Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»

Страница не найдена – kpet-ks.ru

И так дорогие друзья, настало время поразмышлять над информацией, точнее над её свойствами. Любую деятельность человека сложно представить без сбора, обработки и хранения информации, принятие решений на её основании. В последнее время мы говорим об информации как о ресурсе научно-технического прогресса. Информация содержится в человеческой речи, в сообщениях средств массовой […]


Дорогие друзья, настало время подведения итогов. Во время игры наблюдались разные участники с первого и второго курса. Кто-то сдался ещё на первых загадках, отгадав одну из двух., сдались потеряв всякую надежду. Были и те, кто наблюдал со стороны: читали загадки, следили за новостями. Но у меня ещё с первых дней […]


Существо, повлиявшее на ход работы программы, вклеенное 9 сентября 1945 года в технический дневник Гарвардского университета с определённой надписью, но будучи вклеенной в тот журнал, существо по сей день является программистам. Комплекс технических, аппаратных и программных средств, выполняющий различного рода информационные процессы.


Загадки те же, интерпретация другая Злоумышленник, добывающий конфиденциальную информацию в обход систем защиты Правильный термин звучал бы как  взломщик, крэкер (англ. cracker). Принудительная высылка лица или целой категории лиц в другое государство или другую местность, обычно — под конвоем. Термины относятся к области информатики.


Загадки При интернет сёрфинге мы передвигаемся по «звеньям одной цепи», то есть по … Можно подумать, что эти специалисты в компьютерном мире самые трудолюбивые «садовники», использующие в качестве инструмента мотыгу, тяпку, кайло. Напоминаю, что термины из области информатики, но “ноги растут” из английских слов. Удачи!


Загадки: Компьютерное изобретение, благодаря которому мы узнали имя одного из первых основателей корпорации Intel.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»   Инженерное сооружение, отличающееся значительным преобладанием высоты над стороной или диаметром основания. Все термины из области информатики и ИКТ. Будьте внимательны!


Очередная порция загадок: Наука о проектировании зданий, сооружений или набор типов данных и описания ПК. Устройство вывода, которое в переводе с английского языка синонимично «exhibition». Удачи.


Друзья мои, перед вами первая порция  загадок: отсчёт пошёл. Загадки: Устройство ввода, которое определило жизнь маленькой девочки по им. Дюймовочка. Место, расположенное вблизи берега моря или реки, устроенное для стоянки кораблей и судов, по совместительству разъём у ПК, ноутбуков и телефонов. Ответы присылаем на почту ведущего: [email protected] Убедительная просьба, подписывайтесь […]


Дорогие друзья!!! В течении недели с 23.04.18г. по 28.04.18г., будет проведена онлайн викторина «Загадка о загадке». Где каждый день будет публиковаться порция загадок (всего загадок 10). Каждая загадка оценивается в 5 баллов. Если с первой попытки загадка не отгадана будут даны подсказки, но ответ по подсказке будет оценён в 4 […]


“Проект при поддержке компании RU-CENTER” Подробнее ознакомиться с правилами участия в программе “RU-CENTER – Будущему” Вы также сможете на сайте Миссия программы — содействовать развитию общеобразовательных учреждений и повышению качества образования в нашей стране. Цели  программы — предоставить технические возможности для создания, поддержки и развития сайтов образовательных учреждений; обеспечить условия […]

Урок 7 Внутреннее устройство компьютера, компоненты системного блока

В этом уроке мы заглянем внутрь системного блока и познакомимся со всеми основными внутренними компонентами компьютера.

В третьем уроке мы узнали для чего нужны процессор, оперативная память и жесткий диск.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» В четвертом уроке мы увидели компьютер снаружи и узнали для чего нужны различные кнопки и разъёмы. Сегодня мы откроем крышку системного блока и познакомимся со всеми внутренними компонентами.

Внутреннее устройство компьютера

Когда говорят о внутреннем устройстве компьютера, обычно имеют в виду те компоненты, которые находятся внутри его корпуса. У настольного компьютера корпус – это системный блок, у ноутбуков и нетбуков – это нижняя из раскрываемых половинок (напомню, что разновидностям компьютерной техники у нас был посвящен второй IT-урок).

Компоненты системного блока

Для начала возьмем не слишком новый, но и не слишком старый системный блок, в котором установлены все основные компоненты. А потом сравним с более недорогим вариантом  с меньшим количеством дополнительных комплектующих.

Итак, посмотрим на фотографию системного блока автора сайта IT-уроки.

Что мы увидим, если снять крышку системного блока компьютера

Первое, что бросается в глаза – много всяких печатных плат, «коробочек» и проводов. Все платы и устройства в отдельном корпусе – это компоненты, выполняющие различные задачи. С помощью проводов компоненты обмениваются информацией и получают электрическое питание.

Разберемся со всеми компонентами по очереди.

1. Системная плата

Все компоненты компьютера связаны между собой одной самой большой печатной платой (которую сразу можно узнать на фотографии по размерам), её называют системной платой или материнской платой (в английском варианте motherboard или mainboard).

Системная плата (компонент системного блока)

Одни компоненты устанавливаются сразу в разъемы, находящиеся на системной плате, другие компоненты подключаются к ней с помощью специальных проводов в соответствующие разъемы, а устанавливаются в специальные отсеки корпуса.

Более подробно о системной плате можно будет узнать из последующих IT-уроков, но уже на более высоком уровне знаний.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»

Напомню, можно подписаться на новости сайта по этой ссылке и получать их на e-mail.

2. Блок питания

Чтобы все компоненты могли выполнять свою задачу, их нужно запитать электрической энергией. Для снабжения этой энергией используется компьютерный блок питания (по-английски power supply unit или PSU), от которого тянутся провода по всему системному блоку.

Блок питания компьютера

Большинство устройств имеют специальный разъем для подключения питания, но некоторые получают электрическую энергию через системную плату (которая в этом случае будет посредником между блоком питания и устройством).

3. Центральный процессор

С процессором мы уже знакомились в третьем IT-уроке, напомню, что задача процессора – обрабатывать информацию.

Процессор (англ. central processing unit и CPU) устанавливается в специальный разъем на системной плате (английское название разъема – «Socket»). Процессорный разъем обычно находится в верхней части системной платы.

После установки процессора в разъем, поверх устанавливают систему охлаждения – кулер (алюминиевый радиатор с вентилятором).

Кулер, под которым находится центральный процессор

На фотографии мы видим кулер, под которым и находится центральный процессор.

4. Оперативная память

С оперативной памятью мы тоже познакомились в третьем уроке.

Оперативная память (ОЗУ, Random Access Memory, RAM), как и процессор, устанавливается в специальные разъемы на системной плате.

Оперативная память (компонент системного блока)

Оперативная память выполнена в виде небольшой печатной платы с установленными на неё микросхемами памяти, всю эту конструкцию называют «модулем памяти». Из-за специфичной формы платы, её называют «планкой».

На фотографии видно, что разъемов четыре, а модуля оперативной памяти два и установлены они в разъемы одного цвета для повышения скорости работы (подробнее о таком режиме в последующих IT-уроках на более «продвинутых» уровнях).Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»

5. Видеокарта

Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер, графическая карта, графическая плата, video card, video adapter, display card, graphics card и т.д.) предназначена для обработки графических объектов, которые выводятся в виде/форме изображения на экране монитора.

Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер)

На фотографии видно, что в данном случае видеокарта выполнена в виде печатной платы (карты расширения), вставленной в специальный разъем на системной плате (слот расширения). Так как эта видеокарта сильно греется, то в нижней части можно видеть большую систему охлаждения (да-да, это тоже кулер).

Мы впервые на IT-уроках столкнулись с понятиями «карта расширения» и «слот расширения», поэтому сразу зададим определение, от которого будем отталкиваться в дальнейшем.

Карта расширения – устройство в виде печатной платы с универсальным разъемом для установки на системную плату (например, видеокарта, сетевая карта, звуковая карта).

Карты расширения устанавливаются дополнительно к основным компонентам для того, чтобы расширить возможности компьютера, они могут иметь различное назначение (обработка графики, звука или соединение с компьютерной сетью и т.д.).

Пример карты расширения (более простой видеоадаптер)

Слот расширения  — специальный универсальный разъем на системной плате, предназначенный для установки дополнительных устройств компьютера выполненных виде карт расширения.

С новыми определениями разобрались, движемся дальше.

6. Сетевая карта

Сетевая карта (сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, network adapter, LAN adapter) предназначена для подключения компьютера к компьютерной сети.

Сетевая карта (компонент системного блока)

В данном случае сетевая карта также выполнена в виде карты расширения (печатной платы), которая устанавливается в разъем на системной плате.

7. Звуковая карта

Звуковая карта (аудиокарта, звуковой адаптер, sound card) обрабатывает звук и выводит его на акустические системы (колонки) или наушники.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»

Звуковая карта (компонент системного блока)

Как и два предыдущих устройства, звуковая карта – это печатная плата, вставленная в разъем на системной плате. Правда, данный звуковой адаптер не обычный, он состоит из двух печатных плат, но это исключение из правил.

8. Жесткий диск

На жестком диске хранятся все программы и данные компьютера (подробнее об этом в третьем IT-уроке).

Жесткий диск в отличие от предыдущих компонентов, не устанавливается на системную плату, а крепится в специальном отсеке корпуса системного блока (посмотрите на фотографию).

Жесткий диск (он же винчестер)

В такие отсеки можно установить несколько жестких дисков и увеличить объем внутренней памяти компьютера.

Жесткий диск иногда называют аббревиатурой НМЖД (Накопитель на жёстких магнитных дисках), часто говорят «винчестер«, а на английском языке hard disk drive или HDD.

9. Оптический привод

Оптический привод (DVD-привод, optical disc drive или ODD) нужен для чтения и записи DVD и CD дисков. Как и жесткий диск, оптический привод устанавливается в специальный отсек системного блока.

Оптический привод (компонент системного блока)

Этот отсек находится в передней верхней части корпуса, он более широкий, чем для жесткого диска, так как размеры DVD-привода заметно больше.

Компоненты системного блока (вариант 2)

Итак, мы рассмотрели все основные компоненты системного блока. А теперь посмотрим, как может отличаться внутреннее устройство компьютера на примере менее дорогого варианта ПК.

Внутреннее устройство недорогого компьютера

На фотографии видны те же компоненты, но не видно карт расширения (видеокарты, сетевой и звуковой карты). Как же этот компьютер будет работать без этих комплектующих? На самом деле эти компоненты есть, но их не видно на первый взгляд.

Встроенные компоненты

Дело в том, что некоторые компоненты могут быть выполнены не в виде карт расширения, а могут быть встроенными (интегрированными) в системную плату или центральный процессор.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»

В данном случае, на системной плате установлены дополнительные микросхемы, которые выполняют функции сетевого и звукового адаптера. Видеоадаптер встроен (интегрирован) в главную микросхему системной платы.

Видеоадаптер, сетевой и звуковой адаптер, встроенные в системную плату

На фотографии цифрой 1 отмечен видео адаптер, цифрой 2 – сетевой адаптер, а цифрой 3 – звуковой адаптер.

При этом на системной плате остались слоты расширения (цифра 4) для установки более функциональных компонентов (если встроенные вас, по каким либо причинам, не устраивают).

Компоненты ноутбуков

В принципе, можно было бы сделать отдельный урок по внутреннему устройству ноутбуков и нетбуков. Но, по сути, там находятся те же компоненты, что и в настольном компьютере, только эти компоненты меньшего размера и крепятся по-другому.

Производительность компьютера

Каждая из перечисленных в этом IT-уроке комплектующих выполняет свою задачу, но, наверное, интересно знать, какие компоненты больше всего влияют на скорость работы вашего компьютера?

Так как большую часть вычислений выполняет центральный процессор, то он больше всего и влияет на производительность компьютера.

Оперативная память нужна процессору для того, чтобы подавать данные и программы для выполнения расчетов. Поэтому объем памяти тоже заметно влияет на производительность всего компьютера.

Если компьютер нужен для игр или работы с трехмерной графикой, то большое значение имеет скорость работы видеоадаптера.

Но если компьютер используется для работы в Интернете, а также с текстовыми документами, фотографиями, просмотра фильмов и прослушивания музыки, то можно обойтись и самым медленным (но современным) видеоадаптером, в том числе и встроенным в системную плату или процессор.

Видео-дополнение

В качестве закрепления новой информации очень любопытное видео, в котором простым языком описано назначение компонентов компьютера. К сожалению комментарии на английском, но есть перевод субтитрами (пользуйтесь паузой, чтобы успеть прочитать).Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»


Заключение

Итак, в седьмом IT-уроке мы познакомились с внутренним устройством компьютера и кратко рассмотрели все компоненты системного блока. Для уровня «Новичок» этих знаний вполне достаточно, чтобы осознанно работать в большинстве программ, которые вам могут понадобиться.

В следующем уроке мы узнаем, какие устройства еще можно подключить к компьютеру (внешние устройства), называется он Основные периферийные устройства ПК.

Подписывайтесь на новости сайта, чтобы не пропустить свежие полезные материалы сайта IT-uroki.ru

Если остались вопросы, задавайте их в комментариях, постараюсь на все ответить.

Читать дальше: Урок 8. Основные периферийные устройства ПК

Автор: Сергей Бондаренко http://it-uroki.ru/

Копировать запрещено, но можно делиться ссылками:


Поделитесь с друзьями:


Понравились IT-уроки?

Все средства идут на покрытие текущих расходов (оплата за сервер, домен, техническое обслуживание)
и подготовку новых обучающих материалов (покупка необходимого ПО и оборудования).


