Vse_bilety_i_otvety_po_informatike_It_is_found

МКОД (MISD) (multiple instruction stream / single data stream) – множественный поток команд и одиночный поток данных. Определение подразумевает наличие в архитектуре многих процессоров, обрабатывающих один и тот же поток данных. Однак о ни Флинн, ни другие специалисты в области архитектуры компьютеров до сих пор не смогли представить убедительный пример реально существующей вычислительной системы, построенной на данном принципе. Ряд исследователей относят конвейерные машины к данному классу, однако это не нашло окончательного признания в научном сообществе. Будем считать, что пока данный класс пуст.

МКМД (MIMD) (multiple instruction stream / multiple data stream) – множественный поток команд и множественный поток данных. Этот класс предполагает, что в вычислительной системе есть несколько устройств обработки команд, объединенных в единый комплекс и работающих каждое со своим потоком команд и данных.

Итак, что же собой представляет каждый класс? В ОКОД (SISD), как уже говорилось, входят однопроцессорные последовательные компьютеры, например, на базе Intel 80486. Однако, критиками подмечено, что в этот класс можно включить и векторно-конвейерные машины, если рассматривать вектор как одно неделимое данное для соответствующей команды. В тако м случае в этот класс попадут и такие системы, как CRAY-1.

Бесспорными представителями класса ОКМД (SIMD) считаются матрицы процессоров: ILLIAC IV, ICL DAP, Goodyear Aerospace MPP, Connection Machine 1 и т.п. В таких системах единое управляющее устройство контролирует множество процессорных элементов. Каждый процессорный элемент получает от устройства управления в каждый фиксированный момент времени одинаковую команду и выполняет ее над своими локальными данными. Для классических процессорных матриц никаки х вопросов не возникает, однако в этот же класс можно включить и векторно -конвейерные машины, например, CRAY-1. В этом случае каждый элемент вектора надо рассматривать как отдельный элемент потока данных.

Но не всё так просто. В последнее время к типу выполнения ОКМД (скорее к типу выполнения, а не к архитектуре) относят и расширения ОКОД-процессоров (или тех процессоров, которые при довольно отвлечённом рассмотрении выглядят как ОКОД) , расширенных методом выполнения команд «ОКМД-в-регистре», когда длинный регистр делится на одинаковое количество полей (обычно 2n, n=1..3), над которыми в течение одного машинного такта выполняется одна и та же команда как над несколькими регистрами, но с целью экономии доступа к памяти все значения загружаются одновременно в этот регистр. Схема эта чрезвычайно популярна: Intel MMX/SSE/SSE2, AMD 3DNow!, SPARC VIS.

Класс МКМД (MIMD) чрезвычайно широк, поскольку включает в себя всевозможные мультипроцессорные системы: Cm*, C.mmp, CRAY Y-MP, Denelcor HEP,BBN Butterfly, Intel Paragon, CRAY T3D и многие другие. Интересно то, что если конвейерную обработку рассматривать как выполнение множества команд (операций ступеней конвейера) не над одиночным векторным потоком данных, а над множественным скалярным потоком, то все рассмотренные выше векторно-конвейерные компьютеры можно расположить и в данном классе.

18. Суперкомпьютеры и большие компьютеры – особенности архитектуры и краткие характеристики

Основные признаки, характеризующие суперЭВМ, среди которых кроме высокой производительности с ледует отметить: самый современный технологический уровень (например, GaAs-технология); специфические архитектурные решения, направленные на повышение быстродействия (например, наличие операций над векторами); цена, обычно свыше 1-2 млн. долл.

Архитектура современных суперЭВМ. В этом обзоре не имеет смысла останавливаться на деталях классификации архитектуры суперкомпьютеров, ограничимся только рассмотрением типичных архитектур суперЭВМ, широко распространенных сегодня, и приведем классическую систематику Флинна.

В соответствии с ней, все компьютеры делятся на четыре класса в зависимости от числа потоков команд и данных. К первому классу (последовательные компьютеры фон Неймана) принадлежат обычные скалярные однопроцессорные системы: одиночный поток команд – одиночный поток данных (SISD). Персональный компьютер имеет архитектуру SISD, причем не важно, используются ли в ПК конвейеры для ускорения выполнения операций.

Второй класс характеризуется наличием одиночного потока команд, но множественного потока данных (SIMD). К этому архитектурному классу принадлежат однопроцессорные векторные или, точнее говоря, векторно -конвейерные суперкомпьютеры, например, Cray-1. В этом случае мы имеем дело с одним потоком (векторных) команд, а потоков данных – много: каждый элемент вектора входит в отдельный поток данных. К этому же классу вычислительных систем относятся матричные процессоры, например, знаменитый в свое время ILLIAC-IV. Они также имеют векторные команды и реализуют векторную обработку, но не посредством конвейеров, как в векторных суперкомпьютерах, а с помощью матриц процессоров.

К третьему классу – MIMD – относятся системы, имеющие множественный поток команд и множественный поток данных. К нему принадлежат не только многопроцессорные векторные суперЭВМ, но и вооб ще все многопроцессорные компьютеры. Подавляющее большинство современных суперЭВМ имеют архитектуру MIMD.

Четвертый класс в систематике Флинна, MISD, не представляет практического интереса, по крайней мере для анализируемых нами компьютеров. В последнее время в литературе часто используется также термин SPMD (одна программа – множественные данные). Он относится не к архитектуре компьютеров, а к модели распараллеливания программ и не является расширением систематики Флинна. SPMD обычно относится к MPP (т.е. MIMD) – системам и означает, что несколько копий одной программы параллельно выполняются в разных процессорных узлах с разными данными.

