Компьютерные сети
С момента изобретения больших универсальных компьютеров (мэйнфреймов) многие пользователи получили доступ к одним и тем же хранимым данным посредством терминалов, представляющих собой не более чем устройства для ввода и вывода информации (например, клавиатура и дисплей). Собственно вычислительные возможности терминалов были минимальны — они служили всего лишь пунктами доступа к универсальной вычислительной машине. Большие мейнфреймы были значительным достижением технической мысли, однако по сравнению с небольшими компьютерами обладали рядом недостатков. Первый — большая сложность. Мейнфреймы стоят гораздо дороже так называемых персональных компьютеров, предназначенных для установки на столе и работающих независимо.
Другой недостаток больших универсальных машин — опасность глобальный краха системы: если машина выйдет из строя, то прекращается работа всех пользователей. В этом случае никто не сможет получить доступ к данным и любой пользователь, зависящий от мэйнфрейма, вынужден будет прекратить работу.
Третий недостаток — необходимость в большой численности высококвалифицированного технического обслуживающего персонала.
В то же время персональные компьютеры снимают ряд проблем. Они сразу появились как полноценные вычислительные машины, выполняющие вводимые в них программы самостоятельно, без использования внешних ресурсов. С их появлением значительно повысилась отказоустойчивость системы, т.е. способность функционировать и обеспечивать целостность данных при единичном отказе. Если компьютер одного из служащих выходит из строя, то это никак не влияет на других служащих — они могут продолжать работу на своих компьютерах. Фактически достаточно было сохранить данные на гибкой дискете, с которой можно было сесть за любой другой компьютер и продолжить работу.
Эти факторы привели к быстрому росту популярности персональных компьютеров в коммерческих организациях всех размеров. Однако, когда на столе у каждого служащего появился свой компьютер, возникла проблема обмена информацией между ними.
В первый год после появления настольных персональных компьютеров на рынке еще не было средств коммуникации между ними. В коммерческих организациях компьютеры использовались как изолированные системы.
Высокая стоимость, неудобства и дополнительные затраты труда — главные недостатки изолированных компьютерных систем.
С целью объединения изолированные компьютерных систем в единое информационное пространство были разработаны компьютерные сети.
Компьютерная сеть — это два или более компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам этих компьютеров.
Сеть могут образовывать компьютеры разных типов, которыми могут быть небольшие микропроцессоры, персональные компьютеры, рабочие станции, мини-компьютеры и даже суперкомпьютеры. Компьютерная система, объединяющая компьютеры, может включать кабели (коаксиальные, витую пару, волоконно-оптические и др.), повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства, обеспечивающие передачу информации между любой парой компьютеров сети.
Объединив компьютеры в сеть, можно более полно реализовать преимущества как персональных компьютеров, так и больших универсальных вычислительных машин. Каждый участник сети пользуется преимуществами, с одной стороны, независимости, а с другой — доступа к совместным ресурсам. Совместное использование дорогих и редко применяемых периферийных устройств приносит ощутимую выгоду. Например, дорогостоящий цветной лазерный принтер используется довольно редко, в то же время служащим организации иногда нужно что-нибудь распечатать на нем. При доступе к компьютерной сети они легко могут это сделать.
1.2. Что такое локальная компьютерная сеть
Локальная компьютерная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс) или в одном здании (например, в локальную сеть могут быть объединены все компьютеры, находящиеся в здании школы). Локальная сеть позволяет пользователям получить совместный доступ к ресурсам компьютеров, а также к периферийным устройствам (принтерам, сканерам, дискам, модемам и др.), подключённым к сети.
Локальные сети бывают одноранговыми и с выделенным сервером.
В небольших локальных сетях все компьютеры равноправны, т. е. каждый из них может использовать ресурсы другого. Пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (файлы, папки, диски) сделать доступными для всей сети. Такие сети называются одноранговыми.
