Архитектура современных компьютеров

Архитектура компьютера. Цифровой логический уровень

Компьютер — это машина, которая может выполнять вычисления через исполнение примитивных операций. Она может понимать только два сигнала, которые принимаются за 0 и 1.

Организация архитектур машин представляется как ряд уровней, каждый из которых надстраивается над нижележащим уровнем. Это сделано не просто так, с помощью многоуровневой архитектуры мы можем абстрагироваться от реализации и сложности нижнего уровня, тем, самым облегчить процесс проектирования, и уменьшить вероятность ошибок. Абстрагирование является ключевым моментом во всей архитектуре компьютера.

Организация компьютера состоит из 6 уровней: цифровой логический, микроархитектура, архитектура набора команд (ISA), операционная система, язык ассемблера, прикладной, конечно, если не считать физический уровень, который находится ниже цифрового логического уровня. У меня нет пока что в планах рассказывать все, что происходит выше уровня ISA. На это есть две причины: во-первых, цель этих статей заключается не в том, чтобы рассмотреть все уровни, а в том, чтобы показать, что из себя представляют уровни 0-2, и, во-вторых, на habr’е существует немало статей по уровням выше ISA и без меня. В этой статье будет показан цифровой логический уровень, а в следующих двух микроархитектура и архитектура набора команд соответственно.

Понятие архитектуры компьютера

Архитектура компьютера — это ряд неких правил производства электронной системы вычисления, а также базовые способности и отличительные черты ее технологий.

Архитектурой персонального компьютера обычно пользуются в качестве инструмента для отработки стандартов. Другими словами, компьютерную систему по такому стандарту реально воплотить на основе сформированных схематических решений и технологий.

Под термином «архитектура компьютера» также понимают методологию сборки компьютеров и их составляющих. Таким образом, архитектура, разработанная определённой компанией, является её интеллектуальной собственностью и может быть применена только ею, являясь инструментом её конкурентоспособности. Но, невзирая на это, различными брендами используется общая концепция, объединяющая основные базовые характеристики разных моделей компьютеров, что делает их комплектующие универсальными.

Применение единой архитектуры персональных компьютеров дает возможность фирмам по производству компьютеров тесно взаимодействовать друг с другом для создания и совершенствования различных компонентов и используемых технологий. Совмещение разных концепций в одно архитектурное решение дает возможность распространяться определенным моделям персональных компьютеров на рынке, позволяет различным компаниям спроектировать пакеты программ, которые в любом случае подойдут для персонального компьютера.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Желі архитектурасы

Желі — бұл мәліметтерді жіберу және өңдеу құрылғылармен құрылған объектілердің жиынтығы. Стандарттау бойынша халықаралық ұйым, есептеуіш желіні бірінен кейін бірі бит жүйесіне келетін тәуелсіз құрылғылармен өзара байланысқан ақпарат жіберуді анықтады. Желі әдетте қолданушының өзімен жүргізіледі және кейбір аумақты алады да, аумақтық белгісі боынша келесідей бөлінеді:

1. Локальдық есептеуіш желі (ЛЕЖ) немесе Local Area Network (LAN), бір немесе бірнеше жақын орналасқан ғимараттарда орналасқан. ЛЕЖ әдетте қандай да бір ұйымның шекарасында орналастырылады, сондықтан оларды корпоративті деп атайды.
2. Бөлініп тармақталған компьютерлік желілер әртүрлі ғимараттарда, қалаларда және мемлекеттерде орналасқан, глобальды немесе Wide Area Network (WAN) аумақтық, аралас және глобальды болады. Осыған байланысты глобальды желілер төрт негізгі түрде болады: қалалық, аумақтық, халықаралық және транснациональды. Мысал ретінде өте үлкен масштабтабөліп тармақталған желілерді атап өтсек: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.

Ортақ жағдайда желінің құрамына келесі элементтер кіреді:

1. желілік компьютерлер (желілік адаптермен қамтамасыз етілген);
2. байланыс каналдары (кабельдік, спутниктік, телефондық, цифрлық, волоконды-оптикалық, радиоканальды және т.б.);
3. сигналдардың әртүрлі жағдайда қайта құрылуы;
4. желілік жабдықтар.

Желіні екі түсініктеме ажыратады: коммуникациялық желі және ақпараттық желі.
Коммуникациялық желі мәліметтерді жіберу үшін арналған, және де ол мәліметтерді қайта құруға байланысты есептерді орындайды. Компьютерлік желілер физикалық қосылу жағдайды қолданудың түрлерімен ажыратылады.
Ақпараттық желі ақпараттарды сақтауға арналған және ақпараттық жүйелерден тұрады. Компьютерлік желілердің қорында ақпараттық желілердің тобы құрылуы мүмкін:
Ақпараттық жүйе деп ақпараттарды жіберуші немесе тұтынушы жүйе деп түсіну керек.

Ақпараттық және коммуникациялық желілер

Компьютерлік желі ақпараттық жүйеден және байланыс каналдардан тұрады.
Ақпараттық жүйе деп ақпаратты сақтауды, өңдеуді және жіберуді қамтамасыз ететін объект деп түсіну керек. Ақпараттық жүйенің құрамына: компьютерлер, программалар, қолданушылар және мәліметтерді өңдеу мен жіберу процессіне арналған басқа да құраушылар жатады. Кейін ақпараттық жүйелер қолданушының есептерін шығаруға арналған жұмыс станциясы (client) деп аталынады. Желідегі жұмыс станциясы жай дербес компьютерден айырмашылығы, желілік карталардың (желілік адаптер) болуы және мәліметтерді жіберуге арналған каналдар мен желілік бағдарламаның қамтамасыз етілуі.

Байланыс каналы деп сигналдар берілетін жол немесе жағдай деп түсіну қажет. Сигналдарды жіберетін жағдайларды абоненттік немесе физикалық канал деп атайды.
Байланыс каналдар (data link) желілік жабдықтар мен физикалық жағдайдың байланысы арқылы байланыс линиялары бойынша құрылады. Физикалық құралдың байланысы өрілген булар, коаксальды кабельдер, оптикалық каналдар немесе эфир негізінде құрылған. Ақпараттық жүйелер арақатынасының арасында коммуникациялық желілер мен коммутациялық түйіндер арқылы логикалық каналдар орнатылады.

Логикалық канал — бұл мәліметерді бір жүйеден екіншіге жіберу жолы. Логикалық канал бір немесе бірнеше физикалық каналдардың сапар желісі бойынша салынады. Логикалық каналды физикалық канал және коммутациялық түйіндер арқылы салынған сапар желісі сияқты сипатауға болады.

Желіде ақпарат объекттердің арасында ауысу процедурасы бойынша мәліметтердің блоктарымен беріледі. Бұл процедуралар мәліметтерді жіберу протоколдары деп аталады.
Протокол – бұл форматты және бір немесе бірнеше құрылғылардың арасында ақпаратпен айырбас процеураны орнататын ережелердің жиынтығы.
Желіні орнату трафик деп аталатын параметрмен сипатталады. Трафик – бұл мәліметтерді жіберу желісіндегі хабарламаның ағыны. Желіні сипатттаудағы заттық әсер рұқсат әдісін көрсетеді. Рұқсат әдісі – бұл әдіс қандай жұмыс станциясы байланыс каналдың келесі болып қолданылатынын және қалай байланыс каналына (кабельге) рұқсатты басқару керектігін анықтайды.

Желіде барлық жұмыс станциялар топология деп аталатын структура бойынша өзінің арасында байланыс каналдармен физикалық қосылған. Топология – бұл қандай жұмыс станциялар өзара байланыса алатындығын көрсететін желіде физикалық қосылуды суреттейді. Топологияның түрін жұмыс станцияларды пайдалану сенімділігі мен өнімділігі, жұмысқа қабілеттілігі және файлдық сервермен айналысу уақыты анықтайды. Желідегі топологияға байланысты сол немесе басқа да рұқсат әдісі қолданылады.
Желідегі негізгі элементтердің құрамы оның архитектурасына байланысты. Архитектура – бұл желідегі жұмыс станцияларын өзара әрекеттесу функцияларын және құрылымын, өзара байланысын анықтайтын концепция. Ол желінің техникалық және программалық құралдағы логикалық, функционалды және физикалық ұйымын алдын ала ескереді. Архитектура желідегі элементтердің апараттық және программалық құрылу мен жұмыс жасау принципін анықтайды.

Негізінде архитектураның үш түрін белгілейді: терминал – негізгі компьютер архитектурасы, клиент – сервер архитектурасы және бір рангті архитектура.
Қазіргі кездегі желілерді әртүрлі белгілері бойынша классификациялауға болады: компьютердің қашығымен, топологиясымен, тағайындауымен, ұсынатын қызметтін тізімімен, басқару принципімен, коммутация әдісімен, қол жеткізу әдісімен, жіберу ортаның түрімен, мәліметтерді жіберу жылдамдығымен және т.б.

Желіні қолданудың артықшылықтары

Компьютелік желілер өзімен ақпаратты өңдеу мен жеткізуді тездетуді қамтамасыз етуі адамдардың және компьютерлердің ынтымақтастығы ұсынады. 30 жыл бұрын желіде компьютерлерді біріктіре бастады. Компьютерлердің мүмкіндіктері өскенде және ДК әркәмге қол жеткізерлік болғанда, желілердің дамуы маңызды тездетілді.
Желіге қосылған компьютерлер ақпаратпен алмасады және шеттегі жабдықтау мен ақпаратты сақтау құрылғысы бірге қолданылады.