Много интересного в соц.сетях:

Подключение системного блока. | Компьютерная помощь

У некоторых пользователей возникают затруднения при подключении системного блока. Иногда из-за ошибок при подключении компьютер отказывается работать. В общем, операция подключения системного блока довольно проста, но существуют некоторые моменты, в которых можно допустить ошибку. Вот один пример, звонит пользователь и говорит «я перенёс компьютер, подключил, а он не работает, экран чёрный ничего нет». Причина в том, что в некоторых компьютерах есть два видеоадаптера (видеокарты), один интегрированный в материнскую плату (встроенный), а второй внешний, установленный в слот расширения видео (AGP или PCI Express).Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» При присутствии внешней видеокарты, встроенная автоматически отключается, а пользователь по ошибке подключает к интегрированной в материнскую плату. Разъём встроенной видеокарты в системном блоке башенного типа находится выше и расположен вертикально. Подключать всегда нужно в нижний, расположенный горизонтально. Бывают ошибки при подключении мыши и клавиатуры PS/2 (с круглым разъёмом). Их путают местами и при этом либо компьютер вообще не запускается, либо не работают ни мышь, ни клавиатура. Здесь определить можно следующим образом: Разъём для клавиатуры всегда фиолетовый и расположен ближе к краю корпуса системного блока, а разъём для мыши зелёного цвета и дальше от края. Мышь и клавиатуру к разъёмам PS/2 можно подключать только при выключенном компьютере, иначе можно повредить системную плату.  Нужно также не забывать про выключатель на блоке питания на задней части системного блока. Его включённое состояние показано на фото. С выключателем бывают даже курьёзы. Например, был такой случай, системный блок вынутый, из ниши компьютерного стола работал нормально, а в задвинутом состоянии, отказывался включаться. Оказывается, выключатель блока питания упирался в стенку стола и выключался. Звуковые устройства, подключаются через круглые разъёмы небольшого размера, наружным диаметром 7 мм. В разъём зелёного цвета подключают звуковые колонки или наушники. В разъём красного или розового цвета подключают микрофон. Разъём синего цвета называется линейный вход и предназначен для подвода звукового сигнала от различных звуковых устройств, например магнитола, аналоговая видеокамера, внешний CD/DVD плейер и другие. Разъёмы USB это универсальный последовательный интерфейс передачи данных. Большинство современных внешних устройств (принтеры, сканеры, мфу, флэшки и другое) подключают через USB. Подключение устройств через USB порты можно производить, не выключая компьютера. Без выключения к системному блоку можно также подключать монитор, звуковые колонки, микрофон и другие звуковые устройства.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» Обязательно выключать системный блок нужно при подключениях к порту параллельной передачи данных (LPT), порту последовательной передачи данных (COM) и портам PS/2 для мыши и клавиатуры. Порты параллельной передачи данных (LPT) на современных компьютерах часто отсутствуют как устаревшие и заменённые на USB. Последовательные (COM) порты также уходят из употребления. Во многих современных системных блоках порты USB, а также звуковые имеют разъёмы на передней панели, по фронту или сбоку. Из личного опыта могу предупредить, что порты USB на передней и задней панели системного блока не совсем равноценны и некоторые устройства отказываются работать при подключении к передним портам. В тоже время при подключении сзади всё прекрасно работает. Для вывода портов USB вперёд, существуют специальные кабели (USB удлинители) длиной от 1,2 до 3 м. Существует ограничение на длину USB кабелей это 3 метра, после которой могут быть проблемы. Подключение системного блока к сети должно быть по возможности трёхпроводным, то есть с заземляющим проводом, поэтому в трёхпроводной сети не используйте двухпроводных удлинителей. Желательно также подключать системный блок и монитор через сетевой фильтр с выключателем. В целях предупреждения выхода из строя компьютера в случае неполадок в электросети, лучше отключать его с помощью выключателя на фильтре (удлинителе) или вытаскивать вилку из розетки. Порт IEEE 1394 (Firewire) чаще всего используется для подключения видеокамер, хотя его также можно использовать для создания локальной сети между компьютерами.

Поделитесь этим постом с друзьями:

Добавь меня в друзья:

Идеальный компьютер-2 или «начнем с чистого листа и забудем для простоты о совместимости»

Для начала имеет смысл заметить, что данный материал
написан в порядке полемики со статьей Владимира Рыбникова
«10 GHz на сундук мертвеца или Записки на крышке системного блока»,
в которой также затрагивается тема «идеального компьютера».
Поэтому по ходу изложения автор намерен иногда ссылаться на
указанную статью, и предполагает, что эти ссылки
в состоянии восприниматься читателями.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»

Для начала я бы хотел сформулировать те задачи, которые, с моей точки зрения, необходимо решить в ходе разработки концепции, и определить их приоритеты. Основная цель очевидна: создать сбалансированную архитектуру, отвечающую современным и перспективным представлениям о решаемых компьютерами задачах. Для этого, с моей точки зрения, следует найти решение следующих проблем:

  • 1. В архитектуре процессора и подсистемы процессор-память:
    • 1.1. Обеспечить процессору максимально быстрый доступ к памяти
    • 1.2. Снабдить его максимально оптимизированной последовательностью команд (чтобы не тратить транзисторы на оптимизацию непосредственно при исполнении)
  • 2. Снять с CPU задачи организации ввода / вывода, для чего:
    • 2.1. Ввести в архитектуру компьютера дополнительный процессор для решения исключительно этих задач
    • 2.2. Общение программы, выполняемой CPU, с процессором ввода / вывода, привести к виду высокоуровневых вызовов
  • 3. Сократить задержки ввода / вывода и упростить организацию компьютера в целом, для чего:
    • 3.1. Использовать в качестве системы ввода / вывода какую-либо гибкую и хорошо масштабирующуюся технологию передачи данных с единым форматом пакета (для исключения задержек преобразования)
    • 3.2. Исключить из компьютера все нецифровые способы передачи сигнала, чтобы исключить задержки АЦП / ЦАП
  • 4. Создать гибкую, масштабируемую архитектуру с единым стандартом на систему команд, подключение периферии, коммуникаций и всего, что только можно придумать :).

Что ж, вопросы заданы, приступим к ответам.

Сокращение задержек и уход от влияния шин

На мой взгляд, основным потребителем пропускной способности памяти и сейчас, и в обозримом будущем есть и останется процессор. Причем, именно пропускная способность и задержки работы оперативной памяти наиболее негативно отражаются на производительности системы (задержка обращения к дискам, например, и так велика, но ее можно избежать, просто увеличив объем ОЗУ).Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» Именно поэтому я предлагаю расположить контроллер оперативной памяти на кристалле процессора и «запустить» его на полной частоте ядра (несколько гигагерц).

Там же я разместил и главный системный коммутатор, ведающий доступом ядра процессора и устройств ввода / вывода к оперативной памяти. Естественно, контроллер устройства ввода / вывода может через коммутатор адресовать непосредственно области памяти, равно как и ядро процессора. Впрочем, и процессор может обращаться непосредственно к любому устройству, подключенному к разъемам ввода / вывода. Я вполне поддерживаю и идею «умного» контроллера памяти, способного, например (по команде процессора), передать блок информации устройству ввода / вывода. Кроме того, расположение контролера памяти на процессорном кристалле дает возможность сделать шину памяти предельно короткой — к примеру, разместив ее модули непосредственно рядом с процессорным разъемом.

Новым в предлагаемой структуре является кэш коммутатора. Его назначение состоит в том, чтобы за счет буферизации поступающих запросов (если их много) обеспечить максимально возможное заполнение полосы пропускания как RAM, так и FSB и канала ввода / вывода. Выполнить его я предлагаю в виде двухпортовой памяти SRAM с ПСП не меньшей, чем суммарная ПСП RAM и FSB.

Сверхглубокая компиляция и явный параллелизм против ЯВУ-ассемблера

На первый взгляд процессор, имеющий в качестве ассемблера ЯВУ, выглядит очень привлекательно. Действительно — если он будет просто «напрямую» исполнять вашу программу — то все должно быть хорошо и быстро. Однако, тут есть один почти фатальный для данной концепции «подводный камень»: дело в том, что при переводе текста на ЯВУ в микрокод (который уже выполняется непосредственно ядром процессора) так или иначе нужно проделать вполне определенный цикл операций.

В настоящий момент эти этапы (компиляция) отделены от этапа исполнения, и это правильно, т. к. позволяет компилировать программу на ЯВУ однократно. Более того — в идеале исходные тексты должны транслироваться даже не в некий промежуточный код (архитектура х86), а прямо до уровня микроопераций процессора, как это делается в случае с VLIW-архитектурой.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» Только такой подход позволит (при неизменном числе транзисторов на кристалле, замечу) наиболее полно использовать кристалл процессора для выполнения именно вычислений.

А вот в случае, если ассемблером процессора является ЯВУ, кристалл процентов на 80 будет занят преобразованием текста ЯВУ в микрооперации. И я еще умолчал о том, что при компиляции текстов отслеживаются все связи, зависимости и т. п. — что принципиально невозможно для ЯВУ-ориентированного процессора, который, фактически, работает в режиме интерпретатора кода. Подытоживаем: чем глубже компиляция — тем меньшая часть кристалла отвлекается на решение задач, непосредственно не связанных с выполнением вычислений. Таким образом, перспективным является тот путь, по которому движется компания Intel — то, что называется словом EPIC. Конечно, этот путь не лишен недостатков и подводных камней — но всё же, его принципиальной правильности отрицать нельзя.

Впрочем, есть и позитивный опыт использования чего-то вроде ЯВУ в качестве процессорного языка. Называется он IBM AS/400 — знакомое название, не правда ли? А если еще взглянуть вот на этот рисунок — то не отпускает впечатление, что что-то он очень сильно напоминает 🙂 Фактически, в AS/400 (и уже давно) частично воплощены обе идеи — и ЯВУ, и высокоуровневость. Приложение для этой системы представляет собой набор неких высокоуровневых системных вызовов, которые по мере поступления инициируют передачу на исполнение процессору неких заранее готовых подпрограмм, реализующих ту или иную функцию. Данный подход позволил сделать CPU незаметным для приложений, обеспечить мгновенную миграцию на иные типы процессоров… но в расчетных задачах производительность AS/400 невелика. И не в последнюю очередь — из-за сравнительно большой задержки между поступлением высокоуровневой команды и доступностью её результатов (из-за длительности процесса декодирования вызова в последовательность команд ядра). На потоках, или при большом (а также очень большом) количестве пользователей, это незаметно — (пока декодируется один вызов, другой — из другой программы, уже попал в обработку), а вот в однопользовательском режиме и при сильных ветвлениях AS/400 как-то «не очень».Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» А вот при обработке БД их преимущество не в последнюю очередь обеспечивается тем самым «умным» каналом ввода / вывода. Кстати, число процессоров ввода/вывода у старших моделей IBM i-series 400 может доходить до 200. Фактически, каждое устройство ввода/вывода может быть снабжено своим процессором.

Отдельно хочется обсудить вопрос о работе многозадачной системы. Вполне очевидно, что несмотря на предельно возможную глубину компиляции в многозадачной системе придется отдельно решать проблему гладкого совместного выполнения нескольких задач, каждая из которых возможно полно использует функциональные устройства процессора. Представляется разумным создание такой структуры процессора, которая сможет исполнять параллельно как минимум два потока VLIW-слов (иметь достаточно большой регистровый файл, некоторое избыточное количество ФУ) — для того, чтобы исключить ситуацию блокирования процессора одной задачей. Пропускная способность кэшей так же должна рассчитываться исходя из предельно возможного темпа доступа всеми ФУ. Интересным представляется и одновременное исполнение обеих веток алгоритма с отбрасыванием ненужного результата — команды, реализующие обе ветки, можно даже упаковать в одно VLIW слово. Опять-таки — такой подход позволяет экономить транзисторы, расходуемые обычно для предсказания ветвлений.

Самой «интересным» (и опасным — для всей концепции) аспектом развития VLIW-архитектур можно считать проблему статической оптимизации кода в сочетании с возможными изменениями внутренней архитектуры процессоров. Вполне очевидно, что оптимизированная для одного процессора программа может оказаться совершенно непригодной (малоэффективной) для работы на следующем поколении.

Тем не менее, существует метод, позволяющий изящно обойти данную проблему. Суть идеи состоит в том, что распространяемый «дистрибутив» приложения содержит не готовый к исполнению код, и не исходные тексты (по идее OSF), а результат некоторого промежуточного этапа компиляции: с описанными зависимостями, формализованным описанием процессов, развернутыми циклами… В общем — именно то, что традиционно считается самой сложной частью работы компилятора и, собственно, определяет его качество.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» Инсталлятор же в процессе установки программы вызывает некий специфический уже для данного процессора компилятор, преобразующий этот промежуточный код в исполняемый — причем, оптимальным для данного CPU (и даже данной конфигурации) образом. Развивая эту мысль, можно предложить вариант составления финального компилятора (опций его работы) на основании библиотек, описывающих используемые подсистемы.

Итогом такого подхода может стать, во-первых, «выжимание» максимально возможной производительности из каждой конкретной конфигурации компьютера, а, во-вторых — исчезновение понятия «аппаратно-программная платформа». Любая ОС сможет быть установлена на любой процессор, если только есть набор требуемых драйверов (описаний).

Альтернативой предложенным вариантам можно назвать Crusoe-подобную систему с динамической компиляцией приложений, поставляемых в виде промежуточного кода непосредственно во время исполнения. С одной стороны, очевидно, что ее производительность из-за дополнительной нагрузки в виде динамической компиляции будет ниже, а с другой — простота такого решения и его очевидно большая гибкость (например, динамический транслятор может учитывать поведение одновременно исполняющихся в системе приложений), делают такой способ достаточно привлекательным. Опять-таки, подобный динамический компилятор вполне может (и даже должен) руководствоваться во время работы информацией об имеющемся оборудовании.

В развитие данной идеи могу предложить например, создание семейства процессоров с различным соотношением ALU и FPU. Например, «3+3» — для универсального процессора, «4+2» — для офисного, и «2+4» — для научного. Более того — могут быть даже такие варианты как «1+1» для PDA и «2+0» для встроенного процессора периферии. И это при 100% программной совместимости!

