1379

1.15. Определение локальных сетей и их топология

Вопросы для рассмотрения: Определение локальной сети. Топология локальных сетей. Топология шина. Топология звезда. Топология кольцо. Другие топологии. Многозначность понятия топологии.

Рекомендуемая литература: 6.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 4, 5. Наименование вида самостоятельной работы: изучение во-

просов темы; подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов; подготовка к тестированию.

Локальная сеть ( LAN - Local Area Network) — высокоскоростная сеть передачи данных, занимающая небольшую территорию

Существуют логическая и физическая топологии, которые независимы между собой. Физическая топология осуществляет в сети геометрию построения, а логическая устанавливает в сети для всех потоков данных их направление и способ передачи.

В локальных сетях наиболее всего востребованы физические топологии, такие как:

«шина» (bus);

“звезда” (star);

“кольцо” (ring);

а также, логическое «кольцо».

Сеть с наличием шинной топологии. Здесь для передачи данных используется коаксикальный кабель (моноканал), на концах его устанавливаются терминаторы, или оконечные сопротивления. Подключение каждого компьютера к кабелю происходит через Т-разъема (Т-коннектор). Через передающий узел сети данные по шине передаются в обе стороны, при этом отражаются от терминаторов. Иными словами, терминаторы гасят сигналы, которые достигают до конца каналов передачи данных.

1.16. Типы линий связи и подключение локальных сетей

Вопросы для рассмотрения: Типы линий связи локальных сетей. Кабели на основе витых пар. Коаксиальные кабели. Оптоволоконные кабели. Бескабельные каналы связи. Согласование,

экранирование и гальваническая развязка линий связи. Кодирование информации в локальных сетях: Код NRZ. Код RZ. Манчестерский код. Бифазный код. Другие коды.

Рекомендуемая литература: 6.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 4, 5. Наименование вида самостоятельной работы: изучение во-

просов темы; подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов; подготовка к тестированию.

Среда передачи данных, в общем случае, может быть ограниченной и неограниченной. В ограниченной среде происходит ограничение сигнала внутри физического проводника, а в неограниченной нет.

Ограниченная среда это: “витая пара”, коаксиальный, оптоволоконный кабели и др.

Неограниченная среда представляет собой открытый эфир и может быть: микроволновая; лазерная; инфракрасная; радиосвязь.

Основными факторами, определяющими выбор той или иной физической среды, являются: условия эксплуатации; стоимость монтажа и обслуживание; скорость передачи информации; ограничения на величину расстояния передачи информации; достоверность передачи информации.

1.17. Пакеты, протоколы и методы управления обменом

Вопросы для рассмотрения: Назначение пакетов и их структура. Адресация пакетов. Методы управления обменом.

Рекомендуемая литература: 3. Перечень дополнительных ресурсов: 2.

Наименование вида самостоятельной работы: изучение во-

просов темы; подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов; подготовка к тестированию.

Информация в локальных сетях, как правило, передается отдельными порциями, кусками, называемыми в различных источниках пакетами (packets),кадрами (frames)или блоками. Причем предельная длина этих пакетов строго ограничена (обычно величиной в несколько килобайт). Ограничена длина пакета и снизу (как правило, несколькими десятками байт). Выбор пакетной передачи связан с не-

сколькими важными соображениями.

Локальная сеть, должна обеспечивать качественную, прозрачную связь всем абонентам (компьютерам) сети. Важнейшим параметром является так называемое время доступа к сети (access time), которое определяется как временной интервал между моментом готовности абонента к передаче (когда ему есть, что передавать) и моментом начала этой передачи. Это время ожидания абонентом начала своей передачи.

Структура и размеры пакетав каждой сети жестко определены стандартом на данную сеть и связаны, прежде всего, с аппаратурными особенностями данной сети, выбранной топологией и типом среды передачи информации. Кроме того, эти параметры зависят от используемого протокола (порядка обмена информацией).

1.18. Модель OSI. Нижние уровни. Верхние уровни

Вопросы для рассмотрения: Эталонная модель OSI.

Аппаратура локальных сетей. Стандартные сетевые протоколы. Стандартные сетевые программные средства. Одноранговые сети. Сети на основе сервера.

