RUSYA FEDERASYONU

EĞİTİM VE BİLİM BAKANLIĞI

Devlet eğitim kurumu

TYUMEN DEVLET ÜNİVERSİTESİ

Matematik ve Bilgisayar Bilimleri Enstitüsü

E. A. Olennikov

Bilgisayar sistemleri ve bilgisayar ağlarının mimarisi

Eğitim ve metodoloji kompleksi.

Tam zamanlı öğrenciler için çalışma programı,

uzmanlık 010500.62 "Bilgi sistemlerinin matematiksel desteği ve yönetimi", eğitim profilleri: "Programlama teknolojileri",
"Paralel programlama"

Tümen Devlet Üniversitesi

... Bilgisayar sistemleri ve bilgisayar ağlarının mimarisi.

Eğitim ve metodoloji kompleksi. Tam zamanlı uzmanlık öğrencileri için çalışma programı 010500.62 "Bilgi sistemlerinin matematiksel desteği ve yönetimi", eğitim profilleri: "Programlama teknolojileri", "Paralel programlama". Tümen, 2011, 13 s.

Çalışma programı, eğitim yönünde ve profilinde öneriler ve PROP HPE dikkate alınarak Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Standardının gerekliliklerine uygun olarak hazırlanır.

Tyumen Devlet Üniversitesi Akademik İşlerden Sorumlu Rektör Yardımcısı tarafından onaylanmıştır

Sorumlu editör:, baş. Bilgi Güvenliği Bölümü, Ph.D., prof.

© GOU VPO Tümen Devlet Üniversitesi, 2014

2. Açıklayıcı not

2.1. Disiplinin amaç ve hedefleri

"Bilgisayar Sistemleri ve Bilgisayar Ağları Mimarisi" disiplini, aşağıdakilere bütünsel bir bakış açısı kazandırmayı amaçlar:

İşletim ve bilgi işlem sistemleri oluşturma ilkeleri (OS, VS);

İşletim sisteminin ana işlevleri hakkında;

Tablo 4.

Öğrenciler için kendi kendine çalışma planlaması

	Modüller ve Temalar	TBM Türleri	sömestr haftası	Saat hacmi	Sayı- puan olarak
zorunlu	ek olarak
Modül 1
	İşletim sistemlerinin gelişim tarihi.
	İşletim sisteminin temel kavramları ve kavramları. işletim sistemi işlevleri. İşletim sisteminin mimari özellikleri.	Derslerdeki materyal özetleri.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	Süreç yönetimi. Yarışlar, süreç senkronizasyonu. Çıkmazlar ve bunlarla başa çıkma yöntemleri.	Derslerdeki materyal özetleri.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	Hafıza yönetimi.	Derslerdeki materyal özetleri.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	Toplam modül 1:
Modül 2
	G / Ç kontrolü	Derslerdeki materyal özetleri.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	dosya sistemleri	Derslerdeki materyal özetleri.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	FAT, NTFS dosya sisteminin organizasyonu	Derslerdeki materyal özetleri. Kontrol çalışmalarının yürütülmesi.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	Unix / Linux işletim sisteminde kullanılan dosya sistemlerinin organizasyonu	Derslerdeki materyal özetleri.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	Toplam modül 2:
Modül 3
	İşletim sistemi mimarisi Windows XP, Seven, Windows 2003/2008.	Derslerdeki materyal özetleri.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	Unix işletim sistemi mimarisi	Derslerdeki materyal özetleri.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	Linux işletim sistemi mimarisi. Linux dağıtımları	Derslerdeki materyal özetleri. Kontrol çalışmalarının yürütülmesi.	Eğitim literatürü ile çalışmak
	Toplam mod 3:
	TOPLAM:

5. Disiplinin bölümleri ve sağlanan (sonraki) disiplinlerle disiplinler arası bağlantılar

Sağlanan (sonraki) disiplinleri incelemek için gereken disiplin konuları

Modül 1.

Konu 1.1. İşletim sistemlerinin gelişim tarihi.

işletim sistemi evrimi. Unix'in gelişim tarihi.

Konu 1.2. İşletim sisteminin temel kavramları ve kavramları. işletim sistemi işlevleri.

İşletim sisteminin mimari özellikleri. Fonksiyonlar, tasarım ilkeleri, fonksiyonel bileşenler ve mimari özellikler ve işletim sistemi sınıflandırması.

Konu 1.3. Süreç yönetimi. Yarışlar, süreç senkronizasyonu. Çıkmazlar ve bunlarla başa çıkma yöntemleri.

Sürecin tanımı ve onunla ilişkili kavramlar. Süreç planlaması. Yarış. Süreçlerin senkronizasyonu. Çıkmazlar ve bunlarla başa çıkma yöntemleri.

Konu 1.4. Hafıza yönetimi

Adres türleri. Bellek ayırma yöntemleri. Depolama cihazlarının hiyerarşisi. Veri önbelleğe alma ilkesi.

Modül 2.

Konu 2.1. G / Ç kontrolü

Giriş-çıkış cihazlarının fiziksel organizasyonu. I/O yazılımının organizasyonu

Konu 2.2. dosya sistemleri

Temel konseptler. Dosyanın mantıksal organizasyonu. Dosyalar ve dizinler üzerinde işlemler. Dosya koruması. Dosya sistemi uygulaması. Genel dosya sistemi modeli. Boş ve kullanılmış disk alanı yönetimi. Diskteki dosya sistemi yapısı

Konu 2.3. FAT, NTFS dosya sisteminin organizasyonu

FAT, NTFS dosya sistemlerinin mantıksal organizasyonu.

Konu 2.4. Unix / Linux işletim sisteminde kullanılan dosya sistemlerinin organizasyonu

Dosya sistemlerinin mantıksal organizasyonu: S5, UFS, Ext2FS, ReiserFS, Ext3fs, XFS, JFS.

Modül 3.

Konu 3.1. İşletim sistemi mimarisi Windows XP, Seven, Windows 2003/2008.

