе из строя одной рабочей станции прекращает функционировать вся сеть.

После появления архитектуры TokenRing, разработанной корпорацией IBM и стандартизированной впоследствии в спецификации IEEE 802.5, первые примитивные версии кольцевой архитектуры были признаны несостоятельными. Архитектура TokenRing отступила от одноранговой схемы соединений в пользу ретранслирующего концентратора. Отказ от топологии однорангового кольца в значительной степени повысил устойчивость всей сети к отказам отдельных рабочих станций. Сети архитектуры TokenRing, несмотря на свое название, реализуют топологию звезды и циклический метод доступа (см. рис. 5.3).

Реализующие звездообразную топологию локальные сети в состоянии поддерживать цикличный метод доступа. Проиллюстрированная на этом рисунке сеть TokenRing представляет собой виртуальное кольцо, образованное методом доступа по алгоритму циклического обслуживания (round-robinaccessmethod). Сплошные линии соответствуют физическим соединениям, а штриховые обозначают направление логического потока данных.

Если рассматривать функциональное устройство, достаточно сказать, что маркер доступа циклически передается между конечными сетевыми устройствами. В результате большинство людей совершенно искренне относят архитектуру TokenRing к кольцевой топологии, хотя на самом деле эта архитектура близка к звездообразной топологии.

РИСУНОК 5.3. Звездно-кольцевая топология.

Топология типа «звезда»

Локальные сети звездообразной топологии объединяют устройства, которые как бы расходятся из общей точки - концентратора (см. рис. 5.4). Если мысленно представить концентратор в качестве звезды, соединения с устройствами будут напоминать ее лучи - отсюда и название топологии. В отличие от кольцевых топологий, физических или виртуальных каждому сетевому устройству предоставлено право независимого доступа к среде передачи. Такие устройства вынуждены совместно использовать доступную полосу пропускания концентратора. Примером локальной сети звездообразной топологии является Ethernet.

Небольшие локальные сети, реализующие звездообразную топологию, в обязательном порядке используют концентратор. Любое устройство в состоянии обратиться с запросом на доступ к среде передачи независимо от других устройств.

Звездообразные топологии широко используются в современных локальных сетях. Причиной такой популярности является гибкость, возможность расширения и относительно низкая стоимость развертывания по сравнению с более сложными топологиями локальных сетей со строгими методами доступа к среде передачи данных. Рассматриваемая архитектура не только сделала шинные и кольцевые топологии принципиально устаревшими, но и сформировала базис для создания следующей топологии локальных сетей - коммутируемой.

Коммутируемая топология

Коммутатор (switch) является многопортовым устройством канального уровня (второй уровень справочной модели OSI). Коммутатор «изучает» МАС-адреса и накапливает данные о них во внутренней таблице. Между автором кадра и предполагаемым получателем коммутатор создает временное соединение, по которому и передается кадр.

В стандартной локальной сети, реализующей коммутируемую топологию, все соединения устанавливаются через коммутирующий концентратор (switchinghub), что и проиллюстрировано на рисунке 5.5. Каждому порту, а следовательно, и подключенному к порту устройству, выделена собственная полоса пропускания. Первоначально принцип действия коммутаторов основывался на передаче кадров в соответствии с МАС-адресами, однако технологический прогресс внес свои коррективы. Современные устройства в состоянии коммутировать ячейки (пакеты кадров, имеющие фиксированную длину и соответствующие второму уровню структуры передачи данных). Кроме того, коммутаторы поддерживают протоколы третьего уровня, а также распознают IP-адреса и физические порты коммутатора-концентратора.

РИСУНОК 5.4. Звездообразная топология.

РИСУНОК 5.5. Коммутируемая топология.

РИСУНОК 5.6. Объединенные в последовательную цепочку концентраторы.

Коммутаторы повышают производительность локальной сети двумя способами. Первый способ заключается в расширении полосы пропускания, доступной сетевым устройствам. Например, коммутатор-концентратор Ethernet с восемью портами обладает таким же количеством отдельных доменов по 10 Мбит/с каждый, обеспечивая суммарную пропускную способность 80 Мбит/с.

