Единицы, производные от бита

Lbc — распределение запросов через один или несколько входных узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные. Основная цель — производительность, но часто используются также и методы, повышающие надёжность. Подобные конструкции—серверные фермы. Программное обеспечение (ПО) может быть как коммерческим (OpenVMS, MOSIX, Cluster, Platform LSF HPC, Sun Grid Engine, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler), так и бесплатным (Linux Virtual Server).

Вычислительные используются в вычислительных целях (научных исследованиях). важна 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. 1 задание разбивается на параллельно выполняющиеся ветки, которые обмениваются данными по связывающей сети. Одна из типичных конфигураций — набор компов, собранных из общедоступных компонентов, с установленной на них ос Linux, и связанных сетью Ethernet, Myrinet, InfiniBand итд. Такую систему принято называть кластером Beowulf. Выделяют высокопроизводительные кластеры (Обозначаются англ. аббревиатурой HPC Cluster — High-performance computing cluster

grid принципы систем сходны с кластерной технологией, но не совсем кластер. 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.

крупнейший кластер, принадлежащий частному лицу (из 1000 процессоров), был построен Джоном Козой (John Koza)

Программные средства: Широко распространённым средством для организации межсерверного взаимодействия является библиотека MPI, поддерживающая языки C и Fortran. Она используется, например, в программе моделирования погоды MM5.

Технология MPI: Message Passing Interface (интерфейс передачи сообщений) — программный интерфейс ( API ) для передачи информации, который позволяет обмениваться сообщениями между процессами, выполняющими одну задачу. Разработан Уильямом Гроуппом, Эвином Ласком и др.

MPI наиб распространённыqстандарт интерфейса обмена данными в параллельном программировании, существуют его реализации для большого числа комп-х платформ. Используется при разработке программ для кластеров и суперкомпьютеров. Основным средством коммуникации между процессами в MPI является передача сообщений друг другу. Стандартизацией MPI занимается MPI Forum. Сущ -ет большое количество бесплатных и коммерческих реализаций MPI. Существуют реализации для языков Фортран 77/90, Си и Си++.

Технология PVM: Parallel Virtual Machine (PVM) (виртуальная параллельная машина) — общедоступный программный пакет, позволяющий объединять компьютеры в кластеры и предоставляющий возможности управления процессами с помощью механизма передачи сообщений. Существуют реализации PVM для различных платформ. D состав PVM можно включать довольно разнородные вычислительные машины, несовместимые по системам команд и форматам данных. Важно лишь, чтобы о включаемых в PVM вычислительных средствах имелась информация в используемом программном обеспечении PVM. Благодаря этому программному обеспечению пользователь может считать, что он общается с одной вычислительной машиной, в которой возможно параллельное выполнение множества задач. Главная цель использования PVM - это повышение скорости вычислений за счет их параллельного выполнения.

3. Логические основы вычислительных систем: конечные автоматы, основы математической логики, алгебра логики, булевы функции многих переменных, табличные, аналитические и графические способы представления, базисы булевой алгебры, совершенные дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы, задача минимизации булевых функций.

 

Любое сложное устр-во можно описать с помощью концепции Черного Ящика.

Двоичная логика (двузначная логика) — это логика, основанная на двух утверждениях. Истина (логическая 1) и ложь (логический 0).

1^ые попытки Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716). Но успеха в этом направлении добился в 1847 г Джордж Буль (1815-1864)

Из-за простоты реализации получила широкое распространение в вычислительной технике. В вычислительной технике разделяют положительную (истина=1, ложь=0) и отрицательную (истина=0, ложь=1) логику.

Способы представления Булевой ф-ции:

1. Аналитическая (в виде логического выражения) y=(x1  x2) x3

2. Табличная (в виде таблицы истинности)

3. Графическая

4. Таблично-графическая (в виде карты Карно)

5. Числовая

6. Символическая форма

ОСНОВНЫЕ ТОЖДЕСТВА

1) Коммутативный: ab=ba ab=ba

2) Ассоциативный: a(bc)=(ab)c a(bc)= (ab) c

3) Дистрибутивный: a(bc)=abac a(bc)=(ab)(ac)

4) Закон двойного отрицания: =a=a

Деление двоичных функций и операторов на основные (базисные) и вспомогательные появилось задолго до компьютеров и "узаконилось" в виде двоичных алгебр (в скобках отмечен их базис):

• алгебра логики ( ');

• булева алгебра();

• алгебра Жегалкина ();

• алгебра Пирса ();

• алгебра Шеффера (|).