Интересно также упомянуть о принципиально ином направлении в развитии компьютерных архитектур – машинах потоков данных. В середине 80-х годов многие исследователи полагали, что будущее высокопроизводительных ЭВМ связано именно с компьютерами, управляемыми потоками данных, в отличие от всех рассмотренных нами классов вычислительных систем, управляемых потоками команд. В машинах потоков данных могут одновременно выполняться сразу много команд, для которых готовы операнды. Хотя ЭВМ с такой архитектурой сегодня промышленно не выпускаются, некоторые элементы этого подхода нашли свое отражение в современных суперскалярных микропро цессорах, имеющих много параллельно работающих функциональных устройств и буфер команд, ожидающих готовности операндов. В качестве примеров таких микропроцес соров можно привести HP РА-8000 и Intel Pentium Pro.

Что касается суперкомпьютерных серверов, использующих современные высокопроизводительные микропроцессоры, таких как SGI POWER CHALLENGE на базе R8000 или DEC AlphaServer 8200/8400 на базе Alpha 21164, то их минимальные конфигурации бывают однопроцессорными. Однако, если не рассматривать собственно архитектуру этих микропроцессоров, то все особенности архитектуры собственно серверов следует анализировать в "естественной" мультипроцессорной конфигурации.

19. Современные тенденции в развитии суперкомпьютеров, кластерные системы, области применения, особенности архитектуры

См. вопрос 18, здесь же только про кластеры. Кластер — группа компьютеров, объединённых

высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс. Один из первых архитекторов кластерной технологии Грегори Пфистер (Gregory F. Pfister) дал кластеру следующее определение: «Кластер — это разновидность параллельной или распределённой системы, которая: состоит из нескольких связанных между собой компьютеров; используется как единый, унифицированный компьютерный ресурс». Обычно различают следующие основные виды кластеров: отказоустойчивые кластеры (High-availability clusters, HA), кластеры с балансировкой нагрузки (Load balancing clusters), вычислительные кластеры (Computing clusters), grid-системы.

Классификация кластеров:

Кластеры высокой доступности – обозначаются аббревиатурой HA (High Availability — высокая доступность). Создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером. Избыточное число узлов, входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае отказа одного или нескольких серверов. Типичное число узлов — два, это минимальное количество, приводящее к повышению доступности. Создано множество программных решений для построения такого рода кластеров. В частности, для OpenVMS, GNU/Linu x, FreeBSD и Solaris существует проект бесплатного ПО Linux-HA.

Кластеры распределения нагрузки – принцип их действия строится на распределении запросов через один или несколько входных узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные вычислительные узлы. Первоначальная цель такого кластера — производительность, однако, в них часто используются также и методы, повышающие надёжность. Подобные конструкции называются серверными фермами. Программное обеспечение (ПО) может быть ка к коммерческим (OpenVMS, MOSIX, Cluster, Platform LSF HPC, Sun Grid Engine, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler), так и бесплатным (Linux Virtual Server).

Вычислительные кластеры – используются в вычислительных целях, в частности в научных исследованиях. Для вычислительных кластеров существенными показателями являются высокая производительность процессора в операциях над числами с плавающей точкой (flops) и низкая латентность объединяющей сети, и менее существенными — скорость операций ввода-вывода, которая в большей степени важна для баз данных и web-сервисов. Вычислительные кластеры позволяют уменьшить время расчетов по сравнению с одиночным компьютером, разбивая задание на параллельно выполняющиеся ветки, которые обмениваются данными по связывающей сети. Одна из типичных конфигураций — набор компьютеров, собранных из общедоступных компонентов с установленной на них операционной системой Linux и связанных сетью Ethernet, Myrinet, InfiniBand или другими относительно недорогими сетями. Такую систему пр инято называть кластером Beowulf. Специально выделяют высокопроизводительные кластеры (HPC Cluster — High-performance computing cluster). Список самых мощных высокопроизводительных компьютеров можно найти в мировом рейтинге TOP500. В России ведется рейтинг самых мощных компьютеров СНГ TOP50 Суперкомпьютеры.

Системы распределенных вычислений (grid) – такие системы не принято считать кластерами, но их принципы в значительной степени сходны с кластерной технологией. Их также называют grid-системами. Главное отличие — низкая доступность каждого узла, то есть невозможность гарантировать его работу в заданный момент времени (узлы подключаются и отключаются в процессе работы), поэтому задача должна быть разбита на ряд независимых друг от друга процессов. Такая система, в отличие от кластеров, не похожа на единый компьютер, а служит упрощённым средством распределения вычислений. Нестабильность конфигурации, в таком случае, компенсируется большим числом узлов.

20. Большие компьютеры (мейнфреймы), особенности архитектуры, динамика развития мейнфреймов фирмы IBM

Большая универсальная ЭВМ — высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенси вных вычислительных работ.

Особенности и характеристики современных мейнфреймов:

Среднее время наработки на отказ. Время наработки на отказ современных мейнфреймов оценивается в 12–15 лет. Надёжность мейнфреймов —результат почти 60-летнего совершенствования. Группа разработки VM/ESA затратила 20 лет на удаление ошибок из ОС, и в результате была создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.

Повышенная устойчивость систем. Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счёт использования следующих принципов: дублирование: два резервных процессора, запасные микросхемы памяти, альтернативные пути доступа к периферийным устройствам , горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров.

Целостность данных. В мейнфреймах используется память с коррекцией ошибок. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти или данных, ожидающих вывода на внешние устройства. Дисковые подсистемы , построенные на основе RAID-массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования, защищают от потерь данных.

Рабочая нагрузка. Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80–95 % от их пиковой производительности. Для UNIX– серверов, обычно, рабочая нагрузка не может превышать 20–30 % от пиковой загрузки. Операционная система мейнфрейма будет тянуть всё сразу, причём все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие куски ПО.

Пропускная способность. Подсистемы ввода-вывода мейнфреймов разработаны так, чтобы работать в среде с высочайшей рабочей нагрузкой на ввод-вывод данных.

Масштабирование. Масштабирование мейнфреймов может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью о т 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в Sysplex (System Complex) — многомашинный кластер, выглядящий с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в Sysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределённый Sysplex называют GDPS. В случае использования ОС VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров. Программное масштабирование — на одном мейнфрейме может быть сконфигурировано фактически бесконечное число различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так, как будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в то же время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные.

Доступ к данным. Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются в сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения, не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Всё это, в совокупности, ведёт к повышению скорости и эффективности обработки.

Защита. Встроенные в аппаратуру возможности защиты, такие как криптографические устройства, и Logical Partition, и средства защиты операционных систем, дополненные программными продуктами RACF или VM:SECURE, обеспечивают совершенную защиту.

Пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс у мейнфреймов всегда оставался наиболее слабым местом. Сейчас же стало возможно для прикладных программ мейнфреймов в кратчайшие сроки и при минимальных затратах обеспеч ить современный веб-интерфейс.

Сохранение инвестиций — использование данных и существующих прикладных программ не влечёт дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переучиванию персонала, переноса данных и т .д.

Динамика развития IBM:

Большие универсальные компьютеры IBМ 360 были первыми в мире системами, предназначенными как для коммерческих, так и для научных целей. Эта серия дополнялась в процессе развития еще шестью моделями как среднего, так и высшего (научного) уровня. Модели строились на базе стандартных аппаратурных и программных продуктов и были совместимы сверху вниз, имея единую систему команд.

В начале 1970-х годов IВМ выпустила на рынок новое поколение машин, получивших название IBM 370, совместимых с системой IВМ 360, но использовавших усовершенствованные процессоры, оперативную и внешню ю память. Это позволило расширить их возможности по поддержке одновременно работающих пользователей и более ресурсоемких и динамических приложений. Основные новации IВМ 370 — возможность использования нескольких процессоров в рамках одной системы, полноценная поддержка виртуальной памяти и новый 128-разрядный блок вещественной арифметики. Всего было выпущено около 17 моделей разного уровня. Эти компьютеры использовали специализированные операционный системы: О/ 360, О/370, МУ ее вариации.

Новое поколение мейнфреймов IBM 390 появилось в начале 1990 г., но сохранило совместимость с предыдущими моделями. В процессе создания IВМ 390 произошло обновление всей электронной базы — МП, ОП и ВЗУ на несколько поколений. В период с 1990 по 1999 г. было выпущено множество разнообразных систем под названием IВМ/390 enterprise server или ЕА/390 (ЕА — Еnterргisе IBM Агсhitecture). Старшие две модели системы с названием « Summit» имели водяное охлаждение, младшие — воздушное.

В 2000 г. название «IBM 390» было заменено на «IВМ server z sегiеs». В октябре был представлен самый мощный на тот период компьютер массового коммерческого применения — z series 900. Тогда же появилась новая 64-разрядная ОС. В 2002 г. было представлено семейство z series 800 для задач среднего уровня, 2003 г. был отмечен появлением новой модели z series — е server z series 990, в 2004 г. появилась новая система среднего уровня series 890.

В середине 2005 г. семейство мейнфреймов пережило очередное переименование. С этого времени все системы этого класса обозначают sуstem z9. Одновременно с этим объявлено о создании новой модели — 109. Эти модели отвечают современным жестким требованиям корпоративных систем по доступности и надежности. Возможность непрерывного профилактического обслуживания (без прерывания работы комплекса) вносит весомый вклад в то, что среднее время наработки на отказ системы series исчисляется десятилетиями, а предложенная IВМ система комплексирования — Рагаllеl Sурlех (традиционные кластеры), характеризуется повышенной живучестью комплекса: его надежность сейчас 99,999 %, что позволяет обслуживать пользователей 24 ч в сутки 365 дней в году.

По мере того, как конфиденциальность становится одним из главных требований бизнеса, поддержка SSL-транзакций (защищенные сетевые протоколы) превращается в определяющий фактор при выборе сервера. IВМ series может работать с восемнадцатью криптографическими сопроцессорами, которые могут обрабатывать несколько тысяч защищенных транзакций в

секунду без снижения скорости обработки.

21. Микропроцессоры – определение, классификация, номенклатура и краткие характеристики

Микропроцессор (МП) — изготовленный при помощи технологии высокой степени интеграции прибор, который способен выполнять под действием программного управления функции центрального процессора компьютера . По числу больших интегральных схем (БИС) в микропроцессорном комплекте различают микропроцессоры однокристальные, многокристальные

и многокристальные секционные.

Однокристальные микропроцессоры получаются при реализации всех аппаратных средств процессор а в виде одной БИС или СБИС (сверхбольшой интегральной схемы). По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных микропроцессоров улучшаются. Однако возможности однокристальных микропроцессоров ограничены аппаратными ресурсами кристалла и корпуса. Для получения многокристального микропроцессора необходимо провести разбиение его логической структуры на функционально законченные части и реализовать их в виде БИС (СБИС). Функциональная законченность БИС многокристального микропроцессора означает, что его части выполняют заранее определенные функции и могут работать автономно. Многокристальные секционные микропроцессоры получаются в том случае, когда в виде БИС реализуются части (секции) логической стру ктуры процессора при функциональном разбиении ее вертикальными плоскостями. Для построения многоразрядных микропроцессоров при параллельном включении секций БИС в них добавляются средства "стыковки".

