18572

Сети ЭВМ и средства телекоммуникационного метода доступа

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Сети ЭВМ и средства телекоммуникационного метода доступа Для современного этапа развития средств вычислительной техники характерно использование сравнительно дешевых мини микро и персональных ЭВМ обладающих достаточно большими вычислительными возможностями. По...

Русский

2013-07-08

63 KB

2 чел.

Сети ЭВМ и средства телекоммуникационного метода доступа

Для современного этапа развития средств вычислительной техники характерно использование сравнительно дешевых мини,- микро- и персональных ЭВМ, обладающих достаточно большими вычислительными возможностями. Поэтому естествен переход к распределенным системам обработки информации на базе многопроцессорных и многомашинных ВС, а также сетей ЭВМ.

Многопроцессорные и многомашинные ВС позволяют получить высокую производительность и используются в САПР как мощные ЦБК. Их применение целесообразно при необходимости интенсивного обмена большими массивами данных. Поскольку при объединении ЭВМ в единую ММВС применяют стандартные интерфейсы ЭВМ, расстояние между ЭВМ должно быть не более 100 м. Однако с позиций труда инженера более эффективно приближение технических средств связи с ЭВМ непосредственно к рабочему месту инженера, что и обусловливает популярность персональных ЭВМ и ИРС.

Если же при размещении КТС САПР в помещениях проектной организации расстояния между ЭВМ превышают допустимые для ММВС или интенсивность обмена данными между отдельными ЭВМ невысока, но сами обмены данными необходимы, то организуются вычислительные сети с соответствующими аппаратными и программными средствами.

Под вычислительной сетью (сетью ЭВМ) понимают объединение достаточно большого числа независимых ВС, удаленных друг от друга на расстояния от несколь ких сотен метров до нескольких тысяч километров и связанных специальным каналом передачи данных, с целью коллективного использования аппаратных, про-граммных и информационных ресурсов. Наиболее перспективны, в смысле использования в САПР, локальные вычислительные сети с расстояниями между отдельными ЭВМ (узлами сети), не превышающими 2,5...3,0 км. Глобальные вычислительные сети, объединяющие ЭВМ в пределах больших географических регионов и располагающие значительными вычислительными мощностями (например, сеть Агра), при создании их в рамках министерств или отраслей смогут найти применение в САПР как мощные ЦВК САПР отдельных предприятий и как объединение ЦВК группы родственных проектных организаций.

Главные достоинства локальных вычислительных сетей, обусловившие большой интерес к ним в последнее время,— простота, повышенная надежность и живучесть, сравнительно низкая стоимость при повышенной производительности распределенной обработки данных, достаточно высокая скорость передачи данных, возможность расширения сети при незначительном увеличении комплекса технических средств; недостатки — сложность разработки программного обеспечения, трудности  тестирования  и диагностики  отказов сети.

Система межмашинных взаимодействий в вычислительных сетях обычно представляется в виде совокупности иерархических уровней или функциональных слоев. На каждом из уровней решаются свои функциональные задачи и используются возможности находящихся ниже по иерархии уровней через соответствующий межуровне-вый интерфейс без учета особенностей внутреннего функционирования всех предшествующих уровней. Совокупность правил взаимодействия компонентов сети на определенном уровне называется протоколом уровня сети ЭВМ. На протоколы вычислительных сетей и межуровневый интерфейс разработаны стандарты. Пользователям в этой иерархии уровней доступны системные услуги только верхнего уровня. С позиций технической реализации наибольший интерес представляют нижние уровни, где определяются механические, электрические и информационные характеристики организации связи между ЭВМ, для надежной передачи информации между ЭВМ по единственному каналу передачи данных (совокупности физического канала связи и аппаратуры передачи данных). Канал передачи данных обычно наиболее дорогостоящая часть сети ЭВМ. Канал связи может содержать одну или несколько линий связи в зависимости от способа передачи данных (последовательный или параллельный).

