Урок 1Как устроена компьютерная сеть

Тест по дисциплине «Компьютерные сети. Информационные процессы» для ДПО ОСЭК

В соответствии с руководящим документом Гостехкомиссии «Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации» устанавливается ______ классов защищенности средств вычислительной техники от несанкционированного доступа к информации.

В соответствии со ст. 8 Закона РФ «О государственной тайне» установлено _ степени секретности сведений, находящихся в режиме государственной тайны

Локальные сети

Небольшие компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, одного предприятия, называются локальными сетями (ЛС). Обычно компьютеры одной локальной сети удалены друг от друга на расстояние не более одного километра.

Локальная сеть дает возможность пользователям не только быстро обмениваться данными друг с другом, но и эффективно использовать ресурсы объединенных в сеть компьютеров — узлов сети. Такими ресурсами могут быть дисковая память, устройство печати, факс-модем и другие технические средства, а также программное обеспечение (ПО) и прочая информация в файлах.

С точки зрения организации взаимодействия отдельных элементов ЛС выделяют два типа таких систем:

— 1) одноранговую сеть; в ней все объединенные компьютеры равноправны;
— 2) сеть с выделенным узлом.

Пользователю одноранговой сети могут быть доступны ресурсы всех подключенных к ней компьютеров (в том случае, если эти ресурсы не защищены от постороннего доступа).

В школьных компьютерных классах чаще всего используется ЛC с выделенным узлом, организованная по следующему принципу: имеется одна машина (узел), выполняющая дополнительные обслуживающие функции. Такой узел называют сервером локальной сети. Прочие узлы сети называются рабочими станциями. Операционная система, управляющая работой сервера и рабочих станций, поддерживает режим сетевого взаимодействия.

Выделенный компьютер имеет большую дисковую память, к нему подключены устройства, которых нет на рабочих станциях. На сетевом сервере хранится программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети.

На многих предприятиях на базе локальных сетей работают информационные системы. Например, в крупном торговом центре на сервере хранится база данных, содержащая сведения о товарах, имеющихся на складе.

Рабочие станции установлены в торговых отделах. На них по запросам продавцов с сервера поступает информация о наличии нужного товара. С рабочей станции на сервер передаются сведения о проданном товаре.

После этого сервер вносит соответствующие изменения в базу данных.

Компоненты оборудования

Теперь, когда мы понимаем разницу между аппаратным и программным обеспечением, давайте узнаем об аппаратных компонентах компьютерной системы. Помните: оборудование включает в себя физические части компьютера, которым управляет программное обеспечение.

Процессор

Центральный процессор (ЦП) — это физический объект, обрабатывающий информацию на компьютере. Он берет данные из основной памяти, обрабатывает их и возвращает измененные данные в основную память. Он состоит из двух подразделений:

• Блок управления (CU): контролирует поток данных из и в основную память
• Арифметико-логический блок (АЛУ): обрабатывает данные

Архитектура фон Неймана

Этот дизайн компьютерной архитектуры, созданный Джоном фон Нейманом в 1945 году, до сих пор используется в большинстве компьютеров, производимых сегодня. Архитектура фон Неймана основана на концепции компьютера с хранимой программой. Данные инструкции и программы хранятся в одной памяти.

Эта архитектура включает в себя следующие компоненты:

• Устройство управления
• Входы / Выходы
• Арифметико-логический блок (АЛУ)
• Блок памяти
• Регистры

Блоки ввода и вывода

Устройство ввода принимает входные данные из реального мира или устройства ввода и преобразует эти данные в потоки байтов. Общие устройства ввода включают клавиатуру, мышь, микрофон, камеру и USB.

Устройство вывода, с другой стороны, берет обработанные данные из хранилища ЦП и представляет их в понятном для человека виде. К распространенным устройствам вывода относятся экраны мониторов, принтеры и наушники.

Единицы хранения

После того, как данные извлечены и преобразованы, они должны быть сохранены в памяти. Единица хранения или память — это физическое пространство памяти. Он разделен на места хранения размером в байты.