Желінің көмегімен ақпаратты және ресурстарды бөлуге болады. Төменде желідегі жұмыс станцияның көмегімен шығатын және бөлек компьютердің көмегімен қиын шығарылатын негізгі есептер көрсетілген:
Компьютерлік желі шеттегі құрылғыны бірге қолдануға рұқсат береді, қоса:

• принтерлерді;
• плоттерлерді;
• дисктік жинақтағыштарды;
• CD-ROM келтірулерді;
• дисководтарды;
• стримерлерді;
• сканерлерді;
• факс-модемдерді;

Компьютерлік желі ақпараттық ресурстарды бірге қолдануға рұқсат береді:

• каталогтар;
• файлдар;
• қолданбалы программалар;
• ойындар;
• мәліметтер қоры;
• тексттік процессорлар.

Компьютерлік желі бір уақытта барлық қолданушылардың файлдары және жазбалары кілттнген ортақ мәліметтер қорына қол жеткізуді қамтамасыз ететін, көп қолданушының программаларымен жұмыс жасауға мүмкіндік береді. Стандартты ЛЕЖ үшін өңделген кез-келген программаларды басқа желілере қолдануға болады.
Ресурстарды бірге қолдану уақыт пен құралды үнемдеуін қамтамасыз етеді. Мысалы, әрбір қызметкерге принтерді сатып алудың немесе желі болмаған кезде жалғыз принтерге дискетамен жүгірістің орнына бір лазерлік принтерді ұжымдық қолдануға болады.

Электронды пошта ұйымы. ЛЕЖ-ны пошталық қызмет және қызмет хаттар, баяндамалар мен басқа қолданушыларға хабарларды жан жаққа жіберу сияқты қолдануға болады.

Желілердің архитектурасы

Желілердің архитектурасы желідегі негізгі элементтерді анықтайды, оның ортақ логикалық ұйымын, техникамен, программамен қамтамасыз етуін сипаттайды, кодтау әдістерін суреттейді. Сонымен қатар архитектура жұмыс жасау принципін және қолданушының интерфейсін анықтайды.

Берілген курсте архитектураның үш түрі қаралады:

1. терминал – негізгі компьютер архитектурасы;
2. клиент – сервер архитектурасы;
3. бір рангті архитектура.

Терминал – негізгі компьютер архитектурасы.

Терминал – негізгі компьютер архитектурасы (terminal – host computer architecture) – бұл мәліметтердің барлық өңделуі бір немесе топталған негізгі компьютерлерде жүзеге асырылатын ақпараттық желі концепциясы.

Терминал – негізгі компьютер архитектурасы

Қаралып жатқан архитектура жабдықтаудың екі түрін ұсынады:

1. желіні басқаруды, мәліметтерді сақтауды және өңдеуді қамтамасыз ететін – негізгі компьютер.
2. Терминал, негізгі компьютерден команданы жіберуде сеанстарды ұйымдастыруға және есептерді орындауға, есептерді орындау үшін мәліметтерді енгізуге және нәтижені алу үшін аралған.

Негізгі компьютер мәліметтерді жіберу мультиплексоры арқылы терминалдармен өзара әрекеттеседі. Негізгі компьютерлермен желіленген архитектураға классикалық мысал — жүйелі желілік архитектура (System Network Architecture – SNA).

Бір рангті архитектура

Бір рангті архитектура (peer-to-peer architecture) – бұл барлық оның ресурстары жүйелерге бөліп жайғасқан ақпараттық желілердің концепциясы. Бұл архитектура оның барлық жүйелері тең құқылығымен сипатталады.

Бір рангті желілерге кез-келген жұмыс станция бір уақытта файлдық сервердің және жұмыс станцияның функциясын орындайтын кішігірім желілер жатады. Бір ренгті ЛЕЖ-де дисктік кеңістік және файлдар кез-келген компьютерде ортақ болуы мүмкін. Ресурс ортақ болу үшін, оны бір рангті желілік операциялық жүйелердің қашықтағы рұқсат қызметін қолданып, ортақ қолдануға беру керек. Мәліметтерді қорғау қалай орнатылуына байланысты, басқа қолданушылар, файлдар құрылғаннан бастап, лезде қолданыла алады. Бір рангті ЛЕЖ тек кішігірім жұмыс топтары үшін жеткілікті жақсы.

Бір рангті архитектура

Бір рагті ЛЕЖ орнатуға ең жеңіл және арзан желінің түрі болып табылады. Олар компьютерді желілік карта мен жілілік сақтаушыдан басқа, тек Windows 95 немесе Windows for Workgroups операциялық жүйеде болғанын қалайды. Компьютерлерді жалғағанда, қолданушылар ресурстарды және ақпаратты бірге қолдануды ұсына алады.
Бір рангті желінің келесідей артықшылықтары бар:

1. олар орнатуда және өңдеуде женіл;
2. бөлек ДК-лар белгіленген желіден тәуелді емес;
3. қолданушылар өз ресурстарын бақылай алады;
4. құны аз және жеңіл қанау(эксплуатация);
5. минимум жабдықтау және программалық қамтамасыз ету;
6. администратордың қажеттілігі жоқ;
7. желінің оннан аспайтын сандық қолданушыларға жақсы келеді.

