Средства коммуникации вычислительных сетей

Коммуникационные средства вычислительных сетей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Гузик В. Ф., Золотовский B. E., Резников В. Б.

Структура, характеристики и задачи Самарского академического центра высокопроизводительной обработки информации

Формирование высокопроизводительного вычислительного учебно-научно-производственного комплекса в Тамбовском ГТУ

Текст научной работы на тему «Коммуникационные средства вычислительных сетей»

старших разрядов, т.к. их изменение приведет к большому изменению ошибки, в то время как вклад младших разрядов в ошибку будет гораздо меньшим. Таким образом, решение может очень долго задерживаться в окрестности локального оптимума, определяемой текущими значениями старших битов. Для вывода ее из этой окрестности может быть использована предлагаемая в данной работе процедура изменения вероятности мутации в зависимости от текущего состояния популяции. Эта процедура заключается в нахождении среднего изменения ошибки на определенном числе шагов поиска (этапе поиска). Если различие между значениями, измеренными на текущем и предыдущем этапах, различаются не значительно (в пределах 1%), вероятность мутации увеличивается и через некоторое количество шагов возвращается к прежнему значению. Таким образом, при долгом нахождении популяции в локальном оптимуме высокая мутация дает ей возможность покинуть его.

Предложенный метод был исследован на задачах, предполагающих использование нейросетей, состоящих из 5-7 нейронов. Эксперименты показали, что при увеличении числа нейронов эффективность использования предложенных генетических операторов возрастает по сравнению с использованием исходных операторов.

На рассмотренных задачах не удалось достичь значительного выигрыша в скорости обучения, по сравнению с алгоритмом обратного распространения. Однако генетический метод имеет преимущества в своей универсальности. С небольшими модификациями он может быть применен практически к любой нейро-сетевой парадигме, не зависимо от ее структуры и способа функционирования.

1. Чернухин Ю. В. «Нейропроцессорные сети». Таганрог: ТРТУ, 1999.

2. Курейчик В.М., Лебедев Б.К., Нужное Е.В. Учебное пособие по курсу «Генетические методы оптимизации». М., 1996.

3. Whitley D. «Genetic Algorithms and Neural Networks». 1995.

В.Ф. Гузик, B.E. Золотовский, В.Б. Резников КОММУНИКАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Требования к производительности современных компьютеров постоянно растут. Самой высокой производительностью из всех типов компьютеров обладают суперкомпьютеры. Решение задачи создания высокопроизводительных компьютеров упирается в проблему преодоления физического предела. Уровень современных технологий подошел к наивысшей точке и для существенного прорыва в этой области необходим переход к принципиально новым технологиям. Это могут быть нейро-, квантовые или оптические компьютеры, которые, однако, в данной области ещё не нашли достаточно приемлемого технологического решения.

Поэтому при разработке высокопроизводительных систем применяют принцип параллелизма. Таким образом, упор делается на распараллеливание работы на несколько элементов, а не на увеличение производительности отдельного элемента.

Все современные суперкомпьютеры имеют параллельную архитектуру. На сегодня существуют две основные архитектуры параллельных компьютеров: симметричные мультипроцессорные системы с общей памятью (БМР) и мультипроцессорные с распределенной памятью (МРР).

Системы с общей памятью имеют преимущество в удобстве программирования. Но для их реализации необходимы устройства арбитража шины памяти. К тому же увеличение количества процессоров ведет к росту конфликтов при обращении к памяти. Поэтому данные системы обладают небольшим числом процессоров (до 32). Оптимальным считается число 4 [1,2].

В системах с распределенной памятью основной упор делается на локальную память процессора. Взаимодействие между процессорами осуществляется при помощи специального коммуникационного оборудования. Недостатком данной архитектуры является ориентированность программ на топологию системы. Так же уникальность структуры затрудняет разработку универсальных пакетов приложений.

Одним из решений проблем разработки МРР систем является создание виртуальной общей памяти, распределенной между узлами системы. Но при этом требуется сверхбыстрое коммуникационное оборудование. И подобные системы обладают высокой стоимостью.

Альтернативой суперкомпьютерам является создание вычислительной сети на базе современных персональных компьютеров. Данные системы обладают целым рядом достоинств. Основными преимуществами являются низкая себестоимость и простота реализации системы. Производительность персональных компьютеров и сетевого оборудования значительно возросла за последнее время. Параллельные вычислительные системы (кластеры) на базе общедоступных персональных ЭВМ на ряде задач составляют серьёзную конкуренцию современным высокопроизводительным мультипроцессорным системам. Кроме того, построение подобных вычислительных систем является наиболее привлекательным именно для высших учебных заведений. Они имеют большой парк персональных ЭВМ, но зачастую не имеют достаточного количества денежных средств на приобретение высокопроизводительных систем. И создание вычислительного кластера на базе учебных лабораторий позволит получить необходимую мощность для исследований.

Таким образом, предлагаемым решением проблемы разработки высокопроизводительной системы является создание вычислительной сети на основе общедоступных персональных компьютеров. В основное время — это обычная информационная сеть, представляющая собой сеть уровня кафедры или даже университета. При возникновении потребности в решении сложной задачи или возможности свободного использования ресурсов данной сети (не рабочее время) эта сеть преобразуется в вычислительную.

При создании вычислительного кластера необходимо решить 2 основные задачи — разработку коммуникационных средств, осуществляющих объединение сетевых станций в кластер, и обеспечение поддержки специального программного обеспечения, позволяющего создавать кластер — ориентированные проекты. Коммуникационные средства объединения распределенных рабочих станций во многом определяют производительность всей системы. Структура коммуникационной системы представлена на рис.1.

В ходе проектирования коммуникационной системы рассматривались нижние три уровня — сетевое аппаратное обеспечение. При этом были рассмотрены наиболее распространенные сетевые технологии для локальных сетей: Simple Ethernet, Token Ring, Fast Ethernet, lOOVGAnyLan, FDDI, Gigabit Ethernet. Их сравнительные характеристики изображены на рис. 2.

технология Gigabit Ethernet

Источник

Сетевые устройства и средства коммуникаций

Локальные вычислительная сеть (ЛВС) – это сеть, объединяющая два или более компьютеров для совместного использования их ресурсов: принтеров, файлов, папок, дисков и т.д. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременно использования программ и без данных несколькими пользователями.

В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

В качестве средств коммуникации используются: сетевая палата, которая должна быть установлена на каждом компьютере, и кабель, соединяющий компьютер.

Витая пара. Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение, часто называемое витой парой. Это соединение позволяет передавать информацию со скоростью 100 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1 000 м при скорости передачи 10 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и несложная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это уdеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основ­ной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель. Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко на­ращива­ется, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на рас­стояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Ethernet — кабель. Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее рас­стояние сети Ethernet — около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель. Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheaper­net-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и мини­мальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Ка­бель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля — около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала.

Оптоволоконные линии. Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслущивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Самое популярное на сайте:

Великобритания, Франция, Германия и США в конце 19 в. начало 20 века § 2. Великобритания Экономическое развитие. Вторую половину XIX в. в Англии часто называют «викторианской эпохой по имени.
Задания для закрепления. 1. Под технологическим процессом технического обслуживания автомобиля понимается 1. Под технологическим процессом технического обслуживания автомобиля понимается.
Горячие напитки: чай, кофе, какао, шоколад, технология приготовления, правила подачи Чай. Для приготовления напитка из чая рекомендуется использовать фарфоровые чайники. Правила заварки чая. Фарфоровый чайник.
Лингвистическая концепция Фердинанда де Соссюра Фердинанд де Соссюр (1857-1913) Фердинанда де Соссюра (1857 — 1913) называют Коперником современного языкознания.
Алгоритм внутривенного введения лекарственных средств (струйно) Подготовка к процедуре. Представиться пациенту, объяснить ход и цель процедуры. Убедиться в наличии у пациента информированного.

Источник