НН Трушин Информатика (стр. 5 из 37)

Устройства памяти служат для приема информации от других устройств, ее хранения, а также для передачи информации в другие устройства ЭВМ. Память большинства ЭВМ состоит из двух частей: основной и внешней.

Основная память современных ЭВМ строится на полупроводниковых элементах и включает в себя оперативные и постоянные запоминающие устройства (ОЗУ, ПЗУ). ОЗУ может хранить информацию, когда ЭВМ работает. ПЗУ является энергонезависимым: информация в нем сохраняется и при выключении ЭВМ. Устройства внешней памяти чаще всего строятся на магнитных и оптических носителях информации.

Память ЭВМ характеризуется двумя главными параметрами: емкостью и быстродействием. Память разбивается на фиксированные участки малого размера, называемые ячейками. Номер такой ячейки называется адресом памяти. Объем памяти ЭВМ измеряется в байтах, каждый байт состоит из восьми двоичных разрядов – битов. Информация в оперативной памяти существует, только когда ЭВМ работает. При выключении ЭВМ содержимое оперативной памяти исчезает. Постоянные запоминающие устройства и внешняя память позволяют хранить информацию сколь угодно долгое время.

Рис. 1.2. Классическая структура ЭВМ

Арифметико-логическое устройство процессора выполняет переработку информации, над которой могут производиться как арифметические, так и логические операции. В каждой операции участвуют несколько специальных ячеек памяти, находящихся внутри самого процессора и называемых регистрами. Во время работы АЛУ вырабатывает также управляющие сигналы, необходимые для управления работой процессора и других частей ЭВМ.

Разрядность регистров (8, 16, 32, 64 и более бит) является одной из главных характеристик процессора ЭВМ. Другой важной характеристикой процессора является максимальный объем адресуемой памяти. Так, например, самые массовые микропроцессоры для ПЭВМ Pentium III и Celeron фирмы Intel имеют 32-разрядные регистры, а максимальный объем адресуемой ими основной памяти составляет 64 Гбайта.

Устройство управления процессора управляет процессом работы ЭВМ. Оно содержит микропрограммы работы процессора и работает в соответствии с заданной программой, состоящей из последовательности команд процессора. Для выполнения программы ее нужно поместить в оперативную память, а затем инициировать выполнение первой команды. Команды в оперативной памяти располагаются последовательно, одна за другой.

Программа на машинном языке состоит из последовательности двоичных чисел. В зависимости от назначения эти числа могут интерпретироваться либо как команда процессора, либо как адрес ячейки памяти, либо как данные. Команды, адреса и данные хранятся одинаково в единой области памяти.

Устройства ввода служат для ввода в память программ и данных. Устройства вывода предназначены для вывода результатов вычислений и приведения этих результатов в удобную для пользователя форму.

1.6. Сети ЭВМ

История сетей ЭВМ начинается в 60-х годах. Первая локальная сеть ЭВМ была разработана в 1964 году в Ливерморской лаборатории (США). В январе 1969 года в США была запущена первая глобальная сеть, которая связала между собой четыре компьютера в разных концах страны. Этот проект разрабатывался начиная с 1968 года, Агентством по перспективным исследованиям в рамках исследований Министерства обороны США. Эта сеть получила наименование ARPA, или ARPANET. Сеть ARPA стала развиваться и в 1971 году она уже насчитывала 15 узлов. В 1973 году сеть стала международной, связав компьютеры разных стран. Таким образом, сеть ARPA стала прародительницей всех современных глобальных компьютерных сетей, в том числе и Internet.

Технология сетей ЭВМ является одной из интенсивно развивающихся отраслей информатики. Большую роль в распространении сетевых технологий сыграли соответствующие международные стандарты, разработанные Международной организацией по стандартизации (ISO), Международным телекоммуникационным союзом (ITU), Международным институтом инженеров в области электротехники и электроники (IEEE), Американским национальным институтом стандартов (ANSI), Европейской ассоциацией производителей компьютеров (ECMA).

Если большие ЭВМ, к которым подключено множество терминалов (терминал – дисплей с клавиатурой) для одновременного обслуживания многих пользователей в режиме разделения времени, используют принципы, концентрации и централизации вычислительных ресурсов для обеспечения высокой производительности и технико-экономической эффективности, то сети ЭВМ предоставляют пользователям распределенную обработку информации и находят источники эффективности в преимуществах децентрализации. Это стало возможным благодаря появлению мини- и микроЭВМ, значительному снижению их стоимости, повышению надежности компьютерной аппаратуры и удешевлению затрат на ее техническое обслуживание. В этой связи удельная обработка информации ("на местах") оказалась экономически оправданной.