Бір рангті архитектураның проблемасы компьютерлер желіден сөндірілетін жағдай болып табылады. Бұл жағдайда желіден олар ұсынған сервистің түрлері жоғалады. Желілік қауіпсіздікті бір уақытта тек бір ресурсқа қолдануға болады, және қолданушы қанша желілік ресурс болса, сонша парольді есінде сақтау керек. Бөлек ресурсқа қол жеткізгенде компьютер өнімділігінің құлауы сезінеді. Бір рангті желінің маң маңызды жетіспеушілігі орталықтанған администраторлаудың болмауы.
Бір рангті архитектураны қолдану «терминал – негізгі копьютер» архитектурасын немесе «клиент — сервер» архитектурасын сол желіде қолдануды шығармайды.

Клиент – сервер архитектурасы

Клиент – сервер архитектурасы (client-server architecture) — бұл ақпараттық желінің концепциясы, онда оның ресурстарының негізгі бөлімі өз клиенттерін қамтамасыз ететін серверлерде ойы жинақталған. Қарастылып отырған архитектура екі түрлі компоненттерді анықтайды: серверлер және клиенттер.
Сервер — бұл басқа желілік объекттерге олардың сұранысы бойынша сервисті ұсынатын объект. Сервис — бұл клиенттер қызмет көрсету процессі.

Клиент – сервер архитектурасы

Сервер клиенттердің тапасырмасы бойынша жұмыс істейді және олардың тапсырмаларының орындалуын басқарады. Әрбір тапсырма орындалғаннан кейін ,сервер бұл тапсырманы жіберген клиентке алған шешімдерін жібереді.
Клиент — сервер архитектурасында серверлік функция қолданбалы программалар комплексімен сипатталады, және олар әртүрлі қолданбалы процесстермен орындалады.
Анықталған операцияның көмегімен сервистік функцияны шақыратын процесс клиент деп аталады. Ол программа немесе қолданушы болып табылады. 1.6 суретте клиент — сервер архитектура сервестерінің тізімі көрсетілген.
Клиенттер — бұл сервестің ресурстарын қолданатын және қолданушыға ыңғайлы интерфейстерді ұсынатын жұмыстық станциялар. Қолданушының интерфейсі деп жүйенің немесе желінің қолданушымен өзара әрекеттесетін процедуралар.
Клиент бастаушы болып табылады және электрондық поштаны немесе басқа серверлердің сервисін қолданады. Бұл процессте клиент қамтамасыз етудің түрін сұрайды, сеансты орнатады, оған керекті шешімдерді алады және жұмыстың аяқталуы туралы хабарлайды.

Клиент-сервер моделі

Белгіленген автономды ДК-да желіде белгіленген файлдық серверге серверлік желілік операциялық жүйе орнатылады. Бұл ДК сервер болады. Жұмыс станциясында орнатылған программамен қамтамасыз ету, оған сервермен мәліметтерді ауысуға рұқсат береді. Кең тараған желілік операциялық жүйелер:

• Novel фирмасының NetWare ;
• Microsoft фирмасының Windows NT;
• AT&T фирмасының UNIX;
• Linux.

Желілік операциялық жүйеден басқа, желімен ұсынатын артықшылықтарды іске асыратын желілік қолданбалы программалар керек. Сервер базасында желінің ең жақсы сипаттамалары және жоғарғы сенімділігі бар. Сервер желінің ең негізгі ресурстарын басқарады. Қазіргі заманғы клиент — сервер архитектурасында төрт топты объекттерді белгілейді: клиенттер, серверлер, мәліметтер және желілік қызметтер. Клиенттер қолданушының жұмыс орындарындағы жүйелерінде орналасады. Мәліметтер негізінде серверлерді сақталады. Желілік қызметтер серверлермен және мәліметтермен бірге қолднануда болып табылады. Сонымен қатар қызметтер мәліметтерді өңдеу процедурасымен басқарады.

Клиент — сервер архитектура желілерілерінің келесідей артықшылықтары бар:

1. көп санды жұмыс станциялы желілерді ұйымдастыруға рұқсат етеді;
2. орталықтанған басқару қамтамасыз етеді обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
3. желілік ресурстарға нәтижелік қол жеткізу;
4. желіге кіру үшін қолданушыға бір пароль керек және қолданушының құқықтары таралатын барлық ресурстарға қол жеткізуді алу үшін

Клиент — сервер архитектура желісінің артықшылықтарымен қатар бірнеше кемшіліктері де бар:

• сервердің істен шығуы желінің жұмыс істемей қалумауына, және желілік ресурстардың минимум жоғалуына әкеліп соғуы мүмкін.
• администраторлауға квалифицияланған персонал керек;
• желілер және желілік жабдықтарлар өте қымбат болады.
• Желі архитектурасын таңдау
• Желі архитектурасын таңдау желінің тағайындалуына, жұмыс станциялардың санына және онда отындайтын әрекетке байланысты.