Konu 3.2. Unix ailesi işletim sistemi mimarisi

Konu 3.3. Linux işletim sistemi mimarisi. Linux dağıtımları

7. Seminer planları

Planlanmamış.

8. Pratik çalışma konuları

1. Win API kullanarak süreçlerin oluşturulması ve yönetimi, programlama dili tasarımı.

2. Win API kullanarak çok iş parçacıklı bir uygulamanın geliştirilmesi, programlama dilleri tasarımı.

3. Süreçlerin senkronizasyonu. Bekleme fonksiyonları. Bekleyen nesneler: olaylar.

4. İşlemlerin senkronizasyonu. Bekleyen Nesneler: Bekleyen Zamanlayıcılar, Semaforlar

5. İşlemlerin senkronizasyonu. Bekleme Nesneleri: Muteksler, Kritik Bölümler

6. İşletim sistemlerinde proses kontrolü için klasik algoritmalardan birini simüle eden bir uygulamanın geliştirilmesi

7. Windows işletim sisteminden sistem bilgisi almak için bir uygulamanın geliştirilmesi: işlemlerin ve iş parçacıklarının bir listesi, bellek miktarı ve tahsisi.

8. Windows'ta bir işlemin sanal bellek tahsisinin incelenmesi. İşlemlerin sanal adres uzayının bir haritasını elde etmek için bir uygulamanın geliştirilmesi.

9. Sanal belleği kullanma. Windows'ta bölgelerin ayrılması, fiziksel belleğin bölge sayfalarına aktarılması. Büyük veri yapılarıyla çalışmak için sanal bellek kullanan bir uygulamanın geliştirilmesi.

10. Belleğe eşlenen dosyalar. Bellek eşlemeli dosyalar mekanizmasını kullanarak büyük dosyaları kopyalamak için bir uygulama geliştirme.

11. İşletim sistemlerindeki klasik bellek yönetimi algoritmalarından birini simüle eden bir uygulamanın geliştirilmesi

12. Disk düzenleyiciyi kullanarak FAT dosya sistemlerinin yapısını keşfetme

13. Disk düzenleyiciyi kullanarak NTFS dosya sistemlerinin yapısını keşfetme

14. FreeBSD OS'nin kurulumu ve konfigürasyonu.

15. FreeBSD OS'de kullanıcılarla çalışma. Hesapları, grupları yönetme, kullanıcıları sınırlama. Diğer kullanıcılar adına komutları yürütme: SU, SUDO yardımcı programları.

16. OS FreeBSD'deki dosya sistemleri. Bölme yönetimi, montaj, erişim haklarının ayarlanması.

17. OS FreeBSD'deki ağ ayarları.

18. FreeBSD OS çekirdeğini oluşturma ve yapılandırma.

9. Dönem ödevlerinin yaklaşık konusu

Disiplin üzerine kurs verilmemektedir.

10. Eğitim - öğrencilerin bağımsız çalışmalarının metodolojik desteği. İlerlemeyi izlemek için değerlendirme araçları, disipline (modül) hakim olmanın sonuçlarına dayalı ara sertifika.

Eğitimin kalite kontrolü, aşağıdakiler kullanılarak teorik bilgi ve pratik beceriler kontrol edilerek gerçekleştirilir:

a) Mevcut tasdik:

Ara kontrol çalışmalarının doğrulanması ve laboratuvar çalışmalarının kabulü,

b) Geçici belgelendirme:

4. yarıyıl sonunda yapılan sınav (öğrenciler tüm laboratuvar çalışmalarını geçerek, sınav kağıtlarının tüm problemlerini çözerek sınava alınırlar).

Disiplin malzemesine hakimiyet ve hakimiyetin mevcut ve ara kontrolü, derecelendirme (100 puan) değerlendirme sistemi çerçevesinde gerçekleştirilir.

Örnek laboratuvar ödevi

Laboratuvar işi. FreeBSD işletim sistemi çekirdeğini yapılandırma. Yazılım yükleme.

Görev 1. Çekirdeği oluşturmak.

1. Aşağıdaki gereksinimlere göre kendi çekirdeğinizi oluşturun:

Kendi takdirinize bağlı olarak çekirdek adını seçin;

Kullanılmayan donanım desteğini devre dışı bırakın;

Sistemin ctrl-alt-del klavye kısayolunu kullanarak yeniden başlatılmasını yasaklayan seçeneği etkinleştirin.

2. Çekirdeği kurun.

Görev 2. Paketlerden yazılım yükleme

1. sysinstall yardımcı programını kullanarak herhangi bir metin düzenleyiciyi yükleyin.

2. Paketten vim metin düzenleyicisini kurun.

Görev 3. Bağlantı noktalarından yazılım yükleme

1. MC dosya yöneticisini kurun (bağlantı noktası: ../misc/mc).

Test örneği

"Olay" senkronizasyon nesnesine dayalı olarak kuyruğa (keyfi biçim) bir mesaj yerleştirme hakkında bekleyen üç iş parçacığını "uyarmak" için bir şema uygulayın. Olaylar, beklemeden daha düşük bir öncelik düzeyine sahip iki iş parçacığı tarafından kuyruğa gönderilir. Her bir iş parçacığı tarafından işlenen ortalama mesaj sayısını hesaplayın. Kuyruk kritik bir bölüm tarafından korunmalıdır.