По назначению различают универсальные и специализированные микропроцессоры. Универсальные микропроцессоры могут быть применены для решения широкого круга разнообразных задач. При этом их эффективная производительность слабо зависит от проблемной специфики решаемых задач. Среди специализированных микропроцессоров можно выделить различные микроконтроллеры, ориентированные на выполнение сложных последовательностей логических операций, математические микропроцессоры, предназначенные для повышения производительности при выполнении арифметических операций за счет, например, матричных методов их выполнения, микропроцессоры для обработки данных в различных областях применений и т.д. С помощью специализированных микропроцессоров можно эффективно решать новые сложные задачи параллельной обработки данных.

По характеру временной организации работы микропроцессоры делят на синхронные и асинхронные. Синхронные микропроцессоры – микропроцессоры, в которых начало и конец выполнения операций задаются устройством управления (время выполнения операций в этом случае не зависит от вида выполняемых команд и величин операндов). Асинхронные микропроцессоры позволяют начало выполнения каждой следующей операции определить по сигналу фактического окончания выполнения предыдущей операции.

По организации структуры микропроцессорных систем различают микроЭВМ одно- и многомагистральные. В

одномагистральных микроЭВМ все устройства имеют одинаковый интерфейс и подключены к единой информационной магистрали, по которой передаются коды данных, адресов и управляющих сигналов. В многомагистральных микроЭВМ устройства группами подключаются к своей информационной магистрали. Это позволяет осуществить одновременную передачу информационных сигналов по нескольким (или всем) магистралям. Такая организация систем усложняет их конструкцию, однако увеличивает производительность.

По количеству выполняемых программ различают одно- и многопрограммные микропроцессоры. В однопрограммных микропроцессорах выполняется только одна программа. Переход к выполнению другой программы происходит после завершения текущей программы. В много- или мультипрограммных микропроцессорах одновременно выполняется несколько (обычно несколько десятков) программ. Организация мультипрограммной работы микропроцессорных управляющих систем позволяет осуществить контроль за состоянием и управлением большого числа источников или приемников информации.

Микропроцессор характеризуется:

- тактовой частотой, определяющей максимальное время выполнения переключения элементов в ЭВМ;

-разрядностью, т.е. максимальным числом одновременно обрабатываемых дво ичных разрядов. Разрядность МП обозначается m/n/k/ и включает: m – разрядность внутренних регистров, определяет принадлежность к тому или иному классу процессоров; n – разрядность шины данных, определяет скорость передачи информации; k – разрядность шины адреса, определяет размер адресного пространства;

-архитектурой. Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность

аппаратная организация и логическая структура микропроцессора, регистры, управляющие схемы, арифметико -логические устройства, запоминающие устройства и связывающие их информационные магистрали. Макроархитектура – это система команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работы микропроцессора. В общем случае под архитектурой ЭВМ понимается абстрактное представление машины в терминах основных функциональных модулей, языка ЭВМ, структуры данных.

22.Архитектура микропроцессоров и направления её развития, характеристики современных микропроцессоров и прогноз на 2012 год

Центральный процессор (ЦП) (central processing unit-CPU) –

процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации — вычислительный процесс. Современные ЦПУ, выполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), реализующих все особенности, присущие данного рода устройствам, называют микропроцессорами. Микропроцессор — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких

специализированных микросхем. Микропроцессор является практически законченной системой управления. Он имеет сложную архитектуру и представляет собой сверхбольшую интегральную схему, выполненную, как правило, на одном полупроводниковом кристалле.

Различные типы микропроцессоров отличаются типом и размером памяти, набором команд, скоростью обработки данных, количеством входных и выходных линий, разрядностью данных.

Архитектура микропроцессора – это его логическая организация, рассматриваемая с точки зрения пользователя; она определяет возможности микропроцессора по аппаратной и программной реализации функций, необходимых для построения микропроцессорной системы.

Понятие архитектуры микропроцессора отражает:

- его структуру, т.е. совокупность компонентов, составляющих микропроцессор, и связей между ними; для пользователя достаточно ограничиться регистровой моделью микропроцессора;

- способы представления и форматы данных;

-способы обращения ко всем программно-доступным для пользователя элементам структуры (адресация к регистрам, ячейкам постоянной и оперативной памяти, внешним устройствам);

-набор операций, выполняемых микропроцессором;

- характеристики управляющих слов и сигналов, вырабатываемых микропроцессором и поступающих в него извне; - реакцию на внешние сигналы (система обработки прерываний).

Конвейерная архитектура (pipelining) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды из ОЗУ, дешифрация команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера.

CISC-процессоры (Complex Instruction Set Computing) – вычисления со сложным набором команд.

RISC-процессоры (Reduced Instruction Set Computing) – вычисления с сокращённым набором команд. Архитектура процессоров, построенная на основе сокращённого набора команд. Характеризуется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистров, операций типа регистр -регистр, а также отсутствием косвенной адресации.

Основные характеристики ЦП:

-тактовая частота;

-кэш;

-технология изготовления;

-поддержка технологий. Для оптимизаций выполнения определенных задач производители ЦП внедряют в свои процессоры специальные наборы инструкций (SSE2, SSE3), они не вносят каких-то изменений в саму исполнительную часть ядра процессора, но позволяют описывать сложные последовательности команд более короткими командами и упрощать работу процессору;

-наличие встроенного контроллера памяти. (“Процессор - Чипсет - ОЗУ". Этот путь сокращается за счет "переноса" контроллера памяти из чипсета – в ЦП. Тем самым схема упростилась до "Процессор - ОЗУ".)

По прогнозам аналитиков, к 2012 году число транзисторов в микропроцессоре достигнет 1 млрд., тактовая частота возрастет до 10

ГГц, а производительность достигнет 100 млрд.оп/с.

Основные направления развития микропроцессоров:

1.Повышение тактовой частоты. Для повышения тактовой частоты при выбранных материалах используются: более совершенный технологический процесс с меньшими проектными нормами; увеличение числа слоев металлизац ии; более совершенная схемотехника меньшей каскадности и с более совершенными транзисторами, а также более плотная компоновка функциональных блоков кристалла.

2.Увеличение объема и пропускной способности подсистемы памяти. Возможные решения по увеличению пропускной способности подсистемы памяти включают создание кэш-памяти одного или нескольких уровней, а также увеличение пропускной способности интерфейсов между процессором и кэш-памятью.

3. Увеличение количества параллельно работающих исполнительных устройств. 4. Системы на одном кристалле и новые технологии (нанотехнологии).

23. Особенности архитектуры ПК различных типов и их сравнительные характеристики (классификация шин и интерфейсов)

Архитектура ПК определятся системой шин, с помощью которых ЦП связан с ОП и периферийными устройствами.

ПК изначально также строились на основе одной системной шины ISA (Industry Standard Architecture), EISA (Extended ISA) или MCA (Micro Channel Architecture). Необходимость сохранения баланса производительности по мере рос та быстродействия микропроцессоров привело к двухуровневой организации шин ПК, а затем и к трехуровневой.

ISA — промышленный стандарт, для архитектуры первых моделей ПК (PC, PC/XT, PC/AT 286,386) характеризуется относительно невысокими скоростями обмена информации по шине и невысокой стоимостью, совместима с фирменными шинами IBM — XT-bus и AT-bus.

EISA — расширенный промышленный стандарт, предложенный для реализации большого объема адресуемой ОП и ускорения вычислительных и обменных операций ПК с микропро цессорами 80386, 80486, является значительно более дорогостоящим расширением шины ISA, поэтому при многошинной организации, как правило, не применяется.

MCA — стандарт фирмы IBM, разработанный для моделей семейства PS/2. Характеризуется значительным ускорением обмена данными между отдельными устройствами ПК (особенно с ОП), однако совершенно не совместима с ISA и EISA.

VL-bus — локальная шина, предложенная ассоциацией VESA (Video Electronics Standard Association). Предназначена для увеличения быстродействия видеоадаптеров и контроллеров дисковых накопителей (локальной шиной называется шина, электрически выходящая непосредственно на контакты микропроцессора). Шина ориентирована на процессор 80486.

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) так же, как и VL-bus поддерживает канал передачи между ЦП и периферийными устройствами. В отличие от последней шина не зависима от процессора, подключается к нему через специальный адаптер. Эта шина получила очень широкое распространение и применяется не тольк о в ПК, но и в рабочих станциях и серверах.

Шина SCSI (Small Computer System Interface — интерфейс малых вычислительных систем), которая располагается между системной шиной компьютера и периферийными устройствами. Эта шина обеспечивает подключение несколь ких внешних устройств (дисковых накопителей), обеспечивая высокую скорость передачи. Для малых систем применяются диски со встроенными интерфейсами IDE (Integrated Drive Electronics) и пришедшие им на смену SATA (Serial ATA).

представляющий собой 32-разрядную шину с тактовой частотой 66 МГц. Она значительно ускоряет обмен с видеоадаптером, не перегружая системную шину PCI.

24. Современное состояние технических средств IBM подобных ПК, тенденции развития, технические характеристики, номенклатура

В развитии персональных компьютеров можно выделить 3 этапа: 1. Этап «самодеятельности» - середина 70-х. 2. Apple-этап. 1977 год. Основание целой отрасли производства ПК. Начинается выпуск систем блочно -модульной конструкции. 3. IBM-этап. Основа удачной конструкции IBM ПК – концепция открытой архитектуры и использование микропроцессоров Intel.

Именно третий этап положил начало массовому производству ПК, совместимых с оригинальными моделями IBM, и. комплексным разработкам в сфере аппаратного обеспечения, периферийных устройств, а также с повышением их быстродействия. Результат этой деятельности мы можем наблюдать в наши дни.

Архитектура ПК в общем определяется системой шин, с помощью которых ЦП связан с ОП и периферийными устройствами. Изначально ПК строились на одной системной шине, но необходимость сохранения баланса производимости по мере роста микропроцессоров привела к двухуровневой организации шин ПК, а затем и к трёхуровневой. На данный момент широкое распространение среди ПК и серверов получила шина PCI, поддерживающая канал передачи данных между ЦП и периферийными устройствами. В отличие от своей предшественницы, шины VL-bus, она не зависима от процессора, подключается к нему через специальный адаптер. А в связи с широким распространение м мультимедийных приложений и значительным увеличением потоков данных разработан новый стандарт подключения графических адаптеров – AGP, получивший широкое распространение, т.к. он значительно ускоряет обмен с видеоадаптером, не перегружая системную шину PCI. Сейчас шину PCI вытесняет новая разработка Intel – шина PCI-express, имеющая более высокую пропускную способность.

использование унифицированных решений. Широкая номенклатура современных серийно выпускаемых специализированных аппаратных и программных средств обеспечивае т соответствие действующим международным стандартам в области построения компьютерных сетей, что способствует снижению затрат и сокращению времени на их проектирование, монтаж и отладку, а также повышает надежность их последующей работы;

поддержка различных способов доступа пользователей к ресурсам сети, соответствующих реализованным в ней сервисам

(функциям), характеру и использованию конкретных ресурсов и др. При необходимости в сети должен быть обеспечен режим удаленного доступа, реализована возможность одновременного использования сетевого ресурса несколькими пользователями или процессами;

обеспечение безопасности информации, включающее в себя сохранение ее целостности, конфиденциальности и доступности информации для пользователей при наличии у них требуемых уровней полномочий.

Любая компьютерная сеть в самом общем виде может быть представлена в виде двух взаимодействующих составляющих: коммутационной системы и совокупности абонентов (включая их оборудование: рабочие станции, серверы и др.). Основным назначением коммутационной системы является формирование транспортной среды, обеспечивающей связь абонентов друг с другом. Абоненты сети потенциально могут как предоставлять сетевые услуги, так и потреблять их. Изменение масштабов компьютерной сети приводит к изменению сложности ее обеих составляющих.

28. Глобальные вычислительные сети – назначение, принципы построения, состав технических средств

Глобальная вычислительная сеть (ГВС) (Wide Area Network, WAN) представляет собой компьютерную сеть, охватывающую большие территории и включающую в себя десятки и сотни тысяч компьютеров. ГВС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Лучшим примером ГВС является Интернет, но существуют и другие сети, например FidoNet. Некоторые ГВС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГВС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом концентратор связывается с остальными частями ГВС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay. Ранее был широко распространён протокол X.25, который может по праву считаться прародителем Frame relay.

Описание. Совмещают компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Час то используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

Отличие глобальной сети от локальной. Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи , а механизм управления обменом у них в принципе не может быть скорым. В глобальных сетях намного более важно не ка чество связи, а сам факт ее существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, разделяемых пользователями локальной сети.

29. Методы доступа, применяемые в глобальных вычислительных сетях, краткие характеристики

В глобальных вычислительных сетях (ГВС) на первый план выходят администрация сети и средства связи, так как именно они составляют основную эксплуатационную стоимость сети. В сеть объединяются большие и суперкомпьютеры, а также центры с многомашинной структурой. В качестве абонентских пунктов, как правило, используются персональные компьютеры, в качестве каналов связи — традиционные средства телекоммуникаций (телеграфно -телефонные линии, оптоволоконные каналы, спутниковые каналы, радиорелейная связь и т.п.). Топология сетей имеет сложную ра зветвленную структуру.

В качестве методов доступа (протоколов нижнего уровня) обычно используют коммутацию цепей, коммутацию пакетов, селекцию пакетов. Рассмотрим кратко достоинства и недостатки этих методов.

Принцип коммутации цепей – традиционная коммутируемая телефонная связь. На рис. 4.8 представлена схема установления связи между двумя абонентами при этом методе доступа. Каждый разговор или передача данных резервирует на время некоторую часть сети, отводимую переключающим устройством (коммутатором). При этом два абонента соединяются напрямую одной цепью. Главное достоинство — повсеместное распространение персональных телефонных линий. Однако он имеет целый

ряд недостатков:

-низкая эффективность использования сети;

-на установление связи (соединения) также затрачивается время, за которое (при указанных пропускных способностях канала) может быть передано

очень большое количество информации (хотя для телефонных разговоров это время может показаться незначительным);

-высокий уровень шумов в коммутирующих АТС может вызывать сбои при передаче данных;

-необходимость одинаковых (синхронных) устройств у абонентов, имеющих равные скорости приема-передачи.

Тем не менее, этот вид компьютерной связи как использовался, так и будет использоваться частными абонентам и при подключении домашних ПК.

Принцип коммутации пакетов представлен на рис. 4.9. Коммутация пакетов была изобретена специально для сетей. На рис. 4.9, а компьютер передает сообщение. В первом узле коммутации пакетов (или на интерфейсе между компьютером и узлом) сообщение разбивается на пакеты каждый со своим адресом (см. рис. 4.9, 6). Пакеты передаются по сети независимо. Каждый узел на трассе пакета выбирает дальнейшее направление его движения, учитывая информацию о потоках, неисправностях и прочую информацию, полученную от соседних узлов. В результате пакеты могут пойти разными путями (см. рис. 4.9, в) и прибыть в точку назначении в неправильном порядке (см. рис. 4.9, г). Узел коммутации в точке назначения восстанавливает порядок перед доставкой их принимающему компьютеру (см. рис. 4.9, д).

При коммутации пакетов информация, посылаемая одним из компьютеров другому, не передается непрерывным потоком по отведенной для нее цепи. Вместо этого компьютер каждого пользователя подключается к узлу (через коммутир уемые телефонные линии) — мощному компьютеру, который разбивает поступающее сообщение на последовательность так называемых пакетов одинаковой длины, каждому из которых предшествует небольшая адресная информация (адрес назначения, адрес

посылки, порядковый номер пакета и т.п.). Затем пакеты поступают в сеть, в которой все узлы скоммутированы (соединены). Сеть действует как быстродействующий вариант почты, пакеты самого разного назначения могут использовать одни и те же линии. При этом:

-нет задержки при коммутации, так как таковая отсутствует;

-нет избыточности пропускной способности, так как нет отдельных резервируемых линий;

-уменьшается полная задержка сообщений и объем памяти, так как пакет может быть передан, как только он поступил, до

получения всего сообщения;

-упрощается управление буферной памятью, так как размеры пакета фиксированы;

-при обнаружении ошибки требуется повторить передачу только одного пакета, а не всего сообщения;

-короткие порции приводят к более эффективному использованию пропус кной способности, временные промежутки между пакетами могут использоваться другими сообщениями;

-отказ одной линии (обрыв) не приводит к нарушению связи, так как маршрутизаторы (в узлах) отправят сообщения по другим

направлениям.

- небольшая часть пропускной способности расходуется на маршрутизацию. Кратчайший маршрут по сети определяется совместно узлами в соответствии с распределенным алгоритмом маршрутизации. В каждом узле оценивается расстояние в некоторой точке до всех точек назначения с учетом повреждений линий, перегруженности узлов и т.п.

Пакеты одного и того же сообщения могут попасть в точку назначения различными путями, поэтому порядок их прибытия может отличаться от порядка отправления. Узел назначения выстраивает относящиеся к нему пакеты в пра вильном порядке. С точки зрения пользователя все выглядит так, как будто ему выделена целая цепь. При этом способе переда чи говорят о «виртуальной цепи» или «виртуальном канале». В случае, когда порядок следования не важен или сообщение размещается в одном пакете, протокол передачи значительно упрощается (повышается производительность канала) и говорят о дейтаграммном протоколе. Дейтаграмма (или датаграмма) в данном случае — синоним пакета.

Метод селекции пакетов представлен на рис. 4.10. Пакеты рассылаются всем абонентам без исключения. Адресат отбирает адресованные ему пакеты, а остальные игнорирует. Одной из первых сетей такого типа была созданная в 70-х годах профессором Гавайского университета Абрамсоном сеть Алоха.

Передающая среда, называемая моноканалом, — конус пространства с вершиной в пассивной отражающей антенне геостационарного спутника (израсходовавшего запасы питания). В зоне приема отраженных сигналов расположены университеты на Гавайских островах, в Японии, США, Австралии. Абоненты имеют радиоприемник и радиопередатчик с остронаправленной на спутник антенной. Каждый из них может отправить на антенну-отражатель сообщение любому из четырех адресатов. Отразившись,

оно придет на антенны всех абонентов, в том числе и на антенну пославшего его абон ента. Так, на рисунке сообщение посылает абонент 1 для абонента 4; все, кроме 1 и 4, это проигнорируют, 4-й его примет, а первый проверит его правильность. Наложение двух сообщений будет проконтролировано отправляющим и принимающим сообщениями и через случайный промежуток времени посылка будет повторена. Сеть оказалась очень дешевой, а ее низкая эффективность в первоначальном варианте была значительно повышена за счет наложения дополнительных условий на прием-передачу сообщений. Сети такого типа получили довольно широкое распространение, в том числе и в отечественной практике. Метод селекции пакетов интересен и в связи с тем, что его принцип используется и в самой популярной в мире локальной вычислительной сети Ethernet.

30. Глобальные вычислительные сети, топология, компоненты, структура канала связи, основные виды передачи, разновидности модемов

Глобальные или всемирные сети (GAN – Global Area Network) предназначены для связи абонентов, расположенных в различных географических регионах, и включают в себя множес тво сетей различной протяженности – материковые (WAN – Wide Area Network), региональные или городские ГВС (MAN – Metropolitan Area Network), а также локальные (LAN – Local Area Network).

Весь комплекс (компоненты) программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ – от персональных компьютеров до суперЭВМ. Второй слой – это коммуникационное оборудование: кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модульные концентраторы. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). Верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения или сетевые службы, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных и др.

При соединении более двух компьютеров возникает задача выбора топологии сети. Топология — это конфигурация графа, узлы которого соответствуют компьютерам, а ребра — физическим связям. В сетях конфигурации физических и логических связей могут отличаться. Топология влияет на некоторые хар актеристики сети: надежность; легкость подключения новых узлов; стоимость решения; возможность балансировки нагрузки; длина используемых кабелей.

При полносвязной (а) топологии каждый узел связан со всеми узлами. Громоздкий, дорогой, сложный в реализации на больших площадях способ. Ячеистая (б) топология характерна для глобальных сетей: из полносвязной удаляется часть связей. Общая шина (в) в недавнем времени — в России до ≈2000-го года — являлась очень распространенной. Низкая стоимость, низкая надежность, только один узел может передавать данные в одну единицу времени. Звезда (г) использует общее устройство в центре (концентратор, коммутатор). Средняя надежность, контроль и фильтрация трафика, средняя стоимость, ограниченность. Иерархия звезд (д) наиболее популярна сегодня и в локальных, и в глобальных сетях. Кольцо (е): данные передаются в одном направлении. Наличие обратной связи. Масштабируемость, низкая надежность.

Большие сети обычно состоят из произвольно связанных фрагментов разных топологий.

Канал связи – это совокупность технических и программных средств обеспечивающих передачу сообщения от источника к потребителю. Структура канала связи:

ИС – источник сообщения; ПС – получатель сообщения;

Т – передатчик (transmitter); R – приемник (receiver);

ЛС – линия связи; ИП – источник помех;

ЛС (тракт) – физическая среда, по которой распространяется сигнал от

передатчика к приемнику; S(t) – исходное сообщение;

X(t) – сообщение, подготовленное передатчиком и переданное по линии связи; x(t) – сообщение, принятое приемником;

s(t) – сообщение, восстановленное приемником для получателя сообщения.

В связи с тем, что на канал связи действуют различные помехи – X(t) не равно x(t) и S(t) не равно s(t)

Виды передачи данных в сетях:

1. По выделенным каналам связи. В этом случае прокладывается канал связи между абонентами. Выделенные каналы связи позволяют построить сеть наиболее простую по управлению и наиболее дорогую по затратам. Достоинством этого вида связи является передача сигналов в режиме реального времени. Однако коэффициент полезного действия этого режима очень низок: 3- 6%. Обеспечить занятость этого канала невозможно. В настоящее время выделенные каналы используются только в системах военного назначения.

2. Коммутация каналов. Пришла из телефонной сети. При большом числе пунктов коммутации задача установления соединений является очень сложной и длительной. Достаточно одному тракту в сети быть занятым и приходится вводить набор заново. После того, как соединение состоялось, идет передача данных. КПД этого режима где-то порядка 10%. Повышенная эффективность связана с тем, что отдельные части маршрута после освобождения используются в других соединениях. Здесь возможен режим реального времени, но перегрузка в сети может препятствовать соединению. Достоинство: мо жно использовать телефонную сеть. 3. Коммутация сообщений. Предполагает установление соединений и тут же передачу ее целиком. Снижает основной недостаток предыдущего метода. Этот метод предполагает оснащение узлов коммуникационными машинами с развитой вер хней памятью. Передача идет не в режиме реального времени, а по мере освобождения и готовности пунктов к приему данных. Время передачи может быть достаточно длинным, но загружаемость каналов связи более полной. КПД – 30%. Этот способ передачи данных позволяет довести КПД до 50%. Этот режим передачи данных является более гибким. Он позволяет передавать пакет сообщений одновременно по многим направлениям параллельно, однако при этом возможно перемешивание сообщений в пакете, что требует дополнительных сортировок при восстановлении получаемого пакета. Кроме того, этот метод допускает мультиплексирование за счет передачи на отдельных участках сообщений из разных исходных пакетов в один промежуточный пакет.

Передача данных в любом из режимов осуществляется дву мя режимами:

1режим – дейтаграммный.

2режим – “виртуальный канал”.

1 режим предполагает, что все сообщения в пакетах не связаны друг с другом и передаются как независимые объекты. В результате этого каждое сообщение может идти к получателю своим маршрутом. Получатель из принятых сообщений получает требуемый пакет после сортировки по заголовкам, этот метод очень простой по реализации – в современных ЭВМ называют электронная почта, однако при передаче возможна потеря отдельных фрагментов.

2 режим “виртуальный канал” требует передачи данных в виде цепочки связанных в единый пакет. Порядок поступления сообщений строго регламентирован. Потери информации недопустимы. Организация виртуального канала более сложная.

Модем – устройство преобразования цифровых сигналов в аналоговые и наоборот. Преобразование это необходимо (по крайней мере, в настоящее время) при использовании телефонных линий связи общего назначения, приспособленных к передаче аналоговых сигналов звуковой частоты (т.е. модулированного электрическо го тока). Основные характеристики модема: максимальная скорость передачи данных; устойчивость связи на плохих линиях; протоколы сжатия данных и коррекции ошибок; возможность обновления микропрограмм в ПЗУ модема.

По видам передаваемой информации бывают следующие разновидности модемов: только для обмена данными между компьютерами; факс-модемы (передача данных + прием -передача факсов); факс-голос-модемы.

По компоновке различают внутренние (устанавливаемые в слот материнской платы PCI) и внешние модемы, подключаемые к системному блоку через COM-порт или USB-разъем. Наличие на внешних модемах светодиодов индикации делает их немного удобнее в эксплуатации.

31. Разновидности всемирных глобальных вычислительных сетей, принципы их организации, разновидности услуг

Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто находящихся в различных странах или на разных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радиосвязи и даже спутниковой связи. Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и дос туп к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети — объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные стр уктуры. Именно такая структура принята в

крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют общественными или публичными. Но в некоторых случаях WAN создаются как частные сети крупных корпораций. Абонентами WAN могут быть ЛВС предприятий, географически удаленные друг от друга, которым нужно обмениваться информацией между собой. Кроме того, отдельные компьютеры могут пользо ваться услугами WAN для доступа как к корпоративным данным, так и к публичным данным Internet. Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям. Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet-провайдеров (Internet Service Provider – ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны. Сети национальных провайдеров об ъединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet. Услуги: электронная почта; телефония; передача файлов; терминальный доступ для интерактивной работы на удаленном компьютере; глобальная система телеконференций; справочные службы.

32. Разновидности локальных вычислительных сетей, их топология и методы доступа

Все современные локальные сети делятся на два вида:

Одноранговые локальные сети – это сеть равноправных компьютеров (рабочих станций), каждый из которых имеет уникальное имя и пароль для входа в компьютер. В одноранговой сети каждая рабочая станция может разделить все ее ресурс ы с другими рабочими станциями сети. Рабочая станция может разделить ча сть ресурсов, а может вообще не предоставлять никаких ресурсов другим станциям.

Иерархические локальные сети – локальные сети, в которых имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая р азличными пользователями. Иерархические локальные сети – это, как правило, ЛВС с выделенным сервером, но существуют сети и с невыделенным сервером. В сетях с невыделенным сервером функции рабочей станции и сервера совмещены.

Топологии:

Шинная топология – используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальном у кабелю с помощью Т-разъема (Т-коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается.

Топология "дерево" представляет собой более развитую конфигурацию типа "шина". Присоединение нескольких простых шин к общей магистральной шине происходит через активные повторители или пассивные размножители.

Топология типа “звезда” – каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу . Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается.

Топология кольцо – все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении. Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение.

Наиболее известны и распространены три конкретные реализации методов доступа:

Метод доступа Ethernet обеспечивает высокую скорость и высокую надежность передачи данных. Используется топология "общая шина", поэтому все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети, однако в сообщении обязательно указан адрес станции назначения и адрес отправителя, поэтому принимает его только станция назначения. Перед началом передачи станция определяет, свободен ли канал связи, и если свободен – начинает передачу. Возможна одновременная передача сообщений двумя и более станциями. В этом случае станции на короткое время задерживают передачу, а затем возобновляют. В середине 90-х этот метод получил развитие – Fast Ethernet. Основными достоинствами технологии Fast Ethernet являются: увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/ c; сохранение метода случайного доступа Ethernet; сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных – витой пары и оптоволоконного кабеля.

Метод доступа ArcNet. Оборудование ArcNet заметно дешевле, чем оборудование Ethernet или Token Ring. ArcNet применяется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает сообщение специального вида (так называемый маркер), которое передается от одного компьютера к другому последовательно. При передаче обычного информационного сообщения от одной станции к другой очередная станция дожидается маркера и дополняет его этим сообщением, а также адресами отправителя и назначения. Когда отправленный пакет достигает станции назначения, информационное сообщение отделяется от маркера и передается станции.

Метод Token Ring напоминает метод ArcNet: он использует сообщение-маркер, передаваемое от одной станции к другой; однако здесь есть возможность разным рабочим станциям назначать различные приоритеты. Этот метод доступа разработан фирмой IBM и предполагает топологию сети "кольцо".