Invest-currency.ru

Как обезопасить себя в кризис?
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Архитектура открытого типа

Вычислительные системы с открытой архитектурой

В начале 70-х г.г. фирмой DEC был предложен компьютер с архитектурой, позволяющей свободно подключать любые периферийные устройства. Главным нововведением являлось подключение всех устройств, независимо от их назначения, к общей шине передачи информации. Подключение осуществлялось в соответствии со стандартом шины.

Архитектура компьютера открытого типа, основанная на использовании общей шины, приведена на рис. 2.1.9.

Общее управление всей системой осуществляет центральный процессор. Он управляет общей шиной, выделяя время другим устройствам для обмена информацией. Запоминающее устройство хранит исполняемые программы и данные. Внешние устройства подключаются к шине через специальное устройство – контроллер. Контроллер согласовывает сигналы устройства с сигналами шины и осуществляет управление устройством по командам, поступающим от центрального процессора. Контроллер подключается к шине специальными устройствами – портами ввода-вывода. Каждый порт имеет свой номер, и обращение к нему процессора происходит, так же как к ячейке памяти, по этому номеру. Процессор имеет специальные линии управления, сигнал на которых определяет, обращается ли процессор к ячейке памяти или к порту ввода-вывода контроллера внешнего устройства. Несмотря на преимущества архитектуры с общей шиной, она имеет серьезный недостаток. К общей шине подключаются устройства с разными объемами и скоростью обмена, в связи с чем «медленные» устройства задерживали работу «быстрых». Дальнейшее повышение производительности компьютера было найдено во введении, дополнительной, локальной шины, к которой подключались «быстрые» устройства. Архитектура с общей и локальной шинами приведена на рис. 3.1.10.

Рис. 3.1.9. Архитектура компьютера открытого типа

Контроллер шины анализирует адреса портов, передаваемые процессором, и передает их контроллеру, подключенному к общей или локальной шине.

Конструктивно контроллер каждого устройства размещается на общей плате с центральным процессором и запоминающим устройством или, если устройство не является

Рис. 3.1.10. Архитектура с общей и локальной шиной.

стандартно входящим в состав компьютера, на специальной плате, вставляемой в специальные разъемы на общей плате – слоты расширения. Дальнейшее развитие микроэлектроники позволило размещать несколько функциональных узлов и контроллеры стандартных устройств в одной микросхеме СБИС. Это сократило количество микросхем на общей плате и дало возможность ввести две, дополнительные, локальные шины для подключения запоминающего устройства и устройства отображения, которые имеют наибольший объем обмена с центральным процессором и между собой. Хотя архитектура компьютера осталась прежней, структура современного ПК имеет вид, представленный на рис. 3.1.11.

Вычислительные системы с открытой архитектурой;

Такая архитектура позволяет свободно подключать любые периферийные устройства, что обеспечивает свободное подключение к компьютеру любого числа датчиков и исполнительных механизмов. Подключение устройств к шине осуществлялось в соответствии со стандартом шины. Архитектура компьютера открытого типа, основанная на использовании обшей шины, приведена на рис. 2.

Рис. 2. Архитектура компьютера открытого типа

Общее управление всей системой осуществляет центральный процессор. Он управляет общей шиной, выделяя время другим устройствам для обмена информацией. Запоминающее устройство хранит исполняемые программы и данные и согласовано уровнями своих сигналов с уровнями сигналов самой шины. Внешние устройства, уровни сигналов которых отличаются от уровней сигналов шины, подключаются к ней через специальное устройство – контроллер. Контроллер согласовывает сигналы устройства с сигналами шины и осуществляет управление устройством по командам, поступающим от центрального процессора. Процессор имеет специальные линии управления, сигнал на которых определяет, обращается ли процессор к ячейке памяти или к порту ввода-вывода контроллера внешнего устройства.

Несмотря на преимущества, предоставляемые архитектурой с общей шиной, она имеет и серьезный недостаток, который проявлялся все больше при повышении производительности внешних устройств и возрастании потоков обмена информацией между ними. К общей шине подключены устройства с разными объемами и скоростью обмена, в связи с чем «медленные» устройства задерживали работу «быстрых». Дальнейшее повышение производительности компьютера было найдено во введении дополнительной локальной шины, к которой подключались «быстрые» устройства. Архитектура компьютера с общей и локальной шинами приведена на рис. 3.

