Docsity
Docsity

Przygotuj się do egzaminów
Przygotuj się do egzaminów

Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity


Otrzymaj punkty, aby pobrać
Otrzymaj punkty, aby pobrać

Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium


Informacje i wskazówki
Informacje i wskazówki

Definicja i zalety sieci komputerowej. Klasyfikacja systemów wieloprocesorowych, Publikacje z Computer Science

Opracowanie z zakresu przedmiotu i inne artykuły

Typologia: Publikacje

2019/2020

Załadowany 03.11.2020

bobby_m
bobby_m 🇵🇱

4.4

(9)

260 dokumenty

1 / 8

Toggle sidebar

Ta strona nie jest widoczna w podglądzie

Nie przegap ważnych części!

bg1
Cz¦±¢ I
Denicja sieci komputerowej
Sie¢ komputerowa
jest to pewna liczba niezale»nie dziaªaj¡cych kompu-
terów, które poª¡czone ze sob¡ za pomoc¡ kanaªów komunikacyjnych,
pozwalaj¡cych na wymian¦ informacji mi¦dzy komputerami. Kanaªami ko-
munikacyjnymi mog¡ tu b dowolne ±rodki zyczne, umo»liwiaj¡ce prze-
syªanie informacji w postaci sygnaªów elektrycznych, tzn. kanaªy transmisji
danych, tworzone na sieci telefonicznej powszechnego u»ytku, ª¡cza ±wiatªo-
wodowe, ª¡cza mikrofalowe lub satelitarne. Komputery musz¡ b przy tym
autonomiczne, czyli »aden z komputerów nie mo»e b zale»ny od innego
komputera w sieci. W tym kontek±cie system komputerowy, skªadaj¡cy si¦ z
jednego komputera nadrz¦dnego i kilku komputerów od niego uzale»nionych
nie mo»e b nazwany sieci¡ komputerow¡.
Podobne do sieci komputerowych komputerowe
systemy przetwarza-
nia rozproszonego
, w postaci zbioru systemówkomputerowych, poª¡czonych
ze sob¡ kanaªami transmisyjnymi. Elementy sprz¦towe, z których buduje
si¦ systemy rozproszone, nie ró»ni¡ si¦ od sprz¦tu, pracuj¡cego w sieciach
komputerowych. Mimo to, takich systemów nie uwa»a si¦ jednak za sieci
komputerowe, poniew w isto cie to systemy wieloprocesorowe, sterowane
jednym systemem operacyjnym, peªni¡ce rol¦ jednego wirtualnego kompute-
ra. U»ytkownik rozproszonego systemu przetwarzania danych nigdy nie wie,
który z komputerów wykonuje jego zadanie, po dczas gdy u»ytkownik sieci
komputerowej musi dokªadnie wiedzie¢ za pomoc¡ jakiego komputera jest
poª¡czony z sieci¡, osobi±cie powinien zleca¢ do sieci wykonanie okre±lone-
go przez niego zadania i osobi±cie musi kierow realizacj¡ tego zadania, co
sprowadza si¦ do jego ingerencji w dziaªanie sieci. Ró»nica mi¦dzy sieci¡ a
systemem rozproszonym tkwi wi¦c w oprogramowaniu, czyli w ró»nychsys-
temach operacyjnychtychdwóch struktur.
Chocia» systemów rozproszonych nie identykuje si¦ z sieciami kompu-
terowymi, warto wiedzie¢, »e mi¦dzy tymi obiektami technicznymi istnieje
wiele po dobie«stw. Na przykªad zarówno w sieciachkomputerowych, jak i w
systemach rozproszonych, wa»nym problemem jest zagadnienie przesyªania
plików. Praktycznie, to trudne zadanie realizuje si¦ tak samo w sieciach, jak
i w systemach rozproszonych. W przypadku sieci sterowanie transferem pli-
ków nale»y jednak do u»ytkownika sieci, natomiast w systemie rozproszonym
o potrzebie i sposobie przemieszczania plików decyduje system operacyjny.
pf3
pf4
pf5
pf8

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Definicja i zalety sieci komputerowej. Klasyfikacja systemów wieloprocesorowych i więcej Publikacje w PDF z Computer Science tylko na Docsity!