Классификация вычислительных сетей возможна по различным признакам. По типу ЭВМ, объединяемых в сеть, различают однородные вычислительные сети, объединяющие программно-совместимые ЭВМ, и неоднородные.

По распределению функций управления сетью могут быть централизованные вычислительные сети, управляемые  центральной  ЭВМ,  и  децентрализованные.

По пропускной способности каналов передачи данных сети ЭВМ делят на три категории: с малой пропускной способностью (менее 1 Мбит/с), средней пропускной способностью (1... 10 Мбит/с) и с высокой пропускной способностью (более 10 Мбит/с). В САПР целесообразно применение сетей с малой и средней пропускной способностью, поскольку они обеспечивают достаточную скорость обмена данными при приемлемых затратах на приобретение и эксплуатацию сети.

По принципу передачи данных между узлами сети ЭВМ делят на сети: 1) с некоммутируемыми каналами передачи данных, используемые для передачи больших объемов информации с малым временем установления связи между ЭВМ; 2) с коммутируемыми каналами  передачи данных,  имеющие специ альные переключатели каналов связи; 3) с коммутацией сообщений; 4) с коммутацией пакетов, в которых все сообщения разбиваются на части — пакеты, передаваемые по отдельности и собираемые в узле назначения в единое сообщение; 5) сети ЭВМ со смешанной коммутацией.

Значительное влияние на характеристики вычислительной сети оказывает ее конфигурация или структура.

Структура локальных вычислительных сетей.

Из разработанных структур локальных сетей [11] для использования в САПР
наиболее
 подходят: иерархическая, кольцевая, магистральная и звездная (типа «звезда»).

Иерархическая вычислительная сеть (рис. 2.1) наиболее применяема в САПР. Возможности ЭВМ в такой сети увеличиваются от нижних уровней к верхним. На надежность сети основное влияние оказывает ЭВМ верхнего уровня.

Рисунок 2.1 Иерархическая вычислительная сеть

Кольцевая вычислительная сеть (рис. 2.2) основана на использовании однонаправленного высокоскоростного канала связи, образующего замкнутое кольцо или петлю. ЭВМ подключаются к кольцевой сети через активные элементы, входящие в состав сети и транслирующие циркулирующие  в  ней сообщения.

Рисунок 2.2 Кольцевая вычислительная сеть

■ Примечание. По кольцевой структуре построена, например, сеть Flashnet фирмы «Ford Aerospace».

Достоинства кольцевой сети — простота организации связи между отдельными ЭВМ и высокая скорость обмена, недостатки — малая надежность при использовании единственной однонаправленной линии связи (для повышения надежности используют двойные линии    связи   с   возмож-

ностью    переключения    при    отказе    одной    из    них).

Магистральная вычислительная сеть (рис. 2.3) строится на использовании одного общего канала связи и коллективного использования его в режиме разделения времени.

Рисунок 2.3 Магистральная вычислительная сеть

■ Примечание.   Примером такой сети  может    служить    сеть
Ethernet, разработанная фирмой «Xerox Corp.»,

Магистральная сеть имеет те же достоинства, что и кольцевая, однако она проще в реализации и для расширения. Надежность магистральной сети определяется надежностью общего канала связи.

Вычислительная сеть типа «звезда» имеет центральный переключатель, осуществляющий коммутацию двунаправленных каналов связи, связывающих все ЭВМ сети с центральным переключателем (ПЦ). Последний помимо коммутации линий связи может выполнять обработку данных.

■ Примечание.   Звездную конфигурацию  имеет    сеть    GRnet фирмы «GRI».

Надежность сети типа «звезда» определяется надежностью  центрального  переключателя.

Аппаратные средства вычислительных сетей. Они объединяют несколько групп технических средств: ЭВМ, устанавливаемые в узлах сети, устройства сопряжения ЭВМ с аппаратурой передачи данных по линиям связи, аппаратуру передачи данных (АПД) и физические каналы связи, используемые для передачи данных. Все группы технических средств соединяются через специальные стандартные интерфейсы.

