Урок: Аппаратные компоненты компьютерных сетей и систем

Вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:

компьютеров;

коммуникационного оборудования;

операционных систем;

сетевых приложений.

Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.

Второй слой - коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей и другие соображения.

Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями, имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сетевых технологий могут служить Ethernet, Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии - сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т. п., - и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию.

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым Джоном фон Нейманом:

• принцип двоичного кодирования (вся информация, функционирующая в памяти компьютера, кодируется с помощью двоичной системы счисления);

• принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности);

• принцип однородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда, отсюда следует, что над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными);

• принцип адресности (память состоит из пронумерованных ячеек, что позволяет процессору в произвольный момент времени обращаться к любой ячейке памяти).

Управление аппаратными средствами осуществляется с помощью программного обеспечения. ^ Программное обеспечение (ПО) - это комплекс программ, обеспечивающий обработку или передачу данных; либо совокупность программ, обеспечивающих согласованную работу всех подсистем компьютера и предоставляющих пользователю возможность решения прикладных задач.

Программой называют упорядоченную последовательность команд, предназначенную для исполнения конкретным исполнителем, или данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки данных с целью реализации определенного алгоритма. Выполнение программы в памяти компьютера есть реализация решения поставленной задачи.

В литературе встречается несколько классификаций программных средств, но чаще всего принято их делить на три части: системное ПО, прикладное ПО и системы программирования.

Системное ПО предназначено для управления аппаратными средствами, осуществления диалога с пользователем, поддержания системы в работоспособном состоянии (защита информации, управление внутренними ресурсами т.д.)

^ Прикладная программа использует средства, предоставляемые системной программой, и предназначена для работы пользователей и создания различных документов.

Приложение - прикладная программа, работающая под управлением определенной операционной системы.

Необходимость использования нового термина обусловлена дополнительными возможностями приложений. В отличие от программ приложения могут взаимодействовать между собой, обмениваться данными, использовать программные модули друг друга и т. д.

Принципы хранения данных на физическом носителе определяет файловая система. Она содержит информацию, как должны сохраняться данные файла, какие данные (например, имя, дата создания и т. п.) о файле должны быть сохранены и каким образом. Именно используемый формат хранения данных предопределяет основные характеристики файловой системы. Так, если файловой системой не предусмотрено сопоставление информации о правах пользователей с файлами и папками, то такая система не будет поддерживать разграничение доступа.

При рассмотрении характеристик файловых систем важным понятием является понятие «кластер».

Кластер - это минимальный адресуемый файловой системой блок данных, размещаемый на электронном или магнитном носителе. Размер кластера всегда кратен размеру сектора диска. Файловая система использует кластеры для более эффективного управления дисковым пространством: создание кластеров, объединяющих несколько секторов, позволяет разбить память на меньшее количество блоков (по сравнению с секторами), что упрощает управление. Потенциальный недостаток кластеров большого размера - это менее эффективное использование дискового пространства, поскольку под данные одного файла и каталога всегда выделяется целое число кластеров. Например, если размер кластера составляет 32 Кб, то файл размером 100 байт все равно займет на диске 32 Кб.

Выполнение практического задания

Познакомиться с содержанием диска D:, определить у файлов тип программного обеспечения и заполнить таблицу.

Имя файла (программы) Тип ПО Место расположения (папка) Путь

IV. Закрепление изученного материала

- В последних версиях операционной системы Windows нельзя определить расширение файла традиционными способами. Каким способом можно определить расширение файла? (Можно предложить следующий алгоритм: выделяем файл, нажимаем правую клавишу мыши, в появившемся меню выбираем пункт Свойства, в появившемся окне нажимаем кнопку Изменить и в верхней строке нового окна читаем название файла и расширение.)

V. Подведение итогов урока

1. Компьютер является универсальным устройством обработки информации, характеризующимся совокупностью аппаратных и программных средств.

2. В основу архитектуры компьютера положены принципы Дж. фон Неймана.

3. Управление аппаратными средствами осуществляется с помощью программного обеспечения, комплекса программ, обеспечивающих обработку или передачу данных.

Домашнее задание

Найдите по семь отличий в различных видах программного обеспечения и попробуйте определить к какому типу ПО они относятся, используя классификации представленных на уроке типов программного обеспечения.