sınav için sorular

İşletim sistemi kavramı. İşletim sistemi sanal bir makine gibidir. Bir kaynak yönetim sistemi olarak işletim sistemi. Sürekli işleyen bir çekirdek olarak işletim sistemi. Çalışma ortamı konsepti. Yazılım ortamı. Ana ve ek yazılım ortamı. işletim sistemi evrimi. İşletim sistemlerinin temel işlevleri Bir işletim sistemi oluşturmanın temel ilkeleri Bir işletim sisteminin mimarisi. Genel yaklaşım. Ayrıcalıklı ve kullanıcı çalışma modları. Modern işletim sistemlerinin mimari özellikleri. Monolitik çekirdek. Katmanlı sistemler. Sanal makineler. Mikro çekirdek mimarisi. Karışık sistemler. İşletim sistemlerinin sınıflandırılması. Uygulama alanlarının özellikleri. İşletim sistemlerinin sınıflandırılması. Çoklu görev desteği. İşletim sistemlerinin sınıflandırılması. Önleyici ve önleyici olmayan çoklu görev. İşletim sistemlerinin sınıflandırılması. Çoklu iş parçacığı desteği. İşletim sistemlerinin bilgisayarla etkileşim biçimlerine göre sınıflandırılması. İşletim sistemlerinin merkezileştirme türüne göre sınıflandırılması. İşletim sistemlerinin sınıflandırılması. Çoklu işlem İşletim sistemlerinin sınıflandırılması. Çok oyunculu mod için destek. İşletim sistemlerinin donanım türlerine göre sınıflandırılması. İşletim sistemlerinin sınıflandırılması. Kullanım alanlarının özellikleri İşletim sistemlerinin sınıflandırılması. İnşaat yöntemlerinin özellikleri. Süreç kavramı. İşlem durumları. Sürecin bilgi yapıları. Süreç planlaması. Planlama seviyeleri. Planlamanın ana hedefleri. Süreç planlama algoritmaları. Önleyici ve önleyici olmayan çoklu görev İşlemlerin senkronizasyonu. Kritik kaynaklar. Yarış. Kritik bölümler. Süreçlerin etkileşimini organize etmek için yazılım algoritmaları. Kesintileri devre dışı bırakın. Değişkenleri engelleme. Süreçlerin etkileşimini organize etmek için yazılım algoritmaları. Semaforlar. Monitör. Mesajlar Kilitlenme kavramı. Çıkmazların ortaya çıkması için koşullar. Çıkmazlara karşı mücadelenin ana yönleri. Windows iş parçacığı senkronizasyon araçları. Bekleyen fonksiyonlar ve nesneler. İşletim sisteminin bellek yönetimi için ana işlevleri. Adres türleri. Disk alanı kullanmadan bellek ayırma yöntemleri. Sabit bölümlere göre bellek ayırma. Değişken bölümlerde bellek ayırma. Yeniden yerleştirilebilir bölümlerle bellek ayırma Sanal belleği anlama Disk alanı kullanarak bellek ayırma yöntemleri. Sayfalama Bellek Tahsisi Segmenti Hafıza Tahsisi Sayfa-Segmenti Hafıza Tahsisi Değiştirme Bir dosya sistemi kavramı. Dosya. Dosya türleri ve öznitelikleri. Dosyanın mantıksal organizasyonu. Dosyalar ve dizinler üzerinde işlemler. Dosya koruması. Genel dosya sistemi modeli. Disk alanı ayırma yöntemleri. Boş ve kullanılmış disk alanı yönetimi. Bellek eşlemeli dosyalar Dosya sistemi performansı Modern dosya sistemi mimarileri FAT 12/16/32 dosya sistemi — mantıksal ve fiziksel organizasyon NTFS dosya sistemi — mantıksal ve fiziksel organizasyon. Dosya sistemi NTFS - günlük kaydı, güvenlik, sıkıştırma, şifreleme. İşlemcinin Unix-ailesi Korumalı modunun dosya sistemlerinin aygıtı

11. Eğitim teknolojileri.

Dersler, bilgisayar laboratuvarı çalışması ve kontrol faaliyetleri (testler) şeklinde geleneksel eğitim teknolojilerinin bir kombinasyonu.

İşitsel dersler:

Ders anlatımı ve bilgisayar laboratuvarı çalışmaları; laboratuvar derslerinde, laboratuvar ödevi teslim edildiğinde kontrol yapılır. Dönemler boyunca öğrenciler her ders için öğretmen tarafından belirtilen görevleri tamamlarlar.

Aktif ve etkileşimli formlar

Laboratuvar çalışmaları sırasında bilgisayar modellemesi ve sonuçların analizi

Müfredat dışı etkinlikler:

Laboratuar çalışması yaparken, sınıf çalışmalarına hazırlanırken, müfredat-tematik plana uygun olarak akademik disiplinin bireysel konularını ve konularını incelerken, çeşitli tür ve karmaşıklık seviyelerinde ek ödevler yapmak, özetler hazırlamak. Bireysel görevlerin hazırlanması: kontrol çalışmaları, her türlü kontrol testi için hazırlık: ilerlemenin mevcut izlenmesi ve ara belgelendirme; bireysel istişareler.

12. Disiplinin eğitsel-metodik ve bilgisel desteği

12.1. Ana literatür:

1. E. Tanenbaum. Modern işletim sistemleri. - SPb.: Peter, 2011

12.2. Ek literatür:

1. , . Ağ işletim sistemleri. - SPb.: Peter, 2005

2. Stolings V. İşletim sistemleri. E.: Williams, 2004

3. Eben M., Tyman B. FreeBSD. Yönetim: dengeyi sağlama sanatı. - SPb.: DiaSoftUP, 2003

4., FreeBSD: kurulum, konfigürasyon, kullanım. -SPb.: BHV-Petersburg, 2003

5. Gordeev sistemleri. - SPb.: Peter, 2004

6. Carrie B. Dosya sistemlerinin adli analizi. - SPb.: Peter, 2007

7. E. Tanenbaum. Bilgisayar Mimarisi. - SPb.: Peter, 2010

8. E. Tanenbaum. İşletim sistemleri: tasarım ve uygulama. - SPb.: Peter, 2006

12.3. Yazılım ve İnternet kaynakları.

Eğitim literatürünün üniversite elektronik kütüphane sistemleri;

VINITI RAS'ın bilimsel ve teknik bilgi tabanı;

Akademisyenler de dahil olmak üzere açık alıntı veritabanlarına erişim. , matematik ağı. ru;

C#, C++, Pascal'da geliştirme ortamları;

Sistem sanallaştırma yazılımı: VMWare Workstation, Virtual PC.