В сетях с большим количеством пользователей нежелательно, чтобы все они имели доступ ко всем компьютерам сети. При объединении более 10 компьютеров целесообразно выделять наиболее мощный компьютер — сервер (англ. server — обслуживающий). На жёстком диске сервера размещают файлы (данные и программы), к которым получают доступ другие компьютеры сети — клиенты. Кроме того, всем пользователям сети может быть доступно периферийное оборудование, подключённое к серверу (например, принтер или сканер).
Каждый компьютер, подключаемый к локальной сети, должен иметь специальную плату — сетевой адаптер. Её функция — передача и приём сигналов, распространяемых по каналам связи.
Соединение компьютеров (их сетевых плат) в локальную сеть осуществляется с помощью различных типов кабелей (витая пара, оптическое волокно — рис. 4.1) или по беспроводным каналам (типа Wi-Fi).
Рис. 4.1. Кабели:
витая пара и оптоволокно
Витая пара представляет собой два изолированных медных провода, скрученных один относительно другого. Такое скручивание проводов снижает влияние помех на сигналы, передаваемые по этому кабелю. Соединение «витая пара» представляет собой несколько витых пар (2 или 4), покрытых пластиковой оболочкой. Скорость передачи данных — от 10 Мбит/с до 1000 Мбит/с.
Оптоволоконный кабель передаёт свет по стеклянному волокну. Такой тип соединения обеспечивает очень высокую скорость передачи, протяжённость канала составляет сотни и тысячи километров, и он абсолютно не подвержен электромагнитным помехам. Скорость передачи данных — от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с.
Беспроводное соединение Wi-Fi обеспечивает скорость передачи данных до 300 Мбит/с.
Мощный компьютер во главе сети как называется
Локальные компьютерные сети
Технической основой многих информационных систем коллективного пользования в учреждениях, учебных заведениях, на фирмах, предприятиях являются локальны компьютерные сети.
Локальная компьютерная сеть — это система взаимосвязанных компьютеров, работающих в пределах одного помещения, здания, одной организации.
Очень часто компьютеры в школьном кабинете информатики объединяют в локальную сеть. Возможно, что в вашей школе действует локальная сеть, объединяющая компьютеры, установленные в разных помещениях: в учебных кабинетах, в кабинете директора, в бухгалтерии и пр. В таком случае она является технической основой информационной системы школы. Точно так же в локальную сеть часто объединяют компьютеры, принадлежащие различным отделам предприятий, фирм, учреждений.
Существуют две основные цели использования локальных сетей:
1) обмен файлами между пользователями сети;
2) использование общих ресурсов, доступных всем пользователям сети: большого пространства дисковой памяти, принтеров, централизованной базы данных, программного обеспечения и других.
Пользователей локальной сети принято называть рабочей группой, а компьютеры, за которыми они работают — рабочими станциями.
Если все компьютеры в сети равноправны, то есть сеть состоит только из рабочих станций пользователей, то ее называют одноранговой сетью. Одноранговые сети используются для реализации первой из отмеченных целей — обмена файлами. У каждого компьютера в такой сети есть свое имя. Члены рабочей группы могут обращаться по этим именам к дисковой памяти ПК своих коллег и копировать файлы на свой компьютер или копировать свои файлы на другие компьютеры. Таким образом, одноранговая локальная сеть избавляет от необходимости использовать дискеты для переноса информации с одного компьютера на другой. Такой режим особенно удобен при совместной работе членов рабочей группы над общим проектом.
Работу одноранговой сети поддерживают операционные системы Windows 95 Windows 98 и Windows ХР. Выбрав режим «Сетевое окружение», пользователь получает на экране меню со списком имен подключенных к сети компьютеров. Далее он может обращаться к дискам любого из них, работать с размещенными на них файлами как с файлами собственного ПК. Кроме того, через сеть можно получить доступ к внешним устройствам, подключенным к другим ПК, например, к принтеру.
Другой способ организации локальной сети —сеть с выделенным (главным) компьютером.
Его называют сервером. Как и в глобальных сетях, слово «сервер» обозначает компьютер (и его программное обеспечение), предоставляющий определенные услуги пользователям сети. Услуги могут быть самыми разными: хранение и рассылка файлов, доступ к централизованной базе данных, вычислительные услуги и пр.
