3) Система мкод. (Множественный Поток Команд и Общий Поток Данных)

Все процессоры находятся в конвеере. Образуется регулярная структура из последовательно включенных процессоров. Реализуется принцип магистральной обработки, каждый этап реализуется на отдельном процессоре. Поток данных поступает на вход конвеера, каждый процессор решает свою часть задачи. Результат выполнения поступает на вход следующего процессора. К каждому процессору подводится свой поток команд. После выполнения свой части задачи, процессор не простаивает, а выполняет какую-нибудь дополнительную работу.

ОКМД и МКОД строятся как матричные ВС, обладающие высоким быстродействием и экономичностью в использовании ресурсов и времени.

Недостаток – невысокая надёжность работы систем такого типа, т.к. процессоры включены в цепь последовательно = > при сбое 1 процессора, рушится вся вычислительная цепь.

4). Системы мкмд.

Такие системы наиболее распространены на практике. Из памяти программ через ЦУУ ВС на каждый процессор поступают свои команды => каждый процессор выполняет свой участок сложной программы с собственными данными. По такой архитектуре могут строиться как многопроцессорные, так и многомашинные системы.

Вывод: Многопроцессорные системы по сравнению с многомашинными осуществляют более быстрый обмен информацией между процессорами через общую оперативную память. Поэтому получают более высокую производительность, более быструю реакцию на возникающие внутри системы и во внешней среде ситуации, обладают более высокой надежностью и живучестью, так как система работоспособна, пока работоспособен хотя бы один модуль, каждого типа устройства. Однако построение многомашинных систем проще, так как применяются серийные ЭВМ со стандартными ОС.

Вычислительные сети - частный случай распределенных систем

Компьютерные сети относятся к распределенным (или децентрализованным) вычислительным системам. Поскольку основным признаком распределенной вычислительной системы является наличие нескольких центров обработки данных, то наряду с компьютерными сетями к распределенным системам относят также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.

Многомашинная система - это вычислительный комплекс, включающий в себя несколько компьютеров (каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы), а также прогр и аппар средства связи компьютеров, которые обеспечивают работу всех компьютеров комплекса как единого целого.

Работа любой многомашинной системы определяется двумя главными компонентами: высокоскоростным механизмом связи процессоров и системным программным обеспечением, которое предоставляет пользователям и приложениям прозрачный доступ к ресурсам всех компьютеров, входящих в комплекс. В состав средств связи входят программные модули, которые занимаются распределением вычислительной нагрузки, синхронизацией вычислений и реконфигурацией системы. Если происходит отказ одного из компьютеров комплекса, его задачи могут быть автоматически переназначены и выполнены на другом компьютере. Если в состав многомашинной системы входят несколько контроллеров внешних устройств, то в случае отказа одного из них, другие контроллеры автоматически подхватывают его работу. Таким образом, достигается высокая отказоустойчивость комплекса в целом.

Помимо повышения отказоустойчивости, многомашинные системы позволяют достичь высокой производительности за счет организации параллельных вычислений. По сравнению с мультипроцессорными системами возможности параллельной обработки в многомашинных системах ограничены: эффективность распараллеливания резко снижается, если параллельно выполняемые задачи тесно связаны между собой по данным. Это объясняется тем, что связь между компьютерами многомашинной системы менее тесная, чем между процессорами в мультипроцессорной системе, так как основной обмен данными осуществляется через общие многовходовые периферийные устройства. Говорят, что в отличие от мультипроцессоров, где используются сильные программные и аппаратные связи, в многомашинных системах аппаратные и программные связи между обрабатывающими устройствами являются более слабыми. Территориальная распределенность в многомашинных комплексах не обеспечивается, так как расстояния между компьютерами определяются длиной связи между процессорным блоком и дисковой подсистемой.

Вычислительные сети

В вычислительных сетях программные и аппаратные связи являются еще более слабыми, а автономность обрабатывающих блоков проявляется в наибольшей степени - основными элементами сети являются стандартные компьютеры, не имеющие ни общих блоков памяти, ни общих периферийных устройств. Связь между компьютерами осуществляется с помощью специальных периферийных устройств - сетевых адаптеров, соединенных относительно протяженными каналами связи. Каждый компьютер работает под управлением собственной операционной системы, а какая-либо «общая» операционная система, распределяющая работу между компьютерами сети, отсутствует. Взаимодействие между компьютерами сети происходит за счет передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи. С помощью этих сообщений один компьютер обычно запрашивает доступ к локальным ресурсам другого компьютера. Такими ресурсами могут быть как данные, хранящиеся на диске, так и разнообразные периферийные устройства - принтеры, модемы, факс-аппараты и т. д. Разделение локальных ресурсов каждого компьютера между всеми пользователями сети - основная цель создания вычислительной сети.

Классификация сетей. Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков.