Рис. 3. Архитектура компьютера с общей и локальной шиной

Контроллер шины анализирует адреса портов, передаваемые процессором, и передает их контроллеру, подключенному к общей или локальной шине.

Конструктивно контроллер каждого устройства размещается на общей плате с центральным процессором и запоминающим устройством или, если устройство не является стандартно входящим в состав компьютера, на специальной плате, вставляемой в специальные разъемы на общей плате – слоты расширения. Дальнейшее развитие микроэлектроники позволило размещать несколько функциональных узлов компьютера и контроллеры стандартных устройств в одной микросхеме СБИС. Это сократило количество микросхем на общей плате и дало возможность ввести две дополнительные локальные шины для подключения запоминающего устройства и устройства отображения, которые имеют наибольший объем обмена с центральным процессором и между собой.

Центральный контроллер играет роль коммутатора, распределяющего потоки информации между процессором, памятью, устройством отображения и остальными узлами компьютера.

Функциональный контроллер – это СБИС, которая содержит контроллеры для подключения стандартных внешних устройств, таких как клавиатура, мышь, принтер, модем и т.д. Часто в состав этого контроллера входит такое устройство, как аудиокарта, позволяющая получить на внешних динамиках высококачественный звук при прослушивании музыкальных и речевых файлов.

Что такое «открытая архитектура» IBM

Проектирование любого устройства (не обязательно компьютера) начинается с разработки некоторых базовых принципов, на которых будет построена вся система. Этот своеобразный фундамент будущей системы принято называть «архитектурой».

Разрабатывая персональный компьютер, сотрудники IBM создали, так называемую, «открытую архитектуру», которая оказалось настолько эффективной, что лежит в основе современных ПК и по сей день. Основополагающие принципы открытой архитектуры следующие:

  • конструкция предусматривает возможность расширения системы;
  • использование технических решений и технологий не требует лицензионных затрат;
  • в процессе эксплуатации возможно изменение базового состава системы самим пользователем.
Читать еще:  Проверить систему на ошибки

Такая «самонастраивающаяся» система оказалась очень удачным решением. Посудите сами, поскольку система в начале работы сама может определять свою конфигурацию (какие компоненты в данный момент подключены к системе), то пользователю не составляет большого труда самостоятельно настраивать эту самую конфигурацию. В этом состоит принципиальное отличие IBM-совместимых компьютеров и Macintosh, которые построены на закрытой архитектуре. Т.к., последние содержат фиксированный набор компонентов, а сведения о конфигурации закладываются в систему изготовителем, то для внесения каких-либо изменений пользователь должен обращаться в сервисный центр, который выполнит перенастройку конфигурации. Согласитесь, это довольно неудобно и хлопотно.

Блочно-модульная компоновка

Открытая архитектура IBM-компьютеров реализована с помощью блочно-модульной компоновки. В чем ее суть?

Компьютер собирается из отдельных унифицированных блоков. Существует некий базовый состав блоков, необходимый для работы ПК, а открытая система позволяет пользователю самостоятельно дополнять и изменять блочный состав компьютера, при этом, конечно же, функциональная завершенность системы не должна быть нарушена.

Для взаимодействия блоков между собой и с центральным процессором организуется приемно-передающий канал — системная шина.

Для состыковки блоков между собой имеются специальные системные разъемы, к контактам которых подводятся сигналы системной шины. Такой комплект разъемов размещается на системной (материнской) плате. Остальные элементы, подключаемые к системным разъемам материнской платы, имеют ответные части для их установки в разъемы.

Основы открытой архитектуры

  • В качестве центрального процессора используются микропроцессоры серии x86 фирмы Intel, их аналоги, а также программно-совместимые с ними процессоры других фирм.
  • Система имеет BIOS — программное средство поддержки определенного набора компонентов.
  • Регламентирована процедура начального запуска системы.
  • Память организована в виде нескольких блоков, имеющих различные свойства.
  • Задействован механизм конфигурирования.
  • ПК имеет системный реестр и КМОП-память для хранения сведений о конфигурации системы.
  • Реализована система прерываний и прямого доступа к памяти.
  • Всем устройствам компьютера выделены «свои» адреса.
  • Для ввода информации и вывода ее на экран монитора задействована специальная система кодировок.

Следует сказать, что параллельно были разработаны технические нормативы, описывающие конструкцию компьютера, рабочие режимы, протоколы обмена данными. Без разработки подобных норм невозможен был бы подобный успех IBM-компьютеров.

