Разница между последовательной и параллельной передачей
Основное различие между последовательной и параллельной передачей заключается в способе передачи данных. При последовательной передаче он является последовательным, тогда как при параллельной передаче он является одновременным. В компьютерном мире данные передаются в цифровом виде с использованием битов. При последовательной передаче данные отправляются последовательно, причем один бит за другим отправляется по одному проводу. При параллельной передаче данные отправляются параллельно, при этом несколько битов одновременно передаются по нескольким проводам.По различным причинам, которые мы обсуждаем ниже, последовательная передача имеет больше преимуществ, чем параллельная, и поэтому сегодня последовательная передача используется в большинстве используемых интерфейсов, таких как USB, SATA и PCI Express.
Последовательная передача относится к передача одного бита за раз где передача последовательная. Скажем, у нас есть байт данных «10101010», который нужно отправить по последовательному каналу передачи. Он отправляет бит за битом один за другим. Сначала отправляется «1», затем «0», снова «1» и так далее. Таким образом, по сути, для передачи требуется только одна линия / провод данных, и это является преимуществом, если учесть стоимость. Сегодня многие технологии передачи используют последовательную передачу, поскольку она имеет несколько преимуществ. Одним из важных преимуществ является то, что из-за отсутствия параллельных битов нет необходимости в синхронизации. В этом случае тактовая частота может быть увеличена до очень высокого уровня, при котором может быть достигнута большая скорость передачи данных. Кроме того, по той же причине можно без проблем использовать последовательную передачу на большие расстояния. Кроме того, поскольку поблизости нет параллельных линий, на сигнал не влияют такие явления, как перекрестные помехи и помехи от соседних линий, как это происходит при параллельной передаче.
Кабель последовательной передачи
Термин «последовательная передача» во многом связан с RS-232, стандартом последовательной связи, введенным в IBM PC давно. Он использует последовательную передачу и также известен как последовательный порт. USB (универсальная последовательная шина), который сегодня является наиболее широко используемым интерфейсом в компьютерной индустрии, также является последовательным. Ethernet, который мы используем для соединения сетей, также следует за последовательной связью. SATA (Serial Advanced Technology Attachment), который используется для фиксации жестких дисков и устройств чтения оптических дисков, также является серийным, как следует из самого названия. Другие известные технологии последовательной передачи включают Fire Wire, RS-485, I 2 C, SPI (последовательный периферийный интерфейс), MIDI (цифровой интерфейс музыкальных инструментов). Причем PS / 2, который использовался для подключения мышки и клавиатуры, тоже был серийным. Что наиболее важно, PCI Express, который используется для подключения современных видеокарт к ПК, также следует последовательной передаче.
Операционные системы, поддерживающие распределенное выполнение процессов, их взаимодействие, обмен данными между ЭВМ
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Топология локальных сетей. Под топологией компьютерной сети обычно понимают физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями
Под топологией компьютерной сети обычно понимают физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможность расширения сети. Существует три основных вида топологии сети: шина, звезда и кольцо.
Шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи, и информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам. Согласно этой топологии создается одноранговая сеть. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи единственная.
· простота добавления новых узлов в сеть (это возможно даже во время работы сети);
· сеть продолжает функционировать, даже если отдельные компьютеры вышли из строя;
· недорогое сетевое оборудование за счет широкого распространения такой топологии.
· сложность сетевого оборудования;
· сложность диагностики неисправности сетевого оборудования из-за того, что все адаптеры включены параллельно;
· обрыв кабеля влечет за собой выход из строя всей сети;
· ограничение на максимальную длину линий связи из-за того, что сигналы при передаче ослабляются и никак не восстанавливаются.
Звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который ложится очень большая нагрузка, поэтому он предназначен только для обслуживания сети.
· выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети;
· простота используемого сетевого оборудования;
· все точки подключения собраны в одном месте, что позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети путем отключения от центра тех или иных периферийных устройств;
· не происходит затухания сигналов.
