11.Внешние устройства персонального компьютера. Их назначение и основные характеристики.

Внешние (периферийные) устройства персонального компьютера составляют важнейшую часть любого вычислительного комплекса. Стоимость внешних устройств в среднем составляет около 80 - 85% стоимости всего комплекса. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие компьютера с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими компьютерами.

Внешние устройства подключаются к компьютеру через специальные разъемы - порты ввода-вывода Порты ввода-вывода бывают следующих типов:

• параллельные (обозначаемые LPT1 - LPT4) обычно используются для подключения принтеров;

• последовательные (обозначаемые COM1 - COM4) - обычно к ним подключаются мышь, модем и другие устройства.

1.К внешним устройствам относятся:

• устройства ввода информации:

• устройства вывода информации;

• средства связи и телекоммуникации.

1.К устройствам ввода информации относятся:

• клавиатура - устройство для ручного ввода в компьютер числовой, текстовой и управляющей информации;

• графические планшеты (дигитайзеры) - для ручного ввода графической информации, изображений, путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в компьютер;

• сканеры (читающие автоматы) - для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в компьютер машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

• устройства указания (графические манипуляторы) - для ввода графической информации на экран монитора путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в компьютер (джойстик, мышь, трекбол, световое перо)%

• сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в компьютер).

2.К устройствам вывода информации относятся:

• графопостроители (плоттеры) - для вывода графической информации на бумажный носитель;

• видеотерминал;

• принтеры - печатающие устройства для вывода информации на бумажный носитель.

Основные виды принтеров:

матричные - изображение формируется из точек, печать которых осуществляются тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. струйные - в печатающей головке имеют тонкие трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил.

лазерные - применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием.

3.Средства связи и телекоммуникации используются для подключения компьютера к каналам связи, другим компьютерам и компьютерным сетям. К этой группе, прежде всего, относятся сетевые адаптеры. В качестве сетевого адаптера чаще всего используются модемы (модулятор- демодулятор).

Модем преобразует аналоговый телефонный сигнал в цифровой компьютерный и наоборот. Основной характеристикой модема является его скорость работы или скорость передачи данных.

12.Компьютерные сети, их виды, организация сетевого взаимодействия, сетевая семиуровневая модель.

Компьютерная сеть — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования.Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Существует три основных вида компьютерных сетей:

• локальная вычислительная сеть (ЛВС);

• региональная вычислительная сеть (РВС);

• глобальная вычислительная сеть (Internet).

Кроме того, каждая из перечисленных сетей может быть:

• Односерверной - сеть обслуживается одним файл-сервером (ФС);

• Многосерверной - сеть обслуживается несколькими ФС;

Классификация

•  По территориальной распространенности

• По типу функционального взаимодействия

• По типу сетевой топологии

• По типу среды передачи

• По функциональному назначению

• По скорости передач

• По сетевым операционным системам

1.В локальной сети абоненты находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии друг от друга. К ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д. 

РВС связывают абонентов города, района, области. Обычно расстояния между абонентами РВС составляют десятки-сотни километров. Глобальные сети соединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто расположенных в различных странах и на разных континентах.

По типу функционального взаимодействия

• Клиент-сервер( вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг)

• Смешанная сеть

• Одноранговая сеть(это  компьютерная сеть, основанная на равноправии участников.)

• Многоранговые сети

По типу сетевой топологии

• Шина(представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.)

• Кольцо(это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. )

• Двойное кольцо(это топология, построенная на двух кольцах. Первое кольцо — основной путь для передачи данных. Второе — резервный путь, дублирующий основной.)

• Звезда(базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети.)

• Ячеистая(базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станциясети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети.)

• Решётка(Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решётку. При этом каждое ребро решётки параллельно её оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.)

• fat tree (утолщенное дерево) — топология компьютерной сети является дешевой и эффективной для суперкомпьютеров. В отличие от классической топологии дерево, в которой все связи между узлами одинаковы, связи в утолщенном дереве становятся более широкими (толстыми, производительными по пропускной способности) с каждым уровнем по мере приближения к корню дерева. 

По типу среды передачи

• Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)

• Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)

По функциональному назначению

• Сети хранения данных (представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические приводы к серверам таким образом, чтобы операционная системараспознала подключённые ресурсы как локальные)

• Серверные фермы (то ассоциация серверов, соединенных сетью передачи данных и работающих как единое целое.)

• Сети управления процессом

• Сети SOHO, домовые сети (разновидность локальной вычислительной сети, позволяющая пользователям нескольких компьютеров обмениваться данными, играть в сетевые игры и выходить в Интернет, проложенная в пределах одного здания (обычно жилого) или объединяющая несколько близлежащих зданий.)

По скорости передач

• низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

• среднескоростные (до 100 Мбит/с),

• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

По сетевым операционным системам

• На основе Windows

• На основе UNIX

• На основе NetWare

По необходимости поддержания постоянного соединения

• Пакетная сеть, например Фидонет и UUCP

• Онлайновая сеть, например Интернет и GSM

Сетевая семиуровневая модель

Сетевая модель OSI — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем— абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемого прикладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-м уровнем — физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных.

