Особенности процессорных архитектур. Cisc и risc мархитектура. Их краткая характеристика
 Скачать 2.4 Mb.
|
|
Сетевая модель OSI (The Open Systems Interconnection model) — сетевая модель стека сетевых протоколов OSI/ISO. Посредством данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Уровни: Физический Канальный уровень Сетевой уровень Транспортный уровень Сеансовый уровень Уровень представления Уровень приложений Функции сетевого уровня: маршрутизация и ретрансляция; организация сетевых соединений; мультиплексирование(передача нескольких потоков данных с меньшей скоростью по одному каналу) сетевых соединений на канальное соединение; сегментирование (разбиение) и блокирование; обнаружение и исправление ошибок; сериализация(перевода структуры данных в байты); управление потоком; передача срочных данных; возврат к исходному состоянию Транспортный уровень: Транспортный уровень гарантирует доставку пакетов без ошибок, в той же последовательности, без потерь и дублирования. Функции транспортного уровня: отображения транспортного адреса на сетевом адресе; мультиплексирование и расщепление транспортных соединений на сетевые соединения; установление и расторжение транспортных соединений; управление потоком на отдельных соединениях; обнаружение ошибок и управление качеством сервиса; исправление ошибок; сегментирование, блокирование и сцепление; передача срочных блоков данных. Маршрутизация (routing) — это процесс перемещения пакета от источника к приемнику через сеть передачи данных, выполняет маршрутизатор Маршрутизатор (Router) — это устройство, передающее пакет в нужном направлении (через нужный интерфейс) Маршрутизируемый протокол (Routed Protocol) - существует в каждом маршрутизаторе для передачи пакета в нужном направлении, нужное направление передачи маршрутизатор определяет на основании таблицы маршрутизации Таблица маршрутизации — электронная таблица (файл) или база данных, которая описывает соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего маршрутизатора. В процессе маршрутизации роутеру необходимо: 1)Иметь требуемый стек или стеки протоколов (IP, IPX, DECnet) 2)Иметь информацию о сети получателя 3)Информацию об оптимальном пути к получателю Пример таблицы маршрутизации:
Если «сеть получателя» = «сеть отправителя» прямая доставка Если «сеть получателя» ≠ «сеть отправителя» косвенная доставка Административное расстояние (Administrative Distance) рассматривается как мера достоверности источника информации IP-маршрутизации (Cisco) Имеет смысл, когда более одного пути к получателю Метрика – это стандарт измерения (число), используемый протоколами маршрутизации(обычно число hop-ов) Определение лучшего пути к получателю присуще любому протоколу маршрутизации Маршрутизаторы характеризуют путь к сети назначения с помощью метрики В основе маршрутизации лежит коммутация пакетов: (Коммутация пакета – это перемещение пакета через роутер) Пакет коммутируется (ретранслируется) на основании L3-адреса получателя (IP-адреса) L3-адреса следующего узла (next-hop) в таблице маршрутизации Протоколы маршрутизации: Одношаговые и многошаговые Статические и динамические Классовые и бесклассовые Дистанционно-векторные и состояния связей Внутренние и внешние Одношаговые При выборе рационального маршрута определяется только следующий (ближайший) маршрутизатор, а не вся последовательность маршрутизаторов от начального до конечного узла. Наиболее используемый протокол Многошаговые узел-источник задает в отправляемом в сеть пакете полный маршрут его следования через все промежуточные маршрутизаторы. Статические маршруты заносит Администратор сети вручную, она приемлема только в небольших сетях с простой топологией Динамические. Каждый маршрутизатор собирает и рассылает соседям информацию о топологии связей, обновляет таблицу маршрутизации дистанционно-векторные. Каждый роутер периодически и широковещательно рассылает по сети вектор, в котором показывает известные ему сети расстояния до них алгоритм состояния связей. Каждый роутер имеет точный граф сети, вершины графа - роутеры и объединяемые ими сети, широковещательная» рассылка используется только при изменениях состояния связей в графе Управление потоками передаваемых данных: Контроль потока необходим, чтобы гарантировать, что источник, передавая данные с некоторой скоростью, не переполняет буферные устройства узла назначения. Если узел назначения не может обрабатывать данные в темпе их поступления, то может произойти переполнение буферов и потеря данных. Управление скоростью передачи данных обеспечивается изменением размера окна (Window Size), который указывает, сколько байт данных должно быть передано за одну порцию. 40. Количество информации и энтропия. Кодирование информации, способы контроля правильности передачи данных. Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений За единицу информации принимается один бит. Это количество информации, при котором неопределенность (количество вариантов выбора), уменьшается вдвое Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение:
