Компьютерные системы и сети ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Олизарович Евгений Владимирович ГрГУ им. Я.Купалы, 2012/2013. - презентация

1 Компьютерные системы и сети ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Олизарович Евгений Владимирович ГрГУ им. Я.Купалы, 2012/2013

2 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

3 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Структура системы. Возможности и ограничения

4 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Структура системы

5 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети серверов; 70 офисов в 40 странах; сотрудников; уникальные алгоритмы поиска; исследовательский центр и десятки ученых; 200 млрд. $ Структура системы

6 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

7 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

8 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

9 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Компьютерные системы Компьютерная система (computer system) – это система, в которой часть функций реализована с использованием средств вычислительной (микропроцессорной) техники. Компьютерные системы

10 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Компьютерные системы Компьютерная система – это система, объединяющая компьютеры и периферийное оборудование (принтеры, сканеры, маршрутизаторы и т.д.) в единую инфраструктуру. Компьютерные системы

11 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Пользователь Прикладные программы Прочие системные программы Операционная система Аппаратное обеспечение Системные программы Программное обеспечение Узел компьютерной системы

12 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети АЛУ УУ УВв УВыв Процессор ЗУ Однопроцессорные компьютерные системы

13 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Исполнение Ожидание Выполнение кода ОС Исполнение Готовность Работа аппаратуры Восстановление контекста Выполнение кода пользователя Прерывание Обработка прерывания Выполнение кода ОС Выполнение кода пользователя Процесс 1 Процесс 2 Однопроцессорные компьютерные системы

14 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети SMP - Symmetric Multi-Processing, симметричные мультипроцессорные системы – компьютеры с 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

15 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети выполняются на основе множества самостоятельных универсальных компьютерных систем, объединенных компьютерной сетью. Сетевые/распределенные компьютерные системы

16 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Однопроцессорные (одноядерные, многоядерные) Многопроцессорные (многоядерные, SMP, MPP) Сетевые (Intranet, Internet, Extranet, cloud, GRID, Web, …) Прикладные программы Операционная система Аппаратное обеспечение Способы организации компьютерных систем

17 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети СЕТЕВЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ Сетевые компьютерные системы

18 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Цели создания : 1.Передача информации между компьютерами. (компьютерные сети) 2. Совместное использование ресурсов. (компьютерные системы) Сетевые компьютерные системы

19 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Модель сетевого взаимодействия (ВОС, TCP/IP ) Компьютер - клиент Компьютер- сервер Программная модель «клиент - сервер» Приложение - клиент Приложение - сервер Базовые сетевые модели

20 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Компьютер – клиент 2 Компьютер- сервер Приложение – клиент 2 Приложение – сервер 2 Базовые сетевые модели Приложение – сервер 1 Компьютер – клиент 1 Приложение – клиент 1

21 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Обработка данных «клиент-сервер»

22 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ Компьютерные сети

23 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети -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, p. -Шиндлер, Дебра Литтлджон., Основы компьютерных сетей.: Пер. с англ.- М.: Издательский дом "Вильямс", с. -Э. Таненбаум, М. ван Стеен. Распределенные системы. Принципы и парадигмы СПб.: Питер, с. -Вишневский В.М., Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. – М: Техносфера, – 512с. Компьютерные сети

24 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети WWW-cайт компании Cisco. WWW-cайт компании Zyxel. WWW-cайт компании Microsoft. Компьютерные сети

25 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Компьютерные сети

26 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети XX век Технические сети Компьютерные сети

27 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети XXI век Информационные сети Компьютерные сети

28 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Компьютерные сети

29 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Пакетная передача информации

30 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети ИсточникАЦП Модулятор/ передатчик ЦАП Приёмник/ демодулятор Получатель ИсточникПередатчикПриёмникПолучатель Аналоговый способ передачи аналоговых данных Цифровой способ передачи аналоговых данных Основы сетевого взаимодействия

31 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

32 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети История компьютерных сетей ~ г.г.~1970-е ~1980-е~1990-е

33 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети История компьютерных сетей ~ 2000-… г.г.

34 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети -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

35 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

36 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ Основы компьютерных сетей

37 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 8 А h = Основы компьютерных сетей

38 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

39 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Задачи, возникающие в процессе сетевого взаимодействия: 1.Техническая реализация (исполнение, совместимость). 2.Доставка (адресация, маршрутизация, повтор). 3.Мультисервисность (идентификация приложения, приоритеты). 4.Организация совместного доступа (очереди, транзакции). 5.Независимость от платформы и ОС (форматы). 6.Безопасность (защита данных, надежность каналов). Основы сетевого взаимодействия

40 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Основы сетевого взаимодействия Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС, OSI/ISO)

41 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

42 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

43 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

44 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

45 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Коммутация каналовКоммутация пакетов Каналы связи

46 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

47 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Пакет –блок данных, передаваемый между абонентскими системами и приложениями. Основы сетевого взаимодействия

48 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Пакет ca dd e4 3e 00 0c f ).R...E ac 16 8b bc 6e 0a 1f 01 4a 0a c cb c d fa 5f bb P.G....'._.P fc e c f b0 3c d 6c d 6c 6e 73 3d f0 3c e 0a 3c c 65 3e d0 9a d0 b0 d1 82 d0 b5 d0 b3 d0 be d1 80 d0 b8 d1 8f a d0 90 d1 80 d1 82 d0 b8 d1 81 d1 82 d1 8b 20 : e d0 92 d0 b8 d0 ba d0 b8 d0 bf d0 b d0 b4 d0 b8 d1 8f 3c 2f c 65 3e 0a 3c < d d d meta htt p-equiv= f 6e e 74 2d "Content -Type" c f 6e e 74 3d f d ontent=" text/htm c 3b d d 38 l; chars et=UTF-8 адресШестнадцатеричное представление данныхСимвольное представление данных Основы сетевого взаимодействия

49 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Трафик – поток информации (пакетов), передаваемой по сети за определенный период времени. Основы сетевого взаимодействия

50 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 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

51 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Технические коммуникации (среда передачи) Основы сетевого взаимодействия

52 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Основы сетевого взаимодействия

53 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевые операционные системы

54 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевые операционные системы

55 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевое оборудование СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

56 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевое оборудование

57 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Медиа- конвертер Коммутатор, Мост Коммутатор, Мост Маршрутизатор, Шлюз Сетевое оборудование

58 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевые адаптеры Проводные (RJ-45) PCI PC-card USB PCI USB Безпроводные (Wi-Fi, 3G) Сетевое оборудование

59 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Коммутатор MAC Сетевое оборудование

60 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Настольные неуправляемые (19) управляемые 19 Стек коммутаторов Коммутатор Сетевое оборудование

61 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Коммутатор Сетевое оборудование

62 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Маршрутизатор IP Сетевое оборудование

63 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети

64 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети LAN Коммутатор и маршрутизатор Сетевое оборудование

65 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Маршрутизатор Сетевое оборудование

66 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Беспроводная точка доступа DSL маршрутизатор/мост MAC Сетевое оборудование RJ45 Wi-Fi RJ-11

67 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Аналоговые модемы Сетевое оборудование

68 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Промышленное оборудование Сетевое оборудование

69 ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевое оборудование

70 Компьютерные системы и сети Олизарович Евгений Владимирович ГрГУ им. Я. Купалы, 2012/2013