Общие замечания. Принципы построения, принципы и средства вычислительных систем

Содержание

Содержание. 1

Общие замечания. 6

Принципы построения, принципы и средства вычислительных систем. 7

Основные понятия и определения. 7

Вычислительные сети. 12

Подходы по организации взаимодействия в сетях. 12

Модель OSI 13

7 уровней OSI: 13

Уровни модели OSI 14

Стеки коммуникационных протоколов. 16

Стек IPX/SPX. 17

Стек NetBIOS / SMB. 18

Стек TCP/IP. 19

Распределение протоколов по элементам сети. 20

Примеры вычислительных сетей. 21

Обобщенные структуры сети. 21

Корпоративная сеть. 22

Сеть Интернет. 24

Сетевые характеристики. 25

Надежность. 28

Физический уровень. 31

Полоса пропускания канала. 31

Максимальная скорость передачи данных через канал. 35

Модемы.. 36

Цифровые абонентские линии. 40

Магистральные линии. 41

Частотные уплотнения. 42

Временное уплотнение. 43

Спектральное уплотнение. 45

Коммутация каналов. 45

Коммутация сообщений. 45

Коммутация пакетов. 45

Передающая среда. 46

Витая пара. 46

Коаксиальный кабель. 46

Волоконно-оптический кабель. 47

Полупроводниковые лазеры.. 47

Беспроводная связь. 48

Использование радиочастотного диапазона. 49

Спутниковые линии связи. 50

Беспроводная телефонная связь. 52

Радио телефоны.. 52

Сотовая телефонная связь. 52

Система AMPS. 54

Система D-APMS. (D - digital). 55

GSM (global system mobile communication). 56

CDMA (code division multiplexing access). 58

EDGE (Enhanced data rates to GSM evolution). 58

GPRS (general packet radio service). 58

3G.. 58

Методы передачи данных на физическом уровне в локальных сетях. 59

Манчестерское кодирование. 59

Передача модулированных сигналов. 60

Канальный уровень передачи данных. 60

Формирование кадра. 61

Обработка ошибок. 62

Управление потоком.. 62

Обнаружение и исправление ошибок. 62

Построение кодирования. 63

Пример: код с обнаружением ошибки. Полиноминальный код CRC (Cyclic Redundancy Check). 64