13. Teknik araçlar ve malzeme ve teknik ekipman.

Öğrencilerin bağımsız çalışmalarını organize etmek için, C #, C ++, Pascal'da kurulu bir geliştirme ortamı ve sistem sanallaştırma programlarından biri olan bir bilgisayar sınıfı gereklidir: VMWare Workstation, Sanal PC, sanal makinelerin görüntülerini çalıştırma yeteneğine sahip Windows NT, FreeBSD çalıştıran.

RUSYA BAKANLIĞI ŞUBESİ

Federal Devlet Bütçe Eğitim Kurumu

yüksek mesleki eğitim

Tula Devlet Üniversitesi

"Robotik ve Üretim Otomasyonu" Bölümü

Laboratuvar çalışması için kılavuzların toplanması

disipline göre

Bilgisayar makineleri, sistemleri ve ağları

Eğitim yönü: 220400 "Mekatronik ve Robotik"

uzmanlık: 220402 "Robotlar ve robotik sistemler"

Eğitim biçimleri: tam zamanlı

2012

Laboratuvar çalışmaları için metodolojik talimatlar hazırlanır Doçent, Doktora Shmelev V.V. ve bölüm toplantısında tartışıldı Fakülte sibernetik ,

protokol No. ___ tarihli "___" ____________ 20 1 G.

Laboratuvar çalışması için metodolojik talimatlar revize edildi ve bölümün bir toplantısında onaylandı robotik ve endüstriyel otomasyon Fakülte sibernetik ,

Protokol No. ___ tarihli "___" ____________ 20___

Kafa Bölüm ________________ E.V. Larkin

Laboratuvar çalışması No. 1. Bilgisayarların sınıflandırılması ve bilgi işlem sistemlerinin mimarisi 4

2.1 Bilgisayar sınıflandırması 4

Laboratuvar çalışması No. 2. Kişisel bilgisayarın bileşimi ve yapısı 9

2.1 Kişisel bilgisayarın yapısı 9

Temel PC Cihazları 15

Laboratuvar çalışması No. 3. Kişisel bilgisayar depolama aygıtları 29

2.1 Depolama cihazları 29

Laboratuvar çalışması No. 4. Harici cihazlar PC 58

Laboratuvar çalışması No. 5. Yerel alan ağları 79

2.1 Yerel alan ağları 79

Laboratuvar çalışması No. 6. Ağların yazılım, bilgi ve teknik desteği 91

2.1. Ağlar için yazılım ve bilgi desteği 92

2.2 Bilgisayar ağları oluşturmanın temel ilkeleri 93

2.3. Bilgi ve bilgisayar ağlarının teknik desteği 104

Çalışmanın amacı ağların yazılım, bilgi ve teknik desteğidir 122

2. Ağların yazılım, bilgi ve teknik desteğini incelemek 122

Laboratuvar çalışması No. 7. Küresel bilgi ağı İnternet 123

2. Teorinin Temelleri 123

2.1 Küresel bilgi ağı İnternet 123

Laboratuvar çalışması No. 8. İletişim sistemi 133

1. Çalışmanın amacı ve hedefleri 133

2. Teorinin Temelleri 133

2.1. TELEKOMÜNİKASYON sistemleri 133

Dokümante edilmiş bilgi aktarım sistemleri 146

Laboratuvar çalışması No. 1. Bilgisayarların sınıflandırılması ve bilgi işlem sistemlerinin mimarisi

1. Çalışmanın amacı ve hedefleri.

Bu çalışmanın sonucunda öğrencilerin

bilmek bilgisayar sınıflandırması ve bilgisayar sistemlerinin mimarisi

2. Teorinin temelleri.

2.1 Bilgisayar sınıflandırması

bilgisayar - çeşitli problemleri çözme sürecinde bilgilerin otomatik olarak işlenmesi için tasarlanmış bir dizi teknik araç.

Bir VM'nin bölünebileceği birkaç kriter vardır. Özellikle:

Eylem ilkesine göre,

element bazında ve yaratılış aşamaları üzerinde,

randevuyla,

boyut ve işlem gücü olarak,

işlevselliğe göre,

Eylem ilkesine göre VM: analog, dijital ve hibrit.

Analog veya sürekli VCR, sürekli (analog) biçimde sunulan bilgilerle çalışın, yani. herhangi bir fiziksel miktarın sürekli bir değer akışı şeklinde (çoğunlukla bir elektrik akımının voltajı)

AVM'ler basit ve kullanımı kolaydır. Problem çözme hızı operatör tarafından düzenlenir ve çok yüksek olabilir, ancak hesaplamaların doğruluğu çok düşüktür. Bu tür makineler, karmaşık mantık gerektirmeyen diferansiyel hesap problemlerini etkin bir şekilde çözer.

Dijital veya ayrık VM, ayrık veya daha doğrusu dijital biçimde sunulan bilgilerle çalışın.

Hibrit veya birleşik eylem VM'leri, hem dijital hem de analog bilgilerle çalışma yeteneklerini birleştirir. Genellikle teknik ve teknolojik süreçler için kontrol görevlerinin otomasyonunda kullanılırlar.

Ekonomide ve günlük faaliyetlerde, dijital bilgisayarlar yaygınlaştı ve daha çok basitçe bilgisayar veya bilgisayar olarak anıldı.

Element tabanına ve yaratılış aşamalarına göre:

1. nesil, yirminci yüzyılın 50'leri: elektronik vakum tüplerine dayalı bir bilgisayar.

2. nesil, 60'lar: yarı iletken cihazlara (transistörler) dayalı bilgisayarlar.

3. nesil, 70'ler: Düşük ve orta dereceli entegrasyona sahip yarı iletken entegre devrelere dayalı bilgisayarlar (tek bir pakette, bir çip üzerinde yüz ila binlerce transistör).

4. nesil, 80-90'lar: ana kısmı bir mikroişlemci olan büyük ve ultra büyük IC'lere dayalı bilgisayarlar (bir kristal üzerinde on binlerce milyon aktif element).

1. nesil bilgisayarların elektronik donanımı 100-150 metrekarelik bir salonu işgal ettiyse. m, ardından VLSI 1-2 metrekare. cm ve üzerindeki elementler arasındaki mesafe 0.11-0.15 mikrondur (insan saçının kalınlığı birkaç on mikrondur)

5. nesil, günümüzde: birkaç düzine paralel mikroişlemciye sahip bilgi işlem sistemleri.

