Реферат на тему:

Еволюція обчислювальних систем

Концепція обчислювальних мереж є логічним результатом еволюції
комп’ютерної технології. Перші комп’ютери 50-х років великі, громіздкі і
дорогі призначалися для дуже невеликого числа вибраних користувачів.
Часто ці монстри займали цілі будівлі. Такі комп’ютери не були
призначені для інтерактивної роботи користувача, а використовувалися в
режимі пакетної обробки.

Системи пакетної обробки

Системи пакетної обробки, як правило, будувалися на базі мейнфейма —
могутнього і надійного комп’ютера універсального призначення.
Користувачі готували перфокарти, що містять дані і команди програм, і
передавали їх в обчислювальний центр. Оператори вводили ці карти в
комп’ютер, а розпечатані результати користувачі отримували звичайно
тільки на наступний день (мал. 1.1). Таким чином, одна невірно набита
карта означала як мінімум добову затримку.

МАЛ. 1.1. Централізована система на базі мейнфейма

Звичайно, для користувачів інтерактивний режим роботи, при якому можна з
термінала оперативно керувати процесом обробки своїх даних, був би
набагато зручніше. Але інтересами користувачів на перших етапах розвитку
обчислювальних систем значною мірою нехтували, оскільки пакетний режим
це самий ефективний режим використання обчислювальної потужності,
оскільки він дозволяє виконати в одиницю часу більше призначених для
користувача задач, ніж будь-які інші режими. У розділ кута ставилася
ефективність роботи самого дорогого пристрою обчислювальної машини
процесора, в збиток ефективності роботи використовуючих його фахівців.

Багатотермінальні системи прообраз мережі

По мірі здешевлення процесорів на початку 60-х років з’явилися нові
способи організації обчислювального процесу, які дозволили врахувати
інтереси користувачів. Почали розвиватися інтерактивні багатотермінальні
системи розділення часу (мал. 1.2). У таких системах комп’ютер
віддавався в розпорядження відразу декільком користувачам. Кожний
користувач отримував в своє розпорядження термінал, за допомогою якого
він міг вести діалог з комп’ютером. Причому час реакції обчислювальної
системи був досить малим це робилась для того, щоб користувачі  не
помічали паралельну роботу з комп’ютером і інших користувачів.
Розділяючи таким чином комп’ютер, користувачі отримали можливість за
порівняно невелику плату користуватися перевагами комп’ютеризації.

Термінали, вийшовши за межі обчислювального центра, розосереджувалися по
всьому підприємству. І хоча обчислювальна потужність залишалася повністю
централізованою, деякі функції такі як введення і виведення стали
розподіленими. Такі багатотермінальні централізовані системи зовні вже
були дуже схожі на локальні обчислювальні мережі. Дійсно, пересічний
користувач роботу за терміналом мейнфейма сприймав приблизно так само,
як зараз він сприймає роботу за підключеним до мережі персональним
комп’ютером. Користувач міг отримати доступ до загальних файлів і
периферійних пристроїв, при цьому у нього підтримувалася повна ілюзія
одноосібного володіння комп’ютером, оскільки він міг запустити потрібну
йому програму в будь-який момент і майже відразу ж отримати результат.
(Деякі, далекі від обчислювальної техніки користувачі навіть були
упевнені, що всі обчислення виконуються всередині їх дисплея.)

МАЛ. 1.2. Багатотермінальна система — прообраз обчислювальної мережі

Таким чином, багатотермінальні системи, працюючі в режимі розділення
часу, стали першим кроком на шляху створення локальних обчислювальних
мереж. Але до появи локальних мереж треба було пройти ще великий шлях,
оскільки багатотермінальні системи, хоч і мали зовнішні межі
розподілених систем, всі ще зберігали централізований характер обробки
даних. З іншого боку, і потреба підприємств в створенні локальних мереж
в цей час ще не дозріла в одному приміщенні просто чогось було
об’єднувати в мережу, оскільки через високу вартість обчислювальної
техніки підприємства не могли собі дозволити розкіш придбання декількох
комп’ютерів. У цей період був справедливий так званий «закон Копійки»,
який емпірично відображав рівень технології того часу. Згідно з цим
законом продуктивність комп’ютера була пропорційна квадрату його
вартості, звідси слідувало, що за одну і ту ж суму було вигідніше купити
одну могутню машину, чим дві менш могутніх їх сумарна потужність
виявлялася набагато нижча за потужність дорогої машини.

