Нормированные характеристики сравниваемых сетей связи

По итогам сравнения, выбираем сеть ADSL.

Далее выберем ADSL модем.

Таблица П3.4

Параметры сравнения ADSL модемов

Таблица П3.2

Шкала перевода качественных характеристик в количественные

Таблица П3.3

Нормированные характеристики сравниваемых модемов

Соответственно, выбираем ADSL модем D-link DSL-2540U.

Приложение 4. Принципы построения производительных и отказоустойчивых сетей

Принципы построения производительных сетей

Существуют различные методы увеличения производительности сетей, основанные как на улучшении технических характеристик устройств, входящих в сеть, так и на различных методах дублирования и параллельной обработки.

Увеличение тактовой частоты процессора

Под тактовой частотой понимается частота синхросигнала, порождаемого кварцевым осциллятором. Она определяет количество переходов логических элементов процессора из состояния 1 в состояние 0 или наоборот. Соответственно, количество операций, выполняемых процессорами одинаковой архитектуры за одну секунду, прямо пропорционально тактовой частоте, на которой они работают. Современные коммерческие процессоры работают на частоте ~ 3 ГГц. Максимальная частота коммерческого процессора была достигнута на машине IBM zEnterprise 196 и составила 5.2 ГГц. Препятствием для дальнейшего увеличения тактовой частоты является конечное время протекания переходных процессов в логических элементах, а также возрастающее рассеивание энергии.

Сравнение двух процессоров различной архитектуры по их тактовой частоте является некорректным, т.к. за один так на них может выполняться разное количество операций.

Применение производительной архитектуры ядра процессора

Современные архитектурные решения направлены на распараллеливание вычислительного процесса, обеспечивающее увеличение количества операций, выполняемых за один такт.

1. Конвейерная архитектура

Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды из ОЗУ, дешифровка команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера. При отсутствии конвейера выполнение команды займёт n единиц времени и для исполнения m команд понадобится  единиц времени; при использовании конвейера (в самом оптимистичном случае) для выполнения m команд понадобится всего лишь n + m единиц времени.

1. RISC-архитектура - вычисления с упрощённым набором команд (в литературе слово «reduced» нередко ошибочно переводят как «сокращённый»). Архитектура процессоров, построенная на основе упрощённого набора команд, характеризуется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистров, операций типа регистр-регистр, а также отсутствием косвенной адресации. Упрощение набора команд призвано сократить конвейер, что позволяет избежать задержек на операциях условных и безусловных переходов. Однородный набор регистров упрощает работу компилятора при оптимизации исполняемого программного кода. Кроме того, RISC-процессоры отличаются меньшим энергопотреблением и тепловыделением.

2. Суперскалярная архитектура - способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт процессора путем увеличения числа исполнительных устройств. Появление этой технологии привело к существенному увеличению производительности. В то же время существует определенный предел роста числа исполнительных устройств, при превышении которого производительность практические перестает расти, а исполнительные устройства простаивают.

Увеличение объема и пропускной способности оперативной памяти

Современные стандарты оперативной памяти поддерживают скорость обмена данными до 19200 Мбайт/с. В системах, требующих большого объема памяти, используется динамическая оперативная память DRAM. Современные серверы поддерживают до 192 ГБ оперативной памяти. Современные коммерческие процессоры для домашних станций поддерживают до 3-х каналов памяти (Intel Core i7).

Использование многопроцессорных систем

В многопроцессорной системе все центральные процессоры могут быть равными, или некоторые могут быть зарезервированы для особых целей. Комбинация конструктивных соображений программного обеспечения аппаратной и операционной системы определяет симметрию в данной системе. Например, аппаратные или программные соображения могут потребовать, чтобы только один центральный процессор отвечал на все аппаратные прерывания, тогда как вся другая работа в системе может быть распределена одинаково среди процессоров; или выполнение кода привилегированного режима может быть ограничено только одним процессором (или определенным процессором, или только один процессор за один раз), тогда как код непривилегированного режима может быть выполнен на любой комбинации процессоров. Часто многопроцессорные системы проще проектировать, если введены такие ограничения, но они имеют тенденцию быть менее эффективными чем системы, в которых используются все центральные процессоры.

Многопроцессорные системы с сильной связью содержат несколько процессоров, которые подключены на шинном уровне. Эти процессоры могут иметь доступ к центральной разделяемой памяти, или могут участвовать в иерархии памяти и с локальной и с разделяемой памятью. Многопроцессорные (многоядерные) чипы, включает больше одного процессора, помещённого в однокристальную схему, и могут считаться самой предельной формой многопроцессорной обработки с сильной связью. Мэйнфреймовые системы со множеством процессоров — часто являются системами с сильной связью.

Многопроцессорные системы с гибкой связью, часто называемые кластерами, основаны на множественных автономных одиночных или двойных компьютерах, связанных через высокоскоростную систему связи.

Системы с сильной связью имеют тенденцию быть намного больше энергоэффективными, чем кластеры.

Построение многодисковых систем

Поскольку значительно улучшить технологические параметры магнитных дисков уже невозможно, приходится искать другие пути, и один из них - параллельная обработка. Если распределить блок данных по N дискам некоторого массива и обеспечить возможность одновременно считывать с них информацию, то этот блок удастся считать в N раз быстрее (без учета времени формирования блока). Поскольку все данные передаются параллельно, это архитектурное решение называется массивом с параллельным доступом. Такие массивы обычно используются для приложений, требующих передачи порций данных большого размера.

Принципы построения отказоустойчивых сетей

Использование источников бесперебойного питания

ИБП — источник вторичного электропитания, автоматическое устройство, назначение которого обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы.

Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до одного часа) время продолжить работу. Кроме компьютеров, ИБП обеспечивают питанием и другую электрическую нагрузку, критичную к наличию питания с нормальными параметрам электропитающей сети, например схемы управления отопительными котлами. ИБП способен корректировать параметры (напряжение, частоту) выходной сети. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии (например, дизель-генератором).

Важными показателями, обуславливающими выбор схемы построения ИБП являются время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей и время работы от аккумуляторной батареи.

Необходимость использовать стабилизаторы напряжения обусловлена экономическими причинами:

1. Суммарные потери из-за утраты информации и понижения производительности в компьютерных системах банков, страховых компаниях, проектных и исследовательских фирмах из-за нестабильного электропитания могут многократно превышать стоимость используемого оборудования;

2. К затратам на ремонт оборудования и аппаратуры добавляются иногда значительные финансовые потери вызванные простоем оборудования, невыполнением условий договоров и контрактов и т.п.

При этом современные блоки питания домашних компьютеров сравнительно надежно защищают ЭВМ от перепадов напряжения, делая выход оборудования из строя крайне маловероятной. Поэтому в домашних условиях использовать ИБП невыгодно.

Для увеличения отказоустойчивости системы бесперебойного питания, возможно параллельное включение нескольких ИБП.

Таблица П4.1