LectOS1po12 (1085769), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Метод имитационного моделирования подразумевает разработку машинной модели оцениваемой системы. Разработанная модель, называемая имитационной моделью (ИМ), затем исполняется на какой-либо существующей ЭВМ, называемой в данном случае инструментальной ЭВМ (ИВМ), причем поведение ИМ, выполняемой на ИВМ, отражает с той или иной степенью адекватности поведение моделируемой ЭВМ или ВС в целом. Понятие адекватности является фундаментальным в моделировании вообще и в имитационном моделировании в частности; под адекватностью понимается мера соответствия между моделируемым и моделирующим объектами. Задача достижения высокого уровня адекватности является одной из главных в процессе создания ИМ. Имитационное моделирование приобрело особую популярность при создании ВС и комплексов ПО высокой сложности, в особенности в тех отраслях науки и техники, где проведение экспериментов связано со значительными финансовыми расходами и/или риском для здоровья или жизни людей, например, в авиации, космонавтике, управлении ядерными реакторами и т.д.

Имитацинное моделирование может производиться на различном уровне: уровне моделирования работы микросхем на физическом уровне, уровне моделирования регистровых передач, уровне моделирования архитектуры ЭВМ и в целом ВС и используемой в ней системы команд. Используя в ИМ именно этот уровень моделирования, оказывается возможным, например, провести почти полностью комплексную отладку ПО весьма сложных систем реального времени на этих ИМ, обеспечивая при этом значительную - в несколько раз - экономию финансовых и людских ресурсов и при этом существенно повышая качество отработки аппаратуры и ее ПО.

К недостаткам метода имитационного моделирования следует отнести достаточно высокие требования к квалификации разработчика ИМ и относительно большое время создания ИМ, хотя при этом необходимо отметить, что трудозатраты на создание ИМ все же в несколько раз меньше трудозатрат на создание самой ВС и ПО для нее. Несмотря на эти недостатки, имитационные модели, как видно из приведенной выше таблицы, оказались наиболее эффективным средством для исследования производительности ВС и их ПО.

6. Измерительные мониторы

Измерительные мониторы (ИМн) могут быть аппаратными, аппаратно-программными и программными. Аппаратные ИМн широко использовались в период 60-х - 80-х г.г., однако в настоящее время они используются достаточно редко, так как при нынешнем уровне развития микроэлектроники их подключение к нужным точкам ВС стало в большинстве случаев весьма затруднительно, а то и совсем невозможно. Основным способом использования аппаратно-программных ИМн является возбуждение сигнала какого-либо аппаратного прерывания при возникновении наблюдаемого события, а затем обработка этого прерывания с помощью программы-обработчика этого прерывания. Наибольшее распространение в настоящее время получили программные ИМн благодаря простоте своего подключения к эксплуатируемому на ВС штатному ПО. Некоторые фирмы-разработчики ПО выпустили коммерческие ИМн; примером является анализатор WindView динамического поведения системного и прикладного ПО для ОС реального времени VxWorks, с помощью которого весьма эффективно производить отладку ПО, разработанного для работы в среде этой ОС, а также исследовать поведение в целом самой разработанной системы реального времени.

Лекция N 8

Локальные вычислительные сети

В настоящее время широкое распространение получили вычислительные сети, являющиеся эффективным средством распределенной обработки данных. Некоторым условным образом сети можно разделить на локальные вычислительные сети (ЛВС), городские, или региональные сети и глобальные сети, объединяющие абонентов страны, континента и всего мира, например, сеть Internet.

Очевидно, что наиболее распространенными из них являются ЛВС, и поэтому именно они будут предметом настоящего рассмотрения, хотя основные принципы их работы действуют также в городских и глобальных сетях. Существует много различных определений ЛВС, но общим в них является тот фактор, что ЛВС - это набор аппаратных и программных средств, обеспечивающих соединение ЭВМ и их периферийных устройств (ПУ) и позволяющих им совместно использовать общую дисковую память, ПУ, программные и вычислительные ресурсы, имеющиеся в этом объединении, т.е. ЛВС, в том числе обмениваться сообщениями; обычно полагают, что объединяемые устройства находятся друг от друга на расстоянии от нескольких метров до нескольких километров, т.е. находятся в одном здании или нескольких находящихся рядом эданий, принадлежащих одной организации.

Как правило, данные в ЛВС передаются блоками, которые принято называть пакетами (packets) или кадрами (frames). Каждый стандарт ЛВС определяет свой стандарт пакета. Они различаются по длине и расположению полей, однако структура пакета одинакова для различных сетей.

Рис.1. Структура типового пакета в ЛВС

Классификация ЛВС

Классификацию ЛВС можно произвести по различным признакам: по назначению сети, по типам используемых в сети ЭВМ, по организации управления в сети, по способу организации обработки данных для пользователей и т.д. Рассмотрим те виды классификации ЛВС, которые представляют наибольший интерес с точки зрения организации вычислительного процесса в сетях; перед этим приведем некоторые сложившиеся в ЛВС термины. ЭВМ, которая подключена к ЛВС и за которой работает пользователь, называется рабочей станцией (РС). Сервером ЛВС называют ЭВМ, подключенную к сети и выполняющую для пользователей определенные услуги, связанные с выделением этим пользователям, или РС, ресурсов, находящихся под непосредственным управлением сервера (ОП и дисковой памяти сервера, процессорного времени сервера для решения на последнем задач по запросу пользователей, периферийных устройств (ПУ), непосредственно подключенных к серверу).

По организации управления ЛВС могут быть разбиты на 2 класса:

• Сети с централизованным управлением, в которых существует хотя бы один выделенный сервер; обобщенная структурная схема такой ЛВС приведена на рис.2.

Рис.2. ЛВС с централизованным управлением

• Сети с децентрализованным управлением (другие названия - одноранговые, или равноправные), или распределенные, где все функции управления распределены между системами сети и выделенный сервер отсутствует; обобщенная структурная схема такой ЛВС приведена на той части рис.2, которая находится левее пунктирной линии.

По способу организации обработки данных для пользователей ЛВС можно разбить также на 2 класса:

• Сети с архитектурой файл-сервер (ФС);

• Сети с архитектурой клиент-сервер.

В первых из них файлы, запрошенные у ФС из РС, пересылаются в полном объеме из ФС в РС. Это приводит к значительному повышению загрузки системы передачи данных и соответственно к увеличению времени реакции на запросы пользователей.

Основная идея архитектуры клиент-сервер состоит в том, что из РС в сервер передается не просто запрос на получение кокого-то файла из сервера в РС, а запрос на обработку заданного файла на сервере и только затем на пересылку обработанной информации из сервера в РС. В этом случае объем пересылаемых данных в РС существенно меньше, чем при обработке запросов в сети с архитектурой файл-сервер. Очевидно, что сервер в ЛВС с архитектурой клиент-сервер должен обладать существенно большей производительностью, чем сервер в ЛВС с архитектурой файл-сервер.

Модель протоколов взаимодействия открытых систем

В конце 70-х годов в рамках международной организации по стандартизации была разработана модель Взаимосвязи Открытых Систем (ВОС) (Open System interconnection - OSI). Все задачи, которые необходимо решить для организации взаимодействия между объектами информационных систем, разделены на 7 отдельных процедур, или уровней. Любой уровень выполняет определенную логическую функцию и обеспечивает определенный набор услуг для расположенного над ним уровня. На рис.3 изображены компоненты ЛВС и их соответствие принятым уровням ВОС.

Рис.4. Компоненты ЛВС и модель ВОС

На рис.4 уровни 5 - 7 ВОС реализуются средствами СПО, уровни 3 и 4 реализуются с помощью драйвера УПД, а уровни 1 и 2 реализуются самим УПД. Однако приведенная реализация уровней ВОС является далеко не единственной, например, уровни 1 - 4 могут быть реализованы с помощью интеллектуального сетевого адаптера (СА). Назначение и принципы функционирования СА будут рассмотрены далее.

Рассмотрим функции, выполняемые каждым уровнем модели ВОС, обращая наибольшее внимание на функции, реализуемые с помощью программных средств.

Прикладной уровень (7) обеспечивает доступ прикладных процессов пользователей к ресурсам и сервису информационной системы. Это могут быть программы, обеспечивающие прием или передачу файла, управление работой сети, электронной почты и т.д.; главная задача этого уровня заключается в обеспечении удобного интерфейса для пользователя.

Функции, выполняемые уровнем представления данных (6), заключаются в преобразовании форматов данных (необходимость в нем возникает ввиду использования различных ОС во взаимодействующих ЭВМ, например, MS DOS и NetWare, а иногда и ЭВМ с различной архитектурой), в кодировании/декодировании данных, проводимом с целью повышения защищенности производимых в сети работ от постороннего проникновения, и в компрессии/декомпрессии данных, передаваемых по линии связи, что дает возможность существенно повысить скорость передачи данных по этим линиям.

Форматы представления данных могут различаться, например, по следующим признакам:

1. порядку следования битов и размерности символов в байтах;

2. порядку следования байтов, например, младшему байту в слове соответствует младший адрес в ЭВМ типа IBM PC с МП 80х86 и старший адрес в ЭВМ Macintosh;

3. представлению или кодировке символов;

4. структуре и синтаксису файлов.

Сеансовый уровень (5) определяет и контролирует диалог между сетевыми объектами, выполняя следующие функции:

1. определение начала и окончания сеанса связи (нормального или аварийного); при этом выполняется процедура проверки имени и пароля пользователя, определение прав доступа к тем или иным ресурсам системы.

2. определение времени наступления, длительности и режима сеанса связи;

3. определение точек синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных;

4. восстановление соединения после ошибок во время сеанса связи без потери данных.

Транспортный уровень (4) обеспечивает эффективную и надежную передачу данных между сеансовыми объектами. сеансовый уровень 5 указывает транспортному уровню 4 куда и кому нужно передать данные и контролирует передачу. При передаче данных другому пользователю транспортный уровень должен точно указать, на какую ЭВМ и для какой задачи необходимо передать данные. Поэтому транспортный адрес, как правило, состоит из двух частей: логического сетевого адреса (определяет конкретную станцию) и адреса задачи в станции.

Сетевой уровень (3) должен решить следующие задачи:

1. установить сетевые соединения;

2. определить маршрутизацию в сети и связь между сетями.

Далее следует канальный уровень (2), который определяет следующие параметры сети:

1. логическую топологию сети передачи данных;

2. метод доступа к среде передаче данных;

3. физическую адресацию;

4. услуги по установлению соединений между станциями.

На канальном уровне данные, полученные от сетевого уровня, преобразуются в пакет или кадр, а затем в последовательность бит для передачи по линии связи (физическому уровню). На приемной стороне данные, полученные от физического уровня, собираются на канальном уровне в пакет и передаются сетевому уровню.

Характеристики

Список файлов лекций