Голда О.А. Зайцев С.И. Мотченко Л.А. Структура ПЭВМ

Подождите немного. Документ загружается.

5.3 Топологии вычислительной сети

5.3.1 Топология типа звезда

Звезда́ – базовая топология компьютерной сети, в которой все

компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой

концентратор), образуя физический сегмент сети (рис. 5.1). Подобный

сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе

сложной сетевой топологии.

Пропускная способность сети определяется вычислительной

мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Колли-

зий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабо-

чая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие,

особенно когда центральный узел географически расположен не в цен-

тре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть исполь-

зованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту

необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Файловый сервер

Рисунок 5.1 –Топология типа звезда

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей

из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных

между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его

хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым

только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи инфор-

мации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигае-

мой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь за-

висит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть

узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя цен-

трального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер мотает реали-

зовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного

доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из

ее центра.

5.3.2 Кольцевая топология

В кольце (рис. 5.2), в отличие от других топологий (звезда,

шина), не используется конкурентный метод посылки данных,

компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке

адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему.

Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генерато-

ром маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно

порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей

системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система,

приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так

называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков – пакет данных, переда-

ваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложен-

ному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до по-

лучателя.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в

том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пере-

сылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них

вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях лока-

лизуются легко.

Файловый сервер

Рисунок 5.2 – Кольцевая топология

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного

выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть ра-

зомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не су-

ществует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно

расстоянием между двумя рабочими станциями.

5.3.3 Шинная топология

При шинной топологии (рис. 5.3) среда передачи информации

представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня

всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены.

Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с лю-

бой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Файловый сервер

Рисунок 5.3 – Шинная топология

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на

все компьютеры сети. Каждая машина проверяет – кому адресовано

сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того чтобы исключить

одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сиг-

нал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» ос-

тальным станциям.

При построении больших сетей возникает проблема ограниче-

ния на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на

сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами – повто-

рителями, концентраторами или хабами. Например, технология

Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей

вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены.

Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния от-

дельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто исполь-

зуют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соедините-

лем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют раз-

рыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока инфор-

мации и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки,

через которые можно отключать и / или включать рабочие станции во

время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без пре-

рывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко

прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуни-

кационной среды.

5.3.4 Преимущества и недостатки топологий

Преимущества и недостатки сетевых топологий представлены в

таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Преимущества и недостатки сетевых топологий

Топо-

логия

Преимущества Недостатки

Шина

− небольшое время установки

сети;

− дешевизна (требуется мень-

ше кабеля и сетевых уст-

ройств);

− простота настройки, выход

из строя рабочей станции не

отражается на работе сети

− любые неполадки в сети,

как обрыв кабеля, выход из

строя терминатора полно-

стью уничтожают работу

всей сети;

− сложная локализация

неисправностей;

− с добавлением новых

рабочих станций падает

производительность сети

Звезда

− выход из строя одной рабо-

чей станции не отражается на

работе всей сети в целом;

− хорошая масштабируемость

сети;

− лёгкий поиск неисправно-

стей и обрывов в сети;

− высокая производительность

сети (при условии правильного

проектирования);

− гибкие возможности адми-

нистрирования

− выход из строя цен-

трального концентратора

обернётся неработоспо-

собностью сети (или сег-

мента сети) в целом;

− для прокладки сети за-

частую требуется больше

кабеля, чем для большин-

ства других топологий;

− конечное число рабочих

станций в сети (или сег-

менте сети) ограничено

количеством портов в цен-

тральном концентраторе

Продолжение таблицы 5.1

Топо-

логия

Преимущества Недостатки

Кольцо

− простота установки;

− практически полное отсут-

ствие дополнительного обору-

дования;

− возможность устойчивой

работы без существенного па-

дения скорости передачи дан-

ных при интенсивной загрузке

сети, поскольку использование

маркера исключает возмож-

ность возникновения коллизий

− выход из строя одной

рабочей станции, и другие

неполадки (обрыв кабеля),

отражаются на работоспо-

собности всей сети;

− сложность конфигури-

рования и настройки;

− сложность поиска неис-

правностей

ЗАДАНИЕ

Ознакомиться с основными характеристиками ПЭВМ. Согласно

вашему варианту описать подробно одно из устройств. Перечень уст-

ройств приведен ниже в таблице 1.

Таблица 1 – Варианты заданий

№ варианта Устройство

1 Жесткий диск

2 Оперативная память

3 Монитор

4 Системная (материнская) плата

5 Видеокарта

6 Центральный процессор

7 Сканер

8 Сенсорный экран

9 Многоядерный процессор

10 Графический планшет

11 Звуковая плата

12 BIOS

Продолжение таблицы 1

№ варианта Устройство

13 Устройства вывод информации

14 Кэш-память

15 IDE

16 Веб-камера

17 Блок питания

18 TFT

19 Системная шина

20 Северный мост

21 USB

22 Принтер

23 Устройства ввода информации

24 Оптический диск

25 Сетевая плата

Объем отчета не должен превышать 5 страниц.

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет оформляется на стандартных листах белой бумаги фор-

мата А4 (210 x 297 мм). Текст пишется с одной стороны листа черни-

лами синего или черного цвета либо печатается на принтере.

Бланк отчета готовится во время домашней подготовки к работе

и должен содержать:

− данные о студенте, фамилию и инициалы, шифр группы;

− тему и цель работы;

− дату выполнения работы;

− набор данных, необходимых для выполнения работы.

Отчет должен быть выполнен аккуратно. Неаккуратно выпол-

ненные отчеты, а также ксерокопии чужих отчетов или их фрагментов

к защите не допускаются.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называют архитектурой ПЭВМ?

2. Что такое чипсет?

3. Что такое Северный мост?

4. Что такое Южный мост?

5. Какие устройства относят к основным узлам системного

блока?

6. Что такое форм-фактор? Какие форм-фаторы ПК вы знаете?

7. Какая плата называется системной?

8. Какие компоненты установлены не материнской плате?

9. Что такое процессор?

10. Что такое кэширование?

11. Что называют системной шиной?

12. Для чего предназначена оперативная память?

13. Для чего предназначен графический процессор?

14. Что такое видеоконтроллер?

15. Для чего предназначена видеопамять?

16. Что такое BIOS?

17. Какие внешние запоминающие устройства вы знаете?

18. Какие вы знаете устройства ввода информации?

19. Какие вы знаете устройства вывода информации?

20. Что такое принтер?

21. Какие виды принтеров вы знаете?

22. Что называют компьютерной сетью?

23. Какие сети называют локальными?

24. Какие сети называют глобальными?

25. Что понимается под разделением ресурсов?

26. Что понимают под многопользовательским режимом?

27. Какие сети называются одноранговыми?

28. Приведите классификацию ЛВС по назначению.

29. Что такое топология? Какие топологии вы знаете?