Хранилище содержит миллионы байтов памяти для хранения всего, что мы хотим на нашем компьютере. Чтобы сохранить немного данных в памяти компьютера, мы используем схему, называемую защелкой, которая сохраняет предыдущий ввод, если он не сброшен. Мы можем создать схему, используя:

• S-R latch
• Gated S-R latch
• D latch

Объем памяти

В аппаратной памяти компьютера есть компоненты. Основная память или оперативная память (RAM) — это физическая память внутри компьютера. В нем хранятся данные и инструкции, к которым ЦП может получить прямой доступ. Компьютеры обычно имеют ограниченный объем оперативной памяти для хранения всех ваших данных.

Именно тогда и приходит в употребление вторичное хранилище. Вторичное хранилище увеличивает основную память и содержит данные и программы, которые не нужны немедленно.

К вторичным устройствам хранения относятся жесткие диски, компакт-диски (CD), USB-накопители и т. Д. ЦП не может получить прямой доступ к вторичным устройствам хранения.

Системный блок компьютера

Все основные компоненты настольного компьютера нахо­дятся внутри системного блока: системная плата с процессо­ром и оперативной памятью, накопители на жестких и гиб­ких дисках, CD-ROM и др. Кроме этого, в системном блоке находится блок питания.

Магистрально-модульный принцип устройства компьютера

Магистраль (системная шина) – включает в себя три многоразрядные шины шину данных. шину адреса. шину управления, которые представляют собой многопроводные линии.

К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами в любом направлении. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора.

Шина адреса. По этой шине считываются и пересылаются данные. Адрес передается по адресной шине в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам. Разрядность этой шины определяет объем адресуемой памяти

Шина управления. По этой шине передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами.

В состав системного блока входят следующие основные (внутренние) устройства:

Материнская плата

Материнская плата — печатная плата, на которой осуществляется монтаж большинства компонентов компьютерной системы. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение MB или слово mainboard — главная плата.

Материнская плата обеспечивает связь между всеми устройствами ПК, посредством передачи сигнала от одного устройства к другому.

На поверхности материнской платы имеется большое количество разъемов предназначенных для установки других устройств: sockets – гнезда для процессоров; slots – разъемы под оперативную память и платы расширения; контроллеры портов ввода/ вывода.

Процессор

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора (функция процессора – обеспечивает общее управление компьютером и осуществляет вычисления по хранящейся в ОЗУ программе).

Логически центральный процессор представляет собой совокупность арифметико-логического устройства (АЛУ) и центрального устройства управления (УУ).

• Тактовая частота
• Производительность.
• Разрядность.

Память (внутренняя, внешняя)

Внутренняя память (ОЗУ), предназначенная для временного хранения информации

Оперативная память, предназначенная для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти представляют собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются БИС памяти. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, быстродействию, информационной емкости и так далее.

Оперативная память — самый близкий и быстрый по скорости передачи данных «партнер» процессора. Большую часть времени процессор обменивается данными с оперативной памятью, поэтому ее значение для эффективной работы компьютера нельзя переоценить. Важнейшими характеристиками оперативной памяти являются: ее тип, объем и конструктивное исполнение т. е. быстродействие, которое зависит от максимально возможной частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти.

Разные типы памяти несовместимы между собой. Если оперативной памяти мало, а запущенная программа большая или проводит много вычислений, то компьютер начинает «тормозить», жесткий диск непрерывно «шуршит», а указатель мыши передвигается по экрану скачками.

Видеокарта

Обеспечивает физическую связь между системным блоком и монитором, а также ряд других функций. «Готовит» изображение для показа на мониторе. Фактически представляет собой специализированный микрокомпьютер! Сложное и дорогое устройство, которое обеспечивает на экране, например 1280х1024 отдельных точек (пикселей) при 16 миллионах цветовых оттенков. Имеет свою ОЗУ и систему охлаждения своего микропроцессора. От качества видеокарты, в частности, зависит воспроизведение фильмов и возможность играть в красочные динамические игры.

