контрольная / вариант 11

1. Раскрыть содержание вопроса табл.1. Сетевые карты.

Сетевая карта (Network Interface Card, NIC) - это периферийное устройство компьютера, непосредственно взаимодействующее со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.

Когда множество компьютеров подключено к сети, то между каждым из них и кабелем должен быть соответствующий интерфейс для обеспечения возможности передачи данных через сеть. Наиболее распространенным типом сетевого интерфейса является плата сетевого адаптера, которая соединяет системную шину с одной стороны и сетевой кабель с другой. Большинство сетевых адаптеров представляют собой отдельный модуль, который можно вставлять и вынимать из ПК. Сетевой адаптер устанавливает связь между операционной системой и средой передачи данных, он выполняет основные функции для доступа компьютера к сети.

Процесс передачи данных состоит из следующих шагов:

1. Передача данных.

Сетевой адаптер получает данные из оперативной памяти через системную шину.

2. Размещение данных в буфере сетевого адаптера.

Скорость, с которой компьютер обрабатывает информацию выше, чем скорость передачи данных по сети, поэтому плата сетевого адаптера содержит буфер памяти, необходимый для накопления и хранения данных. Накопление и хранение данных происходит для того, чтобы обработать их порциями фиксированного размера.

3. Создание кадра.

Сетевой адаптер получает данные, упакованные операционной системой, и отправляет их в кадр, содержащий заголовок и пост информацию. В некоторых случая, в зависимости от размера пакета сетевой адаптер делит данные на сегменты, фиксированного размера.

4. Параллельное, последовательное преобразование.

Системная шина, соединяющая сетевой адаптер с массивом основной памяти компьютера осуществляет обмен данными в параллель по 16 и 32 бита одновременно. В то время как сетевой адаптер принимает и отправляет данные последовательно по одному биту. Таким образом, сетевой адаптер отвечает за размещение в буфере параллельно получаемых данных и преобразование этих данных в виде последовательной цепочки для дальнейшего отправления их в сеть.

5. Управление доступом к сетевой среде передачи данных.

Сетевой адаптер отвечает за контроль доступа системы к сетевой среде передачи данных.

6. Кодирование, декодирование данных.

ПК работает с двоичными данными, поэтому для того, чтобы их передать по сети их необходимо закодировать способом, подходящим для сетевой среды передачи данных. А входящие сигналы соответственно декодировать при приеме.

7. Прием и передача данных через сеть.

Сетевой адаптер усиливает сигнал до нужной амплитуды и отправляет закодированный сигнал через сеть.

Исходные данные:

Интенсивности отказов объектов:

первой ступени λ₁ = 0,292·10^-4 с^-1;

второй ступени λ₂ = 0,596·10^-5 с^-1;

третьей ступени λ₃ = 0,235·10^-5 с^-1.

Интенсивность отказов линий связи:

центрального управления λ_цу = 0,617·10^-5 с^-1;

промежуточных линий λ_пл = 0,4·10^-5 с^-1.

Расстояния до второй и третьей ступеней соответственно, м:

l₂=30, l₃=40.

Координаты объектов, м:

первой ступени X₁₁=20, X₁₂=25, X₁₃=30, X₁₄=45, X₁₅=50, X₁₆=55, X₁₇=60;

второй ступени X₂₁=15, X₂₂=25, X₂₃=45;

третьей ступени Х₃₁=30.

Среднее расстояние между объектами, м: l₀=5.

Расстояние от центрального органа управления до объектов первой

ступени, м: l_y=40.

Исследование зависимости величины относительной суммарной длины линии связи от взаимного расположения объектов первой и второй ступеней.

Объекты первой ступени совмещены с осью Х прямоугольной системы координат, расстояние до объектов второй и третьей ступени обозначено соответственно l₂ и l₃. Положение каждого объекта задается двумя координатами: для объектов первой ступени это (x_1i, y_1i=0), для объектов второй ступени – (x_2j, y_2j), для объектов третьей ступени – (x₃, y₃). Тогда суммарная длина линий связи между объектами первой и второй ступеней определится выражением:

где n – количество объектов первой ступени;

m – количество объектов второй ступени.

Суммарная длина линий связи между объектами второй и третьей

ступеней:

Общая длина линий связи ИИС:

Обозначим l₂/l₃=a.

Учитывая, что y_2j=l₂, y₃=l₃, получим:

При a=1 имеет место двухступенчатая централизованная структура, при которой L достигает максимального значения:

Зависимость L(а)/L_m представлена на рисунке.

Общая длина линий связи иерархической структуры возрастает, поэтому объекты второй ступени должны располагаться как можно ближе к объектам первой ступени.

Анализ зависимости относительной длины линий связи от числа

ступеней.

Общая длина линий связи зависит также от числа ступеней р и коэффициента ветвления k иерархической структуры. Количество ступеней р и коэффициент ветвления k связаны между собой соотношением:

где n₁ – количество объектов первой ступени.

Тогда

Общая длина линий связи находится суммированием длин линий связи по всем ступеням:

где – суммарная длина линий связи – ступени:

,

где – среднее расстояние между объектами;

– расстояние от центрального органа управления до объектов I ступени.

Рассчитаем суммарную длину линий связи для каждой ступени.

Тогда общая длина линий связи составит:

При р = 2 общая длина линий связи максимальна и её можно рассчитать по следующей формуле:

Зависимость L(p)/L_m представлена на рисунке.

Анализируя график, приходим к выводу, что увеличение числа ступеней позволяет существенно сократить суммарную длину линий связи, то есть приводит к более эффективному и экономически выгодному соединению объектов. Но следует помнить, что чрезмерное увеличение количества ступеней отрицательно скажется на надёжности функционирования системы, поэтому основной проблемой в выборе оптимальной степени ветвления структуры является поиск компромисса между экономическими показателями и требованиями по надёжности.

Исследование зависимости величины относительного времени безотказной работы иерархической ИИС от величины коэффициента а.

Среднее время Т₀ безотказной работы системы определяется по методике оценивания надежности многокомпонентных систем. Считается, что объекты ступеней иерархической структуры могут находиться в двух состояниях: 1 – рабочее состояние ступени; 0 – отказ ступени. При этом условии трехступенчатая иерархическая система может находиться в семи состояниях.

Тогда время Т_i безотказной работы системы для этих семи состояний можно определить по формулам:

где λ1, λ2, λ3 – интенсивности отказов объектов каждой ступени соответственно.

Так как

Тогда среднее время безотказной работы:

Центральный орган управления представляет собой III ступень иерархии и более надежен, чем объекты нижестоящих ступеней.

Если λ₁=aλ₂, λ₂=aλ₃, то

где λ_цо = λ₃ – интенсивность отказов центрального органа управления

(ЦОУ).

График зависимости относительного времени безотказной работы иерархической ИИС от значения коэффициента, а, представлен на рисунке.

Из графика видно, что наиболее сильно время безотказной работы ИИС снижается при возрастании интенсивности отказов нижних ступеней в полтора – два раза по сравнению с интенсивностью отказов ЦОУ. При а≥4 время безотказной работы снижается незначительно.

Оценка эффективности иерархической ИИС.

Наибольшей надежностью обладает ЦОУ, поэтому принимают допущение по λ_по =aλ_цо, т.е. интенсивность отказов промежуточных объектов в а раз больше интенсивности отказов ЦОУ.

Промежуточные линии связи более короткие, чем линии связи централизованной системы, поэтому их надежность выше: λ_пл =λ_л/b.

Требования к надежности промежуточных объектов и линий связи иерархической структуры определяются изменением коэффициентов а и b.

Графики зависимостей a=f(k), b=f(k), a=f(p), b=f(p) представлены на рисунке.

Анализ графиков показывает, что с ростом коэффициента ветвления иерархической структуры допускается снижение требований к надежности промежуточных объектов и линий связи, а с увеличением числа ступеней надежность промежуточных объектов и линий связи необходимо повышать.