Алгебра высказываний или булева алгебра рассматривает способ образования одних высказываний из других, более простых, с помощью логических операций. Операции: 1 Нульарные 2 Унарные 3 Бинарные 4 Тринарные

Нульарные операции суть константы. В двоичной логике ими являются логический нуль (0) и логическая единица (1).

Унарные Функции одного аргумента Таких функций четыре: f1—f4, но на практике работают только с одной — с f 1, которую называют отрицанием (инверсией).

а	f1 (-ф)	f2(a)	f3 (логическая 1)	f4 (логический 0)

Инверсия (отрицание) - "", "НЕ", "НЕТ"

Бинарные

· Конъюнкция - " ", "&", "И" AND

· Дизъюнкция - " ", "|", "ИЛИ" OR

· XOR – исключающее ИЛИ XOR («либо.. либо..»/«если операнды не равны, то истинно»)

· EQV – эквивалентность (двуместная логическая операция ≡ или ↔)

· IMP – импликация («если… то…» ->)

 

Ф-ии 2х аргументов — Таких функций шестнадцать (16)

а

b

f1 (^)

f2

f3 (-)

f4

f 5 (>)

£6 (<)

f7 (v)

f8 (|)

Табл. делится на две части: "именную" (f 1—f 8) и безымянную (f 9—f 16).

- f 1 — конъюнкция (логическое умножение), обозначается:

- f 2 — дизъюнкция (логическое сложение), обозначается: v, +, ИЛИ, Or, | |, max;

- f 3 — равнозначность (эквивалентность, тождественность), обозначается:

- f 4 — неравнозначность (неэквивалентность, разделительная дизъюнкция, сумма по модулю 2), обозначается:

- f 5 и f 6 — импликация (f 5 — импликация от а к ь (обозначается: — импликация от b к а, логическое следование (обозначается:

- f 7 — функция (стрелка) Пирса (функция Вебба, функция Даггера, антидизъюнкция), обозначается:

- f 8 — функция (штрих) Шеффера (антиконъюнкция), обозначается:

f9 и f 10 — инверсия импликации. Импликация — бинарная логическая связка, по своему применению приближенная к союзам «если… то…». (остриё всегда указывает на следствие).

Совершенной дизъюнктивной нормальной формой (СДНФ) называют наиболее полную форму записи логического выражения. Эта форма записи представляет собой сумму, каждое слагаемое которой является произведением всех входных аргументов или их инверсий, например:

F = `A`В`С + `А В`С + А В`С + А В С.

это такая ДНФ, которая удовлетворяет трём условиям:

· в ней нет одинаковых элементарных конъюнкций

· в каждой конъюнкции нет одинаковых пропозициональных букв

· каждая элементарная конъюнкция содержит каждую пропозициональную букву из входящих в данную ДНФ пропозициональных букв, причем в одинаковом порядке.

СДНФ является избыточной, но логические функции, записанные в СДНФ, легко сравнивать между собой, их удобно преобразовывать в таблицы истинности и составлять по ним карты Карно.

Булево выражение, полученное из таблицы истинности логической функции, имеет совершенную дизъюнктивную нормальную форму.

В некоторых случаях более удобной формой записи логического выражения является совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ). Это произведение сомножителей, каждый из которых является суммой всех входных аргументов или их инверсий, например:

F = (`А + В +`С) (`А + В + С) (А +`В + С) (А + В + С).

то такая КНФ, которая удовлетворяет трём условиям:

· в ней нет одинаковых элементарных дизъюнкций

· в каждой дизъюнкции нет одинаковых пропозициональных букв

· каждая элементарная дизъюнкция содержит каждую пропозициональную букву из входящих в данную КНФ пропозициональных букв.

Так же, как и СДНФ, СКНФ является явно избыточной.

КОНЕЧНЫЙ АВТОМАТ — в теории алгоритмов: математическая абстракция, позволяющая описывать пути изменения состояния объекта в зависимости от его текущего состояния и входных данных, при условии, что общее возможное количество состояний конечно. Конечный автомат является частным случаем абстрактного автомата.

Конечные автоматы подразделяются на детерминированные и недетерминированные.

Детерминированным конечным автоматом (ДКА) называется такой автомат, в котором для каждой последовательности входных символов существует лишь одно состояние, в которое автомат может перейти из текущего.