6. ve sonraki nesiller: ilişkisel bilgi işleme ilkesinin uygulandığı büyük paralellik ve optik-elektronik tabanlı bilgisayarlar; Lafta sinir bilgisayarları.

Bilmek önemlidir:

Birbirini izleyen her nesil, sistem performansını ve depolama kapasitesini bir büyüklük mertebesinden daha fazla aşıyor.

Randevuyla evrensel bilgisayarları, problem odaklı ve uzmanlaşmış olarak ayırt etmek gelenekseldir.

Evrensel büyük hacimli veri işleme ve algoritmaların karmaşıklığı ile karakterize edilen çok çeşitli mühendislik, ekonomik, matematiksel ve diğer sorunları çözmek için tasarlanmıştır.

problem odaklı nispeten küçük miktarlardaki verilerin kaydedilmesi, biriktirilmesi ve işlenmesi, nispeten basit algoritmalar kullanarak hesaplamalar yapılması ile teknolojik süreçlerin (nesnelerin) kontrolü ile ilgili daha dar bir görev yelpazesini çözmek için tasarlanmıştır. Bunlar, sınırlı donanım ve yazılım kaynaklarını içerir.

uzman teknik cihazların (birimlerin) çalışmasını kontrol etmek için belirli görevleri çözmek için tasarlanmıştır. Bunlar denetleyiciler olabilir - bir bilgi işlem sisteminin bireysel düğümlerinin çalışmasını kontrol eden işlemciler.

Boyut ve işlem gücü bilgisayarlar ultra büyük (süper bilgisayarlar, süper bilgisayarlar), büyük, küçük ve ultra küçük (mikro bilgisayarlar, mikro bilgisayarlar) olarak ayrılabilir.

Bilgisayar sınıflarının karşılaştırmalı özellikleri

Seçenekler	Süper bilgisayar			Mikrobilgisayar
Performans, MIPS
RAM kapasitesi, MB
OVC kapasitesi, GB
Bit derinliği

revize ederek işlevsellik bilgisayarlar derecelendirildi:

• işlemci hızı,

  işlemci kayıtlarının bitliği,

  sayıların temsil biçimleri,

  depolama cihazlarının isimlendirilmesi, kapasitesi ve performansı,

  harici cihazların isimlendirilmesi ve teknik özellikleri,

  aynı anda birkaç programı çalıştırma yeteneği (çoklu görev),

  kullanılan işletim sistemleri aralığı,

  yazılım uyumluluğu - diğer bilgisayar türleri için yazılmış programları çalıştırma yeteneği,

  bir bilgisayar ağında çalışma yeteneği

"BİLGİSAYAR BİLGİ TEKNOLOJİLERİ" KURSU

KONU 5a

AĞ BAĞLANTILI BİLGİ TEKNOLOJİSİ

Bilgisayar ağları kavramı

Bir bilgisayar ağı (CS), bilgi işlem ve bilgi işlem işlerini gerçekleştirirken bilgi işlem ve bilgi kaynaklarının etkin kullanımı için telekomünikasyon ile birbirine bağlanan birkaç bilgisayar veya bilgi işlem sisteminden oluşan bir koleksiyondur.

Yerel bir ağda çalışan kişisel bilgisayarlar kullanılarak çözülen görevler:

1. Dosyaların ayrılması. (birçok kullanıcının aynı anda merkezi dosya sunucusunda depolanan aynı dosyayla çalışmasına izin verir);

2. Dosya aktarımı (her boyuttaki dosyayı bir bilgisayardan diğerine hızlı bir şekilde kopyalamanızı sağlar);

3. Bilgi ve dosyalara erişim (bir bilgisayar ağındaki herhangi bir iş istasyonundan uygulama programlarını çalıştırmanıza izin verir);

4. Uygulama programlarının ayrılması (iki kullanıcının programın aynı kopyasını kullanmasına izin verir);

5. Uygulama programlarına eşzamanlı veri girişi (ağ uygulama programları, birkaç kullanıcının bu programların çalışması için gerekli verileri aynı anda girmesine izin verir);

6. Yazıcı, depolama vb.

Küresel olarak, bilgisayar ağları aşağıdaki görevleri çözebilir:

1. İnsan faaliyetinin tüm alanları hakkında bilgi sağlamak;

2. Elektronik iletişim (e-posta, telekonferans vb.).

Şu anda, bilgisayar ağları bölgesel konuma göre şu şekilde bölünmüştür:

1. Yerel bilgisayar ağları, LAN ağları (Yerel Alan Ağı);

2. Bölgesel bilgisayar ağları, MAN ağları (Metropolitan Area Network);

3. Küresel bilgisayar ağları, WAN ağları (Geniş Alan Ağı).

Bir şirket ağı, kural olarak, küresel bilgisayar ağlarının ağ teknolojilerini kullanan bilgisayar ağları tarafından MAN ve WAN merkez ofisi ile birleştirilen küçük, orta ve büyük kurumsal şubelerin LAN ağlarının bölümlerini içerebilen kapalı bir bilgisayar ağıdır. .

Bilgisayar ağları, teknik, yazılım ve bilgi araçlarını içeren karmaşık bir komplekstir.

Teknik araçlar şunlardır:

1. Çeşitli türlerde bilgisayarlar (süper bilgisayarlardan düşük güçlü bilgisayarlara);

2. Bilgi işlem merkezlerini veya ağ sunucularını ve istemci makinelerini birbirine bağlayan taşıma (telekomünikasyon) veri iletim ortamı;

3. Bilgisayarları ulaşım telekomünikasyon ortamına bağlamak ve bir bilgisayar ağının topolojisini düzenlemek için adaptörler (ağ kartı), anahtarlar, hub'lar, ağ geçitleri, yönlendiriciler ve diğer ağ ekipmanları.