В общем случае под сетью ЭВМ подразумевается группа вычислительных машин, соединенных между собой при помощи специальной аппаратуры, обеспечивающей обмен данными между любыми машинами данной группы. Компьютер, подключенный к сети, образует узел сети и обычно называется абонентскойстанцией. Некоторые компьютеры используются как управляющие центры в сети или как концентраторы данных, и их обычно называют серверами.

По сравнению с адекватной по вычислительной мощности совокупностью автономно работающих ЭВМ сеть имеет ряд следующих преимуществ:

- обеспечение распределенной обработки больших массивов данных и параллельной обработки многими ЭВМ;

- возможность создания объемных распределенных баз данных, размещаемых в памяти многих ЭВМ;

- возможность обмена большими массивами информации между ЭВМ, удаленными друг от друга на значительные расстояния;

- коллективное использование дорогостоящих программных (библиотек программ и баз данных) и аппаратных ресурсов (запоминающих, печатающих, телекоммуникационных и других устройств);

- предоставление большего перечня услуг: доступ к файловым серверам и электронным доскам объявлений (BBS), обмен файлами, электронная почта

(E-Mail), телеконференции, дистанционное обучение и многое другое;

- повышение эффективности использования средств вычислительной техники за счет более интенсивной и равномерной их загрузки, а также повышение надежности обслуживания запросов пользователей;

- возможность оперативного перераспределения вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей, а также резервирования этих мощностей и средств передачи данных на случай выхода из строя отдельных элементов сети;

- сокращение расходов на приобретение и эксплуатацию средств вычислительной техники за счет коллективного их использования;

- облегчение работ по совершенствованию технических, программных и информационных средств.

Сети ЭВМ характеризуются многими техническими параметрами. Основными классификационными признаками сетей ЭВМ являются:

• размеры обслуживаемой территории (локальные, региональные, глобальные сети);

• максимальное количество ЭВМ или пользователей, которые могут одновременно работать в сети;

• скорость передачи информации между узлами сети;

• топология сети – конфигурация линий связи, проложенных между узлами сети ("магистраль", звезда", "кольцо", "дерево" или их композиции);

• организация канала связи (сети коммутации каналов, сообщений, пакетов и интегральные);

• наличие или отсутствие центрального управления в сети (сети одноранговые или с выделенным сервером);

• метод доступа компьютеров к сети (временное разделение, предупреждение или разрешение конфликтов);

• виды используемых линий связи (выделенная или арендуемая телефонная линия, прямое кабельное соединение, радиоэфир и другие);

• тип используемого сетевого программного обеспечения и степень его однородности (гомогенные и гетерогенные сети);

• тип протокола связи – совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией между узлами сети.

Каналами связи в глобальных сетях служат в основном телефонные линии. Так как по телефонным линиям могут передаваться в основном сигналы с частотой звукового диапазона, необходимо обеспечить преобразование цифровых сигналов, используемых от ЭВМ, в сигналы звуковой частоты. Преобразование цифровой информации в аналоговую форму (процесс модуляции) и обратно (процесс демодуляции) производится специальным устройством – модемом (модулятор–демодулятор). При передаче информации в локальных сетях ЭВМ не требуется преобразование ее из цифровой формы в аналоговую и наоборот. Поэтому информация в локальных сетях передается непосредственно в цифровом виде по кабелям.

Широкую популярность в компьютерном мире получили локальные сети ПЭВМ, имеющие магистральную (шинную) топологию, использующие сетевую аппаратуру, совместимую со стандартами Ethernet, и работающие под управлением сетевых операционных систем из семейств NetWare, Windows NT или UNIX. В качестве линий связи в локальных сетях используются коаксиальные кабели, кабели из витых проводов и оптоволоконные кабели.

Особое место в компьютерном мире занимает международная глобальная компьютерная сеть Internet, которая стала началом новой эпохи в информатике. В основе сети – система серверов, связь между которыми обеспечивается общедоступными каналами связи (телефонными, спутниковыми и другими). Интенсивное развитие Internet началось с 1989 года после создания технологии "всемирной информационной паутины" WWW (World Wide Web), а с 1995 года начался настоящий бум Internet, превративший эту сеть в самое крупное, динамичное, доступное и универсальное средство массовой коммуникации. Internet – это самый массовый и оперативный источник информации, крупнейший в мире источник развлечений, средство общения, пространство для бизнеса, инструмент для рекламы, а также необъятное поле для творчества.