5. Вычислительные сети

Вычислительная сеть объединяет территориально разрозненный СОД в единый комплекс с помощью каналов передачи данных с единым ПО и обеспечивает доступ к данным и процедурам их обработки всех пользователей, связанных общей сферой деятельности.

Узлы связи (УС) принимают данные и передают их в направлении обеспечить доставку данных абонентам. Ядром сети является базовая сеть передачи данных (СПД), которая включает УС и каналы связи. ЭВМ подключают к узлам базовой сети передачи данных, что обеспечивает обмен данными между любыми каналами ЭВМ.

Совокупность ЭВМ, объединенных СПД образует сеть ЭВМ.К ЭВМ непосредственно или с помощью каналов связи подключены терминалы, через которые пользователи взаимодействуют с сетью. Совокупность терминалов и средств связи для подключения их к ЭВМ образуют терминальную сеть. Таким образом, вычислительная сеть представляет собой композицию СПД, сеть ЭВМ и терминальную сеть.

Вычислительные сети используют для объединения ЭВМ в пределах региона, страны или континента. Оснащены все ЭВМ специальными программными средствами для сетевой обработки данных. На сетевое ПО возлагают широкий комплекс функций:

- управление аппаратурой сопряжения и каналов связи,

- установление соединений между взаимодействующими процессами и ЭВМ,

- управление процессами передачи данных,

- ввод и выполнение заданий от удаленных терминалов,

- доступ программ к набору данных, размещенных в удаленных ЭВМ.

Требования к сетевому ПО:

1. Сохранение работоспособности сети при изменении ее структур вследствие выхода из строя ЭВМ, каналов и УС.

2. Возможность работы ЭВМ с терминалами различных типов и взаимодействие разнотипных ЭВМ.

Функции, возлагаемые на сетевые программы, отличаются высоким уровнем сложности и реализуются с использованием специально разработанных методов управления процессами передачи и обработки данных. Вычислительные сети – наиболее эффективный способ построения крупномасштабных СОД. Вычислительные сети позволяют автоматизировать управление отраслями производства, транспортом и материально- техническим снабжением крупных регионов. По сравнению с автономными ЭВМ стоимость обработки данных в сетях ЭВМ в 1.5 раза меньше.

6. Локальная вычислительная сеть (ЛВС).

ЛВС – это совокупность близко расположенных ЭВМ, которые связаны последовательными интерфейсами и оснащены программными средствами, обеспечивающими информационное взаимодействие между процессами в различных ЭВМ.

Как видно из схемы, ЭВМ связываются с помощью моноканала, единого для всех ЭВМ сети. В моноканале наиболее часто используется витая пара, коаксиальный кабель или волоконно-оптический кабель. Длина моноканала не превышает нескольких сотен метров. Пропускная способность порядка 10_­­­­­­­­­­­­­­­⁵-10⁷ бит/сек, что достаточно для информационной связи между десятками ЭВМ.

Сетевые адаптеры (СА) – контроллеры, реализующие операции ввода-вывода через моноканал. Моноканал упрощает процедуру установления соединений и обмена данными между ЭВМ. Поэтому сетевое ПО оказывается более простым, чем в вычислительных сетях, содержащих сеть передачи данных, и легко встраивается даже в микро-ЭВМ.

ЛВС является эффективным средством построения сложных СОД на основе мини- и микро-ЭВМ, систем автоматизации проектирования, управления производством, транспортом и т.д.

Классификация СОД

СОД классифицируются в зависимости от способа их построения. СОД, построенные на основе отдельных ЭВМ, вычислительных комплексов и систем, образуют класс сосредоточенных (централизованных) систем, в которых вся обработка реализуется ЭВМ, вычислительным комплексом или специальный системой. Системы телеобработки и вычислительные сети относятся к классу распределенных систем, в которых процессы обработки данных рассредоточены по многим компонентам. При этом системы телеобработки считаются распределенными условно т.к. основные функции обработки данных здесь реализуются централизованно в одной ЭВМ или в вычислительном комплексе.

Интерфейсы СОД

Существенное влияние на организацию СОД оказывают интерфейсы. Все интерфейсы, используемые СОД, делятся на три класса:

1. Параллельные

2. Последовательные

3. Связанные

Параллельный интерфейс состоит из большого числа линий, данные по которым передаются параллельно, в параллельном коде, в виде 8-128 разрядных слов со скоростью 10⁶-10⁸ бит/сек. Длина линий от нескольких метров до десятков (реже сотен) метров.

Последовательный интерфейс – одна линия. Данные передаются в последовательном коде со скоростью 10⁵ – 10­­­⁷ бит/сек. Длина – от десятков метров до километров.

Связанные интерфейсы содержат каналы связи с ретранслятором. Скорость передачи данных порядка 10³-10⁵ бит/сек. Расстояние не ограничено.

В сосредоточенных системах используются параллельные интерфейсы и только для подключения периферийных устройств – последовательные. В распределенных системах из-за значительных расстояний используются только последовательные и связанные интерфейсы, что исключает возможность передачи сигналов прерывания между устройствами и требует представлении данных в виде сообщений, передаваемых с помощью операций ввода-вывода.