В школьных компьютерных классах чаще всего используется именно такая организация локальной сети. Функция сервера — хранение и рассылка файлов с программным обеспечением, с данными, необходимыми для организации учебного процесса. К файл-серверу имеет доступ учитель, а ученики работают за рабочими станциями. Все рабочие станции соединены с главной машиной (чаще всего используется схема соединения «звезда» (рис. 1.1)). Поэтому непосредственный обмен информацией происходит между сервером и каждой рабочей станцией. Конечно, в такой системе ученики тоже могут обмениваться файлами, но «транзитом» через сервер.
Обычно сервер — это более мощная машина, чем рабочие станции, с большим жестким диском, дополнительными внешними устройствами (например, дисководом для компакт-дисков, принтером, модемом). При такой организации локальной сети реализуется вторая из отмеченных выше целей: доступ пользователей к общим аппаратным и информационным ресурсам сервера. В частности, программы, хранящиеся на диске сервера, могут загружаться в оперативную память рабочей станции и запускаться на выполнение подобно тому, как это делается с собственного диска ПК. Находясь на своем рабочем месте, пользователь может создавать файлы и сохранять их на жестком диске сервера, загружать файлы в свой компьютер, использовать сетевой принтер и так далее.
Работой локальной сети управляет сетевая операционная система,, которая поддерживает стандарты (протоколы) обмена информацией в сети, устанавливает очередность при обращении различных пользователей к одним и тем же ресурсам, защищает ресурсы от несанкционированного доступа и пр.
Основное назначение сетевой ОС — дать пользователям возможность работать в локальной сети, не мешая друг другу. Наиболее распространенные ОС для сетей с выделенным сервером: Novell NetWare, Windows NT, Windows 2000 и др.
Локальная сеть (ЛС), в зависимости от назначения и технических решений, имеет ту или иную структуру объединения компьютеров. Эту структуру по-другому называют конфигурацией, архитектурой, топологией сети.На рис. 1.1 показаны четыре типа конфигураций ЛС: кольцевая, радиальная (звезда), шинная и древовидная. Бывают ситуации, когда топология ЛС не имеет регулярной структуры. Например, компьютеры могут соединяться по принципу «каждый с каждым».
а) Кольцевая конфигурация б) Радиальная конфигурация
в) Шинная конфигурация г) Древовидная конфигурация
Рис. 1.1. Конфигурации локальных сетей
В качестве линий связи между компьютерами может использоваться сдвоенный электрический провод «витая пара», а также электрический иди оптоволоконный кабель. Кроме того, в системном блоке каждого компьютера должно быть установлено устройство, которое называется «сетевая плата»
.
Коротко о главком
Локальная компьютерная сеть — система взаимосвязанных компьютеров, работающих в пределах одного помещения, здания, одной организации.
Локальные сети бывают одноранговыми и с выделенным сервером. Одноранговые сети используются для обмена файлами между пользователями; в сетях с выделенным компьютером осуществляется доступ с рабочих станций к общедоступным ресурсам сервера.
Работой локальной сети управляет сетевая операционная система.Характерные конфигурации локальной сети: кольцевая, радиальная, шинная, древовидная.
Технические средства связи компьютеров в сети — электрические или оптические кабели и сетевая плата.
Вопросы и задания
1.К какому типу сети (локальная или глобальная) относится:
• сеть, связывающая все административные службы завода;
• сеть, объединяющая все университеты России;
• сеть, объединяющая все оборонные предприятия Урала;
• сеть,объединяющая все учебные классы школьников?
2.Какие основные задачи выполняет сетевая ОС в одноранговой сети и в сети с выделенным сервером?