Бір рангті желіні таңдай керек, егер:

• қолданушының саны оннан аспау керек;
• барлық машиналар бір біріне жақын орналасы керек;
• кішігірім қаржылық мүмкіндіктерге орны бар;
• МҚ серверін, факс-серверін, немесе басқа сияқты мамандырылған желіні керек етпейді;
• Орталықтандырылған администраторлау мүмкін емес немесе керек етпейді.
• Клиент серверлік желіні таңдау керек, егер:
• Қолданушылардың саны оннан асады;
• Орталықтанған басқаруды, қауіпсіздікті, ресурстарды басқаруды немесе резервті көшіруді қажет етеді;
• Мамандырылған сервер керек;
• Глобальды желіге рұқсат керек;
• Қолданушының деңгейінде ресурстарды болуді қажет етеді.

Мәліметтерді тасымалдаудың физикалық ортасы.

Физикалық орта физикалық байланыс құралдары құрылатын негіз болып табылады.Физикалық ортадағы физикалық қосылу құралдары Физикалық деңгейді қамтамасыз етеді. Физикалық орта ретінде эфир, металлдар, оптикалық шыны және кварц кеңінен қолданылады.Ал физикалық деңгейде ақпараттарды жөнелтетін тасушы орналасады. Ақпараттарды жіберу ортасына тек кабельдік қана емес, сонымен қатар сымсыз технологияларды да жатқызуға болады. Бірақ, физикалық кабельдер желілік коммуникацияда кең таралған тасушылар, ал сымсыз технология мүмкіндіктерінің арқасында бүкіләлемдік желілерді байланыстыруда дамып келе жатыр.Физикалық кабельдерге арналған физикалық деңгейде ақпарат берудің механикалық және электрлік (оптикалық) қасиеттері бар,оларға:

• разъемдер мен кабельдердің типтері
• разъемдегі байланыстың ажырауы
• 0 мен1 мәндері үшін сигналдардың кодтау схемасы

Каналдық деңгей ортаға доступты тексереді және канал арқылы мәліметтің берілу процедурасын қадағалайды.Локальдық желіде каналдық деңгейдің протоколдары компьютерлермен, көпірлермен, коммутаторлармен және маршрутизаторлармен қолданылады.Компьютерлерде каналдық деңгейдің функциялары желілік адаптерлер мен олардың драйверлерінің күштерімен бірлесіп жұмыс істейді.
Байланыс кабельдері, байланыс линиялары, байланыс каналдары.

Желіде байланыс құру үшін келесі түсініктер қолданылады:

• байланыс кабельдері
• байланыс линиялары
• байланыс каналдары

Байланыс кабелі — бұл электротехникалық өндіріс фирмаларының ұзын өлшемді өнімі. Байланыс кабельдері және басқа элементтер (монтаж, крепеж, кожухи және т.б.) байланыс линияларын құрайды.Ғимараттың ішіне линия жүргізу өте жауапты іс.Линияның ұзындығы ондаған метрлерден он мыңдаған километрлерге дейін созылады. Кабельдерден қарағанда күрделілігі аздау басқа байланыс линияларының түріне мыналар жатады:траншеялар, құдықтар, муфталар, өзендер, көлдер, мұхиттар арқылы өткізу және линияны найзағайдан қорғау (қорғанудың басқа түрлерімен бірдей). Линияларды қорғау, эксплуатация, байланыс линияларын жөндеу жұмыстары өте қиын;байланыс линияларын өте жоғарғы қысым астында ұстау, профилактика (қарда, жаңбырда, желде, құдықтар мен траншеяларда, өзенде және теңіз түбінде). Линияны жүргізуге келісім алу кезінде, әсіресе қалада заңды сұрақтар қиындық туғызады. Байланыс линиясының кабельдерден айырмашылығы қандай?Кабельді байланыс линиясы деп атау-әлі дайын емес асфальтты жол деп атағанмен бірдей.Айырмашылығы шамамен осындай. Құрылып қойған линиялар арқылы ғана байланыс каналдары жүргізіледі.Линияны құрғаннан кейін бірден жұмысқа беріле беретін болса, ал байланыс каналдары біртіндеп ендіріледі. Линия арқылы да байланыс беруге болады, бірақ мұндай қымбат құрылғымен жұмыс істеу өте тиімсіз.

Сондықтан да каналқұру аппаратурасы қолданылады (немесе ертеректе оны линияны қатайту деп атаған).Екі сымнан тұратын электрлік байланыс бойынша тек бір абоненттік жұпқа ғана емес (немесе компьютерге), жүздеген немесе мыңдаған жұптарды байланыспен қамтамасыз етеді:қала аралық кабельде тек бір коаксальдық жұпта 0,3-3,4 КГц тондық жиіліктегі 10800 канал құрылуы мүмкін.Немесе өтімділігі 64 Кбит/с болатын тура осындай цифрлық каналдар құрылады.

Кабельдік байланыс бар болса, байланыс линиялары пайда болады, ал линиялар арқылы байланыс каналдары құрылады. Байланыс линиялары мен байланыс каналдары байланыс түйінінде біріктіріледі. Линиялар, каналдар және түйіндер байланыстың бірінші желісін құрайды.

Кабельдер типтері және құрылымдалған кабельдік жүйелер. Ақпаратты жіберу ортасы ретінде әртүрлі кабельдер қолданылады:коаксальды кабель, экрандалған және экрандалмаған қос ширатпа негізінде жасалған кабель, оптикалы-талшықты кабель. Қысқа қашықтыққа (100 м-ге дейін) мәліметтер берудің ең кең тараған түрі экрандалмаған қос ширатпа. Ол локальдық желінің барлық жаңа стандарттары мен технологияларына қосылған және өтімділік жылдамдығы 100Мб/с (5 категориядағы кабельдерде).

Оптикалы-талшықты кабель локальды желімен қатар бүкіләлемдік магистральды білім беру желісінде де қолданылады. Оптикалы-талшықты кабель каналдан ақпаратты өте үлкен жылдамдықта (бірнеше Гб/с дейін) және өте алысқа (аралық сигналды күшейтпей-ақ бірнеше ондаған километрлерге) жібере алады. Есептеуіш желілерде ақпараттарды жөнелту үшін әртүрлі жиіліктегі электромагниттік толқындар – КВ, УКВ, СВЧ қолданылады. Бірақ әзірге радиобайланыс тек кабель жүргізу мүмкін болмай қалған жағдай да ғана қолданылып отыр, мысалы, ғимараттарда. Бұл электромагниттік сәулелендірудің негізінде жасалған желілік технологияның сенімсіздігінен туындайды. Ақпарат берудің бұл ортасы әлемдік канал құру кезінде кеңірек қолданылады-осының негізінде СВЧ диапазоны аумағында жұмыс істейтін спутниктік байланыс каналдары, радиоканалдар құрылған.

Кабельдік жүйені, яғни желінің түпнұсқасын тұрыс орнату өте маңызды.Соңғы жылдары мұндай сенімді негіз ретінде құрылымдалған кабельдік жүйелер жиі қолданылып жүр. Құрылымдалған кабельдік жүйелер (Structured Cabling System – SCS)-бұл коммутациялық элементтер жиыны (кабель, разъем, коннектор,кросстық тақташалар және шкафтар), сонымен қатар олардың бірлесіп қолданылуының әдіс-тәсілдері.Бұл бізге қалыпты әрі жеңіл таралатын, есептеуіш желілерде қолданылатын байланыс құрылымдарын құруға мүмкіндік береді.

Құрылымдалған кабельдік жүйелердің қасиеттері.

• Әмбебаптығы. Құрылымдалған кабельдік жүйелер жүйелі ұйымдасқан болса, локальды есептеуіш желідегі компьютерлік ақпараттарды жіберудің бірден бір ортасы бола алады.
• Жаңа тұтынушылар қосылған кезде және олардың орнын ауыстырған жағдайдағы құнының төмендетілуі.Кабельдік жүйенің құны көбінесе кабельдің бағасымен емес, онымен жүргізілген жұмыстың бағасымен бағаланады.
• Желіні оңай кеңейтудің мүмкіндіктері.Құрылымдалған кабельдік жүйе модульдік болып табылады.Сондықтан оны жеңіл өсіруге болады, аз қаражатпен коммуникациялық жүйелердің жаңа талаптарына сай жаңа құрылғыларға көшуге болады.
• Қызметтің сенімді жолымен қамтамасыз ету.Құрылымдалған кабельдік жүйе қызмет етуді және іздеуді жеңілдетеді.
• Сенімділік.Құрылымдалған кабельдік жүйе өте сенімді, себебі әдетте оның барлық компоненттерін және техникалық қамсыздандыруын бір өндірістік фирма жасайды.