Поява глобальних мереж

Проте потреба в поєднанні комп’ютерів, що знаходяться на великій
відстані один від одного, до цього часу цілком назріла. Почалося все з
вирішення більш простої задачі доступу до комп’ютера з терміналів,
віддалених на сотні або тисячі кілометрів терміналів. Термінали
сполучалися з комп’ютерами через телефонні мережі за допомогою модемів.
Такі мережі дозволяли численним користувачам отримувати віддалений
доступ до ресурсів декількох могутніх комп’ютерів класу суперЕОМ. Потім
з’явилися системи, в яких нарівні з віддаленими з’єднаннями типу
термінал комп’ютер були реалізовані і віддалені зв’язки типу комп’ютер
комп’ютер. Комп’ютери отримали можливість обмінюватися даними в
автоматичному режимі, що, власне, і є базовим механізмом будь-якої
обчислювальної мережі. Використовуючи цей механізм, в перших мережах
були реалізовані служби обміну файлами, синхронізації баз даних,
електронної пошти і інші, що стали тепер традиційними службами мережі.

Таким чином, хронологічно першими з’явилися глобальні обчислювальні
мережі. Саме при побудові глобальних мереж були уперше запропоновані і
відпрацьовані основні ідеї і концепції сучасних обчислювальних мереж.
Такі, наприклад, як багаторівнева побудова комунікаційних протоколів,
технологія комутації пакетів, маршрутизація пакетів в мережах, які
складалися з декількох мереж.

Перші локальні мережі

На початку 70-х років стався технологічний прорив в області виробництва
комп’ютерних компонентів з’явилися великі інтегральні схеми. Їх
порівняно невисока вартість і високі функціональні можливості привели до
створення мини-комп’ютерів, які стали реальними конкурентами
мейнфреймів. Закон Копійки перестав відповідати дійсності, оскільки
десяток міні-комп’ютерів виконував деякі задачі (як правило, які були
добре распаралелені) швидше за один мейнфрейм, а вартість такої
міні-комп’ютерної системи була меншою.

Навіть невеликі підрозділи підприємств отримали можливість купувати для
себе комп’ютери. Міні-комп’ютери виконували задачі управління
технологічним обладнанням, складом і інші задачі рівня підрозділу
підприємства. Таким чином, з’явилася концепція розподілу комп’ютерних
ресурсів по всьому підприємству. Однак при цьому всі комп’ютери однієї
організації як і раніше продовжували працювати автономно (мал. 1.3).

Рис 1.3. Автономне використання декількох міні-комп’ютерів на одному
підприємстві

Але йшов час, потреби користувачів обчислювальної техніки зростали, їм
стало недостатньо власних комп’ютерів, їм вже хотілося отримати
можливість отримувати з близько розташованими комп’ютерами. У відповідь
на цю потребу підприємства і організації стали з’єднувати свої
міні-комп’ютери разом і розробляти програмне забезпечення, необхідне для
їх взаємодії. У результаті з’явилися перші локальні обчислювальні мережі
(мал. 1.4). Вони ще багато в чому відрізнялися від сучасних локальних
мереж, насамперед своїми пристроями сполучення. На перших порах для
з’єднання комп’ютерів один з одним використовувалися самі різноманітні
нестандартні пристрої зі своїм способом представлення даних на лініях
зв’язку, своїми типами кабелів і т. п. Ці пристрої могли з’єднувати
тільки ті типи комп’ютерів, для яких були розроблені, наприклад,
міні-комп’ютери PDP-11 з мейнфеймом IBM 360 або комп’ютери «Напрі» з
комп’ютерами «Дніпро». Така ситуація створила великий простір для
творчості студентів назви багатьох курсових і дипломних проектів
починалися тоді зі слів «Пристрій сполучення…».

МАЛ. 1.4. Різні типи зв’язків в перших локальних мережах

Створення стандартних технологій локальних мереж

У середині 80-х років положення справ в локальних мережах стало
кардинально змінюватися. Затвердилися стандартні технології об’єднання
комп’ютерів в мережу Ethernet, Arcnet, Token Ring. Могутнім стимулом для
їх розвитку послужили персональні комп’ютери. Ці масові продукти були
ідеальними елементами для побудови мереж з одного боку, вони були досить
могутніми для роботи мережевого програмного забезпечення, а з іншою явно
потребували об’єднання своєї обчислювальної потужності для вирішення
складних задач, а також розділення дорогих периферійних пристроїв і
дискових масивів. Тому персональні комп’ютери стали переважати в
локальних мережах, причому не тільки як клієнтські комп’ютери, але і як
центри зберігання і обробки даних, тобто мережевих серверів, потіснивши
з цих звичних ролей міні-комп’ютери і мейнфейми.

Стандартні мережеві технології перетворили процес побудови локальної
мережі з мистецтва в рутинну роботу. Для створення мережі досить було
придбати мережеві адаптери відповідного стандарту, наприклад Ethernet,
стандартний кабель, приєднати адаптери до кабелю стандартним роз’ємом і
встановити на комп’ютер одну з популярних мережевих операційних систем,
наприклад, Novell NetWare. Після цього мережа починала працювати і
приєднання кожного нового комп’ютера не викликало ніяких проблем, якщо
на ньому був встановлений мережевий адаптер тієї ж технології.