Пример кода исправления ошибки – код Хемминга. 66

Протоколы канального уровня. 67

Состав кадра. 67

Процедуры send и receive. 68

Ошибки канального уровня. 68

Однонаправленные протоколы канального уровня. 68

Двунаправленные протоколы, скользящее окно. 69

Примеры протоколов канального уровня. 69

Протокол PPP. 71

Формат кадра протокола PPP: 72

Протоколы канального уровня широковещательных сетей. 73

Система ALOHA.. 74

Чистая ALOHa. 74

Дискретная ALOHa. 74

Протоколы множественного доступа с контролем несущей. 75

Протокол CSMA (Correct Senсe Multiple Access). 75

Однонастойчивый протокол CSMA.. 75

Ненастойчивый протокол CSMA.. 75

Протокол CSMA с настойчивостью P. 76

Протокол CSMA с обнаружением конфликтов. 76

Протоколы без столкновений. 76

Протокол битовой пары.. 76

Протокол двоичного обратного счета. 77

Протоколы с ограниченной конкуренцией. 77

Протоколы множественного доступа со спектральным разделением.. 78

Протоколы беспроводных локальных сетей. 78

Формат информационного кадра. 80

Протоколы канального уровня ЛВС типа Ethernet. 82

«Быстрый» Ethernet. 83

Гигабитный Ethernet. 84

Коммутация на уровне передачи даных. Мосты. 85

Коммутаторы.. 86

Сетевой уровень. 86

Базовые понятия. 86

Сети ATM (Asinchronous Transfer Mode). 86

Реализация сетевого уровня без установления соединения. 87

Реализация сетевого сервиса с установлением соединения. 88

Сравнительная характеристика дейтаграммных сетей и виртуального канала. 89

Алгоритмы маршрутизации. 90

Принципы построения маршрутов. 90

Алгоритм маршрутизации по выбору кратчайшего пути. 91

Алгоритм маршрутизации «Заливка». 91

Адаптивные (динамические) алгоритмы маршрутизации по вектору расстояния. 92

Маршрутизация с учетом состояния канала. 93

Иерархическая маршрутизация. 94

Широковещательная маршрутизация. 95

Алгоритмы борьбы с перегрузкой. 96

Сетевой уровень в Интернет. 96

Протокол IP. 97

Формат IP дейтаграммы.. 97

IP адреса. 99

Подсети. 100

Бесклассовая междоменная маршрутизация. 101

Трансляция сетевого адреса. 103

Управляющие протоколы сетевого уровня интернета. 104

ARP. 104

RARP. 105

BootP. 105

DHCP. 105

Особенности маршрутизации в интернете. 106

Протокол внешенго шлюза (BGP – Border Gateway Protocol). 107

Протокол многоадресной рассылки в Интернете (IGMP). 107

Транспортный уровень. 108

Задачи уровня. 108

Локализация управления сетевыми [процедурам/процессами?]. 108

Мультиплексирование. 109

Восстановление после сбоев. 109

Транспортные протоколы Интеренета. 109

TCP (RFC 793, 122, 1323). 110

Модель TCP. 110

Формат TCP-соединения. 111

Формат заголовка TCP-сегмента. 111

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ.. 113

Модель вычислителя. 113

Модель коллектива вычислителей. 114

Классификация архитектур вычислительных комплексов (вычислительных систем). 115

Конвейерные ВС. 117

Параллельные векторные системы.. 118

Массово-параллельные ВС. 118

Матричные ВС. 119

Мультипроцессорные ВС. 120

ВС с программируемой структурой. 122

Транспьютерные ВС. 123

Распределенные ВС. Понятие о DCE. 125

Кластерные ВС. 126

Квантовые компьютеры.. 128

Квантовая телепортация. 129

Общие замечания

Преподаватель: Алешин Вячеслав Алексеевич, доцент кафедры ИУ-8, tompetrov@yandex.ru, 89031431471

План курса:

1. Экзамен;

2. Курсовой проект (РПЗ + Демоверсия);

3. Реферат.

Требования к РПЗ:

1. Титульный лист;

2. Оглавление;

3. Список сокращений;

4. Исследовательская часть;

a. Задачи: исследовать проблемную область, выяснить достоинства и недостатки существующих решений в данной предметной области, охарактеризовать задачи, которые необходимо решить, чтобы улучшить решения, сделать выводы;

5. Конструкторская часть;

a. Задачи: здесь, в соответствии с выводами исследовательской части, необходимо представить технические решения, т.е. как надо сделать алгоритмы, состав программных средств, подсистем и прочее;

6. Технологическая часть;

a. Задачи: показать сделанную работу, описать разработанное программное средство в соответствии с ГОСТ, обозначить состав программного средства, представить руководство по установке, оператора и т.д.;

7. Заключение;

a. Задачи: описать, что сделано в ходе проекта;

8. Приложение;

a. Состав: Рисунки и три-четыре листинга.

Цель: начать подготовку к разработке дипломного проекта, т.е. не сделать «на коленях». Демоверсия может быть разработана и отлажена в классе, но любая отладка на двух-трех ноутбуках.

· Шрифты: 14 Times New Roman. Интервалы: 1.2, 2.5, 1.5.

· Рис. 1.2. Название.

· Табл. 1.

Содержание курса:

1. Принципы построения вычислительных систем;

2. Вычислительные сети;

· Подходы по организации взаимодействия в сетях;

· Способы реализации физического уровня взаимодействия;

· Способы реализации канального уровня;

· Организация взаимодействия на сетевом уровне;

· Организация взаимодействия на транспортном уровне;

· Прикладной уровень;

3. Вычислительные комплексы (системы);

· Классы;

· Многомашинные комплексы;

· Суперкомпьютеры.

Литература:

1. Таненбаум. Компьютерные сети.2006;

2. Столлинс. Передача данных, 2004;

3. Олифер В. и Н.Олифер. Компьютерные сети. 2006;

4. Таненбаум. Современные ОС. 2004;

5. Хорошевский В.Г. Архитектура вычислительных систем, 2008.