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети: Территориальные, локальные (ЛВС), корпоративные (масштаба предприятия).

Среди ЛВС наиболее распространены : шинная (bus) , кольцевая (ring) звездная (star).

7. Стандарты сетевых технологий. Технология клиент-сервер. Модель ISO/OSI уровни: физический, канальный, сетевой, сеансовый, транспортный, представительский и прикладной Возможность создания сетей появилась только после появления стандартов коммутаций.

Вычислительная сеть является одним из случаев распределенных информационных систем, обладающая набором средств для физической и логической передачи информации, а также свойствами:

1) отказоустойчивость; 2) прозрачность для пользователей; 3) низкая стоимость обслуживания.

Базис технологий ЛВС основывается на технологии клиент-сервер. ЛВС состоит из ПК, объединенных по средствам каналов связи. Каждый компьютер в сети называется узлом. Каждый узел может либо предоставлять свои ресурсы для узлов (сервер), либо являться потребителем ресурсов другого узла (клиент).

Служба – набор программ, обеспечивающий совместный доступ к данным на данном узле сети.

Сервис – описывает набор услуг, предоставляемых данными службами.

Возникновение корпорат сетей привело к соединению ЛВС и ГВС.

Физическая среда: каналы передачи данных, принципы кодирования информации, стандарты, принципы коммутации, методы расчета пропускной способности среды.

Средства коммутации: коммутаторы, концентраторы, шлюзы, а также протоколы передачи информации.

Сетевые ОС – это ОС, в которых присутствуют службы и сервисы, необходимые для организации клиент-серверной архитектуры.

Прикладное ПО – программы, отвечающие за организацию работы пользователя в рамках вычислительной сети, но не являющиеся частью ОС (системы обмена сообщениями в сети, почтовые программы, браузеры, системы передачи речи и видеосигналов).

ПО корпоративной сети – ориентированно на достижение цели организации в рамках ее деятельности. Является специализированным и разрабатывается по индивидуальному заказу.

Протокол – это формализованные правила, опред посл-ть и формат сообщ, которыми обмениваются сетевые компоненты, принадлежащие к одному и тому же уровню модели, но находящиеся на различных узлах сети.

Интерфейс – это формализованные правила, определяющие вз\действие сетевых компонентов соседних уровней одного узла. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемых данным ур для соседних уровней.

Стек коммуникационных протоколов – иерархический набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети.

Сеть состоит из огромного числа различных модулей - компьютеров, средств коммутации, ОС и модулей приложений. Разнообразие выпускаемых для построения сетей устройств и программ.

Все компоненты сети должны работать согласованно – необходимо принятие стандартов, которые гарантировали бы совместимость различного оборудования и программ.

Большинство принимаемых стандартов носят открытый характер. Возможность вз\действия с продуктами конкурентов повышает ценность изделия, так как его можно применить в большем кол-ве работающих сетей.

Совместимость достигается только после того, как все производители реализуют стандарт в своих изделиях одинаковым образом.

Источники стандартов

• стандарты отдельных фирм (например, стек протоколов DECnet фирмы Digital Equipment или графический интерфейс OPEN LOOK для Unix-систем фирмы Sun);

• стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых неск фирмами, например, стандарты союза Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов 100 Мбит Ethernet;

• национальные стандарты, например, стандарт FDDI, разработанный Американским национальным институтом стандартов (ANSI);

• международные стандарты, например, модель и стек коммуникационных протоколов Международной организации по стандартам (ISO).

Организации, занимающиеся разработкой стандартов:

• Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO) представляет собой ассоциацию ведущих национальных организаций по стандартизации разных стран. Главным достижением модель взаимодействия открытых систем OSI, стек OSI.

• Международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU) - специализированный орган ООН. Разработка международных стандартов в области телефонии, служб электронной почты, факсимильной связи, телетекста, передачи аудио- и видеосигналов.

• Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике – (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) - национальная организация США, определяющая сетевые стандарты. Рабочая группа 802 этого института сформулировала требования для ЛВС.

• Европейская ассоциация производителей компьютеров (European Computer Manufacturers Association, ЕСМА) - разработка стандартов, относящихся к компьютерной и коммуникационной технологиям. Стандарт ЕСМА-101 – использ при передаче отформатиро-ванного текста и графических изображений с сохранением оригинального формата.

• Ассоциация электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA) - США; разработка стандартов для проводов, коннекторов и др сетевых компонентов. RS-232C.

• Министерство обороны США (Department of Defense, DoD) – стандарты для компьютерных систем. Стек протоколов TCP/IP.

• Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) - разработка стандартов в различных областях вычислительной техники. FDDI стандарты на языки программирования (С, FORTRAN), интерфейс SCSI.

Протоколы и стандарты.

Режим TDM – совместное использ кабелей всеми ПК сети в режиме разделения времени.

Режим АТМ – конечные узлы присоед-ся индивидуальными линиями связи к коммутаторам.

2 режима работы: полудуплексный, полнодуплексный.

Структура стандартов IEEE 802.X.

Содержит рекомендации по проектированию нижних уровней LAN (физического и канального).

Канальный уровень делится в локальных сетях на два подуровня:

• логической передачи данных (Logical Link Control, LLC);

• управления доступом к среде (Media Access Control, MAC).

Уровень MAC обеспечивает корректное совместное использование общей, разделяемой среды (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, l00VG-AnyLAN).

Уровень LLC отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности, реализует функции интерфейса с сетевым уровнем.

Комитет 802 включает подкомитеты:

802.1 - объединение сетей; 802.2 - LLC - управление логической передачей данных;

802.3 - Ethernet с методом доступа CSMA/CD;

802.4 - Token Bus LAN - локальные сети с методом доступа Token Bus;

802.5 - Token Ring LAN - локальные сети с методом доступа Token Ring;

802.6 - MAN - сети мегаполисов;

802.7 - техническая консультационная группа по широкополосной передаче;

802,8 - техническая консультационная группа по волоконно-оптическим сетям;

802.9 - интегрированные сети передачи голоса и данных;

802.10 - сетевая безопасность; 802.11 - беспроводные сети;

802.12 - LAN с методом доступа по требованию с приоритетами (l00VG-AnyLAN).

802.ID - описывает логику работы моста/коммутатора;

802.1Н - определяет работу транслирующего моста;

802.1Q - определяет способ построения виртуальных VLAN на основе коммутаторов.

Протокол LLC уровня.

Протокол LLC обеспечивает для LAN нужное качество услуг транспортной службы, передавая свои кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров.

Структура кадров LLC.

Флаги определяют границы кадра LLC.

Кадр LLC содержит поле данных и заголовок, который состоит из трех полей:

• DSAP (Destination Service Access Point) адрес получателя;

• SSAP (Source Service Access Point) адрес отправителя;

• управляющее поле (Control).

Клиент-сервер. ЛВС состоит из ПК, объединенных по средствам каналов связи. Каждый компьютер в сети называется узлом. Каждый узел может либо предоставлять свои ресурсы для узлов (сервер), либо являться потребителем ресурсов другого узла (клиент).

Стандартные стеки коммуникационных протоколов

Стек OSI – набор конкретных спецификаций протоколов для всех семи уровней взаимодействия. Полностью соответствует модели OSI. На нижних уровнях стек OSI поддерживает Ethernet, Token Ring, FDDI, протоколы глобальных сетей. Протоколы сетевого, транспортного и сеансового уровней стека OSI реализованы различными производителями, но распространены мало.

Протокол передачи файлов FTAM, протокол эмуляции терминала VTP, протоколы электронной почты Х.400.

«–» большая сложность и неоднозначность спецификаций, стремление учесть все случаи жизни и все существующие и появляющиеся технологии. требуют больших затрат выч мощности центрального процессора.

Стек TCP/IP – протоколы IP и TCP, относятся к сетевому и транспортному уровням соответственно. IP обеспечивает продвижение пакета по составной сети, а TCP гарантирует надежность его доставки.

Используется для связи компьютеров сети Internet, и в огромном числе корпоративных сетей.

Поддерживает стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей – Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных – протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP, РРР, протоколы территориальных сетей Х.25 и ISDN.

Протоколы прикл уровня – протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы службы WWW.

Способность фрагментировать пакеты – в каждой сети – собственная величина макс длины кадра – при переходе из одной сети в другую м возникнуть необходимость деления передаваемого кадра на несколько частей.

«+» гибкая система адресации. экономно используются возможности широковещательных рассылок.

«–» высокие требования к ресурсам и сложность администрирования IP-сетей. наличие в IP-сети различных централизованных служб типа DNS, DHCP и т. п.

Стек IPX/SPX – протоколы стека IPX/SPX до недавнего времени хорошо работали в локальных сетях и не очень - в больших корпоративных сетях, так как они слишком перегружали медленные глобальные связи широковещательными пакетами, которые интенсивно используются несколькими протоколами этого стека (например, для установления связи между клиентами и серверами).

NetWare, UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT.

Стек NetBIOS/SMB– появился как сетевое расширение стандартных функций BIOS

На физическом и канальном уровнях использ – протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI. На верхних уровнях работают протоколы NetBEUI и SMB.

NetBEUI - NetBIOS Extended User Interface – протокол, потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, насчитывающих не более 200 рабочих станций. Содержит функции сетевого, транспортного и сеансового уровней, но невозможна маршрутизация пакетов.

Протокол SMB (Server Message Block) выполняет функции сеансового, представительного и прикладного уровней. На основе SMB реализуется файловая служба, службы печати и передачи сообщений между приложениями.