Базис - это те элементы, при помощи которых можно сделать любое устройство (речь идет о цифровой технике). Этих базисных элементов всего 2: конъюнкция и дизъюнкция.

Другие способы описания с помощью конечных автоматов

Таблица переходов — табличное представление функции. Обычно в такой таблице каждой строке соответствует одно состояние, а столбцу — один допустимый входной символ. В ячейке на пересечении строки и столбца записывается действие, которое должен выполнить автомат, если в ситуации, когда он находился в данном состоянии на входе он получил данный символ.

Диаграмма состояний (граф переходов) — графическое представление множества состояний и функции переходов.Ооднонаправленный граф

принципы минимизации булевых функций.

Метод Квайна — способ представления функции в ДНФ или КНФ с минимальным количеством членов и минимальным набором переменных.
Преобразование функции можно разделить на два этапа:

на первом этапе осуществляется переход от канонической формы (СДНФ или СКНФ) к так называемой сокращённой форме; на втором этапе— переход от сокращённой формы к минимальной форме.

 

4. Использование магнитных элементов в вычислительной технике: явление магнитного гистерезиса, ферритовые элементы памяти, феррит-ферритовая логика, история изобретения, применение.

История: Причина, по кот. тела обладают магнитными свойствами была впервые найдена Ампером в 1820 г. Опыты показали, что магнитные взаимодействия – результат незатухающих круговых молекулярных токов в телах. В этом заключается тесная связь магнетизма (м. – форма взаим-ия движущ-ся электр. зарядов, осуществ-ая на расстоянии посредством магнит-го поля) с электр-ми процессами. В намагниченном состоянии элемент-ые токи склад-ся-->прояв-ся магнитные св-ва.

Количественная характ-ка магнитных св-ств вещества – магнитная проницаемость µ =B/B₀ (отношение вектора магнитной индукции (м.и.-силовая характеристика магнитного поля в данной точке пространства) в данной среде к вектору магнитной инд. в той же точке простр-ва в вакууме). Вещества, у которых µ>>1 (железо, кобальт, никель) называются ферромагнетиками.

В 1820 г. Эрстед обнаружил действие электр-го поля на магнитную стрелкуà подтвердило связь м/д электр. и магнит. полем.

В опыте Фарадея в 1831 году при замыкании цепи в катушке 1 вокруг нее возрастало магнитное поле, и линии индукции этого магн. поля ∩ катушку 2, в кот. возникал индукционный ток. условие образования инд.т. – изменение магнитного потока, пронизыв-го замкн. пров-ий контур.

Таким образом, ферромагнетизм объясняется магнитными свойствами электронов. Электрон ↔круговой ток обладает собственным магн-ым полем. Например, в кристаллах железа возникают условия для параллельной ориентации собст-ых маг-ых полей электр-овàвозникают намагниченные области – домены. С ↑ магнитной индукции внешнего поля ↑степень упорядоченности ориентации отд. доменовà ↑ магн. инд. прекращается, наступает магнитное насыщение à при вынесении ферромагнетика из внешнего магн. поля значительная часть доменов сохраняет упорядочен. ориентациюà постоянный магнит. Но, чем выше температура кристалла, тем быстрее разрушается порядок в ориентации доменовàобразец размагничивается.

Применение: В качестве запомин-его устр-ва (в большинстве современных ЭВМ, преимущественно в качестве оперативной памяти) используют ферритовые сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса ( Г. - свойство систем (обычно физических ), кот. не сразу следуют приложенным силам. Реакция этих систем зависит от сил, действовавших ранее). Это обусловлено их свойством сохранять после намаг-ия одно из двух возможных устойчивых магн-ых состояний, соот-их значениям остаточной магнитной индукции (+ B или – B), что позволяет им хранить информацию, представленную в двоичном коде. Если по проводу, пронизывающему кольцевой ФС пропускать импульсы тока (разной полярности), достаточные для создания магнитного поля, то можно управлять магнитным состоянием ФС. Под действием перемагничивающего поля + Нт ФС после снятия поля оказывается в состоянии + B, эту операцию принято называть «записью 1». Для «записи 0» подают импульс тока, создающий поле – Нт, после воздействия которого ФС оказывается в состоянии – B. Сигнал, возникающий в проводе считывания ФС при изменении значения его магнитной индукции от + B до – B, называется сигналом «считывания 1»; при «считывании 0» магнитная индукция в ФС меняется незначительно и считанный сигнал оказывается < сигнала «считывания 1». Процесс считывания сопров-тся «стиранием» хранившейся информации, т.к. при этом ФС всегда переводится в состояние – В, т. е. записывается 0.

Количество хранимой информации достигает в Ф. з. у. 10ов млн. бит, время выборки – от десятых долей до нескольких мксек. В Ф. з. у. сочетаются высокое быстродействие, малые габариты, высокая надёжность, технологичность изготовления, экономичность.

 

5. Элементы теории информации: единицы измерения количества информации, методы и подходы, меры Хартли, Шеннона, Харкевича.

 

Теория информации (математическая теория связи) — раздел прикладной математики, определяющий понятие информации, её свойства и устанавливающий предельные соотношения для систем передачи данных. Как и любая математическая теория, оперирует с математическими моделями, а не с реальными физическими объектами (источниками и каналами связи). В основном - теории вероятностей и математической статистики.

Основные разделы теории информации — кодирование источника и канальное кодирование.

Единицы измерения информации - для измерения объёма. Когда несколько объектов рассматриваются как один, количество возможных состояний перемножается, а количество информации — складывается.

Чаще всего измерение информации касается объёма компьютерной памяти и объёма данных, передаваемых по цифровым каналам связи.

Объёмы информации можно представлять как логарифм количества состояний.

Наименьшее целое число, логарифм которого положителен — 2. Соответствующая ему единица — бит — является основой исчисления информации в цифровой технике.

Единица, соответствующая числу 3 равна бита, числу 10 (хартли) — бита.

Целые количества бит отвечают количеству состояний, равному степеням двойки.

Теорема Шеннона-Хартли

Ёмкость канала C, означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи данных, которые можно передать с данной средней мощностью сигнала S через аналоговый канал связи с полосой пропускания В, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощности N равна:

Информационный объем сообщения (информационная емкость сообщения) - количество информации в сообщении, измеренное в битах, байтах или производных единицах (Кбайтах, Мбайтах и т.д.).

 

Научный подход к оценке сообщений был предложен еще в 1928 году Р.Хартли. Расчетная формула имеет вид: I = log₂ N или 2^I = N, где N - количество равновероятных событий (число возможных выборов), I - количество информации. Если N = 2 (выбор из двух возможностей), то I = 1 бит.

Бит выбран в качестве единицы количества информации потому, что принято считать, что двумя двоичными словами исходной длины k или словом длины 2k можно передать в 2 раза больше информации, чем одним исходным словом. Число возможных равновероятных выборов при этом увеличивается в 2^k раз, тогда как I удваивается. Иногда формула Хартли записывается иначе. Так как наступление каждого из N возможных событий имеет одинаковую вероятность p = 1 / N, то N = 1 / p и формула имеет вид I = log₂ (1/p) = - log₂ p

Подход Шеннонона (нернавновероятностный) в 1948 году.

Пусть имеется строка текста, содержащая тысячу букв. Буква “о” в тексте встречается примерно 90 раз, буква ”р” ~ 40 раз, буква “ф” ~ 2 раза, буква “а” ~ 200 раз. Поделив 200 на 1000, мы получим величину 0.2, которая представляет собой среднюю частоту, с которой в рассматриваемом тексте встречается буква “а”. Вероятность появления буквы “а” в тексте (p_a)можем считать приблизительно равной 0.2. Аналогично, p_р = 0.04, p_ф = 0.002, р_о = 0.09. Далее поступаем согласно К.Шеннону. Берем двоичный логарифм от величины 0.2 и называем то, что получилось количеством информации, которую переносит одна-единственная бква “а” в рассматриваемом тексте. Точно такую же операцию проделаем для каждой буквы. Тогда количество собственной информации, переносимой одной буквой равно h_i = log₂ 1/p_i = - log₂ p_i, где p_i - вероятность появления в сообщении i-го символа алфавита.

А.А. Харкевич предложил связать меру ценности информации с изменением вероятности достижения цели при получении этой информации: I = log (p ₁/ p ₀) = log p ₁ – log p ₀, где р ₀ и р ₁ – вероятность достижения цели соответственно до и после получения информации. Другой подход к проблеме ценности информации осуществлен М.М. Бонгардом. Он вводит понятие «полезная информация», связывая сообщение с тем, какую задачу решает получатель, что он знает до прихода сообщения и как его истолковывает. Этот подход имеет вероятностно-алгебраическую сущность и носит более общий характер, чем подход, предложенный А.А. Харкевичем.

 

Измерения в байтах

Десятичная приставка Двоичная приставка

Название Символ Степень Название Символ Степень

МЭК ГОСТ

килобайт kB 103 кибибайт KiB Килобит 210

мегабайт MB 106 мебибайт MiB Мегабит 220

гигабайт GB 109 гибибайт GiB Гигабит 230

терабайт TB 1012 тебибайт TiB Терабит 240

петабайт PB 1015 пебибайт PiB 250

эксабайт EB 1018 эксбибайт EiB 260

зеттабайт ZB 1021 зебибайт ZiB 270

йоттабайт YB 1024 йобибайт YiB 280

 

10^(-3)mili; 10^-6micro; 10^-9nano;-12pico;-15femto;-18atto;-21zepto;-24yocto

10^3kilo;6mega;9giga;12tera;15peta;18exa;21zeta;24yotta

 

6. Аналого-цифровое преобразование: теорема дискретных отсчетов (Уиттакера-Найквиста-Шеннона-Котельникова и других), импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Применение в системах передачи информации.

Частота Найквиста — в цифровой обработке сигналов частота, равная половине частоты дискретизации. Названа в честь Гарри Найквиста.

Из теоремы Котельникова следует, что при дискретизации сигнала полезную информацию будут нести только частоты ниже частоты Найквиста.

К примеру, в аудио компакт-дисках используется частота дискретизации 44100 герц. Частота Найквиста для них — 22050 герц, она ограничивает верхнюю полосу частот, до которой звук может быть воспроизведён без искажений.

Аналоговый сигнал - сигнал, область определения которого - непрерывное пространство(не дискретное)Противопоставляются дискретные (квантованные, цифровые)

Дискретные сигналы широко используют в настоящее время при передаче сообщений, а многие реальные сигналы являются непрерывными.

Можно ли непрерывные сигналы представлять с помощью дискретных? Насколько точно?

1933 г. - Теорема отсчётов Уиттакера — Найквиста — Котельникова — Шеннона (теоре́ма Коте́льникова) гласит, что, если аналоговый сигнал x(t) имеет спектр, ограниченный частотой Fmax, то он может быть однозначно и без потерь восстановлен по своим дискретным отсчётам, взятым с частотой:
fдискр >= 2*Fmax, где Fmax — верхняя частота в спектре. Уместо д. идеального случая--когда сигнал начался бесконечно давно и никогда не закончится, и не имеет во временной характеристике точек разрыва.

Реальные сигналы (ex. звук на цифровом носителе) не обладают такими свойствами=>их спектр бесконечен. В таком случае полное восстановление сигнала невозможно и из теоремы К-ва вытекают 2 следствия:

Любой аналоговый сигнал может быть восстановлен с какой угодно точностью по своим дискретным отсчётам, взятым с частотой , где в максимальная частота, которой ограничен спектр реального сигнала. Если максимальная частота в сигнале превышает половину частоты дискретизации, то способа восстановить сигнал из дискретного в аналоговый без искажений не существует.

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ,Pulse Code Modulation, PCM) используется для оцифровки аналоговых сигналов. Практически все виды аналоговых данных (видео, голос, музыка) допускают применение PCM. Мгновенное значение аналогового сигнала измеряется через равные промежутки времени. Кол-во оцифрованных значений в сек. (или скорость оцифровки, частота дискретизации) должно быть не ниже 2-кратной максимальной частоты в спектре аналогового сигнала (по теореме Котельникова). Мгновенно измеренное значение аналогового сигнала округляется до ближ-его уровня из неск-их заранее определённых знач. Этот процесс называется квантованием, а количество уровней всегда берётся кратным степени двойки, (ex 8, 16, 32 64). №уровня представлен 3, 4, 5 или 6 битами. Так на выходе модулятора получается набор битов 0 и 1.

ДемодуляцияНа приёмном конце канала связи демодулятор преобразует последовательность битов в импульсы собственным генератором с тем же уровнем квантования, который использовал модулятор. Далее эти импульсы используются для восстановления аналогового сигнала.

Разновидностями ИКМ являются:

Дифференциальная (или дельта) импульсно-кодовая модуляция (ДИКМ) кодирует сигнал в виде разности между текущим и предыдущим значением. Для звуковых данных такой тип модуляции уменьшает требуемое количество бит на отсчёт примерно на 25 %.

