Презентация "Компьютерные системы и сети. Введение. История развития компьютерных систем. Основные понятия"


Подписи к слайдам:
Сети ЭВМ

  • Введение. История развития компьютерных систем. Основные понятия.
  • Олизарович Евгений Владимирович
  • ГрГУ им. Я.Купалы, 2014/2015

  • Изучить способы организации внутренней программно-аппаратной и логической структуры компьютерных систем и сетей.
  • Научиться анализировать функциональные возможности (в т.ч. недокументированные) и ограничения, определяемые структурой системы.
  • Задачи курса

  • Структура системы

  • 1 000 000 серверов;
  • 70 офисов в 40 странах;
  • 30 000 сотрудников;
  • уникальные алгоритмы поиска;
  • исследовательский центр и десятки ученых;
  • 200 млрд. $
  • Структура системы

  • Структура системы. Возможности и ограничения

  • Структура системы

  • Система:
  • наличие цели создания;
  • взаимодействие и взаимосвязь элементов;
  • появление новой функциональности или достижение уровня производительности не равного сумме элементов;
  • регулярность;
  • наличие механизма управления…
  • cистема
  • f
  • вход
  • x
  • выход
  • y
  • Внешние условия
  • h
  • y=f(x,h)
  • Механизм
  • Устройство
  • Комплекс
  • Инфрастуктура
  • Теория систем

  • Сложная система:
  • большое число элементов и связей;
  • наличие подсистем;
  • существование нескольких уровней функционирования;
  • наличие нескольких способов достижения целей;
  • невозможность/сложность точного описания состояния элементов и их взаимосвязей.
  • x
  • y
  • h
  • f1
  • f4
  • f3
  • f2
  • Сложная система

  • Компьютерная система (computer system) это система, в которой часть функций реализована с использованием средств вычислительной (микропроцессорной) техники.
  • Компьютерная система – это система, объединяющая компьютеры, которые используют общие накопители, периферийное оборудование (принтеры, сканеры, маршрутизаторы).
  • Компьютерные системы

  • Компьютерные системы
  • Компьютерная система (computer system) это система, в которой часть функций реализована с использованием средств вычислительной (микропроцессорной) техники.
  • Компьютерные системы

  • Компьютерные системы
  • Компьютерная система – это система, объединяющая компьютеры и периферийное оборудование (принтеры, сканеры, маршрутизаторы и т.д.) в единую инфраструктуру.
  • Компьютерные системы

  • Пользователь
  • Прикладные
  • программы
  • Прочие
  • системные
  • программы
  • Операционная
  • система
  • Аппаратное
  • обеспечение
  • Системные
  • программы
  • Программное
  • обеспечение
  • Узел компьютерной системы

  • АЛУ
  • УУ
  • УВв
  • УВыв
  • Процессор
  • ЗУ
  • Однопроцессорные компьютерные системы

  • Исполнение
  • Ожидание
  • Выполнение кода ОС
  • Исполнение
  • Готовность
  • Работа аппаратуры
  • Работа аппаратуры
  • Работа аппаратуры
  • Восстановление контекста
  • Выполнение кода
  • пользователя
  • Прерывание
  • Обработка
  • прерывания
  • Выполнение кода ОС
  • Выполнение кода
  • пользователя
  • Процесс 1
  • Процесс 2
  • Однопроцессорные компьютерные системы

  • SMP - Symmetric Multi-Processing, симметричные мультипроцессорные системы – компьютеры с 2 - 16 процессорами, имеющими равноправный (симметричный) доступ к общей оперативной памяти.
  • Серверы
  • MPP - Massively Parallel Processing, многопроцессорные системы с массовым параллелизмом - системы с распределенной памятью и с произвольной коммуникационной системой в которых каждый из узел системы является универсальным процессором, действующим по своей собственной программе.
  • кластеры
  • Проблема совместной работы процессоров
  • Многопроцессорные компьютерные системы

выполняются на основе множества самостоятельных универсальных компьютерных систем, объединенных компьютерной сетью.

