Шпаргалка по "Вычислительным системам, сетям и телекоммуникациям"

     1.

     Процесс (process) – последовательная смена состояний, явлений, ход развития чего последовательность действий для решения задачи, определяемая программой.

     Процессы  вычисляются по соответствующим  алгоритмам программами или устройствами. Они реализуются на всех уровнях  области взаимодействия.

     Процессы  разделяются на этапы, называемые фазами. Любая абонентская система либо административная система создается  для выполнения прикладных процессов. Они для информационной сети являются основными. Прикладной процесс (application process) – процесс, выполняющий обработку данных для нужд пользователей или некоторое приложение пользователя, реализованное в прикладной программе. Взаимодействие абонентских ЭВМ в сети следует рассматривать как взаимодействие прикладных процессов конечных пользователей через коммуникационную сеть. Для того чтобы могли взаимодействовать процессы, между ними должна существовать и логическая связь.

     В  базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС – OSI – Open Systems Interconnection) прикладные процессы располагаются над прикладным уровнем и выполняются под управлением операционной системы (ОС). Их запуск осуществляется операцией вызова процедуры.

     Процессы  делятся на две группы. 1 - программные  прикладные процессы. 2- Вторую группу образуют человеко-аппаратные прикладные процессы.

     При разработке прикладного процесса необходимо учесть ряд следующих особенностей: •синхронизация данных; •тупиковые ситуации; •безопасность данных.

     При выполнении прикладного процесса возникают  ситуации, именуемые «тупиковыми». Тупиковую ситуацию можно предупреждать  двояко. Если хотя бы один из ресурсов занят, то освободить остальные ресурсы. Можно также однозначно определить резервирование ресурсов.

     Управление  взаимодействием прикладных процессов  относится к  процедурам передачи данных между системами, которые «открыты» друг другу благодаря совместному использованию ими соответствующих стандартов. Сложность функций области взаимодействия привели к тому, что они в соответствии с базовой эталонной моделью взаимодействия открытых систем поделены на расположенные друг над другом слои, именуемые уровнями (рис. 6).

     Любой уровень состоит из объектов (рис. 6). Объекты одного и того же уровня для обеспечения взаимодействия могут связываться друг с другом соединениями (интерфейсом). Последние  проходят все нижерасположенные  уровни и физические средства соединения. Взаимодействие объектов, расположенных  на одном и том же уровне, определяется стандартами, называемыми «протоколами». Взаимодействие открытых систем стало основной концепцией, заложенной в архитектуру информационных сетей. 

     Передача  данных (data communications) – процесс пересылки данных от одного устройства к другому.

Смежными  системами являются те, которые непосредственно  соединены каналом передачи данных либо группой параллельно идущих каналов.

Если же между взаимодействующими системами  расположен хотя бы один узел коммутации, то говорят о несмежных системах. В  сетях с «селекцией» информации смежными являются все входящие в них системы.

В  сетях  с коммутацией пакетов для  передачи данных между не смежными системами создается сетевая платформа, образуемая физическими средствами соединения: физическим уровнем, канальным уровнем и сетевым уровнем.

Передача  данных между смежными системами  осуществляется физической платформой.

     Для обеспечения более жестких требований при передаче данных аналоговые каналы связи оснащаются специальной аппаратурой. В этом случае они называются «каналы передачи данных».

     различают каналы:

     •низкоскоростные  со скоростью передачи от 50 до 200 бит/с; •среднескоростные со скоростью передачи до 9600 бит/с; •высокоскоростные со скоростью передачи свыше 19 200 бит/с.

С  учетом возможностей изменения направления передачи информации различают каналы: •симплексные, обеспечивающие передачу информации только в  одном направлении по одному каналу связи; •полудуплексные, позволяющие передавать поочередную ин формацию в двух направлениях по одному каналу связи; •дуплексные, передающие информацию одновременно в обоих направлениях по двум каналам связи.

     В  зависимости от способа передачи данных различают каналы с  последовательной и параллельной передачей сигналов. При последовательной передаче двоичные разряды каждого символа передаются последовательно по одним и тем же линиям связи. При параллельной передаче все разряды каждого символа пере даются одновременно по отдельным линиям связи.

     Наиболее  распространенным среди семиразрядных  кодов пере дачи по каналам связи является код ASCII. В  системах передачи данных используются два способа передачи данных: синхронный и асинхронный. Синхронная передача – высокоскоростная и почти безошибочная. Она используется для обмена сообщениями между ЭВМ в вы числительных сетях. Синхронная передача требует дорогостояще го оборудования. При асинхронной передаче данные передаются в канал связи как последовательность битов, из которой при приеме необходимо выделить для последующей их обработки. Асинхронная передача не требует дорогостоящего оборудования и отвечает требованиям организации диалога в вычислительной сети при взаимодействии персональных ЭВМ. 
 

2.