3.Как вы думаете, какой тип локальной сети и какую конфигурацию удобнее выбрать для:
• компьютерного класса, где все ученики должны иметь равные возможности связаться с любым другим компьютером;
• организации, в которой руководитель должен иметь информационную связь с каждым сотрудником, но прямая связь между сотрудниками не допускается;
• организации со строго иерархическим принципом руководства: директор связан с начальниками отделов, начальники отделов — с руководителями групп, руководители групп — с рядовыми сотрудниками;
• организации» в которой есть один мощный компьютер с полным набором внешних устройств, выходом в Интернет и множество дешевых компьютеров без периферии на рабочих местах сотрудников?
Семакин И.Г., Хеннер Е.К., Информатика и ИКТ, 11
Отослано читателями из интернет-сайтов
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.
Кто придумал суперкомпьютер?
Сам термин появился в конце 1960-х годов в Ливерморской национальной лаборатории США и компании-производителе компьютеров CDC. Но впервые о «супервычислениях» заговорили еще в 1920-х годах, когда IBM собрала для Колумбийского университета свой табулятор — первую ЭВМ, работавшую на перфокартах.
Первой супер-ЭВМ считают Cray-1, созданную в 1974 году. Ее разработал Сеймур Крей — американский инженер в области вычислительной техники и основатель компании Cray Research. Cray-1 выполняла до 180 млн операций в секунду.
За основу Крэй уже имеющиеся разработки — компьютеры CDC 8600 и CDC STAR-100. Он построил процессор, который быстро выполнял и скалярные и векторные вычисления: предшественники хорошо справлялись либо с первыми, либо со вторыми.
Скалярные вычисления — те, где используется одна характеристика, величина и знак. В векторных используют вектора, то есть величину и направление (угол).
Для этого инженер использовал небольшие модули памяти, расположенные близко к процессору, чтобы увеличить скорость. Так был создан новый принцип работы с памятью — «регистр-регистр». Центральный процессор берет и записывает данные в регистры, а не в память, как у предыдущих моделей — это тоже увеличило скорость обработки. Сам процессор состоял из 144 тыс. микросхем, которые охлаждались фреоном.
Cray-1 впервые презентовали в 1975-м, и за нее тут же начали биться ведущие лаборатории США, занимающиеся сложными вычислениями. В 1977-м компьютер достался Национальному центру атмосферных исследований, где проработал 12 лет. Cray-1 можно было арендовать для работы за $7 500 в час или $210 тыс. в месяц.
В 1980-х годах Крэй выпустил еще две модели суперкомпьютеров нового поколения, включая многопроцессорный Cray X-MP. Начиная с 1990-х лидерство перехватили NEC, Hewlett-Packard и IBM, причем компьютеры последней регулярно занимают верхние строчки того самого ТОП-500.
Неттоп, nettop
Грубо говоря это бюджетный вариант стационарного ПК. Не всегда в цене, но всегда в производительности, за счет маленького корпуса. Этот корпус замена большому системному блоку, его можно поставить на стол или даже подвесить к монитору сзади, что получится примерно как моноблок. По производительности сравним с нетбуком, т.е. для простых не требовательных задач, таких как работа с файлами и интернета, так же можно смотреть фильмы и играть в мало требовательные игрушки.
Тут разновидностей очень много, но главное отличие конечно это размер и вес, который помещается в карман, хоть и карманы бывают разные. Основные задачи его это проверить почту, полазить по инету и подобное. Обычно имеет выдвижную или откидывающуюся клавиатуру, иногда и функцию телефона. Хотя название КПК не просто так, он очень схож с компьютером, установлена мобильная версия windows, есть и процессор и оперативная память. А еще, встречал людей, которые умудрялись прямо с лекций в универе, перезагружать, через КПК, почти зависший сервер (удаленный компьютер в датацентре) через SSH (консоль линукса) :), вообщем пределы все время стираются и достигаются все новые, прогресс не стоит на месте. Но все больше их вытесняют смартфоны, типа Android, который собственно уже ставят и на нетбуки, это разновидность linux операционных систем, бесплатная альтернатива windows.
И просто для самообразования, кому интересно, тема все же про виды ПК, а те что выше далеко не все, но другие уже не для простых пользователей а для более масштабных нужд или многопоточных задач.
