Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определения понятиям «внутренняя шина» и «внешний интерфейс».

2. Чем отличаются последовательные и параллельные шины?

3. Что такое «пропускная способность шины» и в каких единицах она измеряется для последовательных и параллельных шин?

4. Назовите основные типы подшин и укажите их функциональное назначение и характеристики.

5. Дайте определению понятию «шинная транзакция».

6. В чем отличие ведущего устройства от ведомого?

7. Для каких целей применяется механизм арбитража шин?

8. Каковы недостатки статических схем назначения приоритетов претендентам на управление шиной?

9. Перечислите основные алгоритмы динамического изменения приоритетов.

Назовите их относительные преимущества и недостатки.

10. Охарактеризуйте способ централизованного арбитража шин и представьте

известные схемы его реализации.

11. Как организуется децентрализованный арбитраж шин?

12. Опишите физические аспекты передачи информации по шинам.

13. Дайте характеристику син­хронным и асинхронным протоколам шины.

14. Применение каких способов позволяет повысить эффективность шин?

15. Охарактеризуйте методы конвейеризации и расщеп­ления шинных тран-

закций.

16. Какие приемы, способствующие расширению полосы пропускания шины, являются наиболее эффективными?

17. Охарактеризуйте эволюцию внутренних шин персональных компьютеров.

18. Перечислите основные параметры шины PCI.

19. Каковы назначение и характеристики системной шины ПК?

20. Опишите назначение и параметры «шинного» стандарта AGP.

21. Укажите основные характеристики современных и перспективных шин семейств PCI-X и PCI-Express.

22. Охарактеризуйте современные последовательные версии интерфейсов

Serial ATA и Serial Attached SCSI.

23. Каково назначение традиционных последовательных COM-портов?

24. Какие внешние периферийные устройства подключают к параллельному

LPT- интерфейсу и каковы его перспективы?

25. Опишите особенности реализации и основные характеристики интерфей-

сов USB и FireWire.

6. Основные понятия вычислительных сетей

6.1. Классификация вычислительных сетей

Наиболее распространенным и эффективным классом многомашинных вычислительных систем являются ВС распределенного типа или так называемые вычислительные (компьютерные) сети. В компьютерных сетях автономность отдельных вычислительных модулей проявляется в наибольшей степени – основными компонентами сети являются, как правило, стандартные ВМ, физическая связь между которыми осуществляется с помощью специальных сетевых коммуникационных устройств и относительно протяженных линий связи. Каждая ВМ в сети работает под управлением собственной операционной системы, а информационное взаимодействие между отдельными ВМ происходит посредством передачи по сети блоков информации – так называемых сообщений (message). Наряду с термином «сообщение», существуют и другие термины, применяемые для обозначения единиц данных в процедурах обмена: кадр (frame), пакет (packet), дейтаграмма (datagram), сегмент (segment). Конфигурация и размеры этих единиц данных определяются стандартизованными правилами – сетевыми коммуникационными протоколами.

Основной классифицирующей характеристикой вычислительных сетей является их масштабная (территориальная) характеристика. В зависимости от охватываемой территории и протяженности вычислительные сети исторически чаще всего подразделяют на локальные (ЛВС или LAN – Local Area Network), региональные или городские (РВС или MAN – Metropolitan Area Network) и глобальные (ГВС или WAN – Wide Area Network).

Обычно под локальной сетью понимают вычислительную сеть, абоненты которой размещены на относительно небольшой территории, например в пределах одной или нескольких комнат одного помещения или нескольких близко расположенных зданий. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный охват ЛВС. Как правило, локальная сеть привязана к конкретной организационной структуре, и тогда говорят об ЛВС офиса, фирмы, учреждения, предприятия.

Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных на значительные расстояния и часто расположенных в разных городах, странах и даже континентах. Одним из характерных, но не единственным примером глобальной вычислительной сети является сеть Интернет.

Так называемые региональные сети связывают абонентов района, города, области и таким образом занимают некоторую промежуточную позицию между сетями локальными и глобальными. Точную границу региональных сетей чаще всего установить затруднительно.

В настоящее время основным отличием локальных сетей от глобальных принято считать качественный уровень линий передачи данных. Однако интенсивное развитие технических средств связи приводит к взаимному проникновению и сближению технологий и принципов передачи данных в локальных и глобальных сетях.

Другим популярным классифицирующим признаком является деление сетей по масштабу подразделения или предприятия (учреждения) в целом, в пределах которого функционирует сеть. По этому признаку чаще всего выделяют сети отделов, кампусов и корпораций.

Сети отделов расположены в пределах одного структурного подразделения, сотрудники которого решают, как правило, некие однотипные задачи.

Так называемые сети кампусов (от campus – «студенческий городок») изначально преследовали цель объединения нескольких мелких локальных сетей (университетских центров) в одну. При этом технологии глобальных соединений в сетях кампусов обычно не используются.

Корпоративные сети объединяют отдельные ВМ и локальные сети в рамках одного предприятия (корпорации). Такие сети крупных транснациональных корпораций могут охватывать огромные территории вплоть до нескольких стран и континентов и очень часто, по сути, являются глобальными сетями. Корпоративные сети, использующие инфраструктуру глобальной сети Интернет, называют сетями интранет (intranet).

При современном уровне развития вычислительных сетей локальные сети, как правило, входят в качестве отдельных компонентов в состав региональной сети, а РВС объединяются в составе глобальной сети. В результате образуются мощные распределенные структуры, охватывающие большие территории и включающие в свой состав миллионы компьютеров. Объединение локальных, региональных и глобальных вычислительных сетей приводит к созданию так называемых многосетевых иерархий, которые обеспечивают доступ практически к неограниченным объемам мировых информационных ресурсов и осуществляют их эффективную обработку.

Сети классифицируются также по такому важнейшему признаку, как «сетевая технология». Под сетевой технологией понимается согласованный набор стандартных правил и реализующих их аппаратно-программных средств, достаточных для построения вычислительной сети. Часто сетевые технологии называют базовыми технологиями, подразумевая, что на их основе строится базис вычислительной сети.

Вычислительные сети различаются по так называемым показателям качества, которые данная сеть может обеспечить. К таким показателям относятся:

– полнота выполняемых функций по доступу к ресурсам, по совместимости работы отдельных элементов, по реализации правил и стандартов работы;

– производительность, характеризующаяся средним количеством запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени;

– пропускная способность, определяющаяся количеством данных, передаваемых по линиям связи сети за единицу времени;

– надежность сети, характеризующаяся надежностью работы ее отдельных элементов, их средним временем так называемой «наработки на отказ», возможностью оперативного дублирования этих элементов в случае их отказа;

– достоверность и сохранность информации в сети, способность сети обеспечивать защиту информации от несанкционированного доступа;

– управляемость, характеризующаяся возможностью управляющего воздействия на любой из элементов сети и устранения возникающих при их работе проблем;

– возможность расширяемости сети и возможность масштабируемости сети как расширения сети без существенного снижения ее производительности;

– интегрируемость (универсальность) сети, характеризующаяся возможностью подключения к сети разнообразных и разнотипных аппаратно-программных средств.