ПРОЕКТНОЕ ЗАДАНИЕ
по дисциплине
Компьютерные сети
на тему:
Аппаратное обеспечение вычислительных сетей
Выполнил:
студентка 2 курса группы 121181
факультета математики, физики и информатики
направления «открытые информационные системы»
Захарова Виолетта Николаевна
Руководитель:
Ситникова Людмила Дмитриевна
Тула 2020
Оглавление
Введение. 3
Персональный компьютер. 3
Технические средства, обеспечивающие передачу информации в коммуникационную среду. 6
Заключение. 9
Список литературы: 9
Введение
Аппаратное обеспечение вычислительных систем — обобщённое название оборудования, на котором работают компьютеры и сети компьютеров.
К аппаратному обеспечению обычно относят:
· центральный процессор (процессоры)
· оперативную память
· системную логику
· периферийные устройства
· сетевое оборудование
Некоторая часть задач, выполняемая аппаратным обеспечением может быть выполнена частично или полностью с помощью программной эмуляции, например, в персональных компьютерах часто используется программная реализация протоколов связи модемов, программная эмуляция функций отрисовки 3D изображений. Обычно перенос выполняемой задачи из аппаратной части в программную уменьшает стоимость оборудования, но увеличивает нагрузку на центральный процессор.
В случае существенной нагрузки на процессор определённого рода задачами, для повышения производительности производят обратную операцию: аппаратно реализуют часть алгоритма, уменьшая участие процессора в выполнении алгоритма.
Примеры аппаратной реализации алгоритмов, которые могли бы быть реализованы программно:
· 3D графика
· DMA-режим работы IDE устройств
· FIFO-буффер у COM-портов
· Физический процессор для обсчёта поведения объектов в компьютерных играх
· Математический сопроцессор, ускоряющий операции с плавающей запятой (в современных процессорах интегрирован)
· Функции файрвола
Персональный компьютер
Внутри системного блока персонального компьютера
Обычный персональный компьютер состоит из системного блока, состоящего из шасси и периферийных устройств.
В состав системного блока входят:
материнская плата с припаянными или установленными на ней:
· Чипсет — взаимосвязанный набор микросхем, логика которого в наибольшей степени определяет то, каковы прочие элементы компьютера.
· центральный процессор
· BIOS — программное обеспечение в ПЗУ материнской платы.
· кулер охлаждения процессора как основного тепловыделяющего элемента современного компьютера.
· оперативная память и кэш
· слоты расширения шин — PCI, PCI-E, USB, FireWire, AGP (устарела), ISA (устарела), EISA (устарела)
· контроллеры устройств — хранения: IDE, SCSI, SATA, SAS или других типов, находящиеся непосредственно на материнской плате (встроенные) либо на платах расширения.
· видеоконтроллер (встроенный или в виде отдельной платы), передающий сигнал на монитор
· звуковой контроллер
· сетевой интерфейс (сетевая плата)
· блок питания
· система охлаждения — дополнительные элементы охлаждения (вентиляторы, механические элементы, части водяной системы охлаждения), необходимые при установке блоков, имеющих повышенное тепловыделение (видеокарт, вычислительных сопроцессоров).
Через контроллеры к материнской плате при помощи шлейфов кабелей, сигнальных и питания, подключаются находящиеся внутри системного блока возможные элементы:
· жёсткий диск (их может быть несколько, они могут быть объединены в RAID-массив)
· SSD
· накопитель на гибких дисках
· оптический накопитель типа CD-ROM и другие устройства.
Кроме того, в аппаратное обеспечение компьютера также входят внешние (по отношению к системному блоку) компоненты — периферийные устройства в различных сочетаниях:
· Устройства ввода
· клавиатура
· мышь, трекбол или тачпад
· графический планшет
· джойстик
· сканер
· микрофон
· устройства вывода
· монитор
· колонки/наушники
· печатающие устройства типа принтера или плоттера
· для связи используются различные модемы и сетевое оборудование: маршрутизатор, сетевой коммутатор, беспроводная точка доступа.
· устройства ввода-вывода для технологий виртуальной реальности.Для объединения компьютеров в настоящее время используется большое количество различных устройств (сетевых аппаратных средств). В локальных сетях наиболее часто используются сетевые адаптеры (сетевые карты), концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы.
Вычислительная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных между собой с помощью каналов связи в единую систему и использующих общие ресурсы.
В зависимости от средств связи и по территориальному признаку компьютерные сети делятся на:
· локальные
· региональные
· глобальные.
По способу доступа к информации сети бывают:
· открытые (общедоступные)
· закрытые (корпоративные).
Локальная сеть - это вычислительная сеть, которая объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной сети (2 - 2,5 км).
Региональная сеть - это вычислительная сеть, которая связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (десятки - сотни километров).
Глобальная сеть - это вычислительная сеть, которая объединяет абонентов, расположенных в различных странах и даже континентах.
Сервер - это компьютер, выделенный для обработки запросов от всех подсоединенных рабочих станций, предоставляющий доступ к общим сетевым ресурсам (базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и т. д.).
В зависимости от разделяемых ресурсов серверы делятся на:
· файл-сервер (дисковая память)
· факс-сервер
· сервер приложений
· почтовый сервер (для организации почтовой связи) и др.
Рабочая станция (клиент) - это компьютер, с помощью которого пользователь получает доступ ко всем ресурсам сети.
Компьютер, подключенный к вычислительной сети, может быть либо рабочей станцией либо сервером, в зависимости от выполняемых им функций.
В компьютерных сетях могут быть реализованы два способа обработки данных:
· централизованная (центральная ЭВМ или Host-компьютер, все запросы идут к ней, и обработка ведется на ней);
· распределенная "клиент-серверная" (клиентская часть программы делает запрос серверу, на нем производится обработка запроса и передача ответа клиенту).
