Instruction Single Data (misd) - множественный поток инструкций -одиночный поток данных.

МКОД-структуры предполагают построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки данных передаются от одного процессора к другому по цепочке. Выгоды такой обработки заключены в конвейерной схеме совмещения операций, где параллельно работают различные функциональные блоки, каждый из которых делает свою часть в цикле обработки команд. Однако указанная структура не получила большой практической реализации, так как задачи, в которых несколько процессоров могли бы эффективно обрабатывать один поток данных,:в науке и технике неизвестны. К этому классу можно отнести фрагменты многофункциональной обработки данных или команд с фиксированной и плавающей точкой.

Множественный поток команд - множественный поток данных (МКМД) - Multiple Instruction Multiple Data (MIND) - множественный поток инструкций - множественный поток данных.

МКМД-структуры предполагают, что все процессоры системы работают по своим программам с собственным потоком команд. В простейшем случае они могут быть автономны и независимы. Такая схема использования ВС часто применяется на многих крупных вычислительных центрах для увеличения пропускной способности.

2. Показатели целевой эффективности ТВС.

Выбор показателей целевой эффективности сети определяется ее назначением, в связи с чем имеет место большое многообразие показателей группы W4. С помощью этих показателей оценивается эффект (целевой результат), получаемый за счет решения тех или иных прикладных задач на ЭВМ сети (с использованием общесетевых ресурсов - аппаратных, программных, информационных), а не с использованием других, малоэффективных средств. Для количественной оценки этого эффекта могут применяться самые различные единицы измерения. Примеры показателей целевой эффективности: точностные WTH, надежностные WH и временные WBp показатели, применяемые в системах специального назначения для оценки эффективности использования в них сетевых структур. Например, вероятность вычисления некоторого задания и оценка времени на выполнение некоторого задания и оценка времени на выполнение этого задания.

Билет 23.

1. Для построения вычислительных систем необходимо, чтобы элементы или модули, комплектующие систему, были совместимы. Понятие совместимости имеет три аспекта:

аппаратный или технический;

программный;

информационный.

Техническая совместимость (Hard Ware) предполагает, что еще в процессе разработки аппаратуры обеспечиваются следующие условия: подключаемая друг к другу аппаратура должна иметь единые стандартные, унифицированные средства соединения: кабели, число проводов в них, единое назначение проводов, разъемы, заглушки, адаптеры, платы и т.д.;

параметры электрических сигналов, которыми обмениваются технические устройства, тоже должны соответствовать друг другу: амплитуды импульсов, полярность сигналов, длительность их, скважность и т.д.; алгоритмы взаимодействия (последовательности сигналов по отдельным проводам) не должны вступать в противоречие друг с другом.

Последний пункт тесно связан с программной совместимостью. Программная совместимость (Soft Ware) требует, чтобы программы, передаваемые из одного технического средства в другое (между ЭВМ, процессорами, между процессами и внешними устройствами), были правильно поняты и выполнены другим устройством.

2. Перспективы развития информационных технологий зависит прежде всего от их общего состояния в мире на сегодняшний день и в России.

Состояние информационных технологий в России можно охарактеризовать следующим образом.

Телефонная плотность (с учетом всех операторов) составляет 22 телефона на 100 человек. Число абонентов подвижных средств связи составило 2 млн. человек. Услуги сотовой связи предоставляются в 79 регионах, а пейджинга - в 74 регионах страны.

Основную часть от общего числа абонентов сотовой подвижной связи (СПС) составляют пользователи сетей стандарта GSM - Global System for Mobile telecommunication - глобальная система для локальной связи или Мобильная система (около 60%). СПС этого стандарта предоставляют услуги в 226 городах на территории 60 субъектов РФ. Развитие сетей стандарта NMT - 450 - Nordie Mobile Telephone - северный мобильный телефон или Мобильная система проходит более медленно, чем GSM из-за меньшего набора предоставляемых услуг. Общее число абонентов сетейММТ-450 составляет более 225 тыс. человек, услуги предоставляются в 470 городах РФ.

Билет 24.

1. Следует подчеркнуть, что эталонная модель не определяет средства реализации протоколов, а только специфирует их. Таким образом, функции каждого уровня могут быть реализованы различными программными и аппаратными средствами. Основным условием при этом является то , что взаимодействие между любыми смежными уровнями должно быть четко определено, то есть должно осуществляется через точку доступа посредством стандартного межуровневого интерфейса.