Рекомендуемая литература: 6.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 4, 5. Наименование вида самостоятельной работы: изучение во-

просов темы; подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов; подготовка к тестированию.

Для согласования работы устройств сети от разных производителей, обеспечения взаимодействия сетей, которые используют различную среду распространения сигнала создана эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС). Эталонная модель построена по иерархическому принципу. Каждый уровень обеспечивает сервис вышестоящему уровню и пользуется услугами нижестоящего уровня.

Обработка данных начинается с прикладного уровня. После этого, данные проходят через все уровни эталонной модели, и через физический уровень отправляются в канал связи. На приеме происходит обратная обработка данных.

В эталонной модели OSI вводятся два понятия: протокол и интерфейс.

Протокол — это набор правил, на основе которых взаимодействуют уровни различных открытых систем.

Интерфейс — это совокупность средств и методов взаимодействия между элементами открытой системы.

Протокол определяет правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейс — модулей соседних уровней в одном узле.

Всего существует семь уровней эталонной модели OSI.

1.19. Старейшие стандартные сети. Алгоритмы сети Ethernet/Fast Ethernet

Вопросы для рассмотрения: Сети Ethernet и Fast Ethernet.

Сеть Token-Ring. Сеть Arcnet. Метод управления обменом CSMA/CD. Алгоритм доступа к сети. Оценка производительности сети. Использование помехоустойчивых кодов для обнаружения ошибок в сети. Способы снижения числа ошибок в принятой информации. Характеристики и разновидности помехоустойчивых кодов. Циклические коды (CRC).

Рекомендуемая литература: 3. Перечень дополнительных ресурсов: 4.

Наименование вида самостоятельной работы: изучение во-

просов темы; подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов; подготовка к тестированию.

В сети Fast Ethernet не предусмотрена физическая топология шина, используется только пассивная звезда или пассивное дерево. К тому же в Fast Ethernet гораздо более жесткие требования к предельной длине сети. Ведь при увеличении в 10 раз скорости передачи и сохранении формата пакета его минимальная длина становится в десять раз короче. Таким образом в 10 раз уменьшается допустимая величина двойного времени прохождения сигнала по сети (5,12 мкс против 51,2 мкс в Ethernet).

Для передачи информации в сети Ethernet применяется стандартный манчестерский код.

Доступ к сети Ethernet осуществляется по случайному методу CSMA/CD, обеспечивающему равноправие абонентов. В сети используются пакеты переменной длины со структурой, представленной на рис. 7.2. (цифры показывают количество байт).

1.20. Скоростные и беспроводные сети

Вопросы для рассмотрения: Сеть FDDI. Сеть 100VG-

AnyLAN. Сверхвысокоскоростные сети. Беспроводные сети.

Рекомендуемая литература: 6.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 4, 5. Наименование вида самостоятельной работы: изучение во-

просов темы; подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов; подготовка к тестированию.

Сеть FDDI (от английского Fiber Distributed Data Interface, оп-

товолоконный распределенный интерфейс данных) - это одна из новейших разработок стандартов локальных сетей. Стандарт FDDI был предложен Американским национальным институтом стандартов ANSI (спецификация ANSI X3T9.5). Затем был принят стандарт ISO 9314, соответствующий спецификациям ANSI. Уровень стандартизации сети достаточно высок.

В отличие от других стандартных локальных сетей, стандарт FDDI изначально ориентировался на высокую скорость передачи (100 Мбит/с) и на применение наиболее перспективного оптоволоконного кабеля. Поэтому в данном случае разработчики не были стеснены рамками старых стандартов, ориентировавшихся на низкие скорости

иэлектрический кабель.

2.ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Семестр 5 2.1.Лабораторная работа 1. Алгебраическое представление чисел

Рекомендуемая литература: 3, 6. Перечень дополнительных ресурсов: 2, 5.

Цель работы - ознакомиться с представлением чисел в обратном и дополнительном кодах, научиться совершать арифметические операции над числами в обратном и дополнительном кодах.

Задание:

Составить блок схему программы выполнения арифметической операции в двоичной системе счисления согласно варианту задания (таблица 1.1.). Варианты отличаются кодом операндов и представления результатов. Разрядность операндов — 4 плюс 1 по знак. Внутренние коды операндов для выполнения операции выбираются самостоятельно.

