2.8. Средства объединения ПЭВМ

 ПЭВМ могут использоваться в четырех режимах (четырьмя способами):

1)      как автономные вычислительные установки;

2)      в качестве интеллектуальных терминалов больших и мини ЭВМ;

3)      в составе сетей ЭВМ;

4)      в качестве пассивных терминалов многопользовательских систем.

Наиболее простым и доступным является автономный режим, когда пользователь

работает на ПЭВМ независимо от кого-либо и решает свои задачи без использования посторонних (дополнительных) вычислительных ресурсов. В этом случае пользователь «варится в своем собственном соку», а обмен информацией с другими машинами осуществляется только с помощью съемных (сменных) внешних носителей информации. Такой режим использования ПЭВМ отвечает отнюдь не всем приложениям, а только наиболее простым и не являющимся ресурсоемкими.

Второй вариант использования ПЭВМ состоит в подключении последних к большим или мини ЭВМ в качестве интеллектуальных терминалов. В этом случае на ПЭВМ возлагается реализация функций взаимодействия с пользователем, первичной обработки вводимых данных и окончательной подготовки результатов решения задач  к задаче пользователю. Центральная же ЭВМ будет выполнять остальные ресурсоемкие задачи, в частности требующие большого объема вычислений  или большого объема внешней памяти. Использование ПЭВМ в качестве интеллектуальных терминалов в последнее время стало очень популярным,  что объясняется тремя факторами:

1)      дружественностью интерфейса ПЭВМ с пользователем;

2)      возможностью разгрузки центральной ЭВМ от выполнения вспомогательных действий;

3)      низкой стоимостью, естественно, целесообразно подключить несколько интеллектуальных терминалов.

 Наиболее перспективным для многих приложений является использование ПЭВМ в составе вычислительной сети. При этом несколько ПЭВМ, а возможно, и ЭВМ других классов, соединяются вместе посредством каналов связи и аппаратуры сопряжения с ними для обмена информацией. Объединение ПЭВМ в сеть служит достижением следующих целей:

1)      повышению эффективности использования дорогостоящих и уникальных аппаратных  программных и информационных ресурсов (путём их разделения между различными пользователями);

2)      обеспечению взаимодействия различных пользователей сети (электронная почта).

Вычислительные сети делятся на глобальные и локальные.

Каналами связи в глобальных сетях служат в основном телефонные линии связи. Так как по телефонным линиям могут передаваться только сигналы с частотой звукового диапазона, необходимо обеспечить преобразование цифровых сигналов (логические уровни 0 и 1) в сигналы звуковой частоты. Преобразование цифровой информации в аналоговую форму производится специальным устройством, называемым модулятором. Обратное преобразование, которое производится при приёме на другом конце линии т.е. восстановление информации в ее первоначальной цифровой форме, осуществляется другим устройством, называемым демодулятором. Поскольку при двусторонней связи нужны оба вида преобразования, то для их выполнения используются устройства, сочетающие в себе функции модулятора и демодулятора, для краткости именуемые модемами.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) связывает ряд ЭВМ, в частности ПЭВМ, находящихся в одной локальной зоне, ограниченной, например, одним или несколькими рядом расположенными зданиями, каким-либо радиусом или одной организацией. Существенное отличие ЛВС от глобальной сети состоит в том, что при передаче информации не требуется преобразования из цифровой формы её представления в аналоговую и наоборот, т.е. информации между ПЭВМ передаётся непосредственно в цифровом виде по кабелям. Длина кабелей может достигать нескольких километров. Линии связи ЛВС обладают гораздо большей пропускной  способностью по сравнению с телефонными линиями. ПЭВМ подключается к сети обычно через адаптер последовательного интерфейса RS232C. ЛВС могут подсоединяться к глобальной сети через машины-шлюзы.

Целесообразность использования ЛВС объясняется тем, что персональный помощник человека работающего в коллективе, должен входить в «коллектив» помощников. В данном случае немаловажное значение имеет электронная почта. Совместное  использование ресурсов сохраняет свое значение. Например, одному пользователю слишком дорого обойдётся наличие в ПЭВМ НЖМД емкостью 1 Гбайт ,высококачественного лазерного принтера и высокоточного графопостроителя. Коллектив же пользователей может и должен позволить себе такую роскошь, обеспечив доступ к этим ресурсам каждого своего члена.

ЛВС на базе ПЭВМ выгодно отличается от сетей мини- и больших ЭВМ по ряду технико-экономических показателей, таких, как стоимость, просмотра внедрения и эксплуатации и др. Это объясняется, в первую очередь, тем, что ПЭВМ по своим возможностям начинает превосходить мини- и даже большие ЭВМ, а по стоимости они на один-два порядка дешевле последних.

К числу важнейших характеристик ЛВС относятся:

1)      топология сети;

2)      количество ПЭВМ, способны работать в сети;

3)      максимально допустимое удаление ПЭВМ друг от друга;

4)      типы ПЭВМ, входящих в сеть (в зависимости от этого различают однородные и неоднородные ЛВС);

5)      используемые ПО;

6)      надежность ЛВС, определяемая ее способностью сохранять работоспособность при выходе из строя отдельных ПЭВМ и линии связи, что во многом зависит от топологии сети и ПО;

7)      передающая среда, под которой понимают физическую среду, обеспечивающую передачу информации с помощью электрических или световых сигналов;

8)      метод доступа, представляющий собой по сути дела совокупность принципов функционирования ЛВС, выбор которого определяется типологией сети;

9)      протокол, являющийся совокупностью правил регламентирующих формат и процедуры обмена информации между узлами сети.

Топология определяет структурную организацию связей между узлами ЛВС (ПЭВМ). Различают шинную (магистральную), звездообразную, древовидную, кольцевую и полную (многосвязную) топологию (см. рис. 2.13). Возможны и смешанные(гибридные) варианты. В ЛВС ПЭВМ обычно используется кольцевая или шинная топология.

Рис.2.13. Основные топологические структуры ЛВС:

а - шинная (магистральная);  б – звездообразная;

в – древовидная; г – кольцевая; д – полная(многосвязная)

В качестве примера охарактеризуем наиболее совершенную локальную сеть Ethernet, имеющую шинную тополологию. Спецификация этой сети разработано совместно фирмами DEC, Intel и Xerox. В ней обеспечивается скорость передачи данных 10 Мбит/ с. В качестве линий связи применён коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Он обычно прокладывается в желобах или фальшпотолках отрезками длиной не более 500 м . Одна сеть Ethernet может содержать любое число таких отрезков, соединенных повторителями, при условии, что между двумя ПЭВМ существует один соединяющий их путь и этот путь содержит не более двух повторителей (не более 1500 м кабеля).

Другими известными ЛВС ПЭВМ с шинной топологией являются

-Cluster/One фирмы Nectar Systems (США)- одна из первых ЛВС ПЭВМ;

-Omni net фирмы Corves Systems – одна из наиболее популярных в настоящее время ЛВС ПЭВМ;

-PC NET фирмы IBM;

-Cheaper net – упрощенный вариант сети Ethernet.

Применяют также следующие ЛВС ПЭВМ со звездообразной топологией:

-PLAN 4000 фирмы  Nectar Systems , позволяющая объединять ПЭВМ различных типов и

обеспечивающая выход на глобальные сети и большие ЭВМ;

-Star LAN фирмы AT&T Information Systems (США).

Наиболее типичным представителем ЛВС ПЭВМ с кольцевой технологией является сеть Token –Ring Network фирмы IBM.

Каждый узел ЛВС ПЭВМ является рабочей станцией, в качестве которой выступает персональный компьютер. Он должен иметь свою ОС, а также копию сетевой ОС. Каждая из ПЭВМ , объединенных в сеть , способна принимать участие в обработке информации. Обычно наиболее мощная машина в сети играет роль файл-сервера, храня  все используемое многими пользователями ПО на жестком диске в единственном экземпляре. Каждый из пользователей может загрузить на выполнение в свою рабочую станцию любой из программных продуктов, записанных на файл-сервере.

Вообще сервером называют узел вычислительной сети, обычно локальной, в котором обеспечивается обслуживание сетевых терминалов (рабочих станций) путем управления распределением дорогостоящего ресурса совместного пользования. Для файл-сервера роль такого ресурса играет внешняя память и хранимая в ней информация.

В отличие от ЛВС многопользовательская система представляет собой единственную (обычно мощную) ПЭВМ и несколько пассивных терминалов, способных только вводить и выводить информацию. Конечно, роль таких терминалов могут играть ПЭВМ, но тогда их ресурсы будут использоваться  неэффективно. Вся обработка в многопользовательской системе осуществляется на единственной машине.

Предпочтение многопользовательской  системе можно отдать в тех случаях, когда:

-экономия денежных средств является важным фактором;

-общее число пользователей невелико и в последующем меняться не будет;

-требуется только доказать централизованная обработка данных.