Выполнение же всей нагрузки по преобразованию ЯВУ в микрооперации должно обязательно производиться отдельно от этапа исполнения — что, как я уже говорил выше, позволит эффективно использовать транзисторы.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера»

Идем дальше… Некоторый опыт работ убедил меня в том, что даже самый большой кэш не в состоянии скомпенсировать задержки памяти. Причем критичны как раз задержки доставки данных в ветвящихся, событийно управляемых алгоритмах типа БД, где невозможно обычно произвести эффективную предвыборку — как в силу непредсказуемости оной, так и в силу объемов данных, которые нужно предварительно втянуть в кэш. Именно в силу этого схема с «ЯВУ-ассемблером» вызывает у меня сомнения в способности достичь высокой производительности на малопредсказуемых алгоритмах обработки большого объема данных большим по объему кодом (особенно в однопрограммном режиме — в мультипрограммном, за счет разделения времени все не так уж плохо). С другой стороны — ее способности к быстрой обработке потоков или программ с сильной локальностью данных, я сомнению не подвергаю.

Итак, подытожим: выше я, как мне кажется, убедительно обосновал бесперспективность использования в качестве ассемблера процессора какого либо ЯВУ в силу того, что преобразование его выражений в набор микроопераций конвейера — процедура более чем затратная как с точки зрения расхода транзисторов, так и с точки зрения быстродействия на некоторых операциях. Кроме того, существует и проблема невозможности предварительного профилирования программы с целью оптимального выполнения. Частично исправить положение мог бы большой (многомегабайтовый) trace-кэш, хранящий готовые последовательности микроопераций — но проблему затрат транзисторов и невозможности анализа кода в целом не решит и он. Предвидя лежащие на поверхности возражения, хотел бы сразу заметить: имеющиеся примеры процессоров использующих в качестве ассемблера байт-код Java (Majic от SUN) — для нашего случая не вполне корректны. Во-первых — они совершенно не нацелены на рекорды производительности, а во-вторых — используют при работе результаты компиляции исходных текстов в тот самый промежуточный байт-код.

Работа с периферийными устройствами

При обращении к периферии, напротив, целесообразно использовать как можно более высокоуровневые обращения.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» Далее я продемонстрирую подобный вариант в отношении систем дискового и сетевого ввода / вывода.

Как снять с CPU нагрузку по вводу/выводу? «Все новое — хорошо забытое старое». Одной из основных проблем, которую хотелось бы решить является непропорционально высокая загрузка процессора операциями по вводу/выводу данных. В этой области сложно предложить что-либо оригинальное, поэтому я позволю себе предложить вернуться к старому (не очень сильно, но все же забытому). Суть идеи называется просто — интеллектуальный канал ввода/вывода. Фактически — некий самодостаточный (и самостоятельный) компьютер, специфически ориентированный на ввод/вывод данных. Содержащий, разумеется, свой процессор, память, каналы связи с центральным процессором и периферийными устройствами.

Однако, что же использовать в качестве связующего звена между процессором и тем самым каналом ввода/вывода? Напомню, что желательно использовать технологию, исключающую преобразование форматов, и, естественно, достаточно производительную. В качестве интерфейса, связывающего между собой различные части компьютера я могу предложить технологию Hyper Transport. Не в последнюю очередь, ввиду весьма неплохой производительности и масштабируемости оной. В частности, на нижеприведенном рисунке процессор снабжен одним каналом HT, пропускной способности которого (уже сегодня реально — 3,2 Gb/s в full duplex, дальше будет больше) достаточно для обслуживания всех устройств ввода/вывода типичного персонального компьютера. В дальнейшем вполне возможен переход на HT2 с пропускной способностью до 20 Gb/s. Итак, что же у нас получается? Как будет выглядеть блок-схема придуманного компьютера? А вот так:

Как видно из рисунка, шина HT (в том варианте развития событий, который мне кажется разумным) имеет некоторое количество разъемов, служащих для прямого подключения к ней периферийных устройств (как то: видеоадаптеров, высокопроизводительных RAID-контроллеров и прочих). С другой стороны эта шина упирается в контроллер канала ввода/вывода который содержит в себе следующие компоненты:

  • Многопортовый коммутатор HT с одним высокопроизводительным каналом HT и несколькими (1-10) каналами меньшей пропускной способности (вплоть до последовательных).Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» Другими словами, каналы одинаковые (пускай 800 Mb/s), а скорость выбирает подключаемое устройство.
  • Оперативной памяти, содержащей, собственно, программу, описывающую работу редиректора системы ввода/вывода, дисковой системы ввода вывода, стека сетевых протоколов и пр. (возможно, и кэш дисковой системы).
  • ПЗУ, хранящего, помимо начального загрузчика OS, неизменные компоненты системы ввода/вывода (стека IP, например, VLAN или протокол работы с клавиатурой/«мышкой», конфигурацию RAID массива и пр.).
  • Процессор ввода/вывода (что-то вроде StrongARM / XScale на 200-400 MHz, или Crusoe с частотой около гигагерца, или просто-напросто P6 Celeron по технологии 0,13 (0,09) с частотой около 700 MHz). Он выполняет функции интеллектуального контроллера жестких дисков (получает на вход высокоуровневые команды типа «create_ file()», «read_file()» и пр.), и заодно реализует (если нужно) RAID алгоритмы, выполняет львиную часть работы по обслуживанию стека IP, возможно, RIP для принтеров и т. п. Замечу, что производительность этого процессора много больше того, что обычно бывает в принтерах, RAID-контроллерах и т. п. — но за счет того, что он один — цена решения может быть меньше, чем для отдельных процессоров в каждом ПУ.
  • Опционные системы ввода вывода как то: усилитель и гальваническую развязку, служащую для использования канала HT для организации LAN, звуковой кристалл (на начальном этапе, потом следует использовать колонки, по принципу современных USB колонок — простой ЦАП непосредственно в корпусе колонок) и т. п.

Естественно, что интерфейсом жестких дисков, CD-ROM, клавиатуры и прочей периферии должна являться та же самая HT, разве что меньшей разрядности — чтобы формат пакета был единым во всей системе. Никаких преобразований форматов — никаких задержек.

Что следует отметить: загрузка OS-специфической программы управления файловой системой в память контроллера канала ввода/вывода должна производится в процессе запуска конкретной операционной системы.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» Например — с единого, стандартного места размещения на дисках, или из ППЗУ перезаписываемого инсталлятором на материнской плате, или (реверанс в сторону поборников охраны авторских прав) — во внешнем ключе ОС. С одной стороны, это дает определенную гибкость для написания различных файловых систем (конкуренция, совершенствование и т. п.), а с другой — независимость канала ввода/вывода от системы CPU memory в процессе работы, и полное снятие с центрального процессора нагрузки по выполнению операций ввода/вывода.

Графическая подсистема

А теперь — самое интересное. Первый вариант — традиционный. Просто-напросто банальный видеоадаптер, но подключенный напрямую к шине HT, минуя всяческие мосты. Единственное преимущество перед предлагаемыми системами на Hammer от AMD — отсутствие лишнего моста HT-AGP. Ему просто нет места, он лишний. Соответственно, исключается задержка преобразования (понимаю, что небольшая, но ведь и не нулевая же?), сокращается (примерно вдвое) число транзисторов, реализующих интерфейс GPU с RAM.