Виды и типы серверов
Многообразие задач, которые ставятся перед серверами, обусловило большое количество видов и типов этого оборудования. IT-специалисту стоит ориентироваться в существующих разновидностях и понимать назначение и особенности каждой из них.
Web-сервер
Это — пожалуй, наиболее распространённая разновидность, с которой имеет дело каждый пользователь Интернета. На web-серверах хранится текстовый, графический, видео- и другой контент, из которого состоят интернет-сайты. Посетитель отправляет запрос, используя для этого браузер персонального компьютера или мобильного устройства, играющего роль клиента. Web-сервер даёт ответ в формате HTTP и отправляет клиенту данные. В результате посетитель видит на экране интересующий его сайт, переходит по страницам, отправляет через формы данные — словом, взаимодействует с web-сервером.
Игровой сервер
Эта машина обеспечивает взаимодействие игроков, запускающих одну и ту же игру в режиме мультиплеера и одновременно находящихся в виртуальном мире. Геймерам хорошо известны такие названия, как World of Tanks, Counter Strike, DotA, World of Warcraft и многие другие. Во всех случаях речь идёт именно об игровых серверах, причём в случае с известными играми они являются весьма и весьма мощными, ведь им приходится выдерживать немалые нагрузки.
Видеосервер
Как легко понять по его названию, он используется для хранения видеороликов — фильмов, клипов и многих других. Пользователь, обращаясь к видеосерверу со своего устройства, получает возможность смотреть видео, не скачивая его и не расходуя собственное дисковое пространство. При упоминании видеосерверов в первую очередь вспоминается крупнейший ресурс, известный, пожалуй, каждому — YouTube.
Сервер локальной сети
Так называется машина, к которой организован ограниченный доступ — например, внутри корпоративной сети, развёрнутой на предприятии. Благодаря её наличию сотрудники, находясь на разных (и нередко весьма удалённых) рабочих местах, могут одновременно использовать информацию — например, бухгалтерскую базу данных. Такой сервер позволяет общаться по рабочим вопросам, отслеживать выполнение поручений, решать многие другие задачи.
Почтовый сервер
Применяется для хранения электронной почты, пересылки писем, фильтрации спама, сортировки электронных писем по категориям, решения других задач, связанных с использованием e-mail. В числе наиболее известных сервисов, позволяющих воспользоваться почтовыми серверами — Mail, Yandex, Gmail, ряд других. Такую возможность дают и хостинг-провайдеры, которые создают электронные ящики на персональных доменах пользователей.
FTP-сервер
Используется для хранения файлов и удалённого доступа к ним по FTP — File Transfer Protocol. В зависимости от назначения и масштаба сервера доступ может быть реализован как через Интернет, так и по локальной сети. Если в случае с web-сервером пользователи работают в браузерах, то в данном случае удобнее всего применять специализированные программы для передачи файлов — например, Filezilla.
DNS-сервер
Что такое адрес сервера в сети, то есть его IP-адрес? Это — набор из нескольких групп цифр, разделённых точками. Зная его, можно открыть сайт, скачать файлы, решить другие задачи, связанные с доступом к серверу. Есть проблемы: набор цифр гораздо сложнее запомнить, к тому же он изменится при переезде сайта на другой хостинг. Они решаются с помощью доменных имён — проще говоря, привычных каждому адресов веб-сайтов. Связь между IP-адресами и доменными именами обеспечивают DNS-серверы. Они нужны для автоматического определения упомянутых выше наборов цифр при вводе пользователями адресов сайтов.
VPN-сервер
Это оборудование обеспечивает работу виртуальной сети, которая позволяет зашифровать и защитить персональные данные пользователей. Последние могут пользоваться общедоступным каналом связи, то есть Интернетом, однако благодаря VPN-серверу оставаться при этом внутри защищённой частной сети.
Прокси-сервер
Одна из функций этого серверного оборудования — кэширование (сохранение на локальном диске) информации, полученной из Интернета. При повторном обращении прокси-сервер отдаёт сохранённые данные пользователю, делая ненужным очередной выход во всемирную сеть и экономя трафик.