Кабельдік жүйелер

Кабельдердің екі үлкен класы бар:электрлік және оптикалық.Олардың айырмашылығы сигналды жіберу тәсілінде. Оптикалы-талшықты жүйенің ерекшелігі-кбельдің қымбаттығы (мыс кабельдермен салыстырғанда), сонымен қатар мамандандырылған орнатылатын элементтер (розетка,разъем, қосқыштар және т.б.). Шын мәнінде желінің құндылығы оптикалы-талшықты желідегі құрылғылардың құнымен өлшенеді. Оптикалы-талшықты желілер горизонтальды жоғары жылдамдықты каналдар үшін қолданылады, ал қазіргі кезде вертикальды байланыс каналдарында да жиі қолданылып жүр (этаж аралық байланыстарда).Оптикалы-талшықты кабельдер болашақта мыстан жасалған кабельдерге өте күшті бәсекелестік тудыра алады. Себебі мыс кабельдердің бағасы төмендемейді, өйткені оны жасау үшін таза мыс керек, ал жер қойнауындағы мыстың қоры оптикалы-талшықты кабель жасалатын кварцтық құмның қорынан әлдеқайда төмен.

Ресейдегі оптикалы-талшықты кабельді ұсынушылар- Mohawk/CDT, Lucent Technologies және AMP.
Кабельдердің типтері.Жаңа замандағы желілерде қолданылып жүрген кабельдердің бірнеше түрлері бар.Төменде ең көп қолданылып жүрген кабельдер жайлы жазылған.Мыстан жасалған кабельдердің түрлері электрлік кабельдерді құрайды.Олар телефон желісін жүргізуде және ЛВС-ті инсталляциялауда қолданылады.Ішкі құрылысы бойынша кабельдер қос ширатпа және коаксиалды деп бөлінеді.

«Қос ширатпа» типті кабель(twisted pair)
Қос ширатпа деп,екі өткізгіш біріктіріліп, бірнеше рет ширатылып бұралған тұтас кабельді айтамыз. Сымдарды ширатып бұрау кабель бойымен сигнал жіберген кезде болатын электрлік ақауларды азайтады. Ал экрандалған қос ширатпа кедергілердің болмауын одан да бірнеше есеге ұлғайтады.«Қос ширатпа» кабелі Ethernet, ARCNet и IBM Token Ring сияқты көптеген желілік технологияларда қолданылады.

Қос ширатпадағы кабельдер экрандалмаған (UTP – Unshielded Twisted Pair) және экрандалған мыс кабельдерге бөлінеді. Соңғысы екіге бөлінеді: әр жұбы экрандалған және жалпы экрандалған (STP – Shielded Twisted Pair) және тек бір ғана ортақ экраны бар (FTP – Foiled Twisted Pair). Кабельдегі экранның бар болуы немесе жоқ болуы жіберілген ақпараттың қорғанысы туралы еш мәлімет бермейді, ол тек өзгеріске ұшырауының әртүрлілігін көрсетеді. Экрандалмаған кабельдерде экранның болмауы кабельдерді майысқақ және өзгеріске төзімді етеді. Сонымен қатар оларэксплуатация үшін экрандалған кабельдер сияқты құнды жерлестіру контурын талап етпейді. Экрандалмаған кабельдерді ғимаратттардың ішінде жүргізген дұрыс, ал экрандалған кабедерді көбінесе ерекше эксплуатация жағдайлары бар жерлерде қолданады, мысалы электромагниттік сәулеленуі өте жоғары жерлерде. Кабельдер категориясы бойынша кестесіндегідей жіктеледі.Кабельдердің жіктелуі олар арқылы жіберілетін сигналдардың максималды жиіліктеріне негізделген.

Категориясы	Сигналдың берілу жиілгі, (МГц)
3	16
4	20
5	100
5+	300
6	200
7	600

Коаксальды кабельдер.

Коаксиалды кабельдер радио және телевизиялық аппаратураларда қолданылады. Коаксиалды кабельдер ақпаратты 10Мбит/с жылдамдықпен 185-500 метр қашықтыққа жібере алады.Олар қалыңдығына қарай қалың және жұқа болып бөлінеді. Коаксиалды кабельдердің типтері кестесінде берілген.

Типтері	Атауы,қарсыласу мәні
RG-8 и RG-11	Thicknet, 50 Ом
RG-58/U	Thinnet, 50 Ом, жалпылай орталық мыс өткізгіш
RG-58 А/U	Thinnet, 50 Ом, орталық өткізгіш
RG-59	Broadband/Cable television (көпсиымдылықты және кабельдік телевидение), 75 Ом
RG-59 /U	Broadband/Cable television (көп сиымдылықты және кабельдік телевидение), 50 Ом
RG-62	ARCNet, 93 Ом

Thinnet кабелі RG-58 ретінде танымал болған, мәліметтерді танымалдаудың физикалық түрінде кеңінен қолданылады. Желілер қосымша құрылғы сұрамайды және өте қарапайым, әрі арзан. (Thin Ethernet) жұқа коаксиалды кабелі қалың кабельге қарағанда ақпаратты қысқа қашықтыққа ғана жібере алады. Бірақ жұқа кабельмен қосылу үшін СР-50 типтегі BNC разъем стандарттары қолданылады және ол барлық ЛВС офистарға стандарт болып табылады. Төменде сипатталатын Ethernet 10Base2 технологиясында да қолданылады. Қалың коаксиалды кабель (Thick Ethernet) кедергілерге қарсылығы өте жоғары, механикалық сапалы, бірақ кабельді орнату кезінде ЛВС-ке қосылу үшін арнайы қажеттіліктерді талап етеді.Ол жұқа кабельмен салыстырғанда біршама қымбат,және майысқақ емес. Төменде сипатталатын Ethernet 10Base5 технологиясында қолданылады..ARCNet желісі әдетте RG-62 А/U кабелін қолданады.