Cz¦±¢ I

Denicja sieci komputerowej

Sie¢ komputerowa jest to p ewna liczba niezale»nie dziaªa j¡cych kompu- terów, które s¡ p oª¡czone ze sob¡ za p omo c¡ kanaªów komunikacyjnych, p ozwala j¡cych na wymian¦ informacji mi¦dzy komputerami. Kanaªami ko- munikacyjnymi mog¡ tu by¢ dowolne ±ro dki zyczne, umo»liwia j¡ce prze- syªanie informacji w p ostaci sygnaªów elektrycznych, tzn. kanaªy transmisji danych, tworzone na sieci telefonicznej p owszechnego u»ytku, ª¡cza ±wiatªo- wo dowe, ª¡cza mikrofalowe lub satelitarne. Komputery musz¡ by¢ przy tym autonomiczne, czyli »aden z komputerów nie mo»e by¢ zale»ny o d innego komputera w sieci. W tym kontek±cie system komputerowy, skªada j¡cy si¦ z jednego komputera nadrz¦dnego i kilku komputerów o d niego uzale»nionych nie mo»e by¢ nazwany sieci¡ komputerow¡. Po dobne do sieci komputerowych s¡ komputerowe systemy przetwarza- nia rozproszonego, w p ostaci zbioru systemów komputerowych, p oª¡czonych ze sob¡ kanaªami transmisyjnymi. Elementy sprz¦towe, z których buduje si¦ systemy rozproszone, nie ró»ni¡ si¦ o d sprz¦tu, pracuj¡cego w sieciach komputerowych. Mimo to, takich systemów nie uwa»a si¦ jednak za sieci komputerowe, p oniewa» w isto cie s¡ to systemy wielopro cesorowe, sterowane jednym systemem op eracyjnym, p eªni¡ce rol¦ jednego wirtualnego kompute- ra. U»ytkownik rozproszonego systemu przetwarzania danych nigdy nie wie, który z komputerów wykonuje jego zadanie, p o dczas gdy u»ytkownik sieci komputerowej musi dokªadnie wiedzie¢ za p omo c¡ jakiego komputera jest p oª¡czony z sieci¡, osobi±cie p owinien zleca¢ do sieci wykonanie okre±lone- go przez niego zadania i osobi±cie musi kierowa¢ realizacj¡ tego zadania, co sprowadza si¦ do jego ingerencji w dziaªanie sieci. Ró»nica mi¦dzy sieci¡ a systemem rozproszonym tkwi wi¦c w oprogramowaniu, czyli w ró»nych sys- temach op eracyjnych tych dwó ch struktur. Cho cia» systemów rozproszonych nie identykuje si¦ z sieciami kompu- terowymi, warto wiedzie¢, »e mi¦dzy tymi obiektami technicznymi istnieje wiele p o dobie«stw. Na przykªad zarówno w sieciach komputerowych, jak i w systemach rozproszonych, wa»nym problemem jest zagadnienie przesyªania plików. Praktycznie, to trudne zadanie realizuje si¦ tak samo w sieciach, jak i w systemach rozproszonych. W przypadku sieci sterowanie transferem pli- ków nale»y jednak do u»ytkownika sieci, natomiast w systemie rozproszonym o p otrzebie i sp osobie przemieszczania plików decyduje system op eracyjny.

Cz¦±¢ I I

Zalety sieci komputerowych

Szerokie zastosowania sieci komputerowych wynika j¡ z wy»szo±ci tych systemów nad tak¡ sam¡ liczb¡ izolowanych o d siebie komputerów, rozmiesz- czonych na p ewnym obszarze. Gªówne korzy±ci, pªyn¡ce z zastosowa« sieci komputerowych s¡ nast¦puj¡ce:

 Mo»liwo±¢ wsp ólnego u»ytkowania zasob ów. Wszystkie zasoby sieci komputerowej, czyli caªy sprz¦t i oprogramowanie, zna jduj¡ce si¦ w sieci, s¡ dost¦pne dla ka»dego u»ytkownika sieci. Na przykªad, u»ytkownik sieci, nie p osiada j¡cy w p obli»u swo jej lokalizacji sup er- komputera, mo»e uruchamia¢ wªasne programy na sup erkomputerze, zna jduj¡cym si¦ kilka tysi¦cy kilometrów o d miejsca jego zamieszkania w taki sp osób, jak gdyby korzystaª z sup erkomputera lokalnego.

 Du»a niezawo dno±¢. W sieci komputerowej p ewne wa»ne bazy da- nych lub oprogramowanie mo»na instalowa¢ w kilku maszynach. Je±li wi¦c jakie± urz¡dzenie, dane lub program s¡ niedost¦pne w jednym miejscu, np. z p owo du awarii, mo»na korzysta¢ z ich duplikatów, zlo- kalizowanych w innym miejscu sieci. Jest to szczególnie istotne w wielu zastosowaniach, przede wszystkim w instytucjach wo jskowych, banko- wo±ci, systemach obsªugi lotnisk, itp.

 Oszcz¦dno±¢. Wiadomo, »e du»e systemy komputerowe s¡ przeci¦tnie 10 razy szybsze o d na jszybszych mikrokomputerów z jednym mikro- pro cesorem, ale kosztuj¡ one cz¦sto co na jmniej 1000 razy dro»ej o d mikrokomputerów. W takiej sytuacji konstruktorzy sieci komputero- wych wyp osa»a j¡ ka»dego u»ytkownika sieci w jeden wyda jny kompu- ter osobisty, a dane przechowuj¡ w stosunkowo maªej liczbie wi¦kszych maszyn, tzw. serwerach plików. Taka koncep cja doprowadziªa do up o- wszechnienia sieci lokalnych (LAN - lo cal area network), które ª¡cz¡ ze sob¡ wiele komputerów w jednym p omieszczeniu lub budynku. Zalet¡ sieci lokalnych jest mo»liwo±¢ stopniowego zwi¦kszania mo cy oblicze- niowej systemu komputerowego w miar¦ wzrostu p otrzeb w zakresie przetwarzania danych, przez doª¡czanie do sieci kolejnych niewielkich pro cesorów. Gdyby zastosowano, zamiast sieci lokalnej, du»y komputer o takiej samej mo cy obliczeniowej jak sie¢ lokalna, to w przypadku nie- wydolno±ci u»ywanego komputera, nale»aªoby ten komputer wymieni¢ na wi¦kszy, bardziej kosztowny. Ta manipulacja sp owo dowaªaby skoko- wy przyrost mo cy obliczeniowej systemu, du»o wi¦kszy o d aktualnych p otrzeb, trwaªaby dªu»ej o d wymiany niewielkiego pro cesora (jak w przypadku sieci) i mogªaby by¢ dolegliwa dla wielu u»ytkowników sys- temu.