Второй способ повышения производительности локальной сети сводится к уменьшению количества устройств, которые вынуждены использовать все сегменты полосы пропускания. В каждом выделенном коммутатором домене находятся только два устройства: собственно сетевое устройство и порт коммутатора-концентратора, к которому оно подключено. Вся полоса пропускания 10 Мбит/с принадлежит двум устройствам сегмента. В сетях, которые не поддерживают конкурирующие методы доступа к среде передачи, например, в TokenRing или FDDI, область циркуляции маркера будет ограничена меньшим количеством сетевых устройств.

Открытым вопросом остается изоляция трафика в больших сетях. Приемлемая производительность поддерживается исключительно сегментацией конфликтных, но не передающих доменов. Чрезмерно насыщенный трафик в значительной степени снижает производительность локальной сети.

Выбор подходящей топологии

Четыре рассмотренные топологии можно считать элементарными блоками для построения локальных сетей. Их можно комбинировать всевозможными способами и расширять. При выборе топологии следует учитывать в первую очередь требования к производительности сети конкретных приложений-клиентов. Вполне вероятно, что идеальным вариантом окажется комбинация основных топологий.

Сложные топологии

Сложные топологии являются расширениями и/или комбинациями основных физических топологий. Сами по себе основные топологии целесообразно использовать только в небольших локальных сетях. Возможность расширения сетей основных топологий чрезвычайно ограничена. Гораздо выгоднее оказывается создать сложную топологию, объединив для этого в одну локальную сеть сегменты различных топологий.

Последовательная цепочка

Простейшая из сложных топологий последовательно соединяет все концентраторы сети (см. рис. 5.6). Подобная схема получила название последовательной цепочки (daisychaining). Соединения между концентраторами устанавливаются с помощью их же портов. В результате построение объединяющей магистрали такого типа не связано с дополнительными расходами.

Создание связи между концентраторами небольших локальных сетей представляет собой довольно привлекательный способ объединения небольших локальных сетей. Последовательную цепочку несложно построить, для ее администрирования не нужны специальные навыки. Исторически сложилось так, что именно эта топология чаще всего использовалась для объединения локальных сетей первого поколения.

Естественно, что последовательная цепочка в состоянии объединить ограниченное количество сегментов. Спецификации локальных сетей, в частности, 802.3 Ethernet, пытаются определить максимальный размер сети исходя из количества концентраторов и/или повторителей, которые могут быть объединены в последовательную цепочку. Предложенные спецификациями физического уровня ограничения на расстояние между устройствами, умноженные на количество устройств, и определяют максимальный размер локальной сети. Эта величина называется максимальным диаметром сети (maximumnetworkdiameter). Превышение диаметра отрицательно влияет на работоспособность локальной сети. Количество концентраторов, которые могут быть соединены в последовательную цепочку, чаще всего определяется именно максимальным диаметром сети. Особенно это касается современных высокопроизводительных локальных сетей, например FastEthernet, которые накладывают жесткие ограничения на диаметр сети и количество соединенных концентраторов.

В сетях с топологией последовательной цепочки, которые поддерживают конкурирующий метод доступа к среде передачи, проблемы начинают возникать еще до достижения максимального диаметра. Последовательная цепочка увеличивает число соединений и соответственно устройств локальной сети. При этом суммарная полоса пропускания не расширяется и количество доменов конфликтных сегментов не увеличивается. Рассмотренная топология просто увеличивает количество машин, пользующихся общей полосой пропускания. Машины, конкурирующие за доступ к среде передачи, создают конфликтные ситуации и быстро ставят локальную сеть на колени.

Специалисты рекомендуют использовать эту топологию в локальных сетях с ограниченным количеством концентраторов в небольших глобальных сетях.

Иерархии

Иерархические топологии предполагают использование более чем одного уровня концентраторов. Каждый уровень выполняет отдельную сетевую функцию. На нижний ярус концентраторов возлагается задача обработки запросов на соединение между рабочими станциями и серверами. Ярусы более высоких уровней агрегируют низшие ярусы. Иерархическое упорядочение оптимальным образом подходит для локальных сетей среднего и большого размера при условии, что предполагается их дальнейшее расширение и повышение интенсивности трафика.