Информационная энтропия — мера неопределённости некоторой системы, в частности, непредсказуемость появления какого-либо символа алфавита при передаче. Когда происходит маловероятное, неожиданное событие, с ним связана большая информация, чем с более вероятным событием. Количество информации, выражаемое событием, связанным с появлением определенного значения данных, можно рассматривать как случайную переменную, математическое ожидание которой и равно информационной энтропии. Величина информационной энтропии, связанная с определенным значением данных, вычисляется по формуле:  где Pi — вероятность i-го состояния системы (значения принимаемого переменной), n — число состояний системы (значений, принимаемых переменной). Энтропия измеряется в битах, натах (natural units) или дитах (десятичных числах) в зависимости от основания логарифма Кодирование информации — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки. Управление правильностью (помехозащищенностью) передачи информации выполняется с помощью помехоустойчивого кодирования. Различают коды, обнаруживающие ошибки, и корректирующие коды, которые дополнительно к обнаружению еще и исправляют ошибки. Помехозащищенность достигается с помощью введения избыточности. Простейшими способами обнаружения ошибок являются контрольное суммирование, проверка на нечетность. Однако они недостаточно надежны, особенно при появлении пачек ошибок. Поэтому в качестве надежных обнаруживающих кодов применяют циклические коды. Примером корректирующего кода является код Хемминга. В коде Хемминга вводится понятие кодового расстояния d (расстояния между двумя кодами), равного числу разрядов с неодинаковыми значениями. Возможности исправления ошибок связаны с минимальным кодовым расстоянием dmin. Код Хэмминга состоит из двух частей. Первая часть кодирует исходное сообщение, вставляя в него в определённых местах контрольные биты (вычисленные особым образом). Вторая часть получает входящее сообщение и заново вычисляет контрольные биты (по тому же алгоритму, что и первая часть). Если все вновь вычисленные контрольные биты совпадают с полученными, то сообщение получено без ошибок. В противном случае, выводится сообщение об ошибке и при возможности ошибка исправляется. К числу эффективных кодов, обнаруживающих одиночные, кратные ошибки и пачки ошибок, относятся циклические коды. Они высоконадежны Один из вариантов циклического кодирования заключается в умножении исходного кода на образующий полином g(x), а декодирование - в делении на g(x). Если остаток от деления не равен нулю, то произошла ошибка. Сигнал об ошибке поступает на передатчик, что вызывает повторную передачу. Образующий полином есть двоичное представление одного из простых множителей, на которые раскладывается число x^n-1, где x^n обозначает единицу в n-м разряде, n равно числу разрядов кодовой группы. 41.Структура и принципы построения ЛВС. Архитектура одноранговых сетей и сетей "клиент-сервер". ЛВС (локально-вычислительная сеть) — это группа вычислительных устройств, образующая структуру с покрытием на конкретной, как правило, небольшой территории. Такая сеть может объединять компьютеры и периферию, находящиеся в одном помещении, здании, или в нескольких гражданских или промышленных сооружениях, расположенных компактно относительно друг друга. Однако стоит отметить, что сети, в которых расстояние между отдельными узлами может достигать огромных географических расстояний, также принято относить к локальным системам. Отличный пример такого образования — станция на орбите земли и центр управления полетами. Локальную сеть предприятия, фирмы или организации принято называть корпоративной сетью. Например, сеть банка или учебного заведения. Метод обмена данными между устройствами в сети, его скорость — это важнейшие параметры любой локальной системы. Основные требования к локальным сетям следующие: -Уверенная адаптация и гибкость в подключении к глобальным сетям или при необходимости в автономном функционировании; -Стабильность рабочих процессов при изменениях в порядке подключения сетевых устройств, их перемещении или изъятии из структуры сети; -Высокая производительность системы, за счет объединения технических ресурсов, без потери в скорости обмена информацией; -Доступность и простота администрирования, при любых построениях сети и способах передачи данных между ее узлами. -Грамотно настроенная и сконфигурированная локальная сеть — это универсальный инструмент, увеличивающий коэффициент производительности нескольких устройств с одновременным упрощением задачи по их управлению. Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.   