Hub (HUB), ağ elemanları arasındaki çatışmaları tanımak ve bunları ortadan kaldırmak ve ayrıca ağ içindeki bilgi akışlarını senkronize etmek için tasarlanmıştır.

Anahtar, bilgi paketlerinin alımını, varış kontrolünü ve yönlendirilmesini sağlayan bir donanım aygıtıdır.

Yönlendirici, birkaç yerel ağ arasındaki ara bağlantıyı organize etmek, bunları daha yüksek düzeydeki ağlarda birleştirmek ve ağ bölümleri arasında bilgi akışlarını dağıtmak için tasarlanmıştır.

Bilgisayar ağı yazılımı üç bölümden oluşur: genel, özel ve sistem yazılımı.

KS'nin genel yazılımı şunları içerir:

1. İşletim sistemi (ağdaki sunucular ve istemci makineler arasındaki iş akışlarının ve verilerin dağıtımından, bireysel ağ sunucularının bağlantı ve bağlantılarının kesilmesinden, ağın koordinasyon dinamiklerinin sağlanmasından sorumludur);

2. Programlama sistemi (istemci / sunucu teknolojisini kullanarak programların derlenmesini, çevrilmesini ve hata ayıklamasını otomatikleştirmek için araçlar içerir);

3. Bakım sistemi (donanım ve yazılım iletişiminin çalışmasını kontrol etmek ve önlemek için bir dizi program).

Bilgisayar ağı mimarisi

Bilgisayar ağlarının mimarisi iki açıdan incelenebilir:

1.CS topolojisinin bakış açısından, yani. ağın fiziksel düzeyde nasıl organize edildiği;

2. COP'nin bilgi kaynaklarına kullanıcı erişiminin organizasyonu, bunların hiyerarşisi, bilgisayarlar arasındaki ilişki, COP'nin bölümleri, bilgi kaynaklarının ağ üzerinden dağılımı gibi konuları içeren mantıksal organizasyonu açısından (sunucular, veritabanları vb.), bir bütün olarak ağ yönetimi vb.

Bilgisayar ağları kurarken, bireysel bilgisayarlar arasındaki bağlantıların fiziksel organizasyonunu seçmek önemlidir, yani. ağ topolojisi. Topoloji, bir LAN üzerindeki fiziksel bağlantıların (veya düğümler arasındaki mantıksal bağlantıların) açıklamasıdır ve hangi düğüm çiftlerinin birbirleriyle iletişim kurabileceğini gösterir.

Aşağıdaki topolojiler en yaygın olanlardır:

1. Veriyolu - düğümleri bir ağa bağlayan bir kablo (bilgisayarlar, bilgisayarlar arasında bilgi alışverişi yapılan ortak bir kabloya (veri yolu) bağlanır, avantajlar ayrı odalarda kablolamanın ucuzluğu ve basitliğidir, dezavantajlar düşük güvenilirliktir. , herhangi bir kusur ortak bir kablo tüm ağı tamamen felç ettiğinden ve aynı zamanda düşük performans, çünkü herhangi bir zamanda yalnızca bir bilgisayar ağa veri iletebilir);

2. Yıldız - ağ düğümleri kablo-ışınları ile merkeze bağlanır (her bilgisayarın ağın merkezinde bulunan bir hub'a ayrı bir kablo ile bağlanmasını sağlar, avantajlar - yüksek güvenilirlik, dezavantajlar - yüksek maliyet);

3. Halka - düğümler kapalı bir eğri ağında birleştirilir (veriler bir halka boyunca bir bilgisayardan diğerine, kural olarak, bir yönde iletilir, eğer bilgisayar verileri "kendi" olarak tanırsa, onları kabul eder) , bu tür ağlar, iletilen bilgilerin kontrolü, tam bir dönüş yapan veriler kaynak bilgisayara döndürüldüğü için kullanılır);

4. Karışık topoloji - yukarıda listelenen topolojilerin bir kombinasyonu.

CS'nin yapısını fiziksel düzeyde belirleyen bir bilgisayar ağının topolojisi ile birlikte, bilgisayar ağının mimarisi, CS'nin kullanıcılar, bilgisayarlar ve kaynakları arasındaki etkileşimin yapısını mantıksal düzeyde belirler. Bu seviyede yönetici, kavramsal olarak hangi kullanıcıların veya kullanıcı gruplarının bilgisayar ağının belirli kaynaklarına (bilgisayarlar, ağ cihazları, dosyalar, vb.) erişme hakkına sahip olduğunu ve bu kaynakların nerede bulunduğunu belirler. Bilgisayar ağı yöneticisi, ağ yönetim araçlarını kullanarak seçilen ilkeyi uygular.

Mantıksal düzeyde, yerel ağlar şunlar olabilir:

1. Eşler arası LAN, tüm bilgisayarların eşit olduğu ve hem kaynakların kullanıcıları (istemcileri) hem de sağlayıcıları (sunucuları) olarak hareket edebildikleri ve diğer düğümlere yerel kaynakların tümüne veya bir kısmına erişim hakkı veren bir ağdır. bunların imhası (dosyalar, yazıcılar, programlar);

2. Özel bir sunucuya sahip LAN. Bilgisayar ağlarının etkin yönetimi için özel bilgisayarlı (adanmış sunucu) ağlar kullanılır.

Bir bilgisayar ağında birçok sunucu vardır, örneğin, yazdırma sunucusu, veritabanı sunucusu, uygulama sunucusu, dosya sunucusu vb. Yukarıda listelenenlerden farklı olarak, bilgisayar ağ sunucusu ağı yönetir ve özellikle üzerinde, CS kaynaklarına erişim politikalarını belirleyen ağ kullanıcılarının hesaplarını içeren veritabanları vardır.

Tahsis edilmiş bir sunucuya sahip bilgisayar ağlarında, iş istasyonları tahsis edilmiş sunuculara bağlanır ve sunucular sırayla etki alanlarına gruplanır.

