1258

скорость вычерчивания, которая составляет 100 - 1000 мм/с. У лучших моделей плоттеров возможны цветное изображение и передача полутонов. Наибольшая разрешающая способность и четкость изображения у лазерных плоттеров.

4. 6. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Информационные сетевые технологии - это наиболее мощный инструмент, который когда-либо создавала человеческая мысль. Они представляют собой новую среду, заставляющую пересмотреть суть взаимоотношений между социальными институтами и коммерческими структурами всевозможных типов, а также между людьми, которым она служит. Количество персональных компьютеров, работающих сейчас в мире, превышает число телевизоров или автомобилей. Нельзя жить в "компьютерном" обществе и быть свободным от информационных сетевых технологий. В течение предыдущего года граждане всего мира, используя локальные и глобальные сети, разослали около трех триллионов электронных сообщений, что в пять раз больше количества бумажной корреспонденции, отправленной обычной почтой.

Устройства этой группы должны обеспечивать передачу данных между удаленными компонентами по телефонным, телеграфным и специальным каналам связи. Устройства связи и телекоммуникации используются также для связи с приборами и другими средствами автоматизации и для подключения ПК к вычислительным сетям. К таким устройствам относят:

аппаратуру передачи данных (модемы, устройства преобразования сигналов);

аппаратуру сопряжения и концентрации (устройства сопряжения, адаптеры дистанционной связи, мультиплексоры передачи данных, процессоры телеобработки данных, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи).

Сетевые технологии вторгаются во все сферы деятельности человека, включая личную жизнь. В специальной литературе уже появилась новая аббревиатура HAN, созданная по аналогии с LAN (Local Area Networc - локальная вычислительная сеть) и

51

WAN (Wide Area Network - глобальная вычислительная сеть). Понятие HAN (Home Area Network - домашняя вычислительная сеть) введено для описания локальной сети дома. Есть мнение, что основной функцией HAN станет автоматизация обычных действий человека в своем доме. В какой-то момент сетевые технологии до такой степени интегрируются в нашу жизнь, что мы просто перестанем о них думать (как, например, о телефонной сети).

Сознавая, что сегодня и тем более, завтра будет невозможно прожить без сетевых технологий, надо быть в курсе текущего состояния дел в этом секторе компьютерной индустрии.

ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ

Для объединения компьютеров в локальную вычислительную сеть их необходимо соединить специальными проводами (кабелями) и вставить в них платы сетевых адаптеров, позволяющих передавать информацию по кабелям сети. При небольшом количестве компьютеров, объединенных в локальную сеть, может оказаться целесообразным использование одноуровневой сети, в ней все компьютеры сети равноправны, все применяются для работы пользователей, и каждый пользователь сам определяет, какие ресурсы на его компьютере доступны другим пользователям через локальную сеть. Обычно компьютеры при этом работают под управлением операционной системы, но на каждом компьютере запускается специальный драйвер, обеспечивающий доступ к локальной сети. Такая организация локальной сети может использоваться для решения небольших задач, например, на уровне подсистемы расчетного проектирования САПР. В этом случае сетевой режим поддерживается сетевым концентратором, а документирование результатов расчета обеспечивается сетевым принтером. Данное решение приемлемо для небольшой рабочей группы.

Однако при особых требованиях к доступности и сохранности совместно используемых данных требуются более мощные сети. Обычно в них один или несколько компьютеров выделяются исключительно для обслуживания локальной сети и

52

совместно используемых ресурсов (данных и устройств). Такие компьютеры называются серверами или файл-серверами, как правило, это достаточно мощные компьютеры с большим объемом оперативной и дисковой памяти. На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т. д. Остальные компьютеры локальной сети часто называют рабочими станциями. На тех рабочих станциях, где требуется обрабатывать только данные на сервере (например, вводить сведения в совместно используемую базу данных), часто для экономии даже не устраивают жестких дисков. Сетевой режим поддерживается мощным сетевым концентратором, а документирование обеспечивается сетевыми устройствами (принтерами, плоттерами).

Можно организовать рабочие станции следующих типов:

графическая терминальная станция (для расчетнографических работ), которая включают графический дисплей, устройства ввода символьной и графической информации (клавиатуру, мышь, сканер, дигитайзер) и устройства вывода информации (принтер, плоттер);

станция для компоновки и оформления документации, включает графический дисплей и устройства вывода символьной и графической информации;

станция для информационно-справочных работ, включает дисплей и устройства вывода информации.

На рабочих станциях такой локальной сети может использоваться любая операционная система и должен быть запущен драйвер, обеспечивающий доступ к локальной сети. Но на серверах локальной сети обычно используются операционные системы, способные обеспечить одновременную обработку многих запросов от рабочих станций. На компьютерах типа IBM PC наиболее популярна сетевая операционная система Windows NT. Эта операционная система предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным, обеспечения целостности и сохранности совместно используемых баз данных и множество удобных сервисных возможностей.

При создании вычислительных сетей целесообразно использовать комплексный подход, позволяющий обеспечить

53

постепенный последовательный рост и развитие технического обеспечения. При таком подходе локальная сеть для небольшой рабочей группы растет за счет введения серверов, сетевых концентраторов, мостов и дополнительных устройств вводавывода, передачи, отображения и документирования информации. Постепенное оснащение техническими средствами приводит к созданию глобальных вычислительных сетей, способных решать задачи проектирования сложных технических объектов, координируя действия многих пользователей и предоставляя неограниченные возможности рабочим станциям.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров), объединенных с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы.

Локальные компьютерные сети могут иметь различную архитектуру и топологию.

Топология - это физическая и логическая компоновка сети. Тип сети определяется той или иной характерной топологией.

Сетевой протокол - предопределенный метод взаимодействия устройств в локальной сети.

Сетевая архитектура - это способ объединения сетевой топологии с сетевыми протоколами. Сетевая архитектура описывает физические компоненты сети, включая кабельные соединения и все электронные устройства.

Локальная сеть - наиболее простой вариант сети, который создается для того, чтобы группа пользователей могла совместно задействовать одни и те же программные и аппаратные средства (ресурсы): файлы, принтеры, модемы, процессоры и т.п. Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером (сетевой картой), адаптеры соединяются с помощью сетевых кабелей и тем самым связывают компьютеры в единую сеть. Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называют рабочей станцией или сервером, в зависимости от выполняемых им функций. Эффективно эксплуатировать мощности ЛВС

54

позволяет применение технологии "клиент-сервер". В этом случае один наиболее мощный компьютер сети конфигурируется как сервер приложений, а на рабочих станциях формируются клиентские запросы к серверам и обрабатываются полученные результаты.

Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями.

Всети с выделенным сервером именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Рабочая станция - это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь. Ресурсы же сервера разделяются всеми пользователями. Сетевой принтер подключается к серверу, но пользоваться им можно с любой рабочей станции. То есть каждый пользователь может отправить на сетевой принтер материалы, предназначенные для печати. Регулировать очередность доступа к сетевому принтеру будет сервер.

Водноранговых сетях любой компьютер может быть и сервером и рабочей станцией одновременно. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основным недостатком работы одноранговых сетей является значительное увеличение времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер обрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Поэтому одноранговые сети используются только для относительно небольших групп (не более 25-30 компьютеров).

Существует несколько признаков, по которым можно узнать, работает компьютер в составе сети или автономно. Если

55

компьютер является сетевой рабочей станцией, то, во-первых, после его включения появляется соответствующее сообщение, во-вторых, для входа в сеть необходимо пройти процедуру регистрации, и, в-третьих, после процедуры регистрации в распоряжении пользователя рабочей станции оказываются новые дисковые накопители, принадлежащие серверу, и устройства, подключенные к сети. Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используются и для одноранговых сетей и для сетей с выделенным сервером. Это так называемые шинная ( или Ethernet), кольцевая (или Token Ring) и звездообразная структуры.

Рис.1. Шинная (Ethernet) структура сети

В случае организации шинной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах необходимо установить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигнала. Описание механизма работы сети данного стандарта (802.3/Ethernet) в переводе с английского звучит примерно как множественный доступ с опросом несущей и обнаружением конфликтов. Множественный доступ означает, что каждый из абонентов групповой линии в любой момент

56

времени может начать разговор. Опрос несущей означает, что тот, кто собирается начать разговор, должен дождаться паузы. Несущая - это способ сообщения о том, что линия свободна.

Обнаружение конфликтов имеет место, когда, не смотря на попытки начать разговор по свободной линии, два абонента начинают перебивать друг - друга. В этом случае система заставляет обоих замолчать, выдержать временную паузу, а затем возобновить попытку инициировать сообщение. Конфликты - это стиль работы сетей данного стандарта.

Скорость передачи информации 10 Мбит/с. Перегиб или повреждение кабеля в какой либо точке могут вывести из строя всю сеть из-за паразитного отражения сигнала. Есть вероятность того, что в нужный момент времени какое-либо критическое сообщение не попадет к адресату.

Для построения сети со звездообразной архитектурой в центре сети необходимо разместить концентратор.

Рис. 2. Звездообразная структура сети

57

Концентратор - это центр кабельных соединений в локальных или глобальных сетях. Его основная функция - обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть.

Таким образом, компьютеры, включая сервер, не связаны непосредственно друг с другом, а подключаются к концентратору. Это позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки раз.

Кольцевая структура сети технически мало отличается от шинной: отпадает необходимость в использовании терминаторов, но технология прохождения сообщений совершенно иная. Разработчики стандарта 802.5/ Token Ring попытались устранить недостатки, которые имелись в Ethernet. Данная технология гарантирует регулярность передачи сообщений для каждой рабочей станции сети. Схема кабельных соединений позволяет локализовать большую часть неполадок до конкретного участка сети.

Управляющий принцип обмена информацией в данном случае можно описать по аналогии игры «переписка за круглым столом».

Игроки рассаживаются по кругу и разделяются перегородками, чтобы не видеть друг - друга. Все участники записывают свои сообщения на бумаге и передают их соседу слева, а от соседа справа принимают сообщения. Чтобы дать игроку возможность не только передавать справа налево чужие сообщения, но и отправлять собственные, по кругу передается шарик (маркер - token), и только тот, у кого в данный момент времени находится шарик может написать сообщение и передать его дальше. Это сообщение передается по кругу из рук в руки, пока не достигнет получателя, который читает его, помечает как принятое и передает дальше, пока оно, в конце концов, не вернется к отправителю. Отправитель обнаруживает, что его сообщение принято, и только после этого пускает шарик далее по кругу, с тем, чтобы другие игроки получили возможность передать свои сообщения.

Система с маркерным доступом считается детерминированной, в то время, как система Ethernet - вероятностной. Структура кольцевой сети показана на рис.3.

58

Рис. 3. Кольцевая структура сети

В сети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может происходить только между двумя компьютерами одного сегмента. В случае ЛВС с выделенным сервером - это сервер и произвольная рабочая станция. В случае одноранговой ЛВС - это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет роль сервера. Упрощенно диалог между сервером и рабочей станцией выглядит следующим образом: открыть файл - подтвердить открытие файла; передать данные файла - пересылка данных; закрыть файл - подтверждение закрытия файла. Диалогом управляет операционная система, установленная на рабочих станциях.

ОБЪЕДИНЕННЫЕ СЕТИ

Локальные сети не могут полностью удовлетворить все нужды в обмене информацией между компьютерами. Они потому

59

иназываются локальными (от латинского locus - место), что связывают компьютеры, находящиеся близко друг от друга. Однако компьютеры и локальные сети можно связывать между собой с помощью каналов связи (телефонной, радиорелейной, спутниковой), образуя распределенные вычислительные системы

исети различного назначения. Для соединения локальных сетей используется специальное устройство, которое называется бриджем или мостом.

Объединенная сеть - (internetwork) представляет собой группу сетей, взаимосвязанных посредством общих или множественных топологий и взаимодействующих на основе одного общего или нескольких протоколов с целью достижения полной совместимости.

Конфигурация объединенной сети представляет широкую совокупность устройств, включая мосты, маршрутизаторы,

концентраторы и линии связи.

Мост представляет собой устройство, которое соединяет одну локальную сеть с другой на уровне передачи данных.

Маршрутизатор отличается от моста тем, что соединяет одну локальную сеть с другой на сетевом уровне, а не на уровне передачи данных. Они используются при объединении локальных сетей, работа которых регламентируется одними и теми же протоколами.

Заметим, что при организации локальной сети рабочие станции находятся на небольшом удалении друг от друга и соединяются при помощи коаксиального кабеля, который служит идеальной средой для передачи высокочастотных сигналов на небольшие расстояния. По кабелю передается информация в машинном коде, т.е. в виде последовательностей нулей и единиц. Для передачи данных на большие расстояния - например, по телефонному кабелю или при помощи радиосигнала через спутник связи, необходимо преобразовать сигнал в более подходящий для передающей среды. Для этой цели используются специальные устройства - модемы, которые преобразуют сигнал, поступающий из компьютера, в электрический сигнал с частотой, соответствующей рабочему диапазону телефонной линии.

60