А вот теперь — предложу вашему, господа читатели, вниманию кое-что поинтереснее: умный монитор. В общем-то суть идеи в перенесении комплекса GPU + memory в корпус монитора. Соединение же системного блока с этим «умным» монитором предлагается производить по каналу HT достаточно большой пропускной способности. В принципе, не возбраняется размещение в корпусе монитора доп. коммутатора ввода/вывода для подключения других устройств ввода/вывода (клавиатуры, сканера, колонок и т. п.), но это увеличивает требования к каналу «системный блок — монитор», что не очень правильно идеологически (хотя с другой стороны — дополнительный трафик от перечисленный устройств по сравнению с графическим настолько мал…).

Что же необычно в этом рисунке? Да собственно, все видно и так. «Умный монитор» полностью берет на себя функции отображения информации (замечу, что при этом он избавляет системный блок от необходимости питать весьма прожорливый видеоадаптер).Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» Может показаться, что данная архитектура закрыта и модернизация компьютера (видеосистемы) невозможна, но это не так. Вполне возможно ввести стандартный конструктив разъема видеоакселератора в корпусе монитора. В данный разъем и можно будет вставлять различные видеоадаптеры (замечу, возможно стандартизированные по вызовам API, что «убьет» понятие аппаратно-зависимого драйвера), и даже больше — по конструктиву разъема модуля процессора и отдельно — модулей памяти (любой GPU может быть укомплектован любым размером локального ОЗУ!). Фактически, монитор превращается в самодостаточное, гибко конфигурируемое, устройство вывода всех типов графической информации. Этакий отдельный «компьютер для вывода на экран», соединенный с хостом цифровым каналом с высоким уровнем абстракции.

При таком варианте вырисовывается и еще одна интересная возможность — программный монитор. Предположим такую неприятную ситуацию — разъем видеоадаптера в мониторе пуст. Но, особенно если у нас плоскопанельный монитор, мы можем установить сравнительно небольшой буфер (для разрешения 1024×768×32 у стандартной 15″ матрицы всего около 3,5 МБ, для 19″ монитора с разрешением 1600×1200×32 — меньше 8 МБ) и простенькую схему — для отображения этого поля на элементы экрана.

Грубо говоря, возможна банальная передача битовых карт экрана в память «умного монитора». Более того, этот монитор может и сам «вычитывать» требуемые данные из основной памяти. Понятно, что это не в пример медленнее решения с автономным высокоуровневым видеоадаптером, особенно в сложном 3D (и из-за большей загрузки процессора, и из-за «выкусывания» части ПСП, и из-за отсутствия отдельного GPU). Но как бюджетное (для офиса) или в качестве решения для временной эксплуатации при выходе из строя/замене видеоадаптера, для работы в режиме отладки/ремонта системы, на мой взгляд, вполне пригодно.

Когда же специализированный видеоадаптер установлен — буферная память становится фрейм-буфером нормального видеоадаптера. Для нее меняется только источник данных — из непосредственно компьютера в локальный видеоадаптер.Соединение блоков и устройств компьютера: П.р. «Соединение блоков и устройств компьютера» А наличие у видеосистемы отдельной памяти для работы и для фрейм-буфера — в свою очередь снижает требования и к скорости видеопамяти открывая пути как к снижению цены решения, так и (при сохранении цены) к росту производительности.

Единственным препятствием для качественной реализации идеи могут оказаться несоразмерно высокие требования к пропускной способности кабеля связывающего системный блок с «умным монитором». Причем в отсутствие специального видеоадаптера, в режиме «программного монитора», эти требования как раз, не особенно велики — 3,5 МБ, пускай 100 раз в секунду (при 100 раз в секунду меняющейся картинке) — всего 350 МБ/с. Впрочем, применение 16 дифференциальных, индивидуально экранированных пар с частотой передачи данных в 800 МГц уже позволит передавать в монитор до 1,6 GB/s (в полтора раза больше, чем AGP 4x). И это, я полагаю, не предел… Ну, а 2-3 метра для этого соединения не проблема, как мне кажется. Для особо требовательных приложений можно предложить соединение монитора с системным блоком двумя (и более) шнурами с удвоением (умножением соответственно количеству каналов) доступной пропускной способности.

Очень интересным вариантом использования такой системы может стать, как мне кажется, эксплуатация «умного монитора» укомплектованного клавиатурой, мышкой, звуковыми устройствами и, возможно, принтером в качестве удаленного (на длину кабеля) терминала. При определенном сокращении пропускной способности канала — банальная витая пара при использовании существующих кабельных сетей категории 5 и 5е может передать до 37,5 MB/s к терминалу и 12,5 MB/s от терминала, что более чем достаточно для 99% приложений. Смотрите: если у нас монитор содержит концентратор ввода/вывода, да еще и самостоятельно выполняет отрисовку изображения (используя высокоуровневые функции), то что мешает (укомплектовав его сетевой платой) удлинить канал, связывающий этот монитор с системным блоком? Как раз до длинны кабеля локальной сети? Практически та же идея реализована в терминальном режиме, например, Windows+Citrix или реализациях X11 (как для универсальных ПК со специальным клиентским ПО, так и для специфических аппаратных решений). У нас получается практически то же самое — только любой «умный монитор» изначально способен быть удаленным терминалом (укомплектовать его сетевой платой за $7-10 несложно). Более того, эта плата может быть просто встроена во все мониторы «по умолчанию». Естественно, что для современных операционных систем число таких мониторов может быть больше единицы.

Более того, даже и 100 Mb/s канал позволит использовать такие мониторы в качестве терминалов в офисе. Для некоторых задач (неинтенсивное 3D) вполне возможно и использование беспроводного канала с пропускной способностью около 10 Mb/s. Понятно, что декодирование потоков mpeg должно производиться полностью аппаратно, что позволит нормально использовать «удаленные мониторы» и для, например, вещания видео, тем более, что задача ЦАП для звука и так решается в рамках колонок. Кстати, за прошедшее со дня написания статьи время фирма apple подсуетилась и чтобы не платить за идею срочно предложила похожую идею: «Беспроводной экран Apple: альтернатива Mira? — Archont @ 16:36 14.04.2003. Судя по некоторым слухам, в ближайшем будущем Apple может выпустить беспроводной экран для своих настольных ПК. Этот экран, оснащенный присоединяемой клавиатурой, будет напоминать планшетный ПК, но пока не известно, планируется ли включить распознавание перьевого ввода и вообще какой-либо ввод информации непосредственно с экрана».

Я бы вот с удовольствием стал владельцем такого выносного экрана, чтобы сидя на диване с кнопками на коленях что-то ваять, пока ребенок играет. И процессор не очень сильно нагружен, и производительность для меня вполне даже приемлемая (хоть кино смотри). Да даже и по квартире развесить несколько таких мониторов (с одним единственным системным блоком) — это в любом случае получается дешевле нескольких ноутбуков. Жена на кухне смотрит какую-нибудь кулинарную энциклопедию, я что-то ваяю у себя (или кино смотрю), ребенок играет… А один системник стоит тихонько где-то под столом. Причем, в невыключамом режиме, просто «засыпает».