Иерархические кольца

Реализующие кольцевую топологию сети расширяются путем установления соединения между несколькими кольцами способом, проиллюстрированным на рисунке 5.7. Для соединения рабочих станций и серверов используется столько колец, сколько необходимо для поддержки необходимой производительности. Кольцо второго яруса, будь то TokenRing или FDDT, используется для межсоединения всех колец пользовательского уровня и обеспечения доступа к глобальной сети.

Небольшие локальные сети расширяются путем установления иерархических соединений между несколькими кольцами. На этом рисунке представлено эстафетное кольцо 16 Мбит/с (логически показано как кольцо, хотя на самом деле является архитектурой типа «звезда»), которое используется для объединения пользовательских станций, а также кольца FDDI, которые используются на уровне серверов и магистрали.

РИСУНОК 5.7. Топология иерархического кольца.

РИСУНОК 5.8. Топология иерархической звезды.

Иерархические звезды

Звездные топологии также могут быть созданы путем иерархического объединения нескольких несложных сетей такой же архитектуры (см. рис. 5.8). Иерархические звезды могут состоят из единственного конфликтного домена или с помощью коммутаторов и мостов сегментированы на несколько конфликтных доменов.

Топология иерархической звезды предполагает использование одного яруса концентраторов для обеспечения возможности соединения пользователей и сервера и второго яруса концентраторов, поддерживающих магистраль передачи данных.

Иерархические комбинации

Общая производительность сети может быть повышена только в случае соблюдения всех требований, которые накладываются на отдельные компоненты. Современные коммутирующие концентраторы позволяют одновременно использовать преимущества нескольких технологий. Для поддержки новой топологии достаточно вставить в концентратор соответствующую плату. Иерархическая топология представляет собой комбинацию различных топологий (см. рис. 5.9).

В этом примере комбинированной иерархической топологии магистраль, поддерживающая асинхронный режим передачи (AsynchronousTransferMode - ATM), используется для соединения пользовательских концентраторов. Серверы объединены в кольцо FDDI, в то время как пользовательские станции используют стандарт Ethernet.

РИСУНОК 5.9. Комбинированная иерархическая топология.

РИСУНОК 5.10. Область рабочих станций локальной сети.

Функциональные области локальных сетей

Изменения топологии могут играть важную роль в процессе настройки каждой функциональной области локальной сети. Локальная сеть состоит из четырех отдельных функциональных областей: области рабочих станций, области серверов, области соединения с глобальной сетью и магистрали. Каждая из областей наилучшим образом справляется с определенным кругом задач.

Область рабочих станций

Основной задачей большинства локальных сетей является обеспечение возможности связи между рабочими станциями. На область связности рабочих станций локальной сети не накладываются строгие требования производительности. Очевидными исключениями являются рабочие станции систем САПР, рабочие станции для проведения видеоконференций и т.п. В общем случае компромисс между стоимостью и производительностью этой части локальной сети вряд ли будет решен в пользу производительности.

Объединение машин, обладающих различной сетевой производительностью, может потребовать использования различных технологий (см. рис. 5.10). К счастью, большинство изготовителей современных концентраторов интегрируют в одном устройстве поддержку различных топологий.

Локальные сети обеспечивают возможность соединения рабочих станций и периферийных устройств. Вследствие различных требований к производительности сетевого оборудования возникает необходимость использовать различные топологии.

Область серверов

Поскольку серверы обслуживают запросы нескольких рабочих станций, а также других серверов, они вынуждены обрабатывать довольно интенсивный трафик. Серверы с большим объемом дисковой памяти (high-volumeservers) требуют учитывать возможность интенсивного трафика при выборе топологии локальной сети. В противном случае обработка запросов клиентов и других серверов в значительной степени снизит производительность сети. Естественно, что серверы должны обладать более высокой производительностью по сравнению с рабочими станциями и поддерживать более ошибкоустойчивый метод доступа к среде передачи.

