Архитектура_ПЭВМ

5.3 Топологии вычислительной сети

5.3.1 Топология типа звезда

Звезда́ – базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети (рис. 5.1). Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Файловый сервер

Рисунок 5.1 –Топология типа звезда

31

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер мотает реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из

еецентра.

5.3.2Кольцевая топология

В кольце (рис. 5.2), в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков – пакет данных, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пере-

32

сылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Файловый сервер

Рисунок 5.2 – Кольцевая топология

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

5.3.3 Шинная топология

При шинной топологии (рис. 5.3) среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

33

Файловый сервер

Рисунок 5.3 – Шинная топология

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет – кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами – повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и / или включать рабочие станции во

34

время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

5.3.4 Преимущества и недостатки топологий

Преимущества и недостатки сетевых топологий представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Преимущества и недостатки сетевых топологий

Топо-	Преимущества		Недостатки
логия
Шина	− небольшое время установки	− любые неполадки в сети,
	сети;	как обрыв кабеля, выход из
	− дешевизна (требуется мень-	строя	терминатора			полно-
	ше кабеля и сетевых уст-	стью	уничтожают			работу
	ройств);	всей сети;
	− простота настройки, выход	− сложная			локализация
	из строя рабочей станции не	неисправностей;
	отражается на работе сети	− с	добавлением			новых
		рабочих		станций		падает
		производительность сети
Звезда	− выход из строя одной рабо-	− выход		из	строя цен-
	чей станции не отражается на	трального		концентратора
	работе всей сети в целом;	обернётся			неработоспо-
	− хорошая масштабируемость	собностью сети (или сег-
	сети;	мента сети) в целом;
	− лёгкий поиск неисправно-	− для прокладки сети за-
	стей и обрывов в сети;	частую требуется				больше
	− высокая производительность	кабеля, чем для большин-
	сети (при условии правильного	ства других топологий;
	проектирования);	− конечное число рабочих
	− гибкие возможности адми-	станций в сети (или сег-
	нистрирования	менте	сети)		ограничено
		количеством портов в цен-
		тральном концентраторе

35

Продолжение таблицы 5.1

	Топо-	Преимущества	Недостатки
	логия
	Кольцо	− простота установки;	− выход из строя одной
		− практически полное отсут-	рабочей станции, и другие
		ствие дополнительного обору-	неполадки (обрыв кабеля),
		дования;	отражаются на работоспо-
		− возможность устойчивой	собности всей сети;
		работы без существенного па-	− сложность конфигури-
		дения скорости передачи дан-	рования и настройки;
		ных при интенсивной загрузке	− сложность поиска неис-
		сети, поскольку использование	правностей
		маркера исключает возмож-
		ность возникновения коллизий

ЗАДАНИЕ

Ознакомиться с основными характеристиками ПЭВМ. Согласно вашему варианту описать подробно одно из устройств. Перечень устройств приведен ниже в таблице 1.

Таблица 1 – Варианты заданий

№ варианта	Устройство
1	Жесткий диск
2	Оперативная память
3	Монитор
4	Системная (материнская) плата
5	Видеокарта
6	Центральный процессор
7	Сканер
8	Сенсорный экран
9	Многоядерный процессор
10	Графический планшет
11	Звуковая плата
12	BIOS

36

Продолжение таблицы 1

№ варианта	Устройство
13	Устройства вывод информации
14	Кэш-память
15	IDE
16	Веб-камера
17	Блок питания
18	TFT
19	Системная шина
20	Северный мост
21	USB
22	Принтер
23	Устройства ввода информации
24	Оптический диск
25	Сетевая плата

Объем отчета не должен превышать 5 страниц.

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет оформляется на стандартных листах белой бумаги формата А4 (210 x 297 мм). Текст пишется с одной стороны листа чернилами синего или черного цвета либо печатается на принтере.

Бланк отчета готовится во время домашней подготовки к работе

идолжен содержать:

−данные о студенте, фамилию и инициалы, шифр группы;

−тему и цель работы;

−дату выполнения работы;

−набор данных, необходимых для выполнения работы.

Отчет должен быть выполнен аккуратно. Неаккуратно выполненные отчеты, а также ксерокопии чужих отчетов или их фрагментов к защите не допускаются.

37

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что называют архитектурой ПЭВМ?

2.Что такое чипсет?

3.Что такое Северный мост?

4.Что такое Южный мост?

5.Какие устройства относят к основным узлам системного

блока?

6.Что такое форм-фактор? Какие форм-фаторы ПК вы знаете?

7.Какая плата называется системной?

8.Какие компоненты установлены не материнской плате?

9.Что такое процессор?

10.Что такое кэширование?

11.Что называют системной шиной?

12.Для чего предназначена оперативная память?

13.Для чего предназначен графический процессор?

14.Что такое видеоконтроллер?

15.Для чего предназначена видеопамять?

16.Что такое BIOS?

17.Какие внешние запоминающие устройства вы знаете?

18.Какие вы знаете устройства ввода информации?

19.Какие вы знаете устройства вывода информации?

20.Что такое принтер?

21.Какие виды принтеров вы знаете?

22.Что называют компьютерной сетью?

23.Какие сети называют локальными?

24.Какие сети называют глобальными?

25.Что понимается под разделением ресурсов?

26.Что понимают под многопользовательским режимом?

27.Какие сети называются одноранговыми?

28.Приведите классификацию ЛВС по назначению.

29.Что такое топология? Какие топологии вы знаете?

38