Скажу даже больше! К коммутатору ввода-вывода умного монитора вполне можно (как я писал выше) подключить и некоторую периферию. А CD-ROM (DVD-RW, Memory Stick, или, страшно подумать, жесткий диск!) — так и вовсе — интегрировать в конструктив, получив полуавтономный интерфейсный модуль! Другими словами, я ношу с собой этакий «ноутбук без процессора» — и подключаю его к тому процессору, который есть поблизости. Либо кабелем, либо по радио. Получая при этом возможность пользоваться своими данными. Правда, остается вопрос защиты данных — но это можно решать на уровне операционной системы, аппаратных ключей для данных и т. п., как мне кажется. Вот как может выглядеть сеть, в которой сочетаются все перечисленные выше технологии:

Красным тут изображены каналы HT, синим — традиционный Ethernet. Коммутатор Ethernet содержит внутри один (не один?) мост HT-Ethernet (по аналогии с коммутаторами с 24*10+1*100 Ethernet).

О «другой периферии»

К слову — язык описания изображения вообще может быть унифицирован т.е. применяться везде где имеет место работа с графической информацией, независимо от типа устройства. Например, он может быть одним и тем же для видеоадаптеров и принтеров — GDI принтеры, рассчитанные на работу под управлением ОС Windows и использующие ее GDI-механизм, дают нам пример такого решения. В качестве взятого «с потолка» предложения могу сказать, что, например, формат PostScript (дополненный тем, что нужно для оконного интерфейса, трехмерной графики, и т. п.) — вполне может дать представление о предлагаемом способе общения с периферийными устройствами. Впрочем, я не настаиваю на PS — возможно, есть и другие решения. Например, в MacOS X от описания экранных объектов на PostScript (как это было сделано в NeXT OS) отказались в пользу другого формата — PDF. Хотя, честно говоря, решение тоже из разряда спорных — все-таки PDF — это формат менее гибкий.

Однако каким бы ни был наш язык, на общих принципах организации всего процесса это никак не сказывается. В любом случае, при инициализации ОС производится загрузка в локальную видеопамять битовых карт используемых в GUI примитивов (фонов, в соответствии со схемой, рисунков кнопок, курсоров и т. п.). При работе же ОС передает видеоадаптеру вместе с командой типа, например, «draw_window()» помимо положения и размеров окна, размещения элементов управления (сейчас, вроде, по составу более-менее консенсус) еще и указание, какие битовые карты использовать для отрисовки стандартных элементов интерфейса (рамок, кнопок, фонов и т. п.). Между прочим, такая схема хороша еще и тем, что несколько сдерживает «неуемный полет фантазии» дизайнеров интерфейса, мягко поворачивая их в сторону стандартных решений, и делая различные «интерфейсные извращения» не то что бы совсем невозможными (гибкость все-таки терять нельзя ни в коем случае!), но гораздо более хлопотными. Как по мне — это только на пользу.

Повторюсь — все вышеизложенное вовсе не требует, чтобы таким же высокоуровневым был ассемблер центрального процессора (CPU). Процессор вполне традиционным способом формирует пакет с командой, каковой и отправляется видеоадаптеру на исполнение. Вывод же на принтер выглядит как формирование такого же набора команд в виде файла (массива в памяти) с последующей отсылкой его (командой «умному» контроллеру канала или памяти) в соответствующий порт. Кстати, растеризацию может выполнить и процессор ввода-вывода. Скорость канала, связывающего системный блок с принтером такова (примем условно 50 MB/s, что соответствует 3145728000 (!) байтам в минуту), что управление лазером принтера может осуществляться непосредственно в процессе печати — вся битовая карта формата А4 при разрешении 600 dpi составляет всего 4350316 байт (при печати без полей), соответственно, для формата А4 скорость печати может составлять до 723 (!) страниц в минуту. Для разрешения 1200 dpi — тоже немало — 180 страниц в минуту. В случае 1200 dpi и формата А3 меньше, но тоже приемлемо — 90 стр./мин. Для цветного лазерного принтера формата А3 нужно передать 4 битовых карты (CMYK) на одно изображение, соответственно, делим производительность на 4 — получаем «всего» 22,5 стр./мин (45 стр./мин для формата А4). Принтеру нужен только небольшой буфер, а его цена при этом падает до стоимости самого механизма печати + $20 за элементарную электронику. Примерно такую же, как сейчас у струйных принтеров. Я полагаю, что стоимость типичного монохромного принтера A4 с разрешением 1200*1200 и скоростью 10-20 стр./мин составит не более $70-120. Буферизация изображения (как PS варианта, так и битовой карты) производится в памяти контроллера канала ввода/вывода. Плюс — никаких драйверов. Принтер просто сообщает при включении системе свой формат печати и дополнительные возможности на основании информации, хранимом в нем самом — в простейшем ПЗУ.

Интересно выглядит в таком случае работа сетевого интерфейса. Получив указание от редиректора на открытие (к примеру) файла на другом компьютере, процессор ввода-вывода отправляет соответствующий пакет соседнему узлу (процессору ввода-вывода), у которого находится требуемый файл. Тот, получив пакет, проверяет (от своего имени) права запрашивающего, после чего более не напрягая свой процессор производит затребованные коллегой операции. Таким образом, например, для файлового сервера роль CPU сводится к проверке прав пользователя и (возможно) использованию основной памяти в качестве кэша для контролера канала ввода/вывода (то же самое, что при нормальной работе — но с точностью до наоборот). Кстати, замечу, что эта концепция позволит создать целый спектр чипсетов для различного применения с различной мощностью (и, возможно, количеством) процессоров ввода/вывода и объемом памяти. Для серверных чипсетов можно предположить даже и внешний ECC DIMM в качестве кэша большой ёмкости. Много нового и интересного вырисовывается и в области построения специфических систем узкого применения — тонких серверов, принт-серверов и тому подобного. Даже больше того — вынесенный в отдельный корпус модуль ввода-вывода может по шине HT соединяться непосредственно с процессорными коммутаторами нескольких серверов. Реализуя кроме высокой пропускной способности еще и минимальные задержки и нагрузку на ОС.

Есть и еще одна возможность о которой не хочется молчать. В качестве выносного модуля может выступать PDA имеющий и свой процессор (совместимый по набору команд с CPU, но с меньшим количеством исполнительных устройств и частотой) и свою память. При подключении его к системе тем или иным образом, операционная система определяет его производительность и скорость связи (установка в слот системного блока или иной способ внешнего подключения). После чего накопитель PDA включается в иерархию носителей, а процессор задействуется для выполнения различных счетных задач (тех, что ему по плечу). Возможен и другой вариант. Несколько PDA могут быть при необходимости связаны между собой (проводными или радио каналами, либо подключены к одному системному блоку) образуя систему высокой производительности. Например, несколько (4-8-30 устройств — школьный класс или студенческая группа, просто несколько сотрудников в офисе) PDA с гигагерцовыми Crusoe и 128 МБ памяти, связанные 400 mbyte/s (проводными) или 100 mbit/s (радио) каналами образуют весьма солидный «кластер» и сами по себе. Так, что для офиса, например, отпадает необходимость в какой-либо вычислительной инфраструктуре. Каждый приходящий в офис сотрудник автоматически увеличивает доступную совокупную производительность компьютеров. Причем, именно на необходимую величину. Ну, а студентам уже не надо будет искать доступа к суперкомпьютерам, достаточно сбиться в кучку побольше и потеснее (для максимальной скорости радиоканалов).