Воздействуя на топологию локальной сети, можно добиться оптимального соответствия производительности самого сервера и его кластеров сформулированным требованиям. На рисунке 5.11, например, реализована комбинированная иерархическая топология. Набор серверов объединен в небольшое кольцо FDDI, в то время как рабочие станции используют стандартную архитектуру Ethernet.

Область соединения с глобальной сетью

Область локальной сети, предназначенная для установления соединения с глобальной, часто упускается из виду. В большинство случаев единственным устройством этой области является канал связи между магистралью и маршрутизатором (см. рис. 5.12).

РИСУНОК 5.11. Область серверов локальной сети.

РИСУНОК 5.12. Область соединения с глобальной сетью.

Соединение с маршрутизатором, предоставляющим доступ к глобальной сети, является критическим звеном в общей топологии локальной сети. Некорректное конструктивное решение приведет к снижению эффективности обработки исходящего и входящего трафика. Не рекомендуется использовать технологии локальных сетей, которые используют конкурирующие методы доступа к среде передачи.

Поддерживающие интенсивный трафик между локальной и глобальной областью сети выгодным образом отличаются здравым методом установления соединения. Выбранная технология должна быть здравой с точки зрения номинальной скорости передачи данных и метода доступа к среде. Технологии конкурирующего метода доступа к среде использовать нецелесообразно. В этом случае даже если выделить для канала связи отдельный порт коммутатора, область связи с глобальной сетью превратится в самое узкое место системы.

Магистраль

Магистраль (backbone) локальной сети выполняет функции межсоединения всех концентраторов. Область магистрали можно построить в различных топологиях с помощью нескольких сетевых компонентов (см. рис. 5.13).

Магистраль локальной сети выполняет очень важную функцию, объединяя все локальные сетевые ресурсы и, если это возможно, глобальную сеть. Логическое определение магистрали можно дать несколькими способами.

Выбор корректной топологии магистрали локальной сети представляет собой далеко не простую задачу. Некоторые варианты весьма привлекательны с точки зрения стоимости, их проще реализовать и настроить. Другие требуют дополнительных вложений и сложны в реализации. Следует также учитывать возможность расширения различных магистральных топологий. Некоторые топологии даже после расширения требуют дополнительных затрат на обеспечение приемлемого уровня производительности. Все возможные варианты должны быть тщательно проанализированы исходя из конкретных требований.

Последовательная магистраль

Представленная на рисунке 5.14 последовательная магистраль (serialbackbone) представляет собой не что иное, как набор концентраторов, соединенных в последовательную цепочку. Как уже указывалось в предыдущих разделах, подобную топологию целесообразно использовать только в небольших сетях.

Концентраторы, объединяющие в сеть рабочие станции и серверы, могут быть последовательно соединены друг с другом, образуя таким образом своего рода примитивную магистраль. Как упоминалось выше, подобный способ соединения называется последовательной цепочкой.

РИСУНОК 5.13. Магистраль локальной сети.

РИСУНОК 5.14. Последовательная магистраль или последовательная цепочка.

Распределенная магистраль

Распределенной магистрали (distributedbackbone) соответствует иерархическая топология, в которой магистральный концентратор занимает центральное местоположение. В роли магистрального концентратора обычно выступает телефонная станция учреждения с выходом в глобальную сеть. Если учитывать схему проводки в здании, телефонная станция занимает идеальное положение. Центральный концентратор соединен с другими концентраторами здания (см. рис. 5.15).

В отличие от последовательной магистрали такая топология позволяет локальной сети охватывать большие здания, не превышая при этом максимальный диаметр сети.

Распределение магистрали подобным образом требует знания топологии проводки здания и ограничений, диктуемых различными средами передачи. Идеальным вариантом при построении распределенной магистрали в достаточно больших сетях является использование волоконно-оптической проводки.

Локализованная магистраль

Топология локализованной магистрали (collapsedbackbone) предполагает использование центрального маршрутизатора, соединяющего все сегменты локальной сети. Маршрутизатор эффективно создает конфликтные и передающие домены, увеличивая таким образом производительность каждого сегмента локальной сети.

