Еволюція комп'ютерних мереж. Системи пакетної обробки

ТЕМА 4 Лекція 5: МЕРЕЖНІ ТЕХНОЛОГІЇ. ТИПИ МЕРЕЖ, ТОПОЛОГІЇ МЕРЕЖ

Анотація

Передумовами виникнення комп'ютерних мереж; класифікація комп'ютерних мереж; базові топології комп'ютерних мереж. Ключові поняття: пакетна обробка даних; багатотермінальні системи; перші локальні мережі; класифікація комп'ютерних мереж; топології комп'ютерних мереж.

Комп'ютерна мережа або мережа передачі даних представляє собою деяку сукупність вузлів (комп’ютерsв, робочих станцій або інших пристроїв), з'єднаних комунікаційними каналами, а також набір обладнання, що забезпечує з'єднання станцій і передачу між ними інформації.

Сьогодні існує величезне різноманіття комп'ютерних мереж самих різних призначень, побудованих на основі різних комп'ютерних і комунікаційних технологій і визначених використанням тієї чи іншої мережевої архітектури.

Мережева архітектура - це сукупність мережних апаратних і програмних рішень, методів доступу і протоколів обміну інформацією.

Архітектура і номенклатура мережевого обладнання сучасних комп'ютерних мереж є результатом розвитку технічних засобів і необхідністю користувачів комп'ютерної техніки обмінюватися між собою даними.

Звернімося спочатку до витоків комп'ютерних мереж. Перші комп'ютери 50-х років - великі, громіздкі і дорогі - призначалися для дуже невеликого числа вибраних користувачів. Часто такі комп'ютери займали цілі будівлі. Вони не були призначені для інтерактивної роботи користувача, а використовувалися в режимі пакетної обробки.

Системи пакетної обробки, як правило, будувалися на базі мейнфрейма - потужного і надійного комп'ютера універсального призначення. Користувачі готували перфокарти, що містять дані і команди програм, і передавали їх в обчислювальний центр (рис. 4.1.1). Оператори вводили ці карти в комп'ютер, а роздруковані результати користувачі отримували звичайно тільки на наступний день. Таким чином, помилка в перфокарті означала як мінімум добову затримку. Звичайно, для користувачів інтерактивний режим роботи, при якому можна з термінала оперативно керувати процесом обробки своїх даних, був би зручнішим. Розробники комп'ютерних мереж в той час в значній мірі не враховували інтереси користувачів, оскільки намагалися досягти найбільшої ефективності роботи самого дорогого пристрою обчислювальних машини - процесора.

Рисунок 4.1.1 - Система обробки даних на базі мейнфрейму

Багатотермінальні системи - прообраз мережі

У міру здешевлення процесорів на початку 60-х років з'явилися нові способи організації обчислювального процесу, які дозволили врахувати інтереси користувачів. Почали розвиватися інтерактивні багатотермінальні системи поділу часу (рис. 4.1.2). У таких системах кожен користувач отримував власний термінал, за допомогою якого підтримувався інтерфейс з комп'ютером. Кількість одночасно працюючих з комп'ютером користувачів залежало від його потужності, а час реакції обчислювальної системи був досить малий, і користувачеві була не дуже помітна паралельна робота з комп'ютером інших користувачів.

Рисунок 4.1.2 – Багатотермінальна система

Термінали, вийшовши за межі обчислювального центру, розосередилися по всьому підприємству. І хоча обчислювальна потужність залишалася повністю централізованою, деякі функції - такі як введення і виведення даних - стали розподіленими. Подібні багатотермінальні централізовані системи зовні вже були дуже схожі на локальні обчислювальні мережі. Справді, рядовий користувач роботу за терміналом мейнфрейма сприймав приблизно так само, як зараз він сприймає роботу за підключеним до мережі персональним комп'ютером. Користувач міг отримати доступ до загальних файлів і периферійних пристроїв, при цьому у нього підтримувалася повна ілюзія одноосібного володіння комп'ютером, оскільки він міг запустити потрібну йому програму в будь-який момент і майже відразу ж отримати результат.

