Лекция 2. Классификация структур сетей ЭВМ (1153091)
Текст из файла
ЛЕКЦИЯ 2КЛАССИФИКАЦИЯ СТРУКТУР СЕТЕЙ ЭВМЭтап топологического проектирования базируется на компонентах,определенных на пятом и шестом этапах обобщенного алгоритмапроектирования. Именно этап топологического проектирования представляетсобой начальную стадию системного синтеза, целью которого являетсяпостроение из элементов с заданными, известными характеристиками единойсистемы, обладающей требуемыми системными характеристиками. Сложностьперехода от характеристик элементов к системным характеристикамопределяется наличием качественного скачка.Этап топологического проектирования предусматривает решениеследующих задач: определение структуры ВС; размещение структурныхкомпонентов в пространстве, определенном ТЗ.
для получения базовыхвариантов топологии системы; улучшение, совершенствование базовыхтопологий для получения систем с определенными в ТЗ функциональнымихарактеристиками.При рассмотрении структур ВС основное внимание уделяетсяаппаратурным средствам, которые подразделяются на два класса: узлы и связи.Узлы ВС осуществляют разнообразную обработку информации, используяпри необходимости соответствующие программные средства. К узлам ВСмогут быть отнесены технические средства, рассматриваемые с различнойстепенью детализации. Например, в терминальных сетях в качестве узлов могутрассматриваться вычислительный комплекс (ВК), мультиплексор передачиданных (МПД), модемы (МОД), групповые устройства управления (ГУУ),терминалы (Т).
В распределенных вычислительных сетях используются четыретипа узлов: Т1 - терминалы, Т2 - групповые контроллеры, Т4 коммуникационные контроллеры (или процессоры телеобработки данных ПТД), Т5 - хостмашины.Связи ВС, соединяющие узлы, могут рассматриваться как ориентированные(что соответствует симплексным каналам связи), двунаправленные (чтосоответствует дуплексным каналам связи) и неориентированные (чтосоответствует работе в режиме временного разделения каналов, напримерполудуплексные каналы связи) .Таким образом, под структурой ВС понимается пространственнаяорганизация системы из узлов и связей, обеспечивающая требуемый обменданными.В зависимости от выполняемых функций, требований по эффективности инадежности структуры ВС могут быть самыми разнообразными.а)б)д)в)е)г)Рис.
2.1. Древовидные конфигурации ВСОсновные виды структур ВС могут быть разбиты на четыре класса.1. Древовидные структуры - такие конфигурации, в которых от одного узлак другому можно пройти единственным путем.На рис. 2.1 показаны структуры сетей: а - последовательная; б - с общимканалом; в - произвольной конфигурации; г - централизованная; д иерархическая симметричная; е - несимметричная.К достоинствам древовидных структур следует отнести высокуюэкономичность, обеспечиваемую минимально необходимым для достижениясвязности количеством связей; упрощенные вопросы маршрутизациисообщений, так как от одного узла к другому существует единственный путь.Отмеченные достоинства позволяют использовать древовидные конфигурациив качестве базисных, исходных вариантов при проектировании структур ВС.Недостаток древовидных структур состоит в их невысокой надежности, так какпри выходе из строя любой связи древовидная сеть расчленяется на двенесвязные области, что, безусловно, ухудшает качество функционирования ВС,так как между несвязанными областями не может осуществляться передачаданных.2.
Ячеистые структуры - такие конфигурации, в которых к каждому узлуподходит не менее двух линий связи. На рис. 2.2 изображены схемы сетей: а кольцевая; б. в - симметричная и несимметричная; г — радиально-кольцевая;д — многоуровневая радиально-кольцевая; е — поликольцевая.3. Сильносвязные структуры, в которых число связей, выходящих изодного узла, соизмеримо с числом узлов сети.
На рис.2.3 представлены схемыК-связной сети (а), в которой каждый узел связан с К другими узлами, причемN > К 2, где N - число узлов сети (на рисунке К = 3), и полносвязной сети (б),реализующей непосредственную связь между каждой парой узлов.а)г)б)д)ве)Рис. 2.2. Ячеистые конфигурации ВСЯчеистые структуры имеют более высокие по сравнению с древовиднымиконфигурациями показатели надежности и живучести (позволяют обеспечиватьрезервирование маршрутов движения сообщений), увеличенное количествосвязей, подключаемых к каждому узлу, которое в предельном случае приводитк полносвязной структуре, обладающей максимальной связностью инаибольшей надежностью. Недостатки ячеистых и сильносвязных структурсостоят в большом количестве связей, что приводит к увеличению затрат приих реализации.
Следует отметить, что если узлы сети обрабатываютинформацию не с одинаковой интенсивностью, например терминалы ихостмашины, то построение сильно-связных структур может привести кнедозагрузке линий связи, а, следовательно, к неэффективному использованиюкомпонентов ВС.4. Смешанные структуры, в которых есть и циклы, и висячие узлы. На рис.2.4 даны схемы сетей с внутренней кольцевой (а) и внутренней радиальнокольцевой (б) структурами.Рис. 2.3. СильносвязныеРис.
2.4. Смешанныеконфигурации ВСконфигурации ВССмешанные структуры позволяют в значительной степени объединитьдостоинства древовидных, ячеистых и сильносвязных конфигураций, так какобеспечивают для части сети, имеющей насыщенный трафик межмашинногообмена, большое количество магистральных каналов, объединенных вячеистую либо сильносвязную область сети, а для подключения узлов сослабым трафиком — древовидные фрагменты.Приведенный анализ качественно обосновывает принятую в данномпособии последовательность выбора структуры сети, в соответствии с которойвначале выбирается простейшая структура: древовидная или кольцевая, а затемвводятся дополнительные компоненты (связи и/или узлы) для обеспечениятребований технического задания.Структура S вычислительной сети, содержащая в своем составе множество̅̅̅̅̅узлов , = 1,, будет считаться найденной, если определен набор дуг ∈ (0,1) , обеспечивающий объединение всех пар узлов , в единую сеть.При определении структуры S класс требуемой конфигурации ВС обычнозадается в виде условия, чтобы рассматриваемые варианты структур { }принадлежали структуре , т.е.{ }∈ (2.1)Условие (2.1) представляет собой ограничения на конфигурацию структуры.Общим требованием во всех ограничениях конфигурации ВС являетсяобеспечение связности каждой пары узлов , причем не только с помощьюодной дуги , но и через промежуточнык узлы с образованиемпоследовательной цепи.
Например, если узлы , , , образуютсвязную последовательную цепь, то = 1.Кроме ограничений на конфигурацию структуры могут использоватьсяограничения либо на пропускную способность П дуги :̅̅̅̅̅П ≤ П0 , , = 1,(2.2)либо на пропускную способность П узлов :̅̅̅̅̅П ≤ П0 , , = 1,(2.3)Ограничения (2.1) - (2.3) используются при формировании вариантовструктур , но для выбора лучшего из нескольких вариантов структурынеобходимы критерии, оценивающие качество варианта.Проблемы выбора критериев, оценивающих проектные решения ВС,подробно рассмотрены в постановках конкретных задач.Выбираемые при проектировании сложных систем критерии оценкивариантов должны обеспечивать определения такого решения, котороепредусматривает выполнение всех функций системы, указанных в ТЗ, и требуетпри этом затрат минимальных ресурсов.В [11, 12, 14] предлагаются довольно сложные критерии оценки эффективностивычислительных систем.
Однако при выборе базовой, исходной структурывычислительных сетей целесообразно использовать критерии оценки вариантовв виде метрических расстояний и экономических показателей.Достоинство применения в качестве критериев оценки вариантов структурыметрических расстояний состоит в их наглядности. Каждой дуге присваивается вес, значения которого равно метрическому расстоянию между узлами и .
Таким образом, критерий Q оценки варианта структурыв этом случае определяется как сумма весов всех дуг, принадлежащихструктуре: = ∑=1 ∑=1 (2.4)В качестве экономических показателей, оценивающих варианты структурысети, могут использоваться капитальные затраты на линию связи междуузлами и . = 0 + (2.5)где С0 - постоянная составляющая затрат на сооружение канала связи; число каналов связи; - стоимость канало-километра канала связи; - длинаканала связи.Капитальные затраты не позволяют охарактеризовать расходыпользователя полностью, так как не учитывают эксплуатационных затрат э .Всесторонние затраты на реализацию каждого канала связи могут бытьохарактеризованы полными приведенными годовыми затратами:П = Э + (2.6)где Ен — нормативный коэффициент экономической эффективности (внастоящее время Ен = 0,15, т.е. срок окупаемости составляет 6,6 года) .Эксплуатационные затраты Сэ (тыс.
руб.) зависят от типа канала связи. Так,для телеграфного канала связи, осуществляющего передачу информации соскоростью 200 бит/с, справедливы следующие зависимости [13]:(Сэ )тг3,6 при ≤ 100 км;= {−55 + 30 при 100 < ≤ 330 км;}−133 + 50 при > 330 км;(2.7)Для телефонного канала [13], осуществляющего передачу информации соскоростью до 2400 бит/с, эксплуатационные затраты (тыс. руб.)(Сэ )тф6 при ≤ 10 км;= { −41 + 47 при 10 < ≤ 350 км; } (2.8)−200 + 100 при 350 < ≤ 2500 км;Анализ соотношений (2.7) и (2.8) показывает, что эксплуатационныезатраты, а следовательно, и тесно связанная с ними арендная плата за каналысвязи медленно растут при увеличении длины канала связи.
Следовательно,критерий метрических расстояний может оказаться более чувствительным привыборе структуры сети, объединяющей компактно расположенные узлы.Самоконтроль знанийКонтрольные вопросы1. Перечислите составпроектирования ВС.задач,решаемыхнаэтапетопологического2. Как классификация структур используется при проектировании ВС.3. Сформулируйте достоинства ирассматриваемых классов структур ВС4. Сформулируйтепроектирования ВС.вербальнуюнедостаткипостановкукаждогозадачиизчетырехтопологического5.
Перечислите виды ограничений, используемых в задаче топологическогопроектирования ВС.6. Сформулируйте достоинства и недостатки рассмотренных критериев оценкиэффективности топологического проектирования ВС.Контрольные заданияСоставить рефераты по одной из тем:- Сравнительные характеристикитопологического проектирования ВС.критериевоценки- Оценка затрат на построение и эксплуатацию линий связи ВС.эффективности- Обоснование состава параметров, влияющихэффективности топологического проектирования ВС.накритерийоценки.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