Маршрутизаторы функционируют на третьем уровне справочной модели OSI и проигрывают в быстродействии концентраторам. В результате существует некоторая вероятность снижения скорости передачи данных между сегментами локальной сети.

Локализованная магистраль является наиболее уязвимым местом (singlepointoffailure) локальной сети (что наглядно иллюстрирует рисунок 5.16). Это не столь существенный недостаток - использование многих других топологий также связано с возможностью выхода из строя всей локальной сети после отказа единственного элемента. Тем не менее это обстоятельство обязательно следует учитывать при выборе топологии сети.

Сегменты локальной сети вполне могут быть объединены маршрутизатором, который выступает в качестве локализованной магистрали. Такая топология поддерживает централизованное управление сетью, но одновременно характеризуется задержками в передаче данных и возможностью выхода из строя всей сети после отказа единственного элемента.

РИСУНОК 5.15. Распределенная магистраль.

РИСУНОК 5.16. Локализованная магистраль.

Обязательно следует учитывать тот факт, что рабочие станции пользователей очень редко бывают распределены по зданию удобным способом. Скорее всего, возникнет необходимость выделения в сети нескольких сегментов. Вполне вероятно, что некоторые сегменты будут расположены в непосредственной близости. Топологии локализованных магистралей следует планировать с особой тщательностью. Опрометчиво и неудачно спланированные топологии окажут отрицательное влияние на производительность сети.

Параллельная магистраль

В некоторых случаях, когда использовать локализованные магистрали не представляется возможным, приходится идти на некоторый компромисс. Довольно часто этот компромисс приводит к необходимости реализации параллельной магистрали. Существует немало причин для создания магистрали рассматриваемого типа. Рабочие станции пользователей могут быть в значительной степени рассеяны в здании, некоторые рабочие группы и/или приложения могут выдвигать строгие требования к безопасности. Кроме того, может возникнуть необходимость постоянной доступности среды передачи. В любом случае заведение параллельных связей от маршрутизатора локализованной магистрали ко всем телефонным коробкам позволит поддерживать множественные сегменты каждой коробки (см. рис. 5.17).

Топологию параллельной магистрали можно считать модификацией локализованной топологии. В одной телефонной коробке или комнате с оборудованием поддерживается несколько сегментов. В результате несколько увеличиваются затраты на развертывание сети, но одновременно повышается производительность каждого сегмента и его соответствие таким дополнительным критериям, как безопасность.

Выводы по функциональным областям локальных сетей

Глубокое понимание требований к производительности, выдвигаемых покупателями и функциональными областями локальных сетей, является обязательным условием для разработки идеальной топологии, удовлетворяющей всем нуждам пользователя. Потенциальные комбинации ограничены только фантазией разработчика. Технические новинки постоянно расширяют диапазон возможных решений.

РИСУНОК 5.17. Топология параллельной магистрали.

Различные критерии

При выборе топологии локальной сети учитывается множество других критериев, как технических, так и финансовых. Общая топология должна быть определена с точки зрения требований пользователя к производительности. При выборе и/или доработке топологии следует учитывать максимальное количество критериев.

Стоимость

Придумать топологию сети с абсолютно фантастической стоимостью не составит никакого труда. Но даже очень богатые компании выделяют на развертывание сети фиксированную сумму. Реализуемая топология должна иметь оптимальное соотношение стоимость/соответствие требованиям пользователей.

Использование устаревшего оборудования

Множество причин могут помешать воплотить идеальную во всех отношениях топологию. Физическая проводка и расположение рабочих станций в здании вполне могут оказаться причинами отказа от развертывания планируемой топологии. Замена проводки в значительной степени увеличит стоимость проекта. Аналогично если компания имеет значительные вложения в устаревшие технологии, вряд ли удастся развернуть «идеальную сеть» и топологию. И наконец, недостаточное финансирование также сведет на нет все старания проектировщиков сети.

Все перечисленные причины вносят свою лепту в постепенный отказ от идеальной топологии. Именно поэтому они должны быть тщательно проанализированы и учтены перед приобретением необходимого оборудования.