1. Выполнить вручную операцию на примере чисел, заданных преподавателем.

Таблица 1.1.

2.2 Лабораторная работа 2. Синтез комбинационных схем

Рекомендуемая литература: 3, 6. Перечень дополнительных ресурсов: 2, 5.

Цель работы - изучение методов проектирования комбинационных схем на логических элементах и исследование этих схем.

Задание:

1.Записать логическую неполностью определённую функцию согласно варианту задания (таблица 2.1.).

2.Синтезировать комбинационную схему.

3.Проверить результат работы комбинационной схемы согласно таблице истинности.

Таблица 2.1.

2.3 Лабораторная работа 3. Типовые цифровые устройства

Рекомендуемая литература: 3, 6. Перечень дополнительных ресурсов: 2, 5.

Цель работы: изучение работы типовых комбинационных схем и последовательных цифровых устройств, применяемых в вычислительной технике.

Задание:

1.Построить и исследовать схему одноразряного сумматора. Использовать одноразряный сумматор в качестве модуля для построения и исследования 5-ти разрядного сумматора.

2.Исследовать работу 3-х канального одноразрядного и 3-х канального 5-ти разрядного мультиплексора.

3.Исследовать работу одноступенчатых и двухступенчатых D-,

RS- и JK-триггеров.

4.Построить и исследовать работу 5-ти разрядного регистра памяти на двухступенчатых D-триггерах.

5.Исследовать работу суммирующего счетчика с коэффициентом пересчета 8.

6.Исследовать работу регистра сдвига, реализованного на двухступенчатых триггерах.

2.4Лабораторная работа 4 Принципы построения арифметико-

логического устройства

Рекомендуемая литература: 3, 6. Перечень дополнительных ресурсов: 1, 2.

Цель работы: изучение работы арифметико-логического устройства и знание принципов его построения.

Задание:

1.Изучить работу описанного АЛУ на рассмотренном выше

примере.

2.Составить блок-схему для выполнения операции, соответствующей заданию к лабораторной работе 1.

3.Расставить на блок схеме порядок подачи управляющих сигналов (УС1 – УС15).

4.Продемонстрировать выполнение устройством заданной операции на нескольких примерах.

2.5Лабораторная работа 5. Принципы построения устройства

управления

Рекомендуемая литература: 3.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 4.

Цель работы: изучение работы устройства управления и знание принципов его построения.

Задание:

1.Изучить работу описанного принцип построения устройства управления.

2.Составить блок-схему для выполнения операции, соответствующей заданию к лабораторной работе 1.

3.Расставить на блок схеме порядок подачи управляющих сигналов (УС1 – УС15).

4.Продемонстрировать выполнение устройством заданной операции на нескольких примерах.

2.6Лабораторная работа 6. Архитектура микропроцессора Intel

Рекомендуемая литература: 3.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 4.

Цель работы: изучение микропроцессора Intel и количественной составляющей компонентов микроархитектуры вычислительной машины.

Задание:

Составить блок-схему программы согласно варианту задания (таблица 5.1). N=4, но программа должна работать для любого N.

2.Написать программу на языке ассемблера. Операции вводавывода не программировать, имея в виду, что входные данные и результаты работы программы помещаются в секции .data.

3.Продемонстрировать работу программы в отладчике. Для этого поместить точку останова перед командой системного вызова exit.

Таблица 5.1

Задание

В матрице NхN выбирается строка и столбец. Найти максимальный элемент из матрицы, состоящей из элементов выше заданной строки и правее заданного столбца.

Поменять местами строки матрицы NхN: последняя с первой, предпоследняя со второй и т.д.

Определить, является ли матрица NхN магическим квадратом (т.е. сумма элементов по каждой из горизонталей, вертикалей и диагоналей равна одному и тому же числу).

Вматрице NхN найти расстояние по вертикали и по горизонтали между минимальным и максимальным элементами.

Вматрице NxN поменять местами элементы главных диагоналей.

Вматрице NxN определить элемент, находящийся на пересечении столбца с максимальной суммой элементов и строки

сминимальной суммой элементов.