Электронная вычислительная машина (ЭВМ) – это  комплекс технических и программных  средств, предназначенный для реализации подготовки и решения задач пользователей. Структура ЭВМ – совокупность элементов и их связей. Различают структуры технических, программных и аппаратных средств. Архитектура ЭВМ – это многоуровневая иерархия аппаратно программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уровней с учетом совокупности их свойств определяет особенности структурного построения ЭВМ. Важнейшими характеристиками ЭВМ являются быстродействие и производительность, емкость запоминающих устройств, надежность, точность и достоверность. Быстродействие – число определенного типа команд, выполняемых за единицу времени. Производительность – это объем работ (число стандартных про грамм), выполняемых в единицу времени. Емкость запоминающих устройств – измеряется количеством единиц информации, которые одновременно можно разместить в  памяти. Надежность – это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять свои функции в течение заданного времени. Точность – возможность различать почти все равные значения данных. Точность получения результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ (от 8 и16 разрядных двоичных кодов до 32, 64 и 128 двоичных разрядов). Достоверность – свойство информации, правильно воспринятой. Она характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Традиционно электронную вычислительную технику подразделяют на аналоговую и цифровую. В  аналоговых вычислительных машинах (АВМ) обрабатываемая информация представляется соответствующими значениями аналоговых величин: тока, напряжения, угла поворота механизма и т. п. По своему назначению их можно рассматривать как специализированные вычислительные машины.

В  настоящее  время под словом ЭВМ понимают цифровые вычислительные машины, в  которых информация кодируется двоичными  кодами чисел. Именно эти машины благодаря  универсальным возможностям и являются самой массовой вычислительной техникой.

Классификация средств вычислительной техники по быстродействию:

•супер-эвм •большие ЭВМ• средние ЭВМ широкого назначения

•персональные и профессиональные ЭВМ• встраиваемые микропроцессоры

С  развитием  сетевых технологий все больше начинает использоваться другой классификационный признак, отражающий место и роль ЭВМ в сети:

•мощные машины и вычислительные системы;• кластерные структуры;•рабочие станции;•сетевые компьютеры.

 

Кластерные  структуры представляют собой многомашинные  распределенные вычислительные системы, объединяющие несколько серверов. Это позволяет управлять ресурсами сети, обеспечивая необходимую производительность, надежность, готовность и другие характеристики. Серверы – это вычислительные машины и системы, управляющие определенным видом ресурсов в сети. Различают файл серверы, серверы приложений, факсонные, Web-серверы

Основным  принципом построения всех современных  ЭВМ является программное управление. В его основе лежит представление  алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений. Алгоритм – совокупность четко определенных правил, процедур или команд, обеспечивающих решение поставленной задачи за конечное число шагов. Он обладает обязательными  свойствами: дискретность или расчлененность; определенность или однозначность; выполнимость или результативность; массовость или инвариантность. В  любой ЭВМ имеются устройства ввода «УВВ» по каналам ввода пользователи вводят в ЭВМ программы решаемых задач и данные к ним. Введенная информация запоминается в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), а затем переносится во внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), предназначенное для длительного хранения информации. Устройство управления (УУ) предназначено для автоматического выполнения программ путем принудительной координации работы всех остальных устройств ЭВМ. Цепи сигналов управления показаны на рис. 15 штриховыми линиями. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет логические и  арифметические операции над данными. Основной частью АЛУ является операционный автомат, в состав которого входят сумматоры, счетчики, регистры, логические преобразователи и др. Сильно связанные устройства АЛУ и УУ получили название процессор. 

3.

Информационно-логические основы ЭВМ включают в себя следующие  приложения:

•системы  счисления и формы представления  чисел; •представление информации в  ЭВМ;

•арифметические основы ЭВМ;

•логические основы построения ЭВМ.

Системой  счисления называется способ изображения  чисел с по мощью ограниченного  набора символов, имеющих определенное количественное значение. Систему счисления образует совокупность правил и приемов представления чисел с помощью набора знаков (цифр). 

В  зависимости  от способа изображения чисел системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

В  позиционной  системе счисления количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе.

В  непозиционной  системе счисления цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе. Количество N различных цифр, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления, а позиция цифры – разрядом.

Во всех современных ЭВМ для представления  числовой информации используется двоичная система счисления с основанием N=2 и использованием для представления информации чисел: 0  и 1. Это обусловлено следующими причинами: 

•более  простой реализацией алгоритмов выполнения арифметических и логических операций;

•более  надежной физической реализацией основных функций, так как они имеют  всего два состояния (0 и 1);

•экономичностью аппаратурной реализации всех схем ЭВМ. Кроме двоичной системы счисления, широкое распространение получили и производные системы:

•двоично-десятичное представление чисел, – 0, 1, …, 9;

•шестнадцатеричная  – 0, 1, 2, …, 9, А, В, С, D, Е, F, где А = 10, B = 11, …, F = 15;

•восьмеричная – 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Представление чисел в различных системах счисления  допускает однозначное преобразование их из одной системы в другую. 

Представление информации в ЭВМ 

Информация (information) – совокупность фактов, явлений, событий, представляющих интерес для пользователей, подлежащих регистрации и обработке для обеспечения целенаправленной деятельности. Существует несколько форм представления информации. Символьная – основана на использовании символов – букв, цифр, знаков. Текстовая – использует образующие тексты символы, расположенные в определенном порядке. Звуковая (речевая).

Графическая – Информация, выраженная в определенной форме, называется сообщением. 

Наименьшей  единицей количества информации в двоичной системе является бит.

Наряду с  битом на практике используется более  крупная единица – байт. 1 байт = 8 бит. Для измерения больших объемов информации пользуются К = 2¹⁰  = 1024, то есть 1 Кбит = 1024 и 1 Кбайт =  1024 байт.