Виды на будущее

Было бы глупо разрабатывать сеть, не учитывая при этом обстоятельства, которые могут возникнуть в обозримом будущем. Новинки сетевых и компьютерных технологий, изменение трафика и/или расположения сетевых устройств и миллионы других факторов могут в значительной степени изменить представления пользователей о должной производительности сети. Сеть и ее топология должны быть достаточно гибкими для реагирования на будущие изменения.

Резюме

Топология локальной сети является одним из самых критичных факторов, влияющих на производительность. В случае необходимости четыре основные топологии (коммутируемую, звездообразную, кольцевую и шинную) можно комбинировать произвольным образом. Возможные комбинации не ограничены рассмотренными в этой главе. Большинство современных технологий локальных сетей не только приветствуют, но даже обязывают использовать творческий подход. Очень важно разбираться в преимуществах и недостатках топологий, влияющих на производительность сети. Кроме того, следует учитывать и такие казалось бы необъективные факторы, как расположение рабочих станций в здании, пригодность кабеля, а также даже тип и способ проводки.

В конечном счете основным критерием выбора удачной топологии являются требования пользователей к производительности. Такие факторы, как стоимость, предполагаемая модернизация и ограничения существующих технологий, играют второстепенную роль. Сложнее всего будет перевести устные пожелания пользователей в мегабиты в секунду (Мбит/с) и другие характеристики производительности сети.

Билет 42.Основные службы сети интеренет

1. Терминальный- в настоящее время протокол Telnetприминяется для дитализации управления техническими объектами(телескоп, видиокамера, промробот)

2. Электронная почта-формат почтового адреса: «имя пользователя»@ «имя почтового сервера» пример: mf@bti:secna.ru

Прикладной протакол почты:

SMTP-отправка кореспонденции с компьютера на сервес

POP3- приём сообщений

Колиентские почтовые программы

Microsoft Outlook Express

3. Списки рассылки(MalingList)- это специальная тематические серверы собирающие информацию по определённым темам и отправляющий его подпис в виде сообщений электронной почты

4. Служба телеконференции(usenet)похож на рассылку электронной почты. В ходе рассылки письмо отправлчется не одному пользователя, а нескольким, телекнференция.

5. Служба передачи файлов (FTP)имеет свои серверы в мировой сети на которых храняться архивы данных протоколов.FTP помогает серверу информацировать обратившегося клиента. Этим част пользуются комерческие серверы и серверы ограниченного доступа. Поставляется информация только зарегестрированным пользователям.

6. Служба ICQ-служба предназначенная для поиска айпи адреса человека подключенного в данной момент к человеку.

7. СлужбаWordWideWeb (WWW)- еденичная информация пространство состоящее из взаимодействия электронных документов хронящихся веб серверах. Программа для росмотра веб страниц называется браузером.

Билет 43. Электронная почта.

Электро́ннаяпо́чта (англ. email, e-mail, от англ. electronicmail) — технология и предоставляемые ею услуги по пересылке и получению электронных сообщений (называемых «письма» или «электронные письма») по распределённой (в том числе глобальной) компьютерной сети.Электронная почта по составу элементов и принципу работы практически повторяет систему обычной (бумажной) почты, заимствуя как термины (почта, письмо, конверт, вложение, ящик, доставка и другие), так и характерные особенности — простоту использования, задержки передачи сообщений, достаточную надёжность и в то же время отсутствие гарантии доставки.Достоинствами электронной почты являются: легко воспринимаемые и запоминаемые человеком адреса вида имя_пользователя@имя_домена (например somebody@example.com); возможность передачи как простого текста, так и форматированного, а также произвольных файлов; независимость серверов (в общем случае они обращаются друг к другу непосредственно); достаточно высокая надёжность доставки сообщения; простота использования человеком и программами.Недостатки электронной почты: наличие такого явления, как спам (массовые рекламные и вирусные рассылки); теоретическая невозможность гарантированной доставки конкретного письма; возможные задержки доставки сообщения (до нескольких суток); ограничения на размер одного сообщения и на общий размер сообщений в почтовом ящике (персональные для пользователей).