Адаптивная ДИКМ (АДИКМ) является разновидностью ДИКМ, которая изменяет уровень шага квантования, что позволяет ещё больше уменьшить требования к полосе пропускания при заданном соотношении сигнала и шума.

 

 

7. Трансокеанические линии связи: история создания,. трансатлантические телефонные проекты ТАТ-n.

 

Трансатлантический телефонный кабель (transatlantic telephone cable)-любой подводный коммуникационный кабель для передачи телефонного сигнала и данных, проложенный по дну Атлантического океана.

До прокладки трансатлантических телефонных кабелей с 1927 связь между Европой и Америкой осуществлялась с помощью длинноволновой радиосвязи. 1 трансатлантический телеграфный кабель был проложен ещё в 19в. Хотя экспедиции, проходившей в 1857-1858 гг., и удалось проложить кабель, уже через несколько недель он пришел в негодность.Через10 лет, с помощью значительно лучше изолированного кабеля удалось проложить сразу несколько трансатлантических телеграфных линий с большей долговечностью. К 1919 г. число кабелей достигло 13, и большинство из них принадлежали Великобритании. 1й трансатлантический телефонный кабель TAT-1 был проложен между городами Обан (Шотландия) и Кларенвилль (Ньюфаундленд) в течение 1955-1956 гг. и введен в эксплуатацию 25.09.56. Он содержал 36 независимых каналов передачи речи с полосой пропускания 4 кГц и 51 усилитель, расположенные на расстоянии 70 км друг от друга. 2й трансатлантический телефонный кабель ТАТ-2 был введен в эксплуатацию 22.09.59. Число каналов уже 87. Основанный на коаксиальном кабеле TAT-3 соединял Великобританию и Нью-Джерси и включал в себя 138 голосовых каналов, способных поддерживать 276 одновременных соединений, что, однако, потребовало уменьшить расстояние между усилителями до 37 км. Сейчас уже есть ТАТ14(2001г.) 64 × 10 Гбит/с США-Германия.

 

8. Компьютерные сети: специфика и концептуальная сложность предмета изучения.

 

Сеть (Network) руппа компьютеров и/или других устройств, каким-либо способом соединенных для обмена информацией и совместного использования ресурсов.

(CN) состоят из сетевых элементов (NE): это компьютеры и другие: мосты, коммутаторы, свитчи, маршрутизаторы, модемы и т.д. Компьютеры называются Хостами.

Особ-ти CN: гетерогенность хостов, большие географические расстояния между ними. Отсюда проблемы: синхронизация процессов.

Ресурсы- программы, файлы данных, а также принтеры и другие совместно используемые пери­ферийные устройства в сети.

Различаются: LAN (Local Area Network) -локальная вычислительная сеть, самый распрастраненный тип вычислительных сетей, встречается в жилых домах, в конторах, в игротеках в офисах мелких и крупных компаний и т. д.. Отличается от всех последующих простотой создания и администрирования, MAN (Metropolitan Area Network) - это городская вычислительная сеть. Состоит из провайдеров - поставщиков сети и обычных пользователей - клиентов, которые используют какую-либо линию связи для соединения с остальными членами сети. WAN (Wide Area Network) - это глобальная (мировая, региональная) вычислительная сеть, соединяющая провайдеров из разных городов мира в одну единую вычислительную сеть, или все LANы и MANы соеденены в единое целое. По типу функционального взаимодействия: Клиент-сервер;Многослойная архитектура;Точка-точка;Одноранговая (P2P) По типу сетевой топологии: Шина Звезда Кольцо Решётка Смешанная топология Полносвязная топология + При реализации компьютерной сети могут использоваться различные наборы протоколов. По сетевым ОС: На основе Windows; UNIX; NetWare или смешанные. По необходимости поддержания постоянного соединения: Пакетная сеть, ex. Фидонет и UUCP или Онлайновая сеть(Интернет и GSM). Разные уровни модели OSI, передача данных через проводную, безпроводную сеть. Оч сложно.

Сервер- специально выделенный высокопро­изводительный компьютер, оснащенный соответ­ствующим программным обеспечением, централи­зованно управляющий работой сети и/или предо­ставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, накопители, принтер и т. д.). Клиентский компьютер (клиент) — компьютер рядового пользователя сети, по­лучающий доступ к ресурсам сервера (серверов).

