Прикладное программное обеспечение вычислительные системы и сети

Прикладное программное обеспечение сетевых технологий (Сетевые операционные системы. Сетевые пакеты прикладных программ).

Сетевая операционная система — операционная система со встроенными возможностями для работы в компьютерных сетях. К таким возможностям можно отнести:

• поддержку сетевого оборудования
• поддержку сетевых протоколов
• поддержку протоколов маршрутизации
• поддержку фильтрации сетевого трафика
• поддержку доступа к удалённым ресурсам, таким как принтеры, диски и т. п. по сети
• поддержку сетевых протоколов авторизации
• наличие в системе сетевых служб позволяющих удалённым пользователям использовать ресурсы компьютера

Примеры сетевых операционных систем:

• Novell NetWare
• LANtastic
• Microsoft Windows (NT, XP, Vista, 7, 8)
• Различные UNIX системы, такие как Solaris, FreeBSD
• Различные GNU/Linux системы
• IOS
• ZyNOS компании ZyXEL
• RouterOS компании MikroTik

Главными задачами являются разделение ресурсов сети (например, дисковые пространства) и администрирование сети. С помощью сетевых функций системный администратор определяет разделяемые ресурсы, задаёт пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей. Отсюда деление:

Существуют специальные сетевые ОС, которым приданы функции обычных систем (Пр.: Windows NT) и обычные ОС (Пр.: Windows XP), которым приданы сетевые функции. Сегодня практически все современные ОС имеют встроенные сетевые функции. Компьютер, подключенный к сети, может выполнять следующие типы приложений:

• Локальное приложение целиком выполняется на данном компьютере и использует только локальные ресурсы (рис. а). Для такого приложения не требуется никаких сетевых средств, оно может быть выполнено на автономно работающем компьютере.
• Централизованное сетевое приложение целиком выполняется на данном компьютере, но обращается в процессе своего выполнения к ресурсам других компьютеров сети. В примере (рис. б). приложение, которое выполняется на клиентском компьютере, обрабатывает данные из файла, хранящегося на файлсервере, а затем распечатывает результаты на принтере, подключенном к серверу печати. Очевидно, что работа такого типа приложений невозможна без участия сетевых служб и средств транспортировки сообщений.
• Распределенное (сетевое) приложение состоит из нескольких взаимодействующих частей, каждая из которых выполняет какую-то определенную законченную работу по решению прикладной задачи, причем каждая часть может выполняться и, как правило, выполняется на отдельном компьютере сети (рис.в). Части распределенного приложения взаимодействуют друг с другом, используя сетевые службы и транспортные средства ОС. Распределенное приложение в общем случае имеет доступ ко всем ресурсам компьютерной сети.

Сетевое программное обеспечение предназначено для организации совместной работы группы пользователей на разных компьютерах. Позволяет организовать общую файловую структуру, общие базы данных, доступные каждому члену группы. Обеспечивает возможность передачи сообщений и работы над общими проектами, возможность разделения ресурсов.

В компьютерных сетях пакет — это определённым образом оформленный блок данных, передаваемый по сети в пакетном режиме. Компьютерные линии связи, которые не поддерживают пакетный режим, как, например, традиционная телекоммуникационная связь точка-точка, передают данные просто в виде последовательности байтов, символовили битов поодиночке. Если данные сформированы в пакеты, битрейт коммуникационной среды можно более эффективно распределить между пользователями, чем в сети с коммутацией каналов. При использовании сетей с коммутацией пакетов можно надёжно гарантировать пороговый битрейт, ниже которого он опускаться не будет. Сетевой пакет может состоять из стартовых бит (преамбулы), заголовков (headers), нагрузки (payload или body) и прицепа (trailer или footer). Между пакетами, посылаемыми

в сеть, обычно соблюдается межкадровый интервал (англ. Interframe gap). Максимальная длина нагрузки называется maximum transmission unit (MTU). Существует возможность фрагментации пакета — генерация двух сетевых пакетов из одного. Происходит при превышении длины кадра MTU интерфейса через который он в данный момент проходит. Фрагментация (и её запрещение) поддерживается протоколом IP и не предусмотрена в большинстве других протоколов. Если сетевой адаптер обнаруживает кадр длиннее его media MTU, то этот кадр обычно отбрасывается. Такое случается, если на одном хосте разрешены jumbo-кадры, а на другом — нет. Фрагментация IP-пакета увеличивает нагрузку на центральный процессор и снижает скорость передачи полезных данных этого пакета (на 2÷50 % в Ethernet сети в зависимости от длины кадра), поэтому её стараются избегать. При потере любого фрагмента повторно должна быть передана вся последовательность, что является дополнительным риском снижения скорости. Сборка всех частей в исходный пакет производится только адресатом, даже если на каком-то участке сети MTU больше требуемого. Фрагментация пакетов может быть использована в сетевых атаках и зондировании сетей.

Источник

3. Охарактеризуйте классы программного обеспечения компьютерных систем и сетей;

Программное обеспечение (ПО) — это совокупность программ регулярного применения, необходимых для решения задач пользователя, и программ, позволяющих наиболее эффективно использовать вычислительную технику, обеспечивая пользователям наибольшие удобства в работе и минимум затрат труда на программирование задач и обработку информации.

Программное обеспечение принято делить на системное (базовое) и прикладное.

7.1. Системное программное обеспечение

Системное ПО (рис. 48) предназначено для повышения эффективности создания программ обработки информации и их реализации на компьютере, а также для предоставления пользователям определенных услуг по работе с ресурсами компьютера.

Рис. 2. Классификация системного ПО

Системное программное обеспечение (СПО) включает в себя:

• операционную систему (ОС) — обязательная часть СПО, обеспечивающая эффективное функционирование ПК в различных режимах, организующая выполнение программ и взаимодействие пользователя и внешних устройств с компьютером;
• сервисные программы, расширяющие возможности ОС, предоставляя пользователю и его программам набор дополнительных услуг;
• инструментальные программные средства, которые предназначены для эффективной разработки и отладки ПО;
• систему технического обслуживания, облегчающую диагностику, тестирование оборудования и поиск неисправностей в ПК, тем самым способствуя более высокой надежности и достоверности выполнения процедур преобразования информации.

7.1.1. Операционные системы

Решение любой задачи на компьютере требует наличия, с одной стороны, программ (программных средств — Software), определяющих последовательность всех подлежащих выполнению операций, с другой стороны, определенных аппаратных средств (процессора, памяти, дисплея, принтера, клавиатуры и т. д. — Hardware), привлекаемых для реализации этих операций. Многие процедуры управления аппаратными средствами компьютера являются более или менее стандартными и, по существу, не зависят от программных средств. Основной задачей операционной системы (ОС) и является автоматизация выполнения указанных стандартных, часто достаточно тривиальных процедур.

Функциональные связи между ресурсами вычислительной системы можно представить так, как показано на рис. 49.

Рис. 3. Связи между ресурсами вычислительной системы

• аппаратные средства, объединяющие технические элементы компьютера;
• программные средства, объединяющие все средства системного программного обеспечения;
• операционная система, автоматизирующая стандартные процедуры управления аппаратными и программными средствами;
• прикладная программа, реализующая решение конкретной задачи пользователя.

С точки зрения пользователя ОС формирует удобный пользовательский интерфейс (командный язык для управления функционированием компьютера и набор сервисных услуг, освобождающих пользователя от выполнения рутинных операций), программное окружение, на фоне которого выполняется разработка и осуществляется исполнение прикладной программы пользователя.

С технической точки зрения ОС — комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами компьютера, процессами обработки информации, использующими эти ресурсы, и данными.

Управление ресурсами сводится к процедурам упрощения доступа к ресурсам, динамического распределения ресурсов между конкурирующими процессами. Следует иметь в виду, что ресурсом является любой объект вычислительной системы, который может использоваться вычислительными процессами и, соответственно, распределяться между ними.

Различают аппаратные и программные ресурсы. К аппаратным ресурсам относятся микропроцессор, дополнительные процессоры (например, математический сопроцессор, процессор прямого доступа к памяти и т. п.), основная память, внешняя память, принтер, видеомонитор и другие периферийные устройства. Распределяются между процессами, соответственно, процессорное время, сегменты и ячейки памяти и т. д. К программным ресурсам относятся все доступные пользователю программные средства управления вычислительными процессами и данными.

Управление процессами обработки информации заключается в организации и реализации эффективных режимов функционирования компьютера, таких как:

• однопользовательский и многопользовательский режимы (совместная работа с компьютером одновременно нескольких пользователей через отдельные терминалы);
• однопрограммный (однозадачный) и многопрограммный (многозадачный) режимы работы; многопрограммный режим работы в зависимости от режима доступа к ресурсам, в свою очередь, подразделяется на режимы:

• пакетной обработки (без непосредственного доступа пользователя, а с предварительным сбором и формированием всего блока (пакета) программ, подлежащих одновременному решению);
• разделения времени (одновременный диалоговый (интерактивный) доступ нескольких пользователей с разделением между ними каждого заранее фиксированного интервала машинного времени, или в соответствии с иной дисциплиной обслуживания);
• реального времени (с гарантированным временем обслуживания каждого обращения пользователя или внешнего терминала);
• режим формирования виртуальных машин (каждому пользователю в рамках основной конфигурации компьютера выделяется как бы отдельная машина меньшей производительности, возможно, со своей операционной системой);
• работа в однопроцессорных, многопроцессорных, многомашинных, в том числе и сетевых, вычислительных системах.

Управление данными имеет целью обеспечить идентификацию, организацию и хранение данных, обрабатываемых в компьютере. Под организацией данных понимается, в том числе и создание библиотек и баз данных, их актуализация, эффективный доступ к данным и их выборка. Характерной особенностью ОС ПК является то, что они обеспечивают «дружественный» пользовательский интерфейс. Дружественность ОС означает, что она обеспечивает необходимый сервис пользователю в процессе выполнения прикладных программ и обеспечивает комфортные условия программисту для разработки и отладки программ, а также для хранения, преобразования, отображения и копирования информации.

Операционные системы — важнейшая часть программного обеспечения, определяющая интерфейс пользователя при его работе на компьютере.

Интерфейс должен быть дружелюбным к пользователю и в этом аспекте можно говорить о трех уровнях общения пользователя с машиной:

• командный интерфейс — пользователь должен прилично знать файловую систему и команды операционной системы и вводить их с клавиатуры в командную строку, имеющуюся на экране дисплея; такой интерфейс обеспечивается непосредственно MS-DOS;
• интерфейс в виде текстовых меню — пользователь должен ориентироваться в многочисленных меню и уметь выбрать в этих меню нужные команды и файлы по их наименованиям (обычно на английском языке); интерфейс этого типа реализуется многими оболочками ОС, в частности наиболее популярной оболочкой Norton Commander, а также Volkov Commander, FAR Manager и т. п.;
• интерфейс в виде графических меню — пользователь должен ориентироваться в многочисленных меню и панелях инструментов и уметь выбрать в этих меню нужные команды и файлы по условным графическим значкам, обычно сопровождаемым их наименованиям; интерфейс этого типа реализуется графическими интерфейсными системами MS Windows.

Источник