Звуковая плата

Внутреннее устройство, предназначенное для обработки звуковой информации и сопряжения с внешними устройствами ввода/вывода звука (микрофоном, наушниками, звуковыми колонками, усилителем, радиоприемником, видеокамерой и др.). В последнее время звуковая карта часто встраивается в материнскую плату. Таким компьютерам отдельная звуковая плата не нужна. А звуковые колонки (и микрофон!) подключаются непосредственно к материнской плате.

Блок питания

Он обеспечивает стабилизированным электрическим напряжением все перечисленные блоки компьютера. Блок питания вместе с главным вентилятором обычно входит в состав корпуса системного блока и поставляется вместе с ним. От мощности блока питания зависит количество модулей оборудования, которые могут быть установлены в компьютерной системе. Некачественные блоки питания могут преждевременно выходить из строя вследствии нестабильности городской электрической сети.

Дополните : Аппаратные средства для работы с текстом : Компьютер работает с числовой, ?

Дополните : Аппаратные средства для работы с текстом : Компьютер работает с числовой, .

Понятие

Любой современный ПК — настольный, портативный или серверный, наполняется по схожему принципу. Если убрать лишнее, то любое ПО, даже простейшее, строится по похожему алгоритму. Должны выполняться пошаговые действия — следующий шаг начинается только после того, как завершился предыдущий.

Так, введенные с клавиатуры символы отображаются на экране, по командному клику пользователя принтер начинает печатать их на бумаге, а расчеты происходят сами после введения формулы. Любой шаг заранее программируется и называется командой для компьютера, совокупность этапов обозначается программируемым кодом.

Программисты — это люди, которые разрабатывают и настраивают ПО. Они могут управлять ПК с помощью одной строчки, в которую вводят части закодированной информации. Несколько символов в определенной последовательности включают музыку, отправляют документ на печать или открывают конкретную страницу интернет-ресурса.

Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)

Пятый уровень оперирует чистыми данными; помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.

Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).

Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.

7. Клиентское и серверное программное обеспечение

Некоторые из сетевых операционных систем, в том числе Windows, имеют программные компоненты, обеспечивающие компьютеру как клиентские, так и серверные возможности. Это позволяет компьютерам поддерживать и использовать сетевые ресурсы и преобладает в одноранговых сетях. В общем, этот тип сетевых операционных систем не так мощен и надежен, как законченные сетевые операционные системы.

Главное преимущество комбинированной клиентско–серверной сетевой операционной системы заключается в том, что важные ресурсы, расположенные на отдельной рабочей станции, могут быть разделены с остальной частью сети.

Недостаток состоит в том, что если рабочая станция поддерживает много активно используемых ресурсов, она испытывает серьезное падение производительности. Если такое происходит, то необходимо перенести эти ресурсы на сервер для увеличения общей производительности.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части.

На рис. 2 компьютер 1 выполняет функции клиента, а компьютер 2 – функции сервера, соответственно на первой машине отсутствует серверная часть, а на второй – клиентская.

Рис. 2 Взаимодействие компонентов сетевой ОС

Если выдан запрос к ресурсу данного компьютера, то он переадресовывается локальной операционной системе. Если же это запрос к удаленному ресурсу, то он переправляется в клиентскую часть, где преобразуется из локальной формы в сетевой формат, и передается коммуникационным средствам. Серверная часть ОС компьютера 2 принимает запрос, преобразует его в локальную форму и передает для выполнения своей локальной ОС. После того, как результат получен, сервер обращается к транспортной подсистеме и направляет ответ клиенту, выдавшему запрос. Клиентская часть преобразует результат в соответствующий формат и адресует его тому приложению, которое выдало запрос.

Инструментальное ПО

Инструментальные системы, или системы программирования предназначены для создания новых программ. Они различаются в первую очередь по языкам программирования, которые они поддерживают.

В настоящее время широко распространены системы визуального программирования, которые позволяют создавать программы с использованием графического интерфейса.