Локальні мережі в порівнянні з глобальними мережами внесли багато нового
в способи організації роботи користувачів. Доступ до ресурсів, що
розділяються став набагато зручнішим користувач міг просто переглядати
списки ресурсів, що є, а не запам’ятовувати їх ідентифікатори або імена.
Після з’єднання з віддаленим ресурсом можна було працювати з ним за
допомогою вже знайомих користувачеві (по роботі з локальними ресурсами)
команд. Наслідком і одночасно рушійною силою такого прогресу стала поява
величезного числа непрофесійних користувачів, яким абсолютно не треба
було вивчати спеціальні (і досить складні) команди для мережевої роботи.
А можливість реалізувати всі ці зручності розробники локальних мереж
отримали внаслідок появи якісних кабельних ліній зв’язку, на яких навіть
мережеві адаптери першого покоління забезпечували швидкість передачі
даних до 10 Мбіт/с.

Звичайно, про такі швидкості розробники глобальних мереж не могли навіть
мріяти їм доводилося користуватися тими каналами зв’язку, які були в
наявності, оскільки прокладка нових кабельних систем для обчислювальних
мереж протяжністю в тисячі кілометрів зажадала б колосальних капітальних
вкладень. А «під рукою» були тільки телефонні канали зв’язку, погано
пристосовані для високошвидкісної передачі дискретних даних швидкість в
1200 біт/с була для них великим досягненням. Тому економне витрачання
пропускної спроможності каналів зв’язку часто було основним критерієм
ефективності методів передачі даних в глобальних мережах. У цих умовах
різні процедури прозорого доступу до віддалених ресурсів, стандартні для
локальних мереж, для глобальних мереж довго залишалися недозволеною
розкішшю.

Сучасні тенденції

Сьогодні обчислювальні мережі продовжують розвиватися, причому досить
швидко. Розрив між локальними і глобальними мережами постійно
скорочується багато в чому через появу високошвидкісних територіальних
каналів зв’язку, які не поступаються за якістю кабельним системам
локальних мереж. У глобальних мережах з’являються служби доступу до
ресурсів, такі ж зручні і прозорі, як і служби локальних мереж. Подібні
приклади у великій кількості демонструє сама популярна глобальна мережа
Internet.

Змінюються і локальні мережі. Замість з’єднуючого комп’ютери пасивного
кабелю в них у великій кількості з’явилося різноманітне комунікаційне
обладнання комутатори, маршрутизатори, шлюзи. Завдяки такому обладнанню
з’явилася можливість побудови великих корпоративних мереж, що
нараховують тисячі комп’ютерів і що мають складну структуру. Відродився
інтерес до великих комп’ютерів в основному через те, що після спаду
эйфорії з приводу легкості роботи з персональними комп’ютерами
з’ясувалося, що системи що складаються з сотень серверів, обслуговувати
складніше, ніж декілька великих комп’ютерів. Тому на новому витку
еволюційної спіралі мейнфейми стали повертатися в корпоративні
обчислювальні системи, але вже як повноправні мережеві вузли,
підтримуючі Ethernet або Token Ring, а також стек протоколів TCP/IP, що
став завдяки Internet мережевим стандартом де-факто.

Виявилася ще одна дуже важлива тенденція, що торкається в рівній мірі як
локальну, так і глобальні мережі. У них стала оброблятися невластива
раніше обчислювальним мережам інформація голос, відеозображення,
малюнки. Це зажадало внесення змін в роботу протоколів, мережевих
операційних систем і комунікаційного обладнання. Складність передачі
такої мультимедійної інформації по мережі пов’язана з її чутливістю до
затримок при передачі пакетів даних затримки звичайно приводять до
спотворення такої інформації в кінцевих вузлах мережі. Оскільки
традиційні служби обчислювальних мереж такі як передача файлів або
електронна пошта створюють нечутливий до затримок трафік і всі елементи
мереж розроблялися з розрахунку на нього, то поява трафіка реального
часу привела до великих проблем.

Сьогодні ці проблеми вирішуються різними способами, в тому числі і з
допомогою спеціально розрахованої на передачу різних типів трафіка
технології ATM. Однак, незважаючи на значні зусилля, що робляться в
цьому напрямі, до прийнятного розв’язання проблеми поки далеко, і в цій
області має бути ще багато зробити, щоб досягнути заповітної мети злиття
технологій не тільки локальних і глобальних мереж, але і технологій
будь-яких інформаційних мереж обчислювальних, телефонних, телевізійних і
т. д. Хоча сьогодні ця ідея багато чим здається утопією, серйозні
фахівці вважають, що передумови для такого синтезу вже існують, і їх
думки розходяться тільки в оцінці термінів такого об’єднання називаються
терміни від 10 до 25 років. Причому вважається, що основою для
об’єднання послужить технологія комутації пакетів, що застосовується
сьогодні в обчислювальних мережах, а не технологія комутації каналів, що
використовується в телефонії, що, напевно, повинно підвищити інтерес до
мереж цього типу.

Похожие записи