2.3. Локальні обчислювальні мережі.

2.3.1. Основні поняття та характеристики комп’ютерних систем та обчислювальних мереж

Комп'ютерна система [2]: Перші комп'ютери мали лише наперед визначену функціональність. Програмовані / універсальні комп'ютери дозволяли ввести програму для виконання. Такі комп'ютери мали дві компоненти: апаратне і програмне забезпечення. Збільшення вимог і ускладнення комп'ютерів привело до виділення додаткових компонент, зокрема:у апаратному забезпеченні: мікроархітектура, машинна мова, а у програмному забезпеченні: системне програмне забезпечення (ОС, яка також могла бути розбита на ядро та драйвери і системні бібліотеки, мови програмування), ППЗ - прикладні бібліотеки та прикладні програми.

Комп'ютерна мережа [3] - система зв'язку між двома / більше комп'ютерами. У ширшому розумінні КМ - це система зв'язку через кабельне чи повітряне середовище, самі комп'ютери різного функціонального призначення і мережеве обладнання. Для передачі інформації використовуються різні фізичні явища, як правило - різні види електричних сигналів або електромагнітного випромінювання. Середовищами передавання у КМ можуть бути телефонні кабелі та спеціальні мережеві кабелі: коаксіальні, виті пари, волоконно-оптичні, радіохвилі, світлові сигнали.

Глобальна КМ [4] (Wide Area Network, WAN) є КМ що охоплює величезні території (метрополії,області, держави і включають в себе сотні тисяч і більше комп'ютерів).

Локальна мережа [5] (Local area network, LAN), Кампусна мережа (Campus area network, CAN) або ж Мережа в метрополії (Metropolitan area network, MAN) не виходять за рамки кімнати, будівлі, специфічного регіону або міста.

2.3.2 Апаратні і програмні засоби обчислювальних мереж

До апаратних засобів належать клієнти і сервери локальних КМ.

В основі ЛКМ лежить відома ідея поділу ресурсів. Висока пропускна здатність ЛКМ забезпечує ефективний доступ з одного вузла ЛКМ до ресурсів, що знаходяться в інших вузлах.

Розвиток цієї ідеї призводить до функціонального виділенню компонентів мережі: розумно мати не тільки доступ до ресурсів віддаленого комп'ютера, але також одержувати від цього комп'ютера деякий сервіс, який специфічний для ресурсів даного роду і ПЗ. Так одержуємо розрізнення робочих станцій і серверів ЛКМ.

Робоча станція призначена для безпосередньої роботи користувача / користувачів і яка має вхідні дані, які відповідають локальним потребам.

Сервер ЛКМ повинен мати ресурси, відповідні його функціональному призначенню і потребам мережі. Зазначимо, що у зв'язку з орієнтацією на модель відкритих систем, правильніше говорити про логічні сервери (набір ресурсів і ПЗ, які забезпечують функції цих ресурсів), які розташовуються не обов'язково на різних комп'ютерах. Особливістю логічного сервера у відкритій системі є те, що для ефективності сервер доцільно перемістити на окремий комп'ютер, що можна виконати без його будь-якої переробки, як його самого, так і використовують його ПЗ.

Прикладами серверів можуть бути: сервер телекомунікацій, що забезпечує послуги по зв'язку даної ЛКМ з зовнішнім світом; обчислювальний сервер, що дає можливість виконувати обчислення, які неможливо виконати на робочих станціях; дисковий сервер, що володіє розширеними ресурсами зовнішньої пам'яті і надає їх у використання робочим станціями і іншим серверам; файловий сервер, що підтримує загальне сховище файлів для всіх робочих станцій; сервер баз даних, що є звичайною СКБД, приймаюча запити по ЛКМ і повертає результати.

Сервер локальної КМ надає ресурси / послуги робочим станціям і / або іншим серверам.

Прийнято називати клієнтом ЛКМ, запитувач послуги у деякого сервера і сервером - компонент ЛКМ, який надає послуги деяким клієнтам.

Послідовний інтерфейс RS-232 широко використовується як послідовний інтерфейс для синхронної і асинхронної передачі даних, характеристики подані в табл. 2.3. Використовується в самих різних застосуваннях.

Рис. 2.11 – Функціонування інтерфейсу RS-232

Інтерфейс RS-232-C з'єднує два пристрої. Лінія передачі першого пристрою з'єднується з лінією прийому другого і навпаки (повний дуплекс). Для керування з'єднаними пристроями використовується програмне підтвердження (введення в потік переданих даних відповідних керуючих символів). Можлива організація апаратного підтвердження шляхом організації додаткових RS-232 ліній для забезпечення функцій визначення статусу та керування.

Табл. 2.3 – Характеристики інтерфейсу RS – 232

Стандарт	EIA RS-232-C, CCITT V.24
Швидкість передачі	115 Кбіт/с (максимум)
Відстань передачі	15 м (максимум)
Характер сигналу	несиметричний по напрузі
Кількість драйверів	1
Кількість отримувачів	1
Схема з’єднання	повний дуплекс, від точки до точки

RS-422 та RS-423 – це стандартні інтерфейси, запропоновані Electronic Industries Association (EIA) для з'єднання послідовних пристроїв. Стандарти RS-422 та RS-423 розроблені для заміни стандарту RS-232. Нові стандарти підтримують більш високі швидкості обміну даними і мають більшу стійкість до електричних перешкод. Всі комп'ютери Apple Macintosh мають порт RS-422, який може застосовуватися і для зв'язку по протоколу RS-232C. RS-422 підтримує багатоточкові підключення, тоді як RS-423 підтримує тільки підключення точка-точка.

Рис. 2.12 – Функціонування інтерфейсу RS-485

Послідовний інтерфейс RS-485 (рис. 2.12) та його протокол найбільш широко використовується в промисловості. Він має двонаправлену збалансовану лінію передачі. Протокол підтримує багатоточкові з'єднання, забезпечуючи створення мереж з кількістю вузлів до 32 і передачу на відстань до 1200 м. Використання повторювачів RS-485 дозволяє збільшити відстань передачі ще на 1200 м або додати ще 32 вузла. Стандарт RS-485 підтримує напівдуплексний зв'язок. Для передачі та прийому даних достатньо однієї витої пари провідників.

Табл. 2.4 - Характеристики інтерфейсу RS – 485

Стандарт	EIA RS-485
Швидкість передачі	10 Мбіт/с (максимум)
Відстань передачі	1200 м (максимум)
Характер сигналу	диференційна напруга
Лінія передачі	вита пара
Кількість драйверів	32
Кількість отримувачів	32
Схема з’єднання	напівдуплекс, багатоточкова