Оптикалы-талшықты кабель

Оптикалы-талшықты кабель(Fiber Optic Cable) алысқа ақпаратты өте үлкен жылдамдықпен жібереді және олар тыңдау құрылғыларына жарамсыз.Оптикалы-талшықты кабельмен ақпарат жөнелту үшін жарық қолданылады.Жарық өткізгіш қызметін атқарып тұрған талшық ақпаратты алысқа әрі үлкен жылдамдықпен жіберуге көмектеседі, бірақ ол өте қымбат және онымен жұмыс істеу өте ауыр.

Оптикалы-талшықты кабель жуандығы бірнеше микрон ғана болатын орталық шыны жіпшеден тұрады.Оның сырты жалпылай шынымен жабылған.Мұның бәрі сыртқы қоғаныс қабатының ішінде орналасады. Оптикалы-талшықты линиялар өте сезімтал.Мұнда жарық көзі ретінде жарық диодтары қолданылады (LED — Light Emitting Diode), ал ақпарат жарықтың интенсивтілігінң өзгеруі арқылы кодталады.Кабельдің қабылдайтын ұшында детектор желілік импульстарды электрлік сигналдарға айналдырады. Оптоталшықты кабельдердің екі түрі бар: бір модтық және көпмодтық. Бірмодтықтардың диаметрі кішкентай ,қымбат және ақпаратты жіберу қашықтығы жоғары. Жарық импульстары бір бағытта қозғала алатындықтан оптоталшықты кабельдер базасындағы желілердің әр сегмент үшін кіретін және шығатын кабельдері болуы керек. Оптоталшықты кабельдер арнайы коннекторлерді және жоғары квалификациялық орнатуды талап етеді.

Өткізгішсіз технологиялар.

Мәліметтерді өткізгішсіз жіберудің әдістері (Radio Waves) өте ыңғайлы және ақпарат жіберуде теңдессіз құрал болып табылады.Өткізгішсіз технология сигналдың типі бойынша, жиілік бойынша (үлкен жиілік үлкен жылдамдықты білдіреді), және жіберу қашықтығы бойынша ажыратылады.Мұндағы бөгеттер мен бағасы да үлкен роль атқарады.Өткізгішсіз технологияның үш түрін бөліп қарастыруға болады:

• радиобайланыс;
• микротолқынды диапазондағы байланыс;
• инфрақызыл байланыс;

Радиобайланыс

Радиобайланыс технологиясы мәліметтерді радиожиілік арқылы жіберіледі де, алшақтығы жағынан мүлдем шектелмейді. Ол географиялық ара-қашықтығы өте үлкен локальдық желілерді байланыстыру үшін қолданылады. Радиобайланыс өте қымбат тұрады, атмосфералық және электрондық жағдайларға сезімтал келеді. Оны бұзу оңай, сондықтан қауіпсіздік деңгейін жоғарылату үшін шифрлауды қажет етеді.

Микротолқынды диапазондағы байланыс

Микротолқынды диапазондағы байланыс (Microwaves) арқылы мәлімет алмасуда өте үлкен жиіліктер қолданылады, және оларды қысқа қашықтықта да, үлкен қашықтықта да қолдануға болады. Бұл байланыстың шектеулі жері жіберуші мен қабылдаушы тікелей байланыс зонасында болуы керек. Бұл физикалық ақпарат тасушыларды қолдану мүмкін болмаған жағдайда пайдаланылады. Микротолқынды диапазондағы байланыс арқылы ақпарат жөнелтуде спутникті қолдану өте қымбат болуы мүмкін.

Инфрақызыл байланыс

Инфрақызыл технология (Infrared transmission) өте үлкен жиіліктің негізінде жұмыс жасайды. Оның жиілігін көрінетін жарықтың жиілігімен салыстыруға болады. Оны ара-қашықтығы жақын жерге екіжақты немесе кеңтаралған байланысты орнату үшін қолдануға болады. Инфрақызыл байланыста әдетте қабылдаушыға инфрақызыл толқындарды беру үшін жарық диодтары (LED – Light Emitting Diode) қолданылады. Инфрақызыл ақпарат жіберу ара-қашықтығы бойынша шектелген, сондықтан ол тек офистік ғимараттарда ғана қолданылады.