Программное обеспечение

Компьютерная архитектура имеет в своей основе две составляющие: аппаратную часть (железо) и программную часть (программное обеспечение). Все это великолепие под названием ПК (состоящее из корпуса, блока питания, системной платы, винчестера, дисководов, различных периферийных устройств) является «мертвым» хламом без соответствующего программного обеспечения, которое «оживляет» весь этот сложный механизм.

С развитием ПК развивается и соответствующее программное обеспечение. Для начала стала необходимость создания системного ПО, которое бы уже непосредственно управляло работой компьютера. Такой системой стала MS-DOS (MicroSoft Disk Operation System). На смену ей пришла Microsoft Windows, которая является и по сей день фактическим лидером операционных систем на рынке IBM-совместимых компьютеров.

В начало страницы

В начало страницы

Открытая архитектура ЭВМ

Понятие и структура открытой архитектуры в ЭВМ, ее основные элементы и их назначение. Достоинства и преимущества систем, строящихся на принципах открытой архитектуры. Порядок и этапы взаимодействия открытых архитектур вычислительной сети между собой.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

«Открытая архитектура ЭВМ»

Открытая архитектура в ЭВМ

Открытая архитектура в ЭВМ — это архитектура ЭВМ или периферийного устройства, на которую опубликованы спецификации, что позволяет другим производителям разрабатывать дополнительные устройства к системам с такой архитектурой.

Работа над первым персональным компьютером была закончена в 1981 году компанией IBM, и в то время IBM не придавала особого значения ПК, используя много чужих компонентов, например, операционную систему DOS от Microsoft и процессор от Intel. Ни эти компоненты, ни система ввода-вывода не были лицензированы, что в дальнейшем позволило множеству сторонних фирм, пользуясь опубликованными спецификациями, забрать у IBM огромную долю рынка персональных компьютеров.

Сегодня в основе ПК лежит открытая архитектура-то есть способ построения, регламентирующий и стандартизирующий только описание принципа действия компьютера и его конфигурации, что позволяет собирать его из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-производителями. Принцип открытой архитектуры также предусматривает наличие в компьютере внутренних слотов расширения. ПК легко расширяется и модернизируется с использованием этих гнезд, к которым пользователь может подключать разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым конфигурировать свою машину в соответствии с личными предпочтениями.

Для того чтобы соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый интерфейс (англ. interface от inter — между и face — лицо). Интерфейс — это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой. Если интерфейс является общепринятым, например, утвержденным на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

Каждый из функциональных элементов, таких как память, монитор или другое устройство, связан с шиной определенного типа — адресной, управляющей или шиной данных. Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры или адаптеры и порты. контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью достижения совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме того, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

Достоинства и преимущества систем, строящихся на принципах открытой архитектуры

Открытая архитектура позволяет строить и модернизировать системы наиболее экономичным способом. Источники экономической эффективности состоят:

· в отсутствии необходимости разработки дополнительных интерфейсов к программным и аппаратным средствам;

Читать еще:  Эмулятор денди linux

· в возможности повторного использования компьютерных программ при переходе с одной платформы на другую.

Важнейшим аспектом принципа открытой архитектуры является ее инновационный характер. без использования перспективных стандартов невозможен выпуск конкурентосопособной компьютерной и телекоммуникационной продукции.

Новые протоколы передачи данных и аппаратные решения базируются на общепринятых стандартах с опубликованными спецификациями. Это делает простым их внедрение, а также замещение ими устаревших продуктов.

Взаимодействие открытых систем

Для того чтобы обеспечить возможность работы в единой сети разнородным ЭВМ, построенным на различных платформах и работающим под различными операционными системами, необходимо было разработать идеологию взаимодействия ЭВМ. Она получила название архитектуры открытых систем.

При реализации сетей, как правило, используются стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформирована международная организация по стандартизации (англ. ISO — International Standards Organization). Цель ISO — разработка модели международного коммуникационного протокола, в рамках которого можно разрабатывать международные стандарты.

Архитектура вычислительной сети — это описание ее общей модели. Многообразие производителей вычислительных сетей и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для ее решения в 1984 году ISO была разработана базовая модель взаимодействия открытых систем — OSI.

Эта модель, часто называемая моделью архитектуры открытых систем, является международным стандартом для передачи данных.

Открытая система — система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами. Модель взаимодействия открытых систем (OSI) определяет процедуры передачи данных между системами, которые «открыты» друг другу благодаря совместному использованию ими соответствующих стандартов, хотя сами системы могут быть созданы на основе различных технических средств.