Etki Alanı (Etki Alanı) - ortak bir güvenlik sistemine sahip bir grup bilgisayar ve çevre aygıtı. OSI'de (bu model aşağıda tartışılmaktadır), "etki alanı" terimi, karmaşık dağıtılmış sistemlerin idari bölümüne atıfta bulunmak için kullanılır. İnternette, bir isim hiyerarşisinin parçası.

Etki alanı ağı organizasyonu şunları sağlar:

1. Merkezi ağ yönetimini basitleştirin;

2. Mevcut ağ parçalarını birleştirerek ağların oluşturulmasını kolaylaştırmak;

3. Kullanıcılara, kayıt yeri ne olursa olsun, bilgi sisteminin tüm sunucularına ve kaynaklarına erişim için ağda tek bir kayıt sağlayın.

Bir bilgisayar ağının mimarisini belirleyen önemli bir faktör, ölçeklenebilirliği ve özellikle etki alanı mimarisidir.

Etki alanlarını birleştirirken, üç ana ilişki modeli ayırt edilmelidir:

1. Ana etki alanının modeli (alanlardan biri ana etki alanı olarak ilan edilir ve tüm ağ kullanıcılarının kayıtları burada depolanır, etki alanlarının geri kalanı kaynak etki alanlarıdır, tüm kaynak etki alanları ana etki alanına güvenir, bu ana etki alanıdır. ana etki alanı, bu mimari iyi ölçeklenmiyor (etki alanı sayısı değişiyor) );

2. Birkaç ana etki alanına sahip bir model (birkaç etki alanı ana olarak bildirilir ve her biri bir ağ kullanıcısı alt kümesinin hesaplarını depolar, etki alanlarının geri kalanı ikincildir, bu model iyi ölçeklenir);

3. Tam güven ilişkileri modeli (ana etki alanı yoktur ve her biri hem hesapları hem de kaynakları içerebilir, bu model keyfi olarak büyük ağlar oluşturmak için çok uygundur, ancak ağ yönetimi için son derece karmaşıktır).

5.3. İnternet \ İntranet teknolojileri

İnternet başlangıçta çok sayıda mevcut yereli birleştiren bir ağ olarak inşa edildi ve daha önce de belirtildiği gibi selefi ARPANET idi. İnterneti yaratma fikri, çoğu çalışamaz hale gelse bile çalışmaya devam edebilecek hataya dayanıklı bir ağ kurma ihtiyacıyla bağlantılı olarak ortaya çıktı. Çözüm, bilgi paketlerinin herhangi bir merkezi kontrol olmaksızın bir düğümden diğerine aktarılabileceği bir ağ yaratmaktı. Ağın ana kısmı kapalıysa, paketler hedeflerine ulaşana kadar ağ üzerinden kendi başlarına seyahat etmelidir. Aynı zamanda, ağ olası paket iletim hatalarına karşı yeterince sağlam olmalıdır, yani. paket kontrol mekanizmasına sahiptir ve bilgi iletiminin izlenmesini sağlar.

İnternetin temeli, TCP/IP (İletim Kontrol Protokolü/İnternet Protokolü) protokol yığınıdır. TCP, gönderen bilgisayarda, gönderilen mesajı datagram adı verilen parçalara ayırmayı, mesajı gelen bilgisayardaki mesajı gelen datagramlardan doğru sırayla geri yüklemeyi ve iletilmemiş veya hasarlı datagramları yeniden göndermeyi sağlar. IP, bireysel datagramların adresine yönlendirme ve teslim etme işlevlerini yerine getirir. TCP / IP yığını orijinal olarak ARPANET için geliştirildi ve paket anahtarlamalı bir ağ için deneysel bir protokol olarak kabul edildi. Deney olumlu bir sonuç verdi ve bu protokol ticari operasyona kabul edildi ve birkaç yıl içinde daha da genişletildi ve geliştirildi. 1983 yılında ABD Savunma Bakanlığı internet teknolojisine geçişi duyurdu. Bu, bundan böyle WAN'a bağlı tüm bilgisayarların TCP/IP yığınını kullanması gerektiği anlamına geliyordu.

TCP / IP'nin İnternet'in temeli olarak seçilmesinin birçok nedeni vardır. Bu, her şeyden önce, hem yerel hem de küresel ağlarda belirtilen protokollerle çalışma yeteneğidir. Ayrıca bu protokoller, farklı işletim sistemlerini çalıştıran bilgisayarların etkileşimini sağlar.

Yukarıda belirtildiği gibi, IP'nin rolü mesaj paketlerini yönlendirmektir. Yerel ağlar arasında yönlendirme IP adreslerine göre yapılır. IP adresi, bilgisayarların ve yönlendiricilerin yapılandırılması sırasında ağ yöneticisi tarafından atanır. Bir IP adresi iki bölümden oluşur: yerel ağ numarası ve içindeki ana bilgisayar numarası. Ana bilgisayar, bilgisayar veya yönlendirici gibi IP adreslerini iletebilen ve alabilen bir ağ varlığıdır.

İnternetin ayrılmaz bir parçası olarak yerel ağın numarası, İnternet İnternet Ağı Bilgi Merkezi'nin (InterNIC) özel bir bölümünün tavsiyesi üzerine atanır. Tipik olarak, InterNIC'den gelen adres aralıkları, İnternet hizmetleri - sağlayıcıları tedarikinde yer alan özel kuruluşlar tarafından elde edilir. İkincisi, IP adreslerini aboneleri arasında dağıtır. Yönetici, yerel ağdaki ana bilgisayar numarasını keyfi olarak atar. Bir IP adresi 4 bayt uzunluğundadır ve genellikle her bir baytın değerini noktalarla ayrılmış olarak ondalık gösterimde temsil eden dört sayı olarak yazılır (örneğin, 128.9.1.28). Tüm IP adresleri ve dolayısıyla İnternet'e bağlı ağlar dört sınıfa ayrılır: A sınıfı, B sınıfı, D sınıfı ve E sınıfı. 126. Ama içlerindeki host sayısı 16.777.216. B sınıfı 65.536 network ve aynı sayıda hosta sahip. C Sınıfı, 16.777.216 ağı ve her ağda yalnızca 256 bilgisayarı tanımlar. D Sınıfı ağlar özel bir sınıftır, yani. bu tür IP adresleri belirli ağlara atanır ve E sınıfı ileride kullanılmak üzere ayrılmıştır.