Билет 44. Служба WorldWideWeb.

Единственное информационное пространство состоящее из взаимосвязей электронных документов хрянящихся на веб серверах.

Программа для просмотра веб страниц назыв браузером.

От обычных текстовых документов веб страницы отличаются тем что они сформированны без привязки к конкретному посетителю.

Электрон веб докумпредназначенны для просмотра на экране компьютера заранее известных, не цвет, не граф, ничего поэтому веб жокументы имеют жёсткое форматирование оформление выполняется непосредственно во время его воспроизведения на компьютере и происходит оно в соответствии с настройками программы выполняющих просмотр браузера.

WWW серверах- образуют гипер пространство документов.

Билет45.

Глобальные информационные сети – одно из основных достижений человечества в области информационных технологий, главная примета вхождения в эпоху информационного общества. Делая возможным оперативное общение на огромных расстояниях (в разных странах и даже на континентах), глобальные сети изменили для многих людей характер и возможности образования и профессиональной деятельности. Потенциальные возможности глобальных сетей пока используются лишь в малой мере, но эта область прикладной информатики является самой динамичной. Пользователю глобальной сети доступен, по существу, весь мир. Самой известной глобальной сетью является Internet, представляющий собой объединение огромного числа сетей – национального, отраслевого и еще более узкого – регионального уровня. «Малые» сети имеют выходы (шлюзы) в сети более высокого ранга, в согласованную систему адресов и протоколов (правил) передачи данных, и так образуют Internet – сеть сетей. В глобальных сетях существует два режима информационного обмена. Диалоговый режим (или режим реального времени), в котором пользователь, получив порцию информации, может немедленно на нее реагировать, подавать новую команду в сеть для получения новых порций информации, называется on-line. В пакетном режиме, называемом off-line, пользователь передает порцию информации (или принимает ее) в коротком сеансе связи и на некоторое время отключается от сети. Это время может быть достаточно длительным – от нескольких часов до нескольких суток – пока его запрос не будет обработан. On-line похож на разговор по телефону, off-line – на обмен обычными письмами по почте. Первая сеть с коммутацией пакетовARPANET начала действовать в США в 1969 г. Тогда в ней было всего лишь 4 компьютера. В настоящее время на Западе действует много глобальных сетей. Назовем для примера BITNET – сеть, объединяющую более 800 коллективных участников, преимущественно из числа университетов, колледжей и научных центров, охватывающую 35 стран Америки; Европы и Азии.

Аппаратные средства и протоколы обмена информацией

Основное техническое устройство сети - компьютер. Подавляющая часть компьютеров в сети являются абонентскими пунктами, т.е. обслуживают конечных пользователей - потребителей информации. В этом качестве компьютер выполняет следующие функции: хранение и обработку информации, подготовку ее к передаче, печать (при необходимости) на бумажном носителе, управление процессом передачи информации.

Транспортной основой глобальных сетей выступают коммутируемые и выделенные телефонные линии и каналы (как обычные, медные, так и оптоволоконные и спутниковые). Соединения в коммутируемых линиях происходят через стандартное оборудование телефонных станций (коммутаторы) при наборе телефонных номеров. Выделенные каналы (они соединены постоянно) используются, например, при организации сетей с on-line сервисом, особенно для соединения серверов, находящихся в разных городах.

Непременным оборудованием абонентского пункта является модем.

Модем - устройство преобразования цифровых сигналов в аналоговые и наоборот. Преобразование это необходимо (по крайней мере, в настоящее время) при использовании телефонных линий связи общего назначения, приспособленных к передаче аналоговых сигналов звуковой частоты (т.е. модулированного электрического тока).

Основные характеристики модемов:

• максимальная скорость передачи данных;

• поддерживаемый сетевой протокол;

• протокол коррекции ошибок.

 По видам передаваемой информации бывают следующие разновидности модемов:

• только для обмена данными между компьютерами;

• факс-модемы (передача данных + прием-передача факсов);

• факс-голос-модемы.

Билет 46

Лока́льная вычисли́тельная сеть — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Клиент-сервер (англ. Client-server) — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.