К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп. Типы одноранговых сетей -В неструктурированных P2P-сетях нет какой-либо конкретной организации узлов. Участники общаются друг с другом случайным образом. Эти системы считаются устойчивыми к высокой активности оттока. То есть, когда несколько узлов часто присоединяются к сети и покидают ее. -В свою очередь, структурированные P2P-сети представляют собой организованную архитектуру, позволяющую узлам эффективно искать файлы, даже если контент не является широко доступным. В большинстве случаев это достигается за счет использования хэш-функций, облегчающих поиск в базе данных. -Гибридные P2P-сети объединяют традиционную клиент-серверную модель с некоторыми аспектами одноранговой архитектуры. Например, они могут предполагать наличие центрального сервера, который облегчает соединение между одноранговыми узлами. По сравнению с двумя другими типами гибридные модели, как правило, имеют улучшенные общие характеристики. Обычно они сочетают в себе некоторые из основных преимуществ каждого подхода, одновременно достигая значительной степени эффективности и децентрализации. Одноранговые сети имеют следующие преимущества: -они легки в установке и настройке; -отдельные ПК не зависят от выделенного сервера; -пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы; -малая стоимость и легкая эксплуатация; -минимум оборудования и программного обеспечения; -нет необходимости в администраторе; -хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти. Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Архитектура «Клиент-Сервер» предусматривает разделение процессов предоставление услуг и отправки запросов на них на разных компьютерах в сети, каждый из которых выполняют свои задачи независимо от других. В архитектуре «Клиент-Сервер» несколько компьютеров-клиентов посылают запросы и получают услуги от централизованной служебной машины – сервера, которая также может называться хост-системой.  Типы архитектуры -Одноуровневая архитектура «клиент-сервер» (1-Tier) – такая, где все прикладные программы рассредоточены по рабочим станциям, которые обращаются к общему серверу баз данных или к общему файловому серверу. Никаких прикладных программ сервер при этом не исполняет, только предоставляет данные. -К двухуровневой архитектуре «клиент-сервер» следует относить такую, в которой прикладные программы сосредоточены на сервере приложений, например, сервере 1С или сервере CRM, а в рабочих станциях находятся программы-клиенты, которые предоставляют для пользователей интерфейс для работы с приложениями на общем сервере. -В трёхуровневой архитектуре сервер баз данных, файловый сервер и другие представляют собой отдельный уровень, результаты работы которого использует сервер приложений. Логика данных и бизнес-логика находятся в сервере приложений. Все обращения клиентов к базе данных происходят через промежуточное программное обеспечение, которое находится на сервере приложений. Вследствие этого, повышается гибкость работы и производительность. Характеристики архитектуры «клиент-сервер» -Асимметричность протоколов. Между клиентами и сервером существуют отношения «один ко многим». Инициатором диалога с сервером обычно является клиент. -Инкапсуляция услуг. После получения запроса на услугу от клиента, сервер решает, как должна быть выполнена данная услуга. Модификация сервера может производиться без влияния на работу клиентов. -Целостность. Программы и общие данные для сервера управляются централизованно, что снижает стоимость обслуживания и защищает целостность данных. -Независимость от платформы. Идеальное приложение «клиент-сервер» не зависит от платформ оборудования или операционной системы. -Масштабируемость. Системы «клиент-сервер» могут масштабироваться как горизонтально (по числу серверов и клиентов), так и вертикально (по производительности и спектру услуг). -Общее использование ресурсов. Один сервер может предоставлять услуги множеству клиентов одновременно, и регулировать их доступ к совместно используемым ресурсам. 42.Методы доступа: CSMA/CD, маркерные методы доступа. Сети Ethernet, Token Ring и FDDI. Высокоскоростные локальные сети. В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ. Две станции одновременно могут решить, что по шине в данный момент времени нет передачи, и начать одновременно передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле, что приводит к искажению информации. После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течение короткого случайного интервала времени, а затем может снова сделать попытку передачи кадра. Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети: -Между двумя последовательно передаваемыми по общей шине кадрами информации должна выдерживаться пауза в 9.6 мкс; эта пауза нужна для приведения в исходное состояние сетевых адаптеров узлов, а также для предотвращения монопольного захвата среды передачи данных одной станцией. -При обнаружении коллизии станция выдает в среду специальную 32-х битную последовательность (jam-последовательность), усиливающую явление коллизии для более надежного распознавания ее всеми узлами сети. После обнаружения коллизии каждый узел, который передавал кадр и столкнулся с коллизией, после некоторой задержки пытается повторно передать свой кадр. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра информации, после чего отказывается от его передачи. |