Задачи выполняемые информационно вычислительной сетью

Информационно-вычислительные сети. Сети эвм

Структура информационно—вычислительной сети. Для созда­ния крупномасштабных систем обработки данных вычислительные центры (ВЦ) и ЭВМ, обслуживающие отдельные предприятия и организации, объединяются с помощью средств передачи данных в информационно-вычислительные сети ИВС (рис. 8), где приняты такие обозначения: БД — банк данных; ГВМ — главная ЭВМ; ВЦКП -вычислительный центр коллективного пользования; ПЭВМ — персо­нальная ЭВМ; АС — администратор сети; УМПД — удаленный ПТД -процессор телеобработки данных; УК — узел коммутации; ЦК -центр коммутации; МПД — мультиплексор ПД; ТВМ — терминальная ЭВМ; мультиплексор ПД.

В самом общем случае ИВС включает в себя три класса логиче­ских модулей:

модули обработки данных пользователя, обеспечивающие або­ненту доступ к различным вычислительным ресурсам. Эти модули позволяют реализовать главную целевую функцию ИВС — обработ­ку данных пользователя;

терминальные модули, обеспечивающие пользователю обраще­ние к модулям обработки;

модули взаимодействия и соединения, обеспечивающие местное или удаленное взаимодействие терминальных модулей с модулями обработки данных, а также терминальных модулей между собой.

Перечисленным логическим модулям соответствуют определен­ные физические объекты в ИВС. Так модулям обработки данных соответствуют главные ЭВМ сети, собственно и создающие инфор­мационно-вычислительные ресурсы ИВС. Оконечные пункты или

АП реализуют терминальные модули, а коммутационные центры (коммутационные ЭВМ) соответствуют модулям взаимодействия.

ИВС подразделяются на четыре взаимосвязанных объекта:

базовая сеть передачи данных;

Базовая сеть ПД — совокупность аппаратных и программных средств для ПД как между ЭВМ, так и между другими устройствами 1ВС. Состоит из каналов связи и узлов коммутации (центров коммутации). Обычно УК реализуется на основе коммутационной ЭВМ 1 АПД. Таким образом, базовая сеть ПД является ядром ИВС, обеспечивая физическое объединение ЭВМ и прочих устройств.

Сеть ЭВМ — совокупность ЭВМ, объединенных базовой сетью ПД. Сеть ЭВМ включает в себя главные ЭВМ (ГВМ), банки данных (БД), вычислительные центры коллективного использования (ВЦКП), а также терминальные ЭВМ (ТВМ). Основная задача ТВМ — сопряжение терминалов с базовой сетью ПД. Эту функцию могут выполнять также ПТД (процессоры телеобработки данных) и УМПД (удаленные мультиплексоры ПД). Кроме того, терминалы могут подключаться даже к главным ЭВМ.

Терминальная сеть — совокупность терминалов и терминальных сетей ПД. Под терминалом понимаются устройства, с помощью которых абоненты осуществляют ввод/вывод данных. В качестве терминалов могут использоваться интеллектуальные терминалы (ПЭВМ) и АП (абонентские пункты). Для подключения терминалов к сети ЭВМ, кроме, естественно, каналов связи, применяются терми­нальные ЭВМ (ТВМ), УМПД (удаленные мультиплексоры ПД), ПТД (процессоры телеобработки данных).

Административная система обеспечивает контроль состояния ИВС и управление ее работой в изменяющихся условиях. Данная система включает специализированные ЭВМ, терминальное обору­дование и программные средства, с помощью которых:

включается или выключается вся сеть или ее компоненты;

контролируется работоспособность сети;

устанавливается режим работы сети и ее компонентов;

устанавливается объем услуг, предоставляемых абонентам се­ти, и т. д.

Шлюзовые элементы ИВС обеспечивают совместимость как ба­зовой сети ПД, так и всей ИВС с другими внешними сетями. Прото­колы внешних ИВС могут отличаться от имеющихся протоколов. Поэтому шлюзы при необходимости обеспечивают преобразование и согласование интерфейсов, форматов, способов адресации и т. п. Шлюзы реализуются на специализированных ЭВМ.

ИВС можно условно разделить на два класса:

территориальные, т.е. имеющие большую площадь обслужива­ния;

локальные — размещающиеся, как правило, внутри одного зда­ния.

Основные характеристики информационно—вычислительных сетей. Основными характеристиками ИВС являются: операционные возможности, производительность, время доставки сообщений, стоимость обработки данных.

Рассмотрим эти характеристики подробнее.

Операционные характеристики (возможности) сети — пере­чень основных действий по обработке данных. ГВМ, входящие в состав сети, обеспечивают пользователей всеми традиционными видами обслуживания (средствами автоматизации программирова­ния, доступом к пакетам прикладных программ, базам данных и т.д.). Наряду с этим ИВС может предоставлять следующие допол­нительные услуги:

удаленный ввод заданий — выполнение заданий с любых терми­налов на любых ЭВМ в пакетном или диалоговом режимах;

передачу файлов между ЭВМ сети;

доступ к удаленным файлам;

защиту данных и ресурсов от несанкционированного доступа;

передачу текстовых и, возможно, речевых сообщений между терминалами;

выдачу справок об информационных и программных ресурсах сети;

организацию распределенных баз данных, размещаемых на не­скольких ЭВМ;

организацию распределенного решения задач на нескольких ЭВМ.

Производительность сети — представляет собой суммарную производительность главных ЭВМ. При этом обычно производи­тельность ГВМ означает номинальную производительность их процессоров.

Время доставки сообщений определяется как среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сооб­щения адресатом.

Цена обработки данных формируется с учетом стоимости средств, используемых для ввода/вывода, передачи и обработки данных. Эта стоимость зависит от объема используемых ресурсов ИВС, а также режима передачи и обработки данных.

Основные параметры ИВС зависят не только от используемых технических и программных средств, но и в значительной степени, от нагрузки, создаваемой пользователями.

Источник

3.1 Преимущества и задачи вычислительных сетей

Преимущества объединения в единую сеть множества ЭВМ можно сформулировать в следующих трёх пунктах.

1. Доступность всех ресурсов сети пользователям;
2. Повышение уровня и стабилизация загрузки ЭВМ

Здесь σ – среднеквадратичное отклонение от средней загрузки — характеризует стабильность загрузки.

3. Снижение стоимости обработки данных (как следствие двух первых преимуществ).

Задачи, решаемые сетями ЭВМ:

1. Удаленный ввод задания на любую ЭВМ сети;
2. Передача файлов;
3. Передача текстов, речевых сообщений и изображений;
4. Доступ к единой базе данных (БД, DataBase);
5. Использование распределенных баз данных;
6. Распределенная обработка задач.

Замечание: задачи 1-4 более характерны для глобальных вычислительных сетей, а задачи 5, 6 для локальных (см. ниже классификацию).

3.2 Общая классификация сетей

Сети ЭВМ делятся на 2 класса: глобальные и локальные.

Исторически первыми появились глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), т.е. сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах. В них часто используются уже существующие не очень качественные линии связи, что приводило к более низким, чем в локальных сетях, скоростям передачи данных и ограничивает набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Глобальные сети ЭВМ имеют 3-х уровневую структуру:

1. базовая сеть передачи данных (УС-узел связи)
2. сеть главных ЭВМ (ГЭВМ)
3. терминальная сеть (Т)

УС и ГЭВМ физически могут быть реализованы в одной мощной универсальной машине. Чаще УС выполняются на специализированных ЭВМ (пример, CISCO Router)

Важнейшими характеристиками глобальной сети являются время и цена доставки сообщений.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС; Local Area Networks, LAN) представляет собой объединение при помощи каналов связи от нескольких единиц до нескольких сотен узлов абонента (ЭВМ, устройств памяти, устройств отображения информации и т.д.), отстоящих друг от друга на небольшие расстояния (до нескольких км).

ЛВС имеет одноуровневую структуру, опирающуюся на общий канал, через который осуществляется передача сообщений. Основными характеристиками ЛВС являются: уровень загрузки общего канала и цена распределенной обработки данных.

3.3 Каналы связи в сетях эвм

При построении сетей применяются каналы (channel) связи, использующие различную физическую (передающую) среду (металлические проводники, радиоволны, оптические среды и т.д.). Основное различие сред заключается в обеспечении определенной скорости передачи данных.

Допустимая скорость передачи определяется двумя физическими характеристиками: полоса пропускания частот; помехоустойчивость.

Кроме скорости передачи, важной экономической характеристикой при выборе среды передачи является её удельная себестоимость (стоимость 1 км).

В зависимости от среды линии связи разделяются:

1. Воздушная (проводная); Представляют собой провода без каких-либо, изолирующих или экранизирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Такие линии характеризуются низкой скоростью 200 б/с и сегодня быстро вытесняются кабельными.

2. Кабельные; Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля:

а) витая пара – скрученная пара проводов. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Скорость передачи порядка 100 Мб/с;

б) коаксиальный кабель (coaxial) состоит из несимметричных пар проводников. Скорость передачи до 1 Гб/с;

в) волоконно-оптический кабель состоит из тонких (5-60 микрон) гибких стеклянных волокон (волоконных световодов), по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля – он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (от 10 Гб/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

1. Радиоканалы образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Скорость передачи данных может быть более 1 Гб/с. Существует большое разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала.

В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц), где для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником, используются следующие разновидности радиоканалов:

а) радиорелейные линии (связь в диапазоне ультракоротких волн (УКВ)). Радиорелейные линии требуют наличия систем приемопередающих мачт, находящихся в прямой видимости;

б) спутниковые (вместо мачт используют спутники-ретрансляторы).

Источник