При разработке эталонной модели число ее уровней определялось из следующих соображений:

разбивка на уровне должна максимально отражать логическую структуру компьютерной сети;

межуровневые границы должны быть определены таким образом, чтобы обеспечивались минимальное число и прирост межуровневых связей;

большое количество уровней, с одной стороны, упрощает внесение изменений в систему, с другой стороны, увеличивает количество межуровневых протоколов и затрудняет описание модели в целом.

С учетом вышеизложенного МОС была предложена 7-уровневая модель ВОС (рис. 37).

Основным с точки зрения пользователя является (седьмой) прикладной уровень, который обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей и определяет семантику данных, то есть смысловое содержание информации, которой обмениваются открытые системы в процессе их взаимодействия. С этой целью данный уровень, кроме протоколов взаимодействия, прикладных процессов, поддерживает протоколы передачи файлов, виртуального терминала, электронной почты и им подобные.

2. Семейство протоколов TCP/IP широко применяется во всем мире для объединения компьютеров в сеть Internet. Единая сеть Internet состоит из множества сетей различной физической природы, от локальных сетей типа Ethernet и Token Ring, до глобальных сетей типа NSFNET. Основное внима- ние в книге уделяется принципам организации межсетевого взаимодействия. Многие технические детали, исторические вопросы опущены. Более подробную информацию о протоколах TCP/IP можно найти в RFC (Requests For Comments) - специальных документах, выпускаемых Сетевым Информационным Центром (Network Information Center - NIC). Приложение 1 содержит путеводитель по RFC, а приложение 2 отражает положение дел в области стандартизации протоколов семейства TCP/IP на начало 1991 года.

В книге приводятся примеры, основанные на реализации TCP/IP в ОС UNIX. Однако основные положения применимы ко всем реализациям TCP/IP.

Надеюсь, что эта книга будет полезна тем, кто профессионально работает или собирается начать работать в среде TCP/IP: системным администраторам, системным программистам и менеджерам сети.

Основы TCP/IP

Термин "TCP/IP" обычно обозначает все, что связано с протоколами TCP и IP. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP, ARP, ICMP, TEL- NET, FTP и многие другие. TCP/IP - это технология межсетевого взаимо- действия, технология internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объе- диняющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet.

Модуль IP создает единую логическую сеть

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая под- сеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной под- сети. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети могут обмениваться пакетами.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к раз- ным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направ- ляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает датаграммный сервис.

Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.

Билет 25.

1. С момента появления первых вычислительных систем было опробовано большое количество разнообразных структур систем, отличающихся друг от друга различными техническими решениями. Практика показала, что каждая структура ВС эффективно обрабатывает лишь задачи определенного класса. При этом необходимо, чтобы структура ВС максимально соответствовала структуре решаемых задач. Только в этом случае система обеспечивает максимальную производительность.

Поскольку универсальной структуры ВС не существует (для обработки задач любого типа), то интересны результаты по сопоставлению различных видов программного параллелизма и соответствующих им структур ВС.

Классификация уровней программного параллелизма включает шесть позиций:

независимые задания;отдельные части заданий; программы и подпрограммы; циклы и итерации (повторение); операторы и команды; фазы отдельных команд.

Структуры ВС, которые обеспечивают перечисленные виды программного параллелизма, рассматривались ранее. В структуре МКМД можно найти все перечисленные выше виды программного параллелизма (рис. 36). Этот класс дает большое разнообразие структур, сильно отличающихся друг от друга своими характеристиками. Успехи микроинтегральной технологии и появление БИС и СБИС позволяют расширить границы оперативного взаимодействия и быстродействиями между комплексами системы. Возможно построение систем с сотнями и даже тысячами процессорных элементов, с расширением их в непосредственной близости друг от друга. Если каждый процессор системы имеет собственную память, то он также будет сохранять известную автономию в вычислениях. Считается, что именно такие системы займут доминирующее положение в мире компьютеров в ближайшие десять – пятнадцать лет нового тысячелетия.

Подобные ВС получили название систем с массовым параллелизмом (Mass-Parallel Processing, MPP). Все процессорные элементы в таких системах должны быть связаны единой коммутационной средой.

