Конспект лекций вычислительные системы, сети и телекоммуникации

1. Сети

1.0. Введение

Рассмотрим модель компьютерной системы передачи данных (КСПД).

КСПД – это коммуникационная система, представленная на схеме:

Под источником понимается, как правило, компьютер, располагающий некоторыми ресурсами (данные, программы, аппаратура). Приемник – это так же компьютер, который формирует запрос к источнику на доступ к ресурсам. Взаимодействие источника и приемника осуществляется через среду передачи данных (СПД) – канал связи, точнее, через физическую линию связи (проводную или беспроводную). Механизм обратной связи позволяет идентифицировать факт получения приемником доступа к ресурсам источника.

При передачи данных от источника к приемнику необходимо преобразовать информацию в ту форму, которая приемлема для передающей среды. Например, компьютерно-читаемую информацию (биты данных), необходимо преобразовать в электрические сигналы, в случае, если, например, в качестве СПД используется телефонная линия связи. Для достижения данной цели КСПД снабжается дополнительными устройствами: кодирующим (К) и декодирующим (Д) устройствами. Кодирующие устройство предназначено для преобразования компьютерно-читаемой информации в физические сигналы. Декодирующее устройство осуществляет обратную функцию: восстанавливает информацию из полученных сигналов. Как правило, К и Д являются субэлементами источника и, соответственно, приемника. В качестве примера кодирующего/декодирующего устройства можно привести модем, который является промежуточным звеном между компьютером и телефонной линий связи.

Для иллюстрации идеи преобразования информации из одной формы в другую, рассмотрим математическую модель кодирующего устройства в виде дискретного автомата. Автомат преобразует полученную им из внешней среды информацию и выдает реакцию во внешнею среду. Данная модель является, пожалуй, самой простой, и, лишь показывает один из возможных способов преобразования дискретной информации.

Дадим математическое определение автомата.

Автоматом называется пятерка объектов , где - конечные непустые множества, называемые множеством состояний автомата, множеством входных сигналов, и множеством выходных сигналов автомата соответственно, а и функции вида,

,

,

называемые соответственно, функцией переходов и функцией выходов автомата.

Автомат функционирует в дискретном целочисленном времени. В начальный момент времени автомат находится в некотором выделенном состоянии (начальном состоянии). Затем, на входной канал автомата поступает первый входной сигнал, который приводит к смене текущего состояния (переход в новое состояние), и на входном канале автомата появляется первый выходной сигнал (наблюдается реакция). В следующий момент времени, на входной канал поступает второй входной сигнал, автомат меняет свое состояние и выдает реакцию, и т.д. Автомат функционирует до тех пор, пока на входной канал не поступит последний входной сигнал, который вызовет переход в следующее состояние (заключительное состояние), и на выходном канале будет наблюдаться последний выходной канал.

Рассмотри табличный способ задания автомата. Автомат задается двумя таблицами: таблицей переходов и таблицей выходов. Таблица переходов определяет те состояния, в которые автомат перейдет в случае поступления на его входной канал входного сигнала. Таблица выходов определяет возникающий при этом выходной сигнал. Рассмотри следующий пример. Пусть автомат задан следующими таблицами.

Из таблиц получаем, что , , , а функции определяют внутреннее содержание соответствующих таблиц. Так, например, если автомат находится в состоянии , на входной канал подается входной сигнал , то это означает, что автомат перейдет в состояние , а на выходном канале будет наблюдаться выходной сигнал . Если, например, на входной канал автомата подается серия входных сигналов (с начала сигнал , затем сигнал , и т.д.), а, автомат, при этом находится в состоянии , то на выходе автомата будет получена следующая реакция - .