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов

1.Прикладной уровень— верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:

• позволяет приложениям использовать сетевые службы:

  • удалённый доступ к файлам и базам данных,

  • пересылка электронной почты;

• отвечает за передачу служебной информации;

• предоставляет приложениям информацию об ошибках;

• формирует запросы к уровню представления.

2.Представительский обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений..

3. Сеансовый уровень модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

4.Транспортный уровень модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах.

5. Сетевой уровень модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.

6. Канальный уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры, проверяет на целостность, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень.

7. Физический уровень  — нижний уровень модели, предназначенный непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.

13.Локальные компьютерные сети, физические основы построения, топология, одноранговые и двухранговые сети.

Лока́льная вычисли́тельная сеть — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт).

Обычно такие сети строятся в пределах одного предприятия или организации.

Информационные системы, построенные на базе локальных вычислительных сетей, обеспечивают решение следующих задач:

• хранение данных;

• обработка данных;

• организация доступа пользователей к данным;

• передача данных и результатов их обработки пользователям.

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Здесь обработка данных распределяется между двумя объектами: клиентом и сервером. В процессе обработки данных сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Подобная модель вычислительной сети получила название архитектуры клиент - сервер.

По признаку распределения функций локальные компьютерные сети делятся на одноранговые и двухранговые (иерархические сети или сети с выделенным сервером).

1.В одноранговой сети компьютеры равноправны по отношению друг к другу. Каждый пользователь в сети решает сам, какие ресурсы своего компьютера он предоставит в общее пользование.

2.Двухранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети.

Для современных компьютерных сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и серверы, причем часть рабочих станций образует одноранговые сети, а другая часть принадлежит двухранговым сетям.

Геометрическая схема соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется топологией сети. Существует большое количество вариантов сетевых топологий, базовыми из которых являются шина, кольцо, звезда.

1) Шина. Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию - шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать - только тогда, когда шина свободна. Данные (сигналы) передаются компьютером на шину. Каждый компьютер проверяет их, определяя, кому адресована информация, и либо принимает данные, если они посланы ему, либо игнорирует.Проблемы шинной топологи возникают, когда происходит разрыв (нарушение контактов) в любой точке шины; сетевой адаптер одного из компьютеров выходит из строя и начинает передавать на шину сигналы с помехами; необходимо подключить к КС новый компьютер.

2) Кольцо. Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Передача данных осуществляется только в одном направлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует функции ретранслятора. Он принимает и передает все сообщения, а воспринимает только обращенный к нему. Используя кольцевую топологию, можно присоединить к сети большое количество узлов, решив проблему помех и затухания сигнала средствами сетевой платы каждого узла.

Недостатки кольцевой организации: разрыв в любом месте кольца прекращает работу всей сети;

3) Звезда. Узлы сети объединены с центром лучами. Вся информация передается через центр, что позволяет относительно просто выполнять поиск неисправностей и добавлять новые узлы без прерывания работы сети. Однако расходы на организацию каналов связи здесь обычно выше, чем у шины и кольца.

Комбинация базовых топологий - гибридная топология - обеспечивает получение широкого спектра решений, аккумулирующих достоинства и недостатки базовых.

Для объединения локальных вычислительных сетей применяются следующие устройства:

1) Повторитель - устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию сигнала без изменения его информативности.

2) Мост - устройство, выполняющее функции повторителя для тех сигналов (сообщений), адреса которых удовлетворяют заранее наложенным ограничениям.

3) Маршрутизатор - это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему.

4) Шлюз - специальный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.

14.Глобальная сеть Интернет, особенности построения. Основные протоколы и сервисы. Адресация компьютеров в Интернет.

Internet представляет собой глобальную компьютерную сеть, соединяющую отдельные сети. Internet обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют.

Для того, чтобы информация передавалась между компьютерами независимо от используемых линий связи, типа ЭВМ и программного обеспечения, разработаны специальные протоколы передачи данных. Они работают по принципу разбиения данных на блоки определенного размера (пакеты), которые последовательно отсылаются адресату. В Internet используются два основных протокола: межсетевой протокол IP разделяет передаваемые данные на отдельные пакеты и снабжает их заголовками с указанием адреса получателя и протокол управления передачей TCP отвечает за правильную доставку пакета. Так как эти протоколы взаимосвязаны, обычно говорят о протоколе TCP/IP.

Основные ячейки Internet - локальные вычислительные сети. Это означает, что Internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более крупных единиц - групп компьютеров.Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к Internet. Они называются хост- компьютерами.

Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.Адрес должен иметь формат, позволяющий вести его обработку автоматически, и должен нести информацию о своем владельце. С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса: цифровой IP-адрес и доменный адрес. Первый из них более понятен компьютеру, второй - человеку. Оба эти адреса могут применяться равноправно.

Цифровой адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера. Два блока определяют адрес сети, третий - адрес подсети и четвертый - адрес компьютера внутри заданной сети.

Доменный адрес определяет область, представляющую ряд хост- компьютеров. Этот адрес читается в обратном порядке: вначале указывается имя компьютера, а затем имя сети, в которой он находится

Пример записи, использующей систему имени доменов:

www.engec.ru

www – имя компьютера, принадлежащего данному домену

engec – доменное имя сервера (получено или зарегестрировано)

ru – суффикс, определяющий принадлежность домена.