Такой PDA становится не просто помощником, а многофункциональным устройством, используемым для, например, реализации функций факса и автоответчика для сотового телефона (с «голубым зубом» для связи с трубкой), мобильной рабочей станцией для работы с почтой, www и иными приложениями с доступом по радиоканалу через тот же сотовый телефон, фотокамерой с носителем неограниченной емкости (при заполнении локальной памяти данные через сотовый сбрасываются на диск домашнего компьютера), PDA может быть установлен не только в системный блок стационарного компьютера, но и подключен непосредственно к переносному «умному монитору», превратив его (и себя) в обычный ноутбук с большим экраном и клавиатурой. Впрочем, не исключаю и того, что «поумнение» сотовых телефонов вытеснит PDA «как класс» (единственное что — проблематичен большой экран и клавиатура — размер сотового определяет рука человека), но и в этом случае возможность подключения его к PC и совместного использования ресурсов остается привлекательной возможностью.

Итак, как будет выглядеть задняя панель компьютера предлагаемой архитектуры? Очень просто — всего три типа разъемов. Универсальные, к которым подключается всё, кроме монитора и «дальних» соединений, разъем монитора и «LAN» разъемы с дифференциальным сигналом (для «дальнобойности»).

Заключение

Вот так, как мне кажется, может выглядеть идеальный (ну или близкий к таковому) компьютер. От разнообразия интерфейсов, шин, разъемов — к единообразной масштабируемой универсальной архитектуре. Разнородность интерфейсов, выполнение процессором навязанных ему излишних функций (по вводу/выводу, например) — это не только проблемы с подключением, оборудования, это еще и неминуемые задержки преобразования, лишние транзисторы — короче, это, практически, цепи на ногах вычислительных систем, которые не дают им заниматься их прямым делом — СЧИТАТЬ. Быстро и эффективно. Один из возможных вариантов решения проблемы я и представил вниманию читателей. Естественно, автор не претендует на абсолютную истину, рад буду выслушать (и обсудить) альтернативную точку зрения.

Из чего состоит компьютер (системный блок) —

Обычный домашний компьютер состоит из нескольких основных устройств: системного блока, монитора, клавиатуры, мышки и аудио колонок. Для расширения функциональных возможностей к нему могут подключаться дополнительные внешние и внутренние устройства: принтер, сканер, модем, web-камера. Среди всех компонентов самой главной и дорогостоящей частью компьютера является системный блок. Если быть точнее — все то, что находится внутри него. По сути, системный блок это и есть компьютер, тогда как все остальные устройства являются средствами ввода и вывода информации. У многих новичков возникают сложности в понимании его устройства. Поэтому попробуем разобраться с данным вопросом хотя бы на самом базовом уровне.

Начнем с небольшого обзора внешней тыльной стороны типового системного блока, где и происходит подключение всех необходимых для работы ПК устройств.

Для подключения клавиатуры и мыши используются PS/2 порты.

Но могут использоваться и USB порты, если клавиатура и мышь имеют соответствующий разъем.

Два многоштырьковых разъема относятся к видеокарте. В один из них и подключается монитор. Как правило, существуют следующие типы таких разъемов:

D-Sub (VGA). Долгое время являлся стандартным разъемом для подключения обычных мониторов. Находится практически на всех видеокартах, за исключением последних моделей, где применяются более современные интерфейсы. Используется в материнских платах с интегрированным видео.

DVI-I – усовершенствованный разъем для подключения аналоговых и более современных цифровых мониторов. Находится рядом с традиционным VGA интерфейсом. В случае, если видеокарта оснащена двумя разъемами DVI-I, то в комплекте обычно поставляется переходник с DVI-I на VGA.

Для подключения микрофона, наушников и колонок в компьютерных звуковых картах используются разноцветные miniJack разъемы (от 3 до 6 штук).

Их цвета уже давно стандартизированы:

— красный разъем служит для микрофона,
— зеленый для аудио колонок или наушников,
— синий (линейный вход) для подключения и записи звука с другого внешнего устройства или инструмента.
— желтый для сабвуфера.
— черный для боковых колонок систем типа 5.1.
— серый для задних колонок систем типа 5.1.

Разъем LAN предназначен для подключения кабеля локальной сети, с помощью которого также осуществляется выход в Интернет.

Для возможности подключать периферийные устройства существуют специально выведенные разъемы и порты.

USB порт. На сегодняшний день практически все внешние устройства подключаются через этот интерфейс. Соответственно, чем больше таких разъемов, тем большее количество можно одновременно подключить.

Наряду с USB распространены скоростные FireWire порты, осуществляющие более быструю скорость передачи данных. К таким разъемам обычно подключаются внешние жесткие диски, цифровые видео и фото камеры. На рисунке ниже, FireWire порт расположен рядом с двумя USB портами и выделен красным цветом.

Лицевая сторона системного блока:

На передней панели системного блока находятся две главные кнопки:

Большая кнопка Power – включение / выключение компьютера.

И значительно меньшая по размеру кнопка Reset — перезапуск компьютера. Используется, когда компьютер полностью завис и не реагирует на команды.

Индикаторы. Обычно их два. Один показывает состояние компьютера: включен он или нет. Второй отображает работу жесткого диска.

Также, на передней панели находятся устройства, работающие со сменными носителями информации:

Картридер

— устройство для считывания информации с карт памяти различных форматов. В частности, смарт-карт и флеш-карт (в старых моделях системных блоков вместо кардридера можно обнаружить маленький дисковод для работы с магнитными дисками емкостью 1,44 Мб, которые на сегодняшний день уже не актуальны)

DVD/CD привод

— устройство для чтения DVD и компакт-дисков.

Для подключения периферийных устройств на передней панели большинства корпусов вынесены дополнительные USB, FireWire порты и, возможно, наличие двух аудио разъемов для наушников и микрофона.

Разобравшись с внешним устройством системного блока, перейдем к изучению его внутренних составляющих, которые по большому счету и определяют возможности компьютера. Открыв боковую дверцу, наряду с вышеописанными устройствами, вы увидите и те, что до этого были скрыты от глаз:

Рассмотрим поэлементно, что находится внутри:

Материнская (системная) плата.

Главная плата, к которой подсоединяются остальные компоненты компьютера. Без нее работать ничего не будет, т.к. именно она обеспечивает связь между всеми устройствами – отсюда и название. На материнской плате, как правило, уже встроены сетевая и звуковая карты, а также находятся USB и FireWire разъемы для подключения внешних устройств к системному блоку. Если посмотреть на плату сбоку, можно увидеть все знакомые нам разъемы, которые мы рассматривали в самом начале.

Также по всему периметру платы находится большое количество других специальных разъемов в виде слотов. Они предназначены для подключения плат расширения.

Рассмотрим некоторые из них:

Разъемы — «слоты» PCI — Долгое время являлись стандартом для подключения видео, звуковых и сетевых карт; TV-тюнера; Wi-Fi-адаптера. Однако со временем появились более новