Компьютерные системы и сети ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Олизарович Евгений Владимирович ГрГУ им. Я.Купалы, 2012/2013
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Структура системы. Возможности и ограничения
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Структура системы
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
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
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
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
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
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
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети АЛУ УУ УВв УВыв Процессор ЗУ Однопроцессорные компьютерные системы
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
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
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
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети СЕТЕВЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ Сетевые компьютерные системы
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
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
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Обработка данных «клиент-сервер»
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ Компьютерные сети
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети WWW-cайт компании Cisco. WWW-cайт компании Zyxel. WWW-cайт компании Microsoft. Компьютерные сети
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Компьютерные сети
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети XX век Технические сети Компьютерные сети
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети XXI век Информационные сети Компьютерные сети
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Компьютерные сети
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Пакетная передача информации
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
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети История компьютерных сетей ~ г.г.~1970-е ~1980-е~1990-е
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети История компьютерных сетей ~ 2000-… г.г.
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
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ Основы компьютерных сетей
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети 8 А h = Основы компьютерных сетей
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
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Основы сетевого взаимодействия Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС, OSI/ISO)
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
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
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
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Коммутация каналовКоммутация пакетов Каналы связи
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Пакет –блок данных, передаваемый между абонентскими системами и приложениями. Основы сетевого взаимодействия
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Трафик – поток информации (пакетов), передаваемой по сети за определенный период времени. Основы сетевого взаимодействия
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Технические коммуникации (среда передачи) Основы сетевого взаимодействия
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Основы сетевого взаимодействия
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевые операционные системы
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевые операционные системы
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевое оборудование СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Медиа- конвертер Коммутатор, Мост Коммутатор, Мост Маршрутизатор, Шлюз Сетевое оборудование
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
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Коммутатор MAC Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Настольные неуправляемые (19) управляемые 19 Стек коммутаторов Коммутатор Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Коммутатор Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Маршрутизатор IP Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети LAN Коммутатор и маршрутизатор Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Маршрутизатор Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Беспроводная точка доступа DSL маршрутизатор/мост MAC Сетевое оборудование RJ45 Wi-Fi RJ-11
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Аналоговые модемы Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Промышленное оборудование Сетевое оборудование
ГрГУ им. Я.Купалы 2012/2013 Компьютерные системы и сети Сетевое оборудование
Компьютерные системы и сети Олизарович Евгений Владимирович ГрГУ им. Я. Купалы, 2012/2013