  • выполняются на основе множества самостоятельных универсальных компьютерных систем, объединенных компьютерной сетью.
  • Сетевые/распределенные компьютерные системы

  • Однопроцессорные (одноядерные, многоядерные)
  • Многопроцессорные (многоядерные, SMP, MPP)
  • Сетевые (Intranet, Internet, Extranet, cloud, GRID, Web, …)
  • Прикладные
  • программы
  • Операционная
  • система
  • Аппаратное
  • обеспечение
  • Способы организации компьютерных систем

  • СЕТЕВЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
  • Сетевые компьютерные системы

  • Цели создания :
  • Передача информации между компьютерами.
  • (компьютерные сети)
  • 2. Совместное использование ресурсов.
  • (компьютерные системы)
  • Сетевые компьютерные системы

  • Модель сетевого взаимодействия (ВОС, TCP/IP )
  • Компьютер -клиент
  • Компьютер- сервер
  • Программная модель «клиент - сервер»
  • Приложение - клиент
  • Приложение - сервер
  • Базовые сетевые модели

  • Компьютер –клиент 2
  • Компьютер- сервер
  • Приложение – клиент 2
  • Приложение – сервер 2
  • Базовые сетевые модели
  • Приложение – сервер 1
  • Компьютер –клиент 1
  • Приложение – клиент 1

  • Обработка данных «клиент-сервер»

  • Олифер В.Г., Олифер Н.А., Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2010 – 944с.: ил.
  • Tanenbaum, Andrew S.,David J. Computer networks. 5th ed. - Prentice Hall, 2011. - 938p.
  • Шиндлер, Дебра Литтлджон., Основы компьютерных сетей.: Пер. с англ.- М.: Издательский дом "Вильямс", 2002. - 656с.
  • Э. Таненбаум, М. ван Стеен. Распределенные системы. Принципы и парадигмы — СПб.: Питер, 2003. — 877 с.
  • Вишневский В.М., Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. – М: Техносфера, 2003. – 512с.
  • Компьютерные сети

    • WWW-cайт компании Cisco. http://www.cisco.ru
    • WWW-cайт компании Zyxel. http://www.zyxel.ru
    • WWW-cайт компании Microsoft. http://www.microsoft.ru
  • Компьютерные сети

  • XX век
  • Технические сети
  • Компьютерные сети

  • XXI век
  • Информационные сети
  • Компьютерные сети

  • Пакетная передача информации

Пакет –блок данных, передаваемый между абонентскими системами и приложениями.

  • Пакет –блок данных, передаваемый между абонентскими системами и приложениями.
  • Основы сетевого взаимодействия

Пакет

  • Пакет
  • 0000 00 40 ca dd e4 3e 00 0c 29 85 52 1f 08 00 45 00 .@...>.. ).R...E.
  • 0010 05 ac 16 8b 40 00 80 06 bc 6e 0a 1f 01 4a 0a 1f ....@... .n...J..
  • 0020 0c cb 00 50 c4 47 95 d6 80 08 27 fa 5f bb 50 18 ...P.G.. ..'._.P.
  • 0030 fc 40 79 0e 00 00 3c 21 44 4f 43 54 59 50 45 20 .@y...<! DOCTYPE
  • 0040 68 74 6d 6c 20 50 55 42 4c 49 43 20 22 2d 2f 2f html PUB LIC "-//
  • 0050 57 33 43 2f 2f 44 54 44 20 58 48 54 4d 4c 20 31 W3C//DTD XHTML 1
  • 0060 2e 30 20 54 72 61 6e 73 69 74 69 6f 6e 61 6c 2f .0 Trans itional/
  • 0070 2f 45 4e 22 20 22 68 74 74 70 3a 2f 2f 77 77 77 /EN" "ht tp://www
  • 0080 2e 77 33 2e 6f 72 67 2f 54 52 2f 78 68 74 6d 6c .w3.org/ TR/xhtml
  • 0090 31 2f 44 54 44 2f 78 68 74 6d 6c 31 2d 74 72 61 1/DTD/xh tml1-tra
  • 00a0 6e 73 69 74 69 6f 6e 61 6c 2e 64 74 64 22 3e 0a nsitiona l.dtd">.
  • 00b0 3c 68 74 6d 6c 20 78 6d 6c 6e 73 3d 22 68 74 74 <html xm lns="htt
  • 00c0 70 3a 2f 2f 77 77 77 2e 77 33 2e 6f 72 67 2f 31 p://www. w3.org/1
  • 00d0 39 39 39 2f 78 68 74 6d 6c 22 20 6c 61 6e 67 3d 999/xhtm l" lang=
  • 00e0 22 72 75 22 20 64 69 72 3d 22 6c 74 72 22 3e 0a "ru" dir ="ltr">.
  • 00f0 3c 68 65 61 64 3e 0a 3c 74 69 74 6c 65 3e d0 9a <head>.< title>..
  • 0100 d0 b0 d1 82 d0 b5 d0 b3 d0 be d1 80 d0 b8 d1 8f ........ ........
  • 0110 3a d0 90 d1 80 d1 82 d0 b8 d1 81 d1 82 d1 8b 20 :....... .......
  • 0120 e2 80 94 20 d0 92 d0 b8 d0 ba d0 b8 d0 bf d0 b5 ... .... ........
  • 0130 d0 b4 d0 b8 d1 8f 3c 2f 74 69 74 6c 65 3e 0a 3c ......</ title>.<
  • 0140 6d 65 74 61 20 68 74 74 70 2d 65 71 75 69 76 3d meta htt p-equiv=
  • 0150 22 43 6f 6e 74 65 6e 74 2d 54 79 70 65 22 20 63 "Content -Type" c
  • 0160 6f 6e 74 65 6e 74 3d 22 74 65 78 74 2f 68 74 6d ontent=" text/htm
  • 0170 6c 3b 20 63 68 61 72 73 65 74 3d 55 54 46 2d 38 l; chars et=UTF-8
  • адрес
  • Шестнадцатеричное представление данных
  • Символьное представление данных
  • Основы сетевого взаимодействия

    • Технические коммуникации
    • Сигнал – изменяющая во времени физическая величина используемая для передачи пакетов по каналу связи
    • Передача
    • информации
    • Пакет - единица информации, передаваемой по компьютерной сети
  • Основы сетевого взаимодействия

  • Компьютерные сети

  • Коммутация каналов
  • Коммутация пакетов
  • Каналы связи

  • Источник
  • АЦП
  • Модулятор/
  • передатчик
  • ЦАП
  • Приёмник/
  • демодулятор
  • Получатель
  • Источник
  • Передатчик
  • Приёмник
  • Получатель
  • Аналоговый способ передачи аналоговых данных
  • Цифровой способ передачи аналоговых данных
  • Основы сетевого взаимодействия

  • Компьютерная сеть (network) - это совокупность компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных специальным программным обеспечением, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданными правилами (протоколами).
  • Компьютерная сеть включает:
  • Компьютеры или абонентские устройства на их основе;
  • Коммуникационное оборудование;
  • Линии и каналы передачи данных;
  • Операционные системы;
  • Сетевые приложения.
  • Компоненты компьютерной сети

  • История компьютерных сетей
  • ~1950-1970 г.г.
  • ~1970-е
  • ~1980-е
  • ~1990-е

  • История компьютерных сетей
  • ~ 2000-… г.г.

  • создание и использование информационных систем общего пользования (веб-сайты, базы данных, информационно-коммуникационные сервисы, “облачные” среды, …);
  • совместное использование устройств и каналов связи (дисковые хранилища, принтеры, факсы, Интернет,...);
  • передача данных между устройствами (компьютеры, серверы, телеметрические системы и др.);
  • организация параллельных вычислений, в т.ч. территориально распределенных;
  • ….
  • Назначение компьютерных сетей

  • Сети локальные -
  • Сети глобальные -
  • Сети распределённые -
  • Сети Интернет -
  • Сети Интранет -
  • Сети Экстранет -
  • Сети Ethernet -
  • Сети Arcnet -
  • Сети ATM -
  • Сети Frame Relay -
  • Сети TokenRing -
  • Сети Microsoft Windows -
  • Сети Novell –
  • Сети телефонные -
  • Сети одноранговые -
  • Сети вычислительные -
  • Сети кабельные -
  • Сети инфракрасные -
  • Сети оптические -
  • Сети IPX -
  • Сети IP -
  • Сети компьютерные -
  • Сети корпоративные -
  • Сети провайдерские -
  • Сети региональные –
  • Сети NGN –
  • Сети Wi-Fi -
  • .............................................
  • Виды компьютерных сетей

  • ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ
  • Основы компьютерных сетей

  • 8 А h
  • 1000
  • 1010
  • 10001010
  • 128 64 32 16 8 4 2 1
  • 128+8+2 = 138
  • 8 4 2 1
  • 8 4 2 1
  • Основы компьютерных сетей

  • ХОСТ –устройство (компьютер), подключенное к сети.
  • СЕРВЕР – компьютер (хост), предоставляющий свои ресурсы другим компьютерам.
  • КЛИЕНТ - компьютер (хост), использующий ресурсы, предоставляемые другими компьютерами (серверами).
  • Основы компьютерных сетей

  • Задачи, возникающие в процессе сетевого взаимодействия:
  • Техническая реализация (исполнение, совместимость).
  • Доставка (адресация, маршрутизация, повтор).
  • Мультисервисность (идентификация приложения, приоритеты).
  • Организация совместного доступа (очереди, транзакции).
  • Независимость от платформы и ОС (форматы).
  • Безопасность (защита данных, надежность каналов).
  • Основы сетевого взаимодействия

  • Основы сетевого взаимодействия
  • Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС, OSI/ISO)

  • ИНТЕРФЕЙС – набор формализованных правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, в процессе взаимодействия соседних уровней одного узла.
  • ИНТЕРФЕЙС - совокупность средств, методов и правил взаимодействия между элементами системы.
  • Основы сетевого взаимодействия

  • Физический интерфейс (аппаратный порт) –определяется набором электрических характеристик сигналов и технических параметров кабеля, разъемов.
  • Линия связи – участок кабеля с разъемами
  • Основы сетевого взаимодействия
  • Медиаконвертер – устройство для согласования и интерфейсов

  • Логический интерфейс (программный порт) - это виртуальный (программный) интерфейс, созданный средствами операционной системы и доступный для программных средств
  • IP – интерфейс
  • сетевой интерфейс – сетевой адаптер
  • Канал связи - система технических средств для передачи сообщений от источника к получателю (от логического интерфейса источника до логического интерфейса получателя).
  • Канал связи (технический) - совокупность физической среды распространения сигналов и приемопередающего (каналообразующего) оборудования.
  • DTE (Data Terminal Equipment)
  • DCE (Data Communications Equipment)
  • Основы сетевого взаимодействия

  • ПРОТОКОЛ - набор формализованных правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне взаимодействия, но в разных узлах.
  • ПРОТОКОЛ - совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией.
  • Основы сетевого взаимодействия

  • Эффективная емкость канала (передача пакетов данных):
  • 1 Гб/с (Gb/s) = 1000 Мб/с (Mb/s)
  • 1 Гб/с (Gb/s) = 1024 Мб/с (Mb/s) = 128 КБ/с
  • Полная техническая емкость канала (информационных сигналов):
  • бод (baud)
  • Основы сетевого взаимодействия

  • Технические коммуникации
  • (среда передачи)
  • Основы сетевого взаимодействия

  • СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
  • Основы сетевого взаимодействия

  • Сетевые операционные системы

  • Сетевые операционные системы

СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

  • Сетевое оборудование
  • СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

  • Сетевое оборудование

  • Медиа-конвертер
  • Медиа-конвертер
  • Коммутатор,
  • Мост
  • Коммутатор,
  • Мост
  • Маршрутизатор,
  • Шлюз
  • Сетевое оборудование

  • Сетевые адаптеры
  • Проводные (RJ-45)
  • PCI
  • PC-card
  • USB
  • PCI
  • USB
  • Безпроводные (Wi-Fi, 3G)
  • Сетевое оборудование

  • Настольные
  • неуправляемые (19”’)
  • управляемые 19”
  • Стек коммутаторов
  • Коммутатор
  • Сетевое оборудование

  • Коммутатор
  • MAC
  • Сетевое оборудование

  • Маршрутизатор
  • IP
  • Сетевое оборудование

  • LAN
  • Коммутатор и маршрутизатор
  • Сетевое оборудование

  • Маршрутизатор
  • Сетевое оборудование

  • Беспроводная точка доступа
  • DSL маршрутизатор/мост
  • MAC
  • MAC
  • Сетевое оборудование
  • RJ45
  • Wi-Fi
  • RJ-11

  • Аналоговые модемы
  • Сетевое оборудование

  • Промышленное оборудование
  • Сетевое оборудование

  • Сетевое оборудование

  • Олизарович Евгений Владимирович
  • ГрГУ им. Я. Купалы, 2014/2015