· выход из строя центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной;
· жесткое ограничение количества периферийных компьютеров;
· значительный расход кабеля.
Кольцо (ring), при котором каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута. Особенностью кольца является то, что каждый компьютер восстанавливает приходящий к нему сигнал, поэтому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами.
· легко подключить новые узлы, хотя для этого нужно приостановить работу сети;
· большое количество узлов, которое можно подключить к сети (более 1000);
· высокая устойчивость к перегрузкам.
· выход из строя хотя бы одного компьютера нарушает работу сети;
· обрыв кабеля хотя бы в одном месте нарушает работу сети.
В отдельных случаях при конструировании сети используют комбинированную топологию. Например, дерево (tree)– комбинация нескольких звезд.
Каждый компьютер, который функционирует в локальной сети, должен иметь сетевой адаптер (сетевую карту). Функцией сетевого адаптера является передача и прием сигналов, распространяемых по кабелям связи. Кроме того, компьютер должен быть оснащен сетевой операционной системой.
При конструировании сетей используют следующие виды кабелей:
коаксиальный кабель. Отличается более высокой механической прочностью, помехозащищённостью и позволяет передавать информацию на расстояние до 2000 м со скоростью 2-44 Мбит/с;
неэкранированная витая пара. Максимальное расстояние, на котором могут быть расположены компьютеры, соединенные этим кабелем, достигает 90 м. Скорость передачи информации — от 10 до 155 Мбит/с; экранированная витая пара. Скорость передачи информации — 16 Мбит/с на расстояние до 300 м.
Волоконно-оптический кабель. Идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей, позволяет передавать информацию на расстояние до 10 000 м со скоростью до 10 Гбит/с.
Понятие о глобальных сетях
Глобальная сеть – это объединения компьютеров, расположенных на удаленном расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов. На сегодняшний день их насчитывается в мире более 200. Из них наиболее известной и сетей в глобальных сетях нет какого-либо единого центра управления. Основу сети составляют десятки и сотни тысяч компьютеров, соединенных теми или иными каналами связи. Каждый компьютер имеет уникальный идентификатор, что позволяет «проложить к нему маршрут» для доставки информации. Обычно в глобальной сети объединяются компьютеры, работающие по разным правилам (имеющие различную архитектуру, системное программное обеспечение и т.д.). Поэтому для передачи информации из одного вида сетей в другой используются шлюзы.
Шлюзы (gateway) – это устройства (компьютеры), служащие для объединения сетей с совершенно различными протоколами обмена.
Протокол обмена – это набор правил (соглашение, стандарт), определяющий принципы обмена данными между различными компьютерами в сети.
Протоколы условно делятся на базовые (более низкого уровня), отвечающие за передачу информации любого типа, и прикладные (более высокого уровня), отвечающие за функционирование специализированных служб.
Главный компьютер сети, который предоставляет доступ к общей базе данных, обеспечивает совместное использование устройств ввода-вывода и взаимодействия пользователей называется сервером.
Компьютер сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, называется клиентом (часто его еще называют рабочей станцией).
Для работы в глобальной сети пользователю необходимо иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение.
Программное обеспечение можно разделить на два класса:
· программы-серверы, которые размещаются на узле сети, обслуживающем компьютер пользователя;
· программы-клиенты, размещенные на компьютере пользователя и пользующиеся услугами сервера.
Глобальные сети предоставляют пользователям разнообразные услуги: электронная почта, удаленный доступ к любому компьютеру сети, поиск данных и программ и так далее.
Статьи к прочтению:
Начиная с середины 80-х XX века было очевидно, что последовательный (RS-232С) и параллельный (Centronics) порты не обеспечивают достаточной скорости для…
RS-232 – это название стандарта (RS – recommended standard – рекомендуемый стандарт, 232 – его номер), который был разработан в 60-х годах прошлого века…
Проблемы объединения нескольких компьютеров. Топология сети. Базовые топологии, их преимущества и недостатки.