Сетевые специалисты утверждают, что 50 % знаний в этой динамичной области техники полностью устаревает за 5 лет.

1)распределенность объектов по территории;

2) параллельность функционирования;

3) экспоненциальный рост сетей;

4)сложная структура сетей, топологии;

5)изменчивость связей;

6) мобильность объектов;

7) сложная архитектура объектов;

8) гетерогенная природа объектов: различие архитектур;

9) "многоярусность сетей", "наложение сетей";

10)многоаспектность сетей: физика, схемотехника, экономика, финансы, политика, социология, этика;

11) человеческий фактор;

12) англоязычная терминология.

 

9. Понятие «сетевое облако»: применение (сравнить с парадигмой «черный ящик»).

 

Чёрный ящик (Норберт Виннер)-термин, используемый в точных науках (ex, системотехнике, кибернетике,физике) для обозначения системы, механизм работы которой очень сложен, неизвестен или неважен в рамках данной задачи. Ym = φm(X1... Xn) – без памяти (stateless), Ym = φm(X1... Xn, T) – с памятью (statefull). Переменная Т обозначает время. Такие системы обычно имеют некий «вход» для ввода информации и «выход» для отображения результатов работы. Состояние выходов обычно функционально зависит от состояния входов.

Если механизм работы неважен, то зависимость результатов от входных данных, как правило, известна; концепция чёрного ящика при этом используется, чтобы не отвлекаться на внутреннее устройство. Однако такой подход может дать ошибку при использовании устройства на пределе его возможностей.

Комп. сети нельзя им описать. Комп компактен и в 1 комнате, а сети нет, и состоят они из млн компов. Для этого и существует «облако». Оно непрозрачно и сколько в нем компов мы хз. Облако не имеет чет. Границ, постоянно изменяется, растет, может включать в себя др. облака, может объединятся с др-ми, разрывать.

Сеть состоит из аппаратных средств, кабельной системы и программного обеспечения. Но иногда для понимания определен. вопроса структура сети не так важна=>используют так называемое «сетевое облако»– напоминающий облако значок, представляющий часть сети, подробности строения которой не важны для понимания того, что изображено на рисунке. Если какой-нибудь компьютер в облаке получает доступ в Интернет (прямо или косвенно), все компьютеры в сети получают доступ к сети. Скорость передачи данных через такую сеть невелика, Скорее всего, этой скорости хватит для таких асинхронных сетевых приложений(почта, для связи с тем, кто находится снаружи облака), а не для для интерактивного использования, веб-браузинга или высоко-скоростных приложений(передача видео). Внутри облака возможно интерактивное сетевое общение. Для IP телефонии сетевое облако представляет сеть, работающую по IP протоколу, в которой коммутация заменена маршрутизацией.

Облака объединяет принадлежность к одной организационной структуре и объединяющим еще является единство протоколов. Peer to Peer protocol – 2 контекста: когда связь – point to point, а когда соглашение – peer to peer. Peering – установление дипломатических отношений между двумя сетями. Peer – равный.

 

10. Классы компьютерных сетей, характеризуемые размером (диаметром) территории: сети классов LAN, MAN и WAN.

 

Локальная вычислительная сеть (Local Area Network) - комп сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий. Существуют локалки между орбитальными центрами и космическими станциями (расстояние до 12500 км).

Компы могут соединяться через: медные проводники (витая пара), оптоволоконные кабели и радиоканал (беспроводные технологии). Локалка может иметь шлюзы с другими локалками, быть частью глобальной сети (Интернет) или иметь подключение к ней.

DHCP протокол используется для предотвращения появления одинаковых IP в локалке путем раздачи свободных ip автоматически.

Городская вычислительная сеть (metropolitan area network, MAN) — объединяет компьютеры в пределах города.(ex: кабельное ТВ). С развитием интернета кабельщики немного изменили систему и стали использовать свободный спектр частот для передачи цифровых данных в обе стороны. MAN — опорная сеть провайдера. То есть точки, связанные скоростными каналами. Расстояние — от 1 до 10 км. С развитием высокоскоростного беспроводного интернета создается другой MAN (стандарта IEEE 802.16) который описывает широкополосные беспроводные ЛВС.

Глобальная вычислительная сеть (Wide Area Network)- комп сеть охватывающая большие территории с десятками и сотнями тысяч компьютеров. 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 подключа