Такое разделение в сети на клиента и сервер позволяет эффективно использовать технологию "клиент/сервер". В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений, на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях, именно на них формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.
Технические средства, обеспечивающие передачу информации в коммуникационную среду
· сетевой адаптер (плата)
· модем (преобразователь потока битов в аналоговые сигналы и наоборот)
· концентратор (устройство, коммутирующее несколько внутренних каналов
· связи в один внешний)
· передающая среда - витая пара проводов, коаксиальный кабель и
оптоволоконный кабель (идеальная передающая среда, не подверженная
· действию электромагнитных полей, скорость передачи - более 50 Мбит в сек.)
· каналы связи: выделенные или коммутируемые телефонные каналы,
специальные каналы для передачи цифровой информации,
радиоканалы и каналы спутниковой связи.
Качество коммуникационной сети характеризуется следующими параметрами:
· скоростью передачи данных
· пропускной способностью канала связи
· достоверность передачи
· надежностью канала связи и модемов
Единицы измерения:
· Скорость передачи данных измеряется в бит/сек (bps).
· Пропускная способность измеряется байт (знак)/сек.
· Достоверность измеряется количеством ошибок на знак.
· Надежность - среднее время безотказной работы (норма - несколько тыс. часов).Сетевой адаптер – это устройство необходимое для подключения компьютера к локальной сети. Сетевой адаптер устанавливается в свободный слот (разъем) материнской платы компьютера, как и адаптеры, выполняющие другие функции, например видеоадаптер. Сетевые адаптеры можно классифицировать по следующим признакам:
· в зависимости от типа и разрядности используемой в компьютере внутренней шины;
· в зависимости от типа принятой в сети сетевой технологии – Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д.;
· в зависимости от типа среды (канала) передачи данных – коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, кабель типа витая пара.
Сетевой адаптер присоединяется к кабелю с помощью специальных коннекторов, тип которых зависит от типа кабеля. Например, для кабеля типа витая пара используется коннектор типа RG-45, внешне напоминающий разъем для подключения телефона. Для подключения к коаксиальному кабелю используются так называемые BNC-коннекторы и Т-коннекторы.
Существуют сетевые адаптеры, использующие беспроводной принцип взаимодействия. В настоящее время тремя главными типами беспроводной передачи данных являются радиосвязь, связь в микроволновом диапазоне и инфракрасная связь. Наиболее распространенным, в настоящее время, вариантом организации беспроводной локальной сети является использование WiFi оборудования. WiFi является аббревиатурой от «Wireless Fidelity» (беспроводная связь) и представляет собой стандарт беспроводного доступа, обеспечивающий скорость передачи информации до 54 Мбит/сек.
Каждый сетевой адаптер имеет уникальный внутренний номер, так называемый MAC-адрес, позволяющий однозначно идентифицировать источник информации в сетевой среде.
Различные типы кабелей используются в качестве носителей, или среды передачи данных. Хотя беспроводные технологии передачи данных становятся все более популярными в настоящее время, основным типом носителя для сетевых коммуникаций остается кабель. Наиболее распространены кабели следующих типов:
· кабель типа витая пара;
· коаксиальный кабель;
· оптоволоконный кабель.
Концентратор (многопортовый повторитель, или HUB) – это устройство, используемое для объединения отдельных рабочих мест (компьютеров) в локальную сеть. Современные концентраторы имеют, как правило, 8, 12, 16, 24, или 48 портов (разъемов) для подключения компьютеров. Все порты концентратора равноправны. При получении сигнала от одного из подключенных к нему компьютеров концентратор транслирует его на все остальные порты. Таким образом, концентратор является центральной точкой соединения компьютеров в сети.
Коммутатор (switch) – это устройство, которое также может использоваться для объединения компьютеров, или различных сегментов локальной сети. В отличии от концентратора, коммутатор при получении сигнала (пакета данных) от одного из подключенных к нему компьютеров не транслирует его на все остальные порты, а передает его только в тот порт, к которому подключен компьютер, являющийся получателем этого пакета данных.
Маршрутизатор (router) – это сетевое коммуникационное устройство, выполняющие маршрутизацию информации, т.е. определение наилучшего маршрута для передачи информации от источника к пункту назначения и передачу информации по этому маршруту. Маршрутизаторы связывают в объединенную сеть несколько подсетей и поэтому передача информации от одного компьютера к другому возможна по нескольким маршрутам.
Заключение
В заключении, можно сказать, что современные технологии развиваются очень быстрыми темпами. Сеть интернет заняли очень важное место, сложно представить обычный завод или другие предприятия, в котором не будет компьютеров соединённых по сети. В современных условиях это просто не возможно.
Появились множество способов и возможностей соединять компьютеры для выполнения разных целей, это значительно упрощает деятельность человека.
Практически каждый день появляются новые составляющие компьютерных сетей, превосходящие по своим показателям предыдущие. Скорость передачи данных может превосходить 100, 200, и даже 500 Мб.
В целом, весь процесс развития сетей, положительно сыграл на развитие технологий и дал огромные возможности для коммуникации людей. И, скорее всего, современные сети будут продолжать совершенствоваться.
Список литературы
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5#:~:text=%D0%90%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B2%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%20%E2%80%94%20%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B1%D1%89%D1%91%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5,%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%8E%20%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D1%8C
2. https://csaa.ru/apparatnoe-obespechenie-kompjuternyh-setej/
3. Книга: Архитектуры вычислительных систем Учебник(Сергеев С.Л.), Издательство «БХВ-Петербург», 2010