В локальных вычислительных сетях для физической реализации последовательной передачи данных выделяют две группы технических средств. К первой группе относится канал связи для последовательной передачи данных. Конструктивно он может быть выполнен в виде одиночного проводника, витой пары проводов, высокочастотного коаксиального кабеля или волоконно-оптического кабеля. Вторую группу составляют сетевые контроллеры или сетевые интерфейсные модули различных устройств, подключаемых к локальной сети. Сетевые контроллеры в локальных сетях выполняют функции устройств сопряжения и АПД, осуществляя преобразование информации, управление обменом, сопряжение с линией передачи данных, обнаружение и исправление ошибок при передаче данных, контроль и диагностику устройств, участвующих в обмене. Из-за сложности реализуемых функций сетевые контроллеры часто выполняют па базе микропроцессоров или специальных БИС.

Передачу информации по линии связи осуществляют в соответствии с каким-либо последовательным интерфейсом периферийных устройств.

В локальных сетях при использовании электрических линий связи часто применяют способ прямой передачи данных, при котором импульсы напряжения подаются непосредственно на линию связи без модуляции высокочастотной несущей. В широкополосных системах для повышения пропускной способности используют модуляцию высокочастотной несущей, однако при этом существенно возрастают затраты на создание и эксплуатацию сети.

Доступ в локальных вычислительных сетях. Он обеспечивается в соответствии с протоколами линий передачи данных. Обеспечение доступа в сетях с общим каналом передачи данных (кольцевая и магистральная сети) связано с проблемой распределения времени использования линии связи. В настоящее время эта проблема решается в основном двумя способами: 1) использованием   маркерного    доступа;   2)   коллективного доступа с контролем несущей и обнаружением столкновений.

В локальных сетях ЭВМ, обеспечивающих коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений (как, например, сеть Ethernet), контроллер ЭВМ, пытающийся осуществить передачу данных, выясняет, занят ли канал связи. Если канал занят, т. е. имеет место «столкновение», контроллер повторяет попытку передать данные спустя некоторое время. Для оптимального использования канала связи моменты попыток повторной передачи определяются с учетом предыстории «столкновений».

В локальных сетях ЭВМ с маркерным (эстафетным) доступом узел сети, в данный момент времени владеющий маркером управления, получает право передавать данные в течение некоторого интервала времени, определяемого размерами сети. Заканчивая передачу данных, узел сети уступает право доступа к каналу связи соседнему узлу, посылая ему маркер управления. Сети ЭВМ с маркерным доступом позволяют связывать оборудование с различными скоростными характеристиками и различными требованиями к времени доступа; кроме того, эти сети проще в реализации.

Технические средства связи ЭВМ с удаленными пользователями. Связь ЭВМ с удаленными пользователями осуществляется с помощью телекоммуникационного метода доступа (теледоступа). При этом возможно подключение к ЭВМ КТС пользователя или терминала, находящегося на расстоянии до нескольких тысяч километров. Средства теледоступа выпускаются серийно в различных семействах ЭВМ. Однако в КТС САПР их широкое использование нецелесообразно из-за малой скорости обмена и большой стоимости.

При необходимости связи ЭВМ с терминалом, удаленным на расстояние, превышающее возможности интерфейса ввода — вывода ЭВМ (но не более 3 км, что характерно для территории многих проектных организаций), используются либо простые мультиплексоры передачи данных, либо групповые устройства управления.

В подобных устройствах обеспечивается подключение 8...32 дисплеев, удаленных от ЭВМ па расстояние до нескольких километров. Однако малая скорость обмена данными (не более 9,6К бит/с) и низкая эффективность использования времени центрального процессора ЭВМ привели к появлению интеллектуальных терминалов, например ЕС7990 или ДВК-2М, где ввод — вывод информации и простейшая обработка данных осуществляются на месте с помощью мини- или микро-ЭВМ, включенной в состав терминалов. ВС с такими терминалами фактически представляет собой локальную вычислительную сеть с иерархической структурой.