OSI служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Эта модель не является неким физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Она устанавливает способы передачи данных по сети, определяет стандартные протоколы, используемые сетевым и программным обеспечением. Модель представляет собой самые общие рекомендации для построения совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.

Подобные документы

Понятие, сущность, назначение, структура и принципы архитектуры ЭВМ. Основополагающие принципы логического устройства ЭВМ и ее структура по фон Нейману. Основные методы классификации компьютеров. Характерные особенности архитектуры современных суперЭВМ.

реферат [103,3 K], добавлен 26.03.2010

Исторические предшественники компьютеров. Появление первых персональных компьютеров. Концепция открытой архитектуры ПК. Развитие элементной базы компьютеров. Преимущества многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными.

курсовая работа [1,7 M], добавлен 27.04.2013

Недостатки современных методов проектирования аппаратно-программных систем. Программа схемной эмуляции «Пульс» и ее преимущества. Сравнительный анализ архитектуры потоковой суперЭВМ, построенной на принципах схемной эмуляции, с известными архитектурами.

статья [1,2 M], добавлен 31.10.2011

Модель взаимодействия открытых систем. Стандартные типы разъемов и назначение контакта. Понятие «система» и управляемые объекты. Коммуникационные протоколы и интерфейс. Механизмы обнаружения и исправления ошибок. Открытая система, обозначения и сообщения.

лекция [322,9 K], добавлен 22.10.2014

Изучение внутренней и внешней архитектуры персонального компьютера. Логическая организация и структура аппаратных и программных ресурсов вычислительной системы. Описание различных компонентов ПК. Принципы их взаимодействия, функции и характеристики.

контрольная работа [33,0 K], добавлен 15.06.2014

История развития локальных сетей. Структура и модель взаимодействия открытых систем OSI. Сравнительная характеристика видов топологии сети. Схема организации и функции биллинговых систем. Возможности операционных систем при организации локальной сети.

дипломная работа [4,3 M], добавлен 05.06.2011

Системный блок компьютера и средства манипулирования. Архитектура фон Неймана. Архитектура компьютера разных поколений: на электронных лампах, на транзисторах, на интегральных схемах, на сверхбольших интегральных схемах. Принцип открытой архитектуры.

реферат [31,2 K], добавлен 05.07.2014

История персональной вычислительной техники, классификация ПЭВМ. Принципы фон Неймана. Разработка первых персональных компьютеров фирмы IВМ. Концепция «открытой архитектуры». IBM PS/2 и IBM-совместимые 386-е. Использование нового микропроцессора у ПК.

презентация [552,5 K], добавлен 11.12.2013

Архитектуры вычислительных систем сосредоточенной обработки информации. Архитектуры многопроцессорных вычислительных систем. Классификация и разновидности компьютеров по сферам применения. Особенности функциональной организации персонального компьютера.

контрольная работа [910,2 K], добавлен 11.11.2010

Понятие архитектуры программного обеспечения (ПО). Характеристика этапов процесса проектирования и его окончательный продукт. Языки описания и виды архитектуры ПО, базовые фреймворки. Функции разработчика архитектуры ПО и необходимые ему навыки работы.

реферат [85,0 K], добавлен 15.02.2014

Понятие «Открытая архитектура»

Ответ: Открытая архитектура — архитектура компьютера, периферийного устройства или же программного обеспечения, на которую опубликованы спецификации, что позволяет другим производителям разрабатывать дополнительные устройства к системам с такой архитектурой.

Технология Fast Ethernet

Ответ: Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet. Ее основными достоинствами являются:

увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

сохранение метода случайного доступа Ethernet;

сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T — наиболее популярного на сегодняшний день варианта Ethernet — к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети. Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 5, или экранированной витой паре STP Type 1;

100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 3, 4 или 5;

100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

Серверы удаленного доступа

Читать еще:  Текущее время unixtime

Ответ: .