Передача данных в МРР-системах предполагает обмен не отдельными данными под централизованным управлением, а подготовленными процессами (программами вместе с данными). Этот принцип построения вычислений уже не соответствует принципам программного управления классической ЭВМ. Передача данных процесса по его готовности больше соответствует принципам построения «потоковых машин» (машин, управляющих потоками данных). Подобный подход позволяет строить системы с громадной производительностью и реализовывать проекты с любыми видами параллелизма, например, перейти к «систолическим (сокращенным) вычислениям» с произвольным параллелизмом. Однако для этого необходимо решить целый ряд проблем, связанных с описанием и программированием коммутаций процессов и управления ими.

Управления вычислительными процессами в ВС осуществляется с помощью операционных систем, которые являются частью общего программного обеспечения.

Программное обеспечение – software – комплекс программ, обеспечивающий обработку или передачу данных в ВС. Программное обеспечение вместе с техническим обеспечением являются важнейшими характеристиками систем и сетей. Они определяются функциональностью, качеством, размерами и формами использования.

Функциональность представляется целями, которые должны быть достигнуты, типами используемых данных и результатами, которые необходимо получить.

Качество программного обеспечения характеризуется скоростью обработки данных, отсутствием тупиковых ситуаций, поведением при возникающих отказах. Размеры программного обеспечения определяют сложность используемой системы, объем и типы ее запоминающих устройств, затраты на обслуживание.

2.

ТВС принадлежит к классу человеко-машинных систем (СЧМ). Это относится и к отдельным функциональным частям сети (подсистемам): абонентским системам, сетям передачи данных и их звеньям и узлам, центрам обработки информации и т.д. Следовательно, при оценке эффективности сети независимо от ее принадлежности к этому или иному типу СЧМ необходимо учитывать параметры и характеристики всех трех компонентов: человека (обслуживающего персонала сети и пользователей), машины (программно-аппаратных средств сети) и производственной среды.

Деление по признакам:

по виду эксплуатации (использования) системы, а именно: СЧМ регулярного (постоянного) применения в течение более или менее длительного времени; СЧМ многоразового применения, используемые периодически, причем периодичность использования определяется назначением системы; СЧМ одноразового применения, используемые однократно, причем длительность использования определяется назначением системы и зависит от сложившихся условий ее функционирования;

по роли и месту человека-оператора в системе. Здесь выделяются три вида СЧМ: целеустремленные системы, в которых процесс функционирования полностью определяется человеком; целенаправленные системы, в которых человек и технические средства рассматриваются как равнозначные элементы системы; целесообразные системы, в которых человек не управляет процессом функционирования, а лишь обеспечивает его. При оценке этих систем необходимо учитывать соответственно человеко-системный, равноэлементный и системотехнический подход;

по степени влияния трудовой деятельности человека-оператора на эффективность функционирования СЧМ. Здесь выделяют три типа СЧМ: системы типа «А», в которых работа оператора выполняется по жесткому технологическому графику; система типа «В», в которых такой график отсутствует, поэтому оператор может изменять темп и ритм своей работы;

системы типа «С», для которых характерным является задание конечного результата.

Например, корпоративные вычислительные сети (КВС) можно отнести к таким видам СЧМ:

по виду использования это СЧМ регулярного применения (в них профилактические работы проводятся без выключения сети, в оперативном режиме). Однако отдельные подсистемы и звенья КВС могут относится к СЧМ многоразового применения: это отдельные абонентские системы или ЛВС, которые могут периодически отключаться ввиду отсутствия необходимости в их использовании или переключаться на проведение профилактических работ;

по роли и месту человека-оператора в сети они являются целенаправленными СЧМ, в которых человек и материальные (неэргатические) объекты рассматриваются как равнозначные элементы. Соотношение значимости этих элементов могут быть различными, но не такими, чтобы сеть следовало относить уже к другому типу - целеустремленным (когда человек-оператор полностью определяет процесс функционирования КВС) или целесообразным, когда человек оператор лишь обеспечивает процесс функционирования сети);

по степени влияния трудовой деятельности человека-оператора на эффективность функционирования СЧМ относятся главным образом к типу «В», в которых жесткий технологический график работы человека-оператора отсутствует. Он может изменять свои темп и ритм работы, и здесь особенно явно ощущается зависимость эффективности функционирования сети от человека-оператора. Однако могут быть и также случаи, когда сеть, рассматриваемая в обычном режиме как СЧМ типа «В», работает как система типа «С», для которой характерным является задание конечного результата (заданный объем работы в любом случае должен быть выполнен, например – передача фиксированного объема новостей всем адресатам за приемлемое или заданное время). Следовательно, одна и та же сеть для обдих пользователей рассматривается как система типа «В», а для других - как система типа «С».