В настоящее время развитие средств теледоступа для КТС САПР связано с широким использованием интеллектуальных терминалов и переходом к многоуровневой структуре КТС.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39364. Расчет и основные характеристики привода ленточного конвейера 941 KB
  Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины а его частота вращения от частоты вращения приводного вала рабочей машины.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней Передаточное число привода определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя к частоте вращения приводного вала рабочей машины при номинальной нагрузке и равно произведению передаточных чисел закрытой и открытой передач.1 Частота вращения приводного вала рабочей машины 6 где: скорость тягового органа м с; диаметр...
39365. Проект детского кафе на 50 мест в Торгово- офисном центре г. Пушкино 1.34 MB
  Разработка проекта детского кафе проведена в здании реально существующего Торгово-офисного центра «ВИТ», расположенного в г. Пушкино, ул. Чехова 12. Привлекательность реализации данного проекта обосновывается положительными прогнозами экспертов относительно роста численности целевой аудитории детских кафе в России в последующие годы.
39366. Социальная организация понятие, признаки и функции 84.5 KB
  Социальная организация — это социальная система, которая характеризуется определенной коллективной тождественностью (идентичностью), имеет точный список членов, программу деятельности и процедуру перемещения (или замещения) членов.
39367. Основные данные и расчет привода ленточного конвейера 905 KB
  2 Определяем общий коэффициент полезного действия КПД привода по формуле 3 где: коэффициент полезного действия цилиндрической передачи 096; коэффициент полезного действия червячной передачи 08; коэффициент полезного действия открытой муфты 098; коэффициент полезного действия пары подшипников 099 Определяем общий КПД 2. Примем стандартное передаточное число червячной передачи тогда 9 где: передаточное число червячной передачи 20 2.1 Определяем мощности а двигателя б быстроходного вала цилиндрической...
39368. Привод электрической лебедки 852.5 KB
  Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины а его частота вращения от частоты вращения приводного вала рабочей машины.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней Передаточное число привода определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя к частоте вращения приводного вала рабочей машины при номинальной нагрузке и равно произведению передаточных чисел закрытой и открытой передач.1 Определяем мощности а двигателя б быстроходного вала редуктора 7 в тихоходного вала редуктора 8 г рабочей...
39369. Россия в начале XX века: революция или реформы 78 KB
  Россия не являлась одним из промышленных или финансовых гигантов, противоречия между которыми привели к войне Россия была в целом заинтересована в сохранении территориально-политического раздела мира Россия обладала огромным военным потенциалом, значительными сырьевыми ресурсами и пользовалась большим авторитетом на международной арене
39370. Проектирование и расчет цилиндрического редуктора 564 KB
  Расчет электродвигателя и кинематический расчет привода. Расчет зубчатой передачи редуктора. Предварительный расчет валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса. Конструктивные размеры корпуса редуктора. Первый этап компоновки редуктора
39371. Основы генетики и селекций 29.85 KB
  Ген (от греч. genos — род, происхождение) – участок молекулы геномной нуклеиновой кислоты, характеризуемый специфической для него последовательностью нуклеотидов, представляющий единицу функции, отличной от функций других генов, и способный изменяться путем мутирования.
39372. Расчет привода рабочей машины 967.5 KB
  Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины а его частота вращения от частоты вращения приводного вала рабочей машины.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней Передаточное число привода определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя к частоте вращения приводного вала рабочей машины при номинальной нагрузке и равно произведению передаточных чисел закрытой и открытой передач.1 Частота вращения приводного вала рабочей машины 2.1 Определяем мощности а двигателя б быстроходного вала...