Проте до появи локальних мереж потрібно було пройти ще великий шлях, так як багатотермінальні системи, хоча і мали зовнішні риси розподілених систем, все ще підтримували централізовану обробку даних. З іншого боку, і потреба підприємств у створенні локальних мереж в цей час ще не дозріла - в одному приміщенні просто нічого було об'єднувати в мережу, так як із-за високої вартості обчислювальної техніки підприємства не могли собі дозволити розкіш придбання декількох комп'ютерів. У цей період був справедливий так званий закон Гроша, який емпірично відображав рівень технології того часу. Відповідно до цього закону продуктивність комп'ютера була пропорційна квадрату його вартості, звідси випливало, що за одну і ту ж суму було вигідніше купити одну потужну машину, ніж дві менш потужних - їх сумарна потужність виявлялася набагато нижча за потужність дорогої машини.

Поява перших локальних мереж

На початку 70-х років, в результаті технологічного прориву в області виробництва комп'ютерних компонентів з'явилися великі інтегральні схеми (ВІС). Їх порівняно невисока вартість і хороші функціональні можливості призвели до створення міні-комп'ютерів, які стали реальними конкурентами мейнфреймів. Емпіричний закон Гроша перестав відповідати дійсності, так як десяток міні-комп'ютерів, маючи ту ж вартість, що і мейнфрейм, вирішували деякі завдання істотно швидше.

Навіть невеликі підрозділи підприємств отримали можливість мати власні комп'ютери. Міні-комп'ютери вирішували завдання управління технологічним обладнанням, складом і інші завдання рівня відділу підприємства. Таким чином, з'явилася концепція розподілу комп'ютерних ресурсів по всьому підприємству. Однак при цьому всі комп'ютери однієї організації як і раніше продовжували працювати автономно (мал. 4.1.3).

Рисунок 4.1.3 – Автономне використання декількох міні-комп’ютерів на одному підприємстві

З часом потреби користувачів обчислювальної техніки зростали. Їх вже не задовольняла ізольована робота на власному комп'ютері, їм хотілося в автоматичному режимі обмінюватися комп'ютерними даними з користувачами інших підрозділів. Відповіддю на цю потребу стала поява перших локальних обчислювальних мереж (рис. 4.1.4).

Рисунок 4.1.4 - Застосування пристрою сполучення для об'єднання відділів

Локальні мережі (Local Area Networks. LAN) - це об'єднання комп'ютерів, зосереджених на невеликій території, зазвичай, у радіусі не більше 1-2 км, хоча в окремих випадках локальна мережа може мати і більш протяжні розміри, наприклад, кілька десятків кілометрів. У загальному випадку локальна мережа являє собою комунікаційну систему, що належить одній організації.

На перших порах для з'єднання комп'ютерів один з одним використовувалися нестандартні мережеві технології.

Мережева технологія - це узгоджений набір програмних і апаратних засобів (наприклад, драйверів, мережевих адаптерів, кабелів і роз'єм) і механізмів передачі даних по лініях зв'язку, достатній для побудови обчислювальної мережі.

Перші локальні мережі оснащувалися різноманітними пристроями сполучення, які використовують власні способи представлення даних на лініях зв'язку, свої типи кабелів і т. п. Ці пристрої могли з'єднувати тільки ті конкретні моделі комп'ютерів, для яких були розроблені, наприклад, міні-комп'ютери PDP-11 з мейнфреймом IBM 360 або міні-компьютери HP з мікрокомп'ютерами LSI-11.

З'явилася необхідність в уніфікації обладнання та технологій комп'ютерних мереж. Перші стандартні технології локальних мереж спиралися на принцип комутації, який був з успіхом випробуваний і довів свої переваги при передачі трафіку даних у глобальних комп'ютерних мережах.

Стандартні мережеві технології перетворили процес побудови локальної мережі з мистецтва в рутинну роботу. Для створення мережі досить було придбати стандартний кабель, мережні адаптери відповідного стандарту, наприклад Ethernet, вставити адаптери у комп'ютери, приєднати їх до кабелю стандартними роз'ємами і встановити на комп'ютери одну з популярних мережевих операційних систем, наприклад Novell NetWare.

Прості алгоритми роботи визначили низьку вартість устаткування Ethernet. Широкий діапазон ієрархії швидкостей дозволяє раціонально будувати локальну мережу, вибираючи ту технологію сімейства, яка найбільшою мірою відповідає завданням підприємства і потребам користувачів. Важливо також, що всі технології Ethernet дуже близькі один до одного за принципами роботи, що спрощує обслуговування та інтеграцію цих мереж.

Дата добавления: 2014-01-07