Билет 11:

Шина и топология, преимущества и недостатки

Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство, например, рабочая станция или сервер, независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине. Когда источник передает сигналы в сетевую среду, они движутся в обоих направлениях от источника. Эти сигналы доступны всем устройствам в ЛВС. Как уже известно из предыдущих глав, каждое устройство проверяет проходящие данные. Если MAC-или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, не совпадает с соответствующим адресом этого устройства, данные игнорируются. Если же MAC-или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, совпадает с соответствующим адресом устройства, то данные копируются этим устройством и передаются на канальный и сетевой уровни эталонной модели OSI. На каждом конце кабеля устанавливается терминатор (рис. 7.4). Когда сигнал достигает конца шины, он поглощается терминатором. Это предотвращает отражение сигнала и повторный прием его станциями, подключенными к шине. Для того чтобы гарантировать, что в данный момент передает только одна станция, в сетях с шинной топологией используется механизм обнаружения конфликтов, иначе, если несколько станций одновременно попытаются осуществить передачу, возникнет конфликт. В случае возникновения конфликта данные от каждого устройства взаимодействуют друг с другом (т.е. импульсы напряжения от каждого из устройств будут одновременно присутствовать в общей шине), и таким образом, данные от обоих устройств будут повреждаться. Область сети, в пределах которой был создан пакет и возник конфликт, называется доменом конфликта. В шинной топологии, если устройство обнаруживает, что имеет место конфликт, сетевой адаптер отрабатывает режим повторной передачи с задержкой. Поскольку величина задержки перед повторной передачей определяется с помощью алгоритма, она будет различна для каждого устройства в сети, и, таким образом, уменьшается вероятность повторного возникновения конфликта.

Преимущества и недостатки шинной топологии

Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей. Поэтому по сравнению с другими топологиями стоимость ее реализации невелика. Однако низкая стоимость реализации компенсируется высокой стоимостью управления. Фактически, самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, поскольку здесь имеются несколько точек концентрации. Так как среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах. Хотя использование всего лишь одного кабеля может рассматриваться как достоинство шинной топологии, однако оно компенсируется тем фактом, что кабель, используемый в этом типе топологии, может стать критической точкой отказа. Другими словами, если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы.

Локальные сети

Ответ: Локальные сети (ЛС) представляют собой системы распределенной обработки данных, которые охватывают небольшие территории (до 10 км) внутри отдельных офисов, фирм, банков, бирж, других учреждений. При помощи общего канала связи ЛС может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих компьютеры, внешние запоминающие устройства, дисплеи, печатающие устройства, копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, интерфейсные схемы и многое другое. ЛС могут подключаться к другим локальным и глобальным сетям с помощью специальных шлюзов, мостов, маршрутизаторов, реализуемых на специализированных устройствах или на персональных компьютерах (ПК) с соответствующим программным обеспечением.

Современная стадия развития ЛС характеризуется почти повсеместным переходом от отдельных сетей к сетям, которые охватывают все предприятие (фирму, компанию) и объединяют разнородные вычислительные ресурсы в единой среде. Такие сети получили название корпоративные.

Важнейшей характеристикой ЛС является скорость передачи информации. В идеале при посылке и получении данных через сеть время отклика должно быть таким же, как если они были бы получены от ПК пользователя, а не из некоторого места вне сети. Это требует скорости передачи данных от 1 до 10 Мбит/с и более. ЛС ПК должны не только быстро передавать информацию, но и легко адаптироваться к новым условиям, иметь гибкую архитектуру, которая бы позволяла располагать рабочие места там, где потребуется. У пользователей должна быть возможность добавлять и перемещать рабочие места или другие устройства сети, а также отключать их в случае надобности без прерывания в работе сети. ЛС должна сохранять надежность, отказ какого — либо ПК не только не должен прекращать работу системы, но и обеспечивать возможность передачи функций отказавшего ПК на другой компьютер сети. Удовлетворение перечисленных требований достигается модульной организацией ЛС, которая позволяет строить компьютерные сети различной конфигурации и различных возможностей. Основными компонентами ЛС являются: рабочие станции (РС), платы интерфейса сети (сетевые платы), кабели, серверы сети. Каждое из устройств ЛС подключено к кабелю передачи данных, что позволяет им взаимодействовать. Кабели могут быть как простыми двужильными телефонными, так и дорогими оптоволоконными. Устройства сети соединяются кабелями с помощью сетевых плат.

Специфическими компонентами ЛС являются серверы. Они выполняют функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Серверы — это аппаратно-программные системы. Аппаратным средством обычно является достаточно мощный ПК, который может быть специально как сервер. ЛС может иметь несколько серверов для управления сетевыми ресурсами, однако всегда должен быть один или более файл-сервер или сервер базы данных. Он управляет внешними запоминающими устройствами общего доступа и позволяет организовать распределение базы данных .

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты 220 Вольт
Adblock
detector