İnternet üzerinde çalışırken ağların sayısal adreslemelerini kullanmak son derece sakıncalı olduğu için sayılar yerine alan adı adı verilen sembolik adlar kullanılır.

Etki alanı, tek bir adla birleştirilmiş bir bilgisayar grubudur. Sembolik adlar, bir adı hatırlamak her zaman dijital bir adresten daha kolay olduğundan, kullanıcının İnternet'in siber alanında daha iyi gezinmesini sağlar. Adları dijital bir adrese dönüştürmek için, uygulanması için özel bir ağ protokolü DNS'nin oluşturulduğu özel bir DNS (Alan Adı Sistemi) sistemi geliştirildi. Ayrıca ağda özel bilgi alma bilgisayar-sunucuları (DNS sunucuları) oluşturulmuştur. DNS sunucuları, İnternet üzerinden iletilen sembolik adresler ile fiziksel sayısal IP adresleri arasında bire bir yazışma sağlar. Her etki alanının kendi DNS sunucusu olmalıdır. Sonuç olarak, İnternet üzerinde, etki alanlarının ana bilgisayar adlarını (alt etki alanlarını) depolayan çok sayıda DNS sunucusu çalışır. Sayısal bir IP adresi gibi, sunucu adı, etki alanında adlara dayalı bir hiyerarşi oluşturmanıza yardımcı olmak için noktalarla ayrılır. Bir isim oluşturma kurallarına göre, hiyerarşi sağdan sola ayarlanır. Örneğin, www.microsoft.com'da üst düzey etki alanı com'dur. Adına göre, kuruluşun profili veya konumu hakkında bilgi alabilirsiniz. Altı üst düzey alan şu şekilde tanımlanır: hükümet kuruluşları için gov, askeri kuruluşlar için mil, eğitim kuruluşları için edu, ticari kuruluşlar için com, topluluk kuruluşları için org, ağ hizmeti sağlayıcıları için net, genellikle bölgesel ağ kuruluşları için.

Ayrıca, dünyadaki tüm ülkelerin, o ülkenin üst düzey alanını temsil eden kendi sembolik adları vardır. Örneğin, by-Belarus, de-Germany, us-USA, ru-russia, vb.

Ders: Bilgisayar ve bilgisayar ağlarının mimarisi

Bilgisayar Mimarisi

Bilgisayarların mimarisi, tüm bileşenleri ve çalışma prensipleri olarak anlaşılır. Birkaç bilgisayarı birbirine bağlarsak, hazır bir bilgisayar ağı elde edebiliriz.

Bir bilgisayar ağı oluşturmak için gerekli olan iki ana bileşen vardır:

1. Ağ oluşumu için özel ekipman;

2. Tüm bilgisayarların birlikte çalışmasını sağlayan yazılım.

Bilgisayar ağıözel ekipmanlarla birbirine bağlanan, özel programlar tarafından kontrol edilen ve böylece bir bilgisayar ağında depolanan bilgilerin değişimini ve genel kullanımını sağlayan birkaç bilgisayar olarak adlandırılır.

iletişim hattı Bilgisayarları bir bilgisayar ağına bağlayabilen bir ortamdır, bilginin iletildiği iletişim hatları aracılığıyladır.

Bazı bilgiler doğrudan bazı aboneler arasında iletilirse. Daha sonra bir iletişim kanalı aracılığıyla gerçekleşir. Birleşik iletişim hatları kanallardır. Bir iletişim hattı birkaç iletişim kanalına ait olabilir.

Bilgisayar ağları yerel (sahada, işletmede), bölgesel (belirli bir bölgeye ait), küresel ağlar olabilir.

Bilgisayar ağı türleri

Yerel, bölgesel ve küresel ağın ne olduğuna daha yakından bakalım.

yerel ağ Birbirinden kısa bir mesafede bulunan, genellikle bir binanın veya hatta bir katın topraklarında bulunan bilgisayarları birleştiren bir ağdır.

Bu ağın en büyük avantajı, tüm bilgisayarların kısa bir mesafede olmasıdır, bu da bilgi aktarım hızını arttırır ve ayrıca böyle bir ağın yeteneklerini genişletir.

Belirli bir ağ, kullanıcıları uzun mesafelerde birbirine bağlarsa, böyle bir ağ denir. küresel.

Bu tür ağlar için, bazıları başlangıçta başka amaçlar için kullanılan (örneğin, telefon veya telgraf hatları) çok çeşitli iletişim hatları kullanılır. Ancak modern yaklaşım sayesinde neredeyse tüm bağlantı hatlarının yerini radyo veya optik fiber almıştır.

Birkaç yerel ağ tek bir ağda birleştirilirse, buna denir. bölgesel.

Bu ağlar bir şehrin, ilçenin veya bölgenin tüm yerel ağlarını birleştirir.

Ayrıca orada kurumsal ağlar- iş bilgilerinin değişimi için aynı kuruluş veya sektördeki bilgisayarları birbirine bağlayan ağlar.

Bu tür ağlar için bilgisayarların aynı binada bulunması gerekmez.

Ağ mimarisi Ağı incelemenize izin veren bir dizi parametre, kural, protokol, algoritma, haritadır.

Protokol Bir ağ üzerinden iletilebilecek veri türleri için atamaları üstlenen bir dizi kuraldır.

Ağ topolojisi

Ağ topolojisi Bilgisayarların bağlı olduğu yerleri ve bunların düğümlerini açıklayan bir plandır.

Bilgisayarların sayısı, bilgisayarlar arasındaki mesafenin ne olduğu, hangi parametrelerin kullanıldığı ve diğer birçok özelliğe göre belirlenen çeşitli topoloji türleri vardır.

Birkaç ana topoloji türü vardır: "Nokta", "Bus". "Yüzük", "Yıldız".

"Puan"

Point teknolojisi, iki bilgisayarı seri halinde birleştirir.