Как только компьютеров становится больше двух, возникает проблема выбора конфигурации физических связей или топологии. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы, мосты, коммутаторы), а ребрам — электрические и информационные связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.
Число возможных конфигураций резко возрастает при увеличении числа связываемых устройств. Так, если три компьютера мы можем связать двумя способами, то для четырех компьютеров (рисунок 7) можно предложить уже шесть топологически различных конфигураций (при условии неразличимости компьютеров).
Мы можем соединять каждый компьютер с каждым или же связывать их последовательно, предполагая, что они будут общаться, передавая друг другу сообщения «транзитом». При этом транзитные узлы должны быть оснащены специальными средствами, позволяющими выполнять эту специфическую посредническую операцию. В роли транзитного узла может выступать как универсальный компьютер, так и специализированное устройство.
Рисунок 7 — Варианты связи компьютеров
От выбора топологии связей зависят многие характеристики сети. Например, наличие между узлами нескольких путей повышает надежность сети и делает возможной балансировку загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.
Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные топологии:
Полносвязная топология (рисунок 8) соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, это вариант громоздкий и неэффективный.
Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная физическая линия связи. (В некоторых случаях даже две, если невозможно использование этой линии для двусторонней передачи.) Полносвязные топологии в крупных сетях применяются редко, так как для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических линий связи, т.е. имеет место квадратическая зависимость. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или в сетях, объединяющих небольшое количество компьютеров.
Рисунок 8 — Полносвязная конфигурация
Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.
Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рисунок 9). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.
Рисунок 9 — Ячеистая топология
В сетях с кольцевой конфигурацией (рисунок 10) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения — маркеры.
Рисунок 10 — Топология «кольцо»
Топология «звезда» (рисунок 11) образуется в том случае, когда каждый компьютер с помощью отдельного кабеля подключается к общему центральному устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети.
В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В роли концентратора может выступать как компьютер, так и специализированное устройство, такое как многовходовый повторитель, коммутатор или маршрутизатор.
Главное преимущество этой топологии — существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.
К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора.
Рисунок 11 — Топология «звезда»
Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа «звезда» (рисунок 12). Получаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время дерево является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.
Особым частным случаем конфигурации звезда является конфигурация «общая шина» (рисунок 13). Здесь в роли центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому по схеме «монтажного ИЛИ» подключается несколько компьютеров (такую же топологию имеют многие сети, использующие беспроводную связь — роль общей шины здесь играет общая радиосреда).
Рисунок 12 -Топология «иерархическая звезда» или «дерево»
Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна одновременно всем присоединенным к нему компьютерам. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны.
Рисунок 13 — Топология «общая шина»
Основными преимуществами такой схемы являются низкая стоимость и простота наращивания, то есть присоединения новых узлов к сети.
Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.
Самым серьезным недостатком «общей шины» является ее недостаточная надежность: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является.
Другой недостаток «общей шины» — невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, поэтому пропускная способность канала связи всегда делится между всеми узлами сети. До недавнего времени «общая шина» являлась одной из самых популярных топологий для локальных сетей.
В настоящее время часто используются топологии, которые комбинируют компоновку сети по принципу шины, звезды и кольца.
«Звезда-шина» — это комбинация топологий «шина» и «звезда», что показано на рисунке 5. Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной шины.
В этом случае выход из строя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть — остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и концентраторов.
Рисунок 5 – Сеть с топологией «звезда-шина»
Звезда-кольцо (star-ring) кажется несколько похожей на «звезду-шину», что показано на рисунке 6. И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду.
Рисунок 6 – Сеть с топологией «звезда-кольцо»
Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа «звезда». Получаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время дерево является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.
В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — «звезда», «кольцо» или «общая шина», для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией (рисунок 14).
Рисунок 14 — Смешанная топология
Основные характеристики базовых топологий локальных вычислительных сетей находятся в таблице 1.