Cz¦±¢ IV

Zastosowania sieci komputerowych

Gªówne zastosowania publicznych sieci komputerowych wynika j¡ z mo»- liwo±ci, stwarzanych przez te sieci ich u»ytkownikom. Powszechny dost¦p do zdalnych baz danych ju» dzi± umo»liwia rezerwa- cj¦ biletu na dowolny ±ro dek komunikacji, miejsca w hotelu oraz dokonanie wielu p o dobnych czynno±ci b ez wycho dzenia z domu. Nale»y o czekiwa¢, »e wkrótce zasad¡ b ¦dzie zdalne robienie zakup ów i dokonywanie op eracji ban- kowych, co doprowadzi do znacznego o dci¡»enia ±ro dków komunikacji, a wi¦c do oszcz¦dno±ci energii. Sieci komputerowe zaczyna j¡ wywiera¢ du»y wpªyw na dziaªalno±¢ wy- dawnicz¡, a sªowo drukowane w p ostaci tradycyjnych czasopism czy ksi¡»ek sta je si¦ p owoli czym± przestarzaªym. Ro±nie b owiem liczba p o jawia j¡cych si¦ w sieciach dzienników, czasopism i magazynów, gªównie technicznych, na razie przewa»nie dla eksp ertów komputerowych. Z p ewno±ci¡ w niedªugim czasie w sieciach dost¦pne b ¦d¡ czasopisma dla przeci¦tnych czytelników, p orusza j¡ce na swych ªamach wiele problemów z ró»nych dziedzin. U»ytkownicy sieci komputerowych ma j¡ te» dost¦p do wielu unikalnych programów oraz do sup erkomputerów. Pozwala to na prowadzenie zaawan- sowanej dziaªalno±ci naukowej i uªatwia rozwi¡zywanie trudnych problemów nauki i techniki. Istotnie wa»nym zastosowaniem sieci komputerowych jest p o czta elek- troniczna, p ozwala j¡ca na szybkie przekazywanie praktycznie na dowoln¡ o dlegªo±¢ nie tylko wiadomo±ci w p ostaci tekstu, ale te» sygnaªów d¹wi¦ko- wych, rysunków, a nawet ruchomych obrazów telewizyjnych. I dlatego ju» dzi± uczeni caªego ±wiata p onad 90% koresp ondencji przesyªa j¡ do siebie za p o±rednictwem p o czty elektronicznej. Wida¢ wi¦c, »e rozwó j sieci komputerowych znacznie przyspieszyª p ost¦p dokonuj¡cej si¦ na naszych o czach rewolucji informacyjnej, która prawdop o- dobnie zmieni sp oªecze«stwa znacznie bardziej, ni» uczyniªa to rozp o cz¦ta okoªo 1760 roku w Anglii rewolucja przemysªowa. Mo»na przypuszcza¢, i» w niedªugim czasie tradycyjne sklepy, banki, biura, szkoªy i uczelnie zmieni¡ gruntownie swó j sp osób funkcjonowania i organizacj¦, a niektóre z tych insty- tucji mog¡ nawet zanikn¡¢. Mo»e te» zosta¢ zmieniony rozwó j miast, które ulegn¡ rozproszeniu, p oniewa» oferowane przez sieci komputerowe wysokiej jako±ci ±ro dki komunikacji, zminimalizuj¡ p otrzeb ¦ ªatwego dost¦pu do cz¦- sto o dwiedzanych przez interesantów instytucji, które sytuuje si¦ aktualnie jak na jbli»ej du»ych skupisk ludzkich. Nale»y jednak mie¢ ±wiadomo±¢, »e p owszechny dost¦p do sieci kompu- terowych stwarza wiele zagro»e«. Uªatwia j¡ one b owiem »ycie i usprawnia j¡ dziaªalno±¢ ka»dego czªowieka, instytucji i organizacji, nie wyª¡cza j¡c organi- zacji przest¦p czych. Przekazywane do sieci wiadomo±ci nie p o dlega j¡ »adnej

werykacji czy cenzurze, dlatego te», ob ok wa»nych i warto±ciowych danych, w sieciach komputerowych p o jawia si¦ masa informacji b ezwarto±ciowych, a nawet sp oªecznie szko dliwych. Zagadnienie to, o charakterze raczej so cjolo- gicznym, generuje jednak caªy szereg problemów technicznych. Mo»na tu np. wymieni¢ rozwi¡zanie bardzo trudnego zadania ltracji wiadomo±ci wedªug okre±lonych kryteriów, które o czywi±cie nie mog¡ by¢ kryteriami obiektyw- nymi.

Cz¦±¢ V

Fizyczna struktura sieci

komputerowej  Struktura sieci

komputerowej

W ka»dej sieci komputerowej istniej¡ p ewne komputery, których p o dsta- wowym zadaniem jest uruchamianie programów u»ytkownika, zwanych te» aplikacjami. Takie komputery nosz¡ nazw¦ hostów. Hosty p oª¡czone s¡ ze sob¡ za p omo c¡ podsieci komunikacyjnej (rys. 1), przenosz¡cej dane mi¦dzy hostami w sp osób p o dobny, jak w trakcie trwania rozmowy mi¦dzy dwoma ab onentami sieci telefonicznej.

Rysunek 1: Hosty i p o dsie¢ komunikacyjna

Przy tej koncep cji ma miejsce o ddzielenie zada« komunikacyjnej sieci komputerowej o d zada« aplikacyjnych, co znacznie upraszcza pro jektowanie sieci.

Rysunek 2: Niektóre top ologie dwupunktowej p o dsieci komunikacyjnej. a)  gwiazda, b)  pier±cie«, c)  drzewo, d)  top ologia zup eªna, e)  p oª¡czone pier±cienie, f )  top ologia nieregularna

ra¢, nie ma j¡c prawa do nadawania pakietów. Dla tego typu p o dsieci nale»y wi¦c przewidzie¢ mechanizm rozwi¡zywania koniku, w przy- padku gdy kilka komputerów chciaªoby równo cze±nie wysyªa¢ pakiety do sieci. Innym rozwi¡zaniem p o dsieci z kanaªami rozgªoszeniowymi jest na- ziemny system radiowy lub system satelitarny. Ka»dy w¦zeª p osiada w tym systemie anten¦, któr¡ p osªuguje si¦ w trakcie o dbierania lub nada- wania pakietów, i mo»e o dbiera¢ pakiety, nadawane przez radiostacj¦ lub satelit¦. W p ewnych przypadkach niektóre w¦zªy mog¡ o dbiera¢ to, co inne w¦zªy nada j¡ w kierunku satelity. Trzecim systemem z kanaªami rozgªoszeniowymi jest pier±cie«. W tym przypadku ka»dy bit informacji rozcho dzi si¦ do okoªa pier±cienia nieja- ko na wªasn¡ r¦k¦, nie czeka j¡c na p ozostaªe bity pakietu, do którego nale»y. W rozwi¡zaniach typ owych ka»dy bit przebiega caªy pier±cie« w czasie, wymaganym dla przesªania kilku bitów, który mo»e by¢ krót- szy o d czasu przesªania caªego pakietu. W tym systemie, p o dobnie jak i w p ozostaªych systemach z kanaªami rozgªoszeniowymi, nale»y ustali¢ reguª¦ równo czesnego dost¦pu do pier±cienia. Po dsieci z kanaªami rozgªoszeniowymi dziel¡ si¦ na dynamiczne i sta- tyczne, w zale»no±ci o d sp osobu alokacji (przydziaªu) kanaªu transmi-

Rysunek 3: Po dstawowe top ologie p o dsieci komunikacyjnej z kanaªami roz- gªoszeniowymi. a)  szyna, b)  naziemny system radiowy lub system satelitarny, c)  pier±cie«

syjnego. Typ owa alokacja statyczna p olega na przydzieleniu ka»demu komputerowi dyskretnego przedziaªu czasowego, w którym ma prawo nadawa¢ pakiety. Prowadzi to cz¦sto do marnowania zdolno±ci przepu- stowej kanaªu, p oniewa» zwykle istniej¡ stacje, które nie ma j¡ pakietu do nadania p o dczas przydzielonej im szczeliny czasowej. Dlatego te» niektóre p o dsieci komunikacyjne usiªuj¡ przydziela¢ kanaª transmisyj- ny dynamicznie, czyli na »¡danie. Meto dy dynamicznej alokacji kanaªu transmisyjnego mog¡ by¢ scentra- lizowane alb o zdecentralizowane. W meto dzie scentralizowanej w p o d- sieci komunikacyjnej instaluje si¦ sp ecjalne elementy, np. urz¡dzenie do przyznawania szyny, decyduj¡ce o tym, który komputer ma prawo do nadawania pakietów. Zdecentralizowane systemy alokacji kanaªu nie p osiada j¡ takich urz¡dze« lecz stosuj¡ zasad¦, »e ka»dy komputer p o- dejmuje samo dzielnie decyzj¦ o nadawaniu pakietów. Takie p o dej±cie mogªoby prowadzi¢ do niep orozumie«, ale istnieje wiele algorytmów zdecentralizowanej alokacji, które skutecznie zap obiega j¡ p otencjalne- mu chaosowi.