Степень детализации при учете характеристик трудовой деятельности человека-оператора в ходе оценки эффективности функционирования сети определяется типом КВС и наличием достоверных данных по этим характеристикам. Однако практически, принимая во внимание непостоянство состава обслуживающего персонала сети, тем более пользователей, и, как следствие, отсутствие достоверных сведений об индивидуальных характеристиках и трудовой деятельности, приходится пользоваться ожидаемыми усредненными характеристиками этой деятельности.

Билет 26.

1. Вычислительные сети, построенные на модели ВОС д. удовлетворять требованиям открытости, гибкости, эффективности. Открытость – возможность включения дополнительных ЭВМ, терминалов, узлов и линий связи без изменения технических и программных средств сети. Гибкость – сохранение работоспособности при изменении структуры сети в результате выхода из строя ЭВМ, линий, узлов связей. Допустимость изменения типов ЭВМ, а также возможность работы любых главных ЭВМ с терминалами различных типов. Эффективность – обеспечение требуемого качества обслуживания пользователя при минимальных затратах.

Архитектура эталонной модели ВОС является семиуровневой. Под уровнем понимается иерархическое подмножество функций ВОС, определяющих услуги смежному верхнему уровню по обмену данными и использующие для этого услуги смежного нижнего уровня. Услуга – это функциональная возможность, представляемая одному или нескольким вышерасположенным уровням.

7 – пользовательские службы; 6– преобразование (представление) данных; 5 – организация и проведение диалога; 4 – представление сквозных соединений; 3 – прокладка соединений между системами; 2 – передача данных между смежными системами; 1 –сопряжение систем с физическими функциями системы.

Физический уровень 1: предоставляет механические, электрические, функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и разъединения логических соединений между логическими объектами канального уровня; реализует функции передачи битов данных через физические среды.

Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики. На этом уровне работают электрические схемы передающих/принимающих звеньев сетевых устройств (адаптеров, напр.), репитеры, хабы. Единицы информации – простые биты данных.

Канальный уровень 2: предоставляет услуги по обмену данными между логическими объектами сетевого уровня и выполняет функции, связанные формированием и передачей кадров, обнаружением и исправлением ошибок, возникающих на физическом уровне посредством вычисления контрольной суммы, проверяет доступность среды передачи. Кадром называется пакет канального уровня; поскольку пакет на предыдущих уровнях может состоять из одного или многих кадров. Канальный уровень обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. На этом уровне работают сетевые адаптеры, коммутаторы. Протоколы – Ethernet, Token Ring, FDDI

Сетевой уровень 3: Этот уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей с различными принципами передачи информации между конечными узлами. На этом уровне вводится понятие "сеть". В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии. Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие "номер сети". В этом случае адрес получателя состоит из номера сети и номера компьютера в этой сети. На этом уровне происходит формирование пакетов по правилам тех промежуточных сетей, через которые проходит исходный пакет и маршрутизация пакетов, т.е. определение и реализация маршрутов, по которым передаются пакеты. Маршрутизация сводится к образованию логических каналов. Еще одной важной функцией сетевого уровня является контроль нагрузки на сеть с целью предотвращения перегрузок. Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell. На этом уровне работают маршрутизаторы (аппаратные и программные).

Транспортный уровень 4: Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов. Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети - компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.

Сеансовый уровень 5 обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, вместо того, чтобы начинать все с начала. На этом уровне определяется тип связи (дуплекс или полудуплекс), начало и окончание сообщения. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется. (Предназначен для организации синхронизации диалога, ведущегося станциями сети. Последовательность и режим обменов запросами и ответами)

Представительный уровень 6: реализуются функции представления данных (кодирование, форматирование, структурирование). Например, на этом уровне выделенные для передачи данные преобразуются в кода EBCAIC в ASCII и т.п. Представительный уровень отвечает за то, чтобы информация, посылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня другой системы. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных сервисов. Примером протокола, работающего на уровне представления, является протокол Secure Socket Layer (SSL).

Прикладной уровень 7 включает средства управления прикладными процессами. На этом уровне определяются и оформляются в блоки те данные, которые подлежат передачи по сети. Уровень включает, например, такие средства взаимодействия прикладных программ, как прием и хранение пакетов в "почтовых ящиках”. Примерами таких прикладных процессов могут служить программы обработки крупномасштабных таблиц, программы обработки слов, программы банковских терминалов и т.д. Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управления целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

2. хз

Билет 27.

1.