ОКР Моделирование
.pdf
При повторном обращении данные сначала ищутся в Кэш-памяти, что повышает быстродействие системы.
Контроллеры
Для обмена информацией между оперативной памятью и внешними устройствами используются контроллеры и адаптеры. Эти устройства обеспечивают передачу данных между ОЗУ и внешними устройствами (клавиатура, монитор, жесткий диск и т.д.). Контроллеры и адаптеры имеют свой процессор и память, функционируя как специализированные процессоры.
Внешняя память. Классификация накопителей
Для хранения данных и программ используются различные виды внешней памяти:
Твердотельные накопители (SSD) — энергонезависимые устройства без механических частей.
Жесткие диски (HDD) — механические устройства.
Оптические диски (CD, DVD) — устройства для записи данных на оптические носители.
Накопители делятся на устройства с сменными и встроенными носителями. Дисковые накопители бывают:
Магнитные
Оптические
Магнитооптические.
30.Системная магистраль. Слот PCI. Слот AGP. Интерфейсы IDE, ATA, PATA, SATA, eSATA.
Системная магистраль
Системная магистраль (или шина) — это совокупность проводов и разъемов, которая объединяет все устройства персонального компьютера (ПК) в единую систему, обеспечивая их взаимодействие.
Подключение контроллеров и адаптеров: слоты PCI и PCI Express
Для подключения внешних устройств, контроллеров и адаптеров материнская плата современных ПК оснащена различными слотами:
PCI (Peripheral Component Interconnect) — шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств. Стандарт PCI включает:
o Физические параметры (например, типы разъемов и разводка сигнальных
линий),
o Электрические параметры (например, напряжения),
oЛогическую модель (типы циклов шины, схема адресации).
PCI Express (PCI-E) — усовершенствованный стандарт PCI для подключения современных устройств, требующих более высокой скорости передачи данных.
Подключение видеокарт: слот AGP
AGP (Accelerated Graphics Port) — специализированная 32-разрядная шина, предназначенная для подключения видеоадаптеров (видеокарт). Основные отличия AGP от
PCI:
Поддержка тактовой частоты 66 МГц,
Увеличенная пропускная способность,
Режим работы с памятью и разделение запросов на операцию и передачу данных,
Возможность подключения видеокарт с высоким энергопотреблением.
Интерфейсы для подключения накопителей
Для подключения накопителей данных, таких как жесткие диски и оптические приводы, используются различные интерфейсы:
IDE (Integrated Drive Electronics) — интерфейс передачи данных, известный также как ATA (Advanced Technology Attachment). Позднее получил название PATA (Parallel ATA), что подчеркивает параллельный характер передачи данных.
SATA (Serial ATA) — интерфейс последовательной передачи данных, предназначенный для замены PATA. Преимущества SATA включают:
o Возможность «горячей замены» жестких дисков,
o Более высокая скорость передачи данных по сравнению с PATA.
eSATA (External SATA) — версия SATA для подключения внешних жестких дисков. Хотя eSATA физически несовместим с внутренним SATA-разъемом, он поддерживает ту же пропускную способность и также допускает «горячую замену».
31.Разъёмы для подключения монитора и видеоустройств. Универсальный порт USB, виды. RJ45, виды штекеров.
Разъёмы для подключения монитора и видеоустройств
Современные видеокарты и мониторы имеют различные разъемы, которые обеспечивают качественное изображение и удобство подключения:
1.DVI (Digital Visual Interface) — цифровой интерфейс, передающий более качественное изображение, чем аналоговый VGA. DVI поддерживает высокое разрешение и является стандартным для многих мониторов.
2.VGA (Video Graphics Array) — аналоговый интерфейс, который широко использовался для подключения видеоустройств в прошлом. На сегодняшний день считается устаревшим и постепенно заменяется цифровыми интерфейсами.
3.HDMI (High-Definition Multimedia Interface) — цифровой интерфейс, передающий как изображение, так и звук. HDMI поддерживает высокое качество изображения и позволяет передавать звук по одному кабелю, что удобно для подключения к мониторам, телевизорам и другим устройствам с поддержкой звука.
Для качественного изображения лучше использовать цифровые интерфейсы (DVI, HDMI), так как аналоговый VGA более подвержен помехам и может ухудшить качество изображения.
Универсальный порт USB и его виды
USB (Universal Serial Bus) — универсальный последовательный интерфейс для подключения различных периферийных устройств. Порт USB появился в середине 90-х и продолжает совершенствоваться. Существует несколько стандартов USB:
USB 2.0 — передает данные со скоростью до 480 Мбит/с. Этот тип интерфейса до сих пор используется в большинстве периферийных устройств.
USB 3.0 — передает данные значительно быстрее, до 5 Гбит/с. Разъемы USB 3.0 можно отличить по синему или красному цвету. Этот стандарт также известен как
SuperSpeed USB.
USB 3.1 — новейший стандарт, поддерживающий скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Разъемы USB 3.1 Type-C симметричны и могут подключаться с любой стороны.
Виды разъемов USB
USB Type-A — стандартный разъем, который встречается на флешках, мышках, клавиатурах и многих других устройствах.
USB Type-B — более крупный разъем, часто используется для подключения принтеров и сканеров.
USB Mini-B — мини-версия разъема Type-B, используется в некоторых цифровых камерах и кардридерах.
USB Micro-B — компактный разъем, который встречается на большинстве мобильных телефонов и планшетов, кроме устройств, использующих другие стандарты.
RJ45 и виды штекеров
RJ45 — интерфейс для подключения к локальной сети (LAN) с использованием кабеля типа «витая пара». Стандарт RJ45 используется в разъеме 8P8C (8 контактов), который широко применяется для построения локальных сетей.
Другие виды разъемов для подключения телекоммуникационных устройств:
8P8C — основной стандарт для организации локальных сетей (LAN).
6P6C — используется для стандарта RJ-25, применяемого в телефонии.
6P4C — используется для стандарта RJ-14 и может заменять разъем 6P2C в RJ-11.
4P4C — используется для подключения телефонных трубок, известен как RJ-9.
32. Сетевой коммутатор. Назначение. Виды. Способы построения коммутаторов.
Назначение сетевого коммутатора
Сетевой коммутатор (или свитч) — это электронное устройство, которое объединяет компьютеры и другие цифровые устройства в локальную сеть (LAN) и обеспечивает обмен данными между ними. Коммутатор направляет трафик между устройствами сети, автоматически определяя MAC-адреса подключенных устройств и создавая таблицу маршрутизации. Он играет роль центрального элемента сети, улучшая эффективность и скорость передачи данных по сравнению с устаревшими концентраторами (HUB).
Основные задачи коммутатора:
Организация локальной сети: объединение множества устройств в единую сеть, включая компьютеры, серверы, принтеры и точки доступа.
Управление трафиком: адресная пересылка данных, улучшение безопасности и оптимизация скорости обмена информацией.
Эффективное распределение данных: передача информации только к конкретному устройству, а не ко всем сразу, как в случае с концентраторами.
Виды сетевых коммутаторов
Сетевые коммутаторы можно классифицировать по функциональности и возможностям настройки:
1. Неуправляемые коммутаторы:
o Простые в эксплуатации, не требуют настройки.
o Подключаются к источнику питания и сразу готовы к работе.
o Используются для базовых сетей — дома, в небольших офисах или в конференц-залах, где нужно немного дополнительных портов.
2. Управляемые коммутаторы:
o Позволяют тонко настраивать параметры сети, повышая безопасность, контролировать трафик и задавать приоритеты передачи данных.
oИспользуются в крупных организациях, где важно гибко управлять сетью и обеспечивать высокий уровень безопасности.
oПоддерживают функции мониторинга и диагностики сети, а также создания виртуальных сетей (VLAN).
3.Интеллектуальные (умные) коммутаторы:
oПредоставляют ограниченные возможности управления, подходят для малого и среднего бизнеса.
oПоддерживают базовые настройки безопасности и мониторинг сети, но не столь гибкие, как управляемые коммутаторы.
Способы построения коммутаторов
Современные сетевые коммутаторы строятся на основе разных схем взаимодействия, которые обеспечивают высокую производительность и надежность.
1. Коммутационная матрица:
oОдна из наиболее распространенных схем, обеспечивающая высокую скорость передачи данных.
oМатрица состоит из уровней двоичных переключателей, которые соединяют входы и выходы портов.
oКоммутаторы на основе матрицы могут работать очень быстро, но ограничены по числу портов из-за сложности схемы, растущей пропорционально квадрату количества портов.
2.Разделяемая многовходовая память:
oВ этой схеме память используется для хранения данных, поступающих от
портов, и распределяет их между выходами.
oПреимущество схемы — возможность гибкого распределения данных между портами, что повышает производительность при высоких нагрузках.
3.Общая шина:
oВсе порты соединены с общей шиной передачи данных, по которой поступающие пакеты направляются к нужному порту.
oПодходит для малых сетей, так как при большом количестве подключений общая шина становится узким местом.
Часто в современных коммутаторах комбинируют несколько схем для достижения наилучшего баланса между производительностью и гибкостью.
33.Архитектура сетевого коммутатора. Принцип работы.
Архитектура коммутатора
Компоненты коммутатора
1. Основные компоненты коммутатора:
oМатеринская плата:
Процессор (CPU).
Специализированный контроллер ASIC (один или несколько).
Порты с обслуживающими их контроллерами.
ПЗУ и ОЗУ для хранения загрузчика и прошивки, а также таблиц FDB.
Шины и схемотехническая «обвязка» для связи всех
элементов.
oКорпус коммутатора, в котором расположены:
Флеш-память загрузчика.
Флеш-память прошивки.
Процессор (CPU).
ОЗУ (SDRAM) для загрузчика, прошивки и таблиц FDB.
Контроллер ASIC для аппаратной коммутации.
Контроллер ввода/вывода.
Интерфейсные порты для подключения к сети.
Блок питания.
Элементы архитектуры коммутатора
1. Процессор (CPU):
oЗадачи:
1.Выполняет программный код, реализующий функционал коммутатора.
2.Выполняет обработку пакетов и кадров (например, широковещательных ARP-пакетов и кадров с неизвестными адресами).
3.Управляет интерфейсами коммутатора, такими как CLI, Web, Telnet, SSH, SNMP.
4.Взаимодействует с коммутирующей матрицей для передачи данных.
2.Контроллер ASIC:
oЗадачи:
1.Выполняет аппаратную коммутацию Ethernet-кадров.
2.Поддерживает функции управления трафиком (например, QoS) и обеспечивает качество обслуживания.
3.Позволяет управлять продвижением трафика между портами коммутатора.
Общая структурная схема коммутатора.
Вкорпусе сетевого коммутатора вложены:
1.- Флешпамять загрузчика
2.- Флешпамять прошивки
3.- Процессор (CPU)
4.- ОЗУ(SDRAM) для загрузчика и прошивки
5.- ОЗУ(SDRAM)для таблиц FDB (FDB-таблица (Forwarding DataBase) -
информация, хранящаяся в управляемых коммутаторах с данными о коммутации MAC-адресов абонентов и устройств - таблица соответствия
MAC-Port).
6.- Специализированный контроллер (ASIC)
7.- Контролер ввода/вывода - Интерфейсные порты
8.- Блок питания
Принцип работы коммутатора
Коммутатор обменивается данными с подключенными устройствами, заполняя таблицу коммутации их MAC-адресами (см. рис. 11.4)
Впроцессе работы он выполняет следующие операции:
1.Получение данных:
oПри получении кадра коммутатор анализирует его MAC-адрес отправителя и добавляет этот адрес в свою таблицу, соотнося с портом, к которому подключено устройство.
2.Определение направления трафика:
oДля передачи кадра коммутатор сверяет адрес назначения с записями в таблице коммутации и определяет, на какой порт необходимо отправить данные. Если адрес уже записан в таблицу, данные отправляются только на соответствующий порт, не затрагивая остальные устройства в сети. Это позволяет работать в
полнодуплексном режиме, когда каждый порт может одновременно отправлять и получать данные.
3.Обучение коммутатора:
oЕсли коммутатор не находит в таблице MAC-адрес получателя, он передает кадр на все порты, кроме порта отправителя. Как только устройство-адресат ответит, коммутатор добавит его MAC-адрес в таблицу, и в дальнейшем данные будут направляться адресно.
4.Локализация трафика: