Лекция 8 - Магистральная структура компьютерных сетей. Уровни программного обеспечения сети.
Глобальные вычислительные сети Wide Area Networks (WAN), которые относятся к территориальным компьютерными сетями, предназначены, как и ЛВС для предоставления услуг, но значительно большему количеству пользователей, находящихся на большой территории. Глобальные вычислительные сети - это компьютерные сети, объединяющие локальные сети и отдельные компьютеры, удаленные друг от друга на большие расстояния. Самая известная и популярная глобальная сеть - это Интернет. Кроме того, к глобальным вычислительным сетям относятся: всемирная некоммерческая сеть FidoNet, CREN, EARNet, EUNet и другие глобальные сети, в том числе и корпоративные.
Из-за большой протяженности каналов связи построение требует очень больших затрат, поэтому глобальные сети чаще всего создаются 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 пользоваться услугами WAN для доступа, как к корпоративным данным, так и к публичным данным Internet.
Компании, осуществляющие поддержку функционирования сети, называются операторами сети, а компании, предоставляющие платные услуги абонентам сети, называются провайдерами или поставщиками услуг.
В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:
коммутация каналов (используется при передаче аудиоинформации по обычным телефонным линиям связи);
коммутация сообщений (применяется в основном для передачи электронной почты, в телеконференциях, электронных новостях);
коммутация пакетов (для передачи данных, в последнее время используется также для передачи аудио - и видеоинформации).
Большой интерес представляет глобальная информационная сеть Интернет. Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей (локальных, корпоративных, глобальных) и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией по каналам общественных телекоммуникаций.
Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям.
К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет.
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 объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet
Услуги, которые могут быть предоставлены пользователям в Интернет:
электронная почта E-mail;
компьютерная телефония;
передача файлов FTP;
терминальный доступ для интерактивной работы на удаленном компьютере TELNET;
глобальная система телеконференций USENET;
справочные службы;
доступ к информационным ресурсам и средства поиска информации в Интернете.
Кроме того, Интернет - это мощное средство ведения электронного бизнеса и дистанционного (интерактивного или он-лайн) обучения.
Уровни сети
Каждый сетевой уровень имеет свои собственные характеристики и показатели производительности. Как уже говорилось, имеются разные причины для выбора тех или иных протоколов и компонент сетевого оборудования. Обычно выбор диктуется правилами, принятыми в вашей фирме, и тем, с каким другим сетевым оборудованием ваши системы будут соединяться через сеть. В нашем курсе вы не найдете призывов применять тот или иной сетевой протокол или какое-либо определенное сетевое оборудование. В данном разделе мы оценим относящиеся к программному обеспечению и к оборудованию факторы, которые могут повлиять на функциональность и производительность SQL Server.
Уровень программного обеспечения (сетевые протоколы)
Как уже говорилось, к сетевым протоколам относятся именованные каналы (named pipes), TCP/IP, NWLink IPX/SPX, AppleTalk и Banyan VINES. Важно отметить, что все сетевые протоколы функционируют примерно одинаковым образом, по крайней мере, с точки зрения SQL Server. Если сеть не функционирует или работает не так, как вам надо, то эта проблема, скорее всего, связана с уровнем оборудования.
С другой стороны, проблемы с соединениями обычно возникают либо на уровне сетевых библиотек, либо на уровне сетевого протокола. Если у вас имеются проблемы с соединением клиента SQL Server с сервером SQL Server 2000, то попробуйте соединиться как-либо по-другому, например, через Проводник Windows. Если вы можете соединиться через Проводник Windows, но не можете через SQL Server, то ваша проблема, видимо, связана с SQL Server. Проверьте, что попытки соединения производятся через правильный сетевой протокол. Если сконфигурировано много протоколов, то будет сложнее определить, какой именно протокол используется. Если вы можете соединяться с сервером через PING, Internet Explorer или через какой-либо другой внешний источник, то проблема связана, скорее всего, с вашим выбором сетевых библиотек.
Независимо от того, какой именно сетевой протокол вы применяете, на уровне оборудования может возникнуть множество вопросов, относящихся к производительности. Вы избавитесь от многих проблем, если сконфигурируете систему так, что она не будет выходить за пределы возможностей вашей сети.
Уровень оборудования (аппаратный уровень)
Вы должны понимать работу уровня оборудования (аппаратного уровня), чтобы уметь найти причину возникновения проблем с производительностью. Уровень физического оборудования и уровень протоколов независимы друг от друга, это значит, что вы можете запускать разные сетевые протоколы на любом количестве устройств сетевого оборудования. Производительность сети можно оценить в зависимости от выбранного вами сетевого оборудования. Объем трафика, который может быть обработан сетью, зависит как от типа сети, так и от ее скорости.
Магистральная архитектура как основа современных ЭВМ
Современные ЭВМ могут иметь различную архитектуру, но обязательно содержат в своей структуре следующие элементы (Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции. Устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ. Запоминающее устройство (память) для хранения программ и данных. Внешние устройства для ввода–вывода информации (ВУ).) и используют основной принцип функционирования ЭВМ – принцип программируемости, дополненный новыми принципами, к которым можно отнести принципы модульности, магистральности и микропрограммируемости.
Модульность – это способ построения компьютера на основе набора модулей. Модулем называется конструктивно и функционально законченный электронный блок в стандартном исполнении. Это означает, что с помощью модуля может быть реализована какая-то функция либо самостоятельно, либо совместно с другими модулями.
Магистральность – это способ соединения между различными модулями компьютера, когда входные и выходные устройства модулей соединяются одними и теми же проводами, совокупность которых называется шиной. Магистраль компьютера состоит из нескольких групп шин, разделяемых по функциональному признаку — шина адреса, шина данных, шина управления.
Микропрограммируемость – это способ реализации принципа программного управления. Суть его состоит в том, что принцип программного управления распространяется и на реализацию устройства управления. Другими словами, устройство управления строится точно так же, как и весь компьютер, только на микроуровне, т.е. в составе устройства управления имеется своя память, называемая управляющей памятью или памятью микрокоманд, свой «процессор», свое устройство управления
и т. д.
Децентрализация управления предполагает иерархическую организацию структуры ЭВМ. Централизованное управление осуществляет устройство управления главного, или центрального, процессора. Подключаемые к центральному процессору модули (контроллеры и КВВ) могут, в свою очередь, использовать специальные шины или магистрали для обмена управляющими сигналами, адресами и данными. Инициализация работы модулей обеспечивается по командам центральных устройств, после чего они продолжают работу по собственным программам управления. Результаты выполнения требуемых операций представляются ими “вверх по иерархии” для правильной координации всех работ.
Иерархический принцип построения и управления характерен не только для структуры ЭВМ в целом, но и для отдельных ее подсистем.
Использование рассмотренных принципов и объединение в одном устройстве, названом центральный процессор (ЦП), АЛУ и УУ, привели к видоизмененной структуре современной ЭВМ, изображенной на рис. 1.
Наиболее распространенной является структура вычислительной системы (ВС), имеющая две или три (в большинстве случаев) общих магистрали (шины), к которым под воздействием устройств управления могут поочередно подключаться, входящие в систему узлы (см. рис. 2).
В приведенной на рис. 2. схеме, обработку информации осуществляет ЦП, синхронизируемый тактовыми импульсами устройства синхронизации. Обмен информацией между МП и остальными блоками ВС осуществляется по трем магистралям (шинам): адресной, данных и управляющей. Магистраль адреса (МА, ША) служит для передачи кода адреса, по которому производится обращение к устройствам памяти ввода-вывода и прочим внешним устройствам. Обрабатываемая информация и результаты вычислений передаются по магистрали данных (МД, ШД). Магистраль управления (МУ) передает управляющие сигналы на все блоки ВС, настраивая устройства, участвующие в выполняемой команде, на нужный режим работы.
Использование в ВС трех магистралей обеспечивает высокое быстродействие и упрощает процесс вычисления. Возможно построение ВС с одной или двумя магистралями, по которым последовательно передаются код адреса и обрабатываемая информация, но при этом значительно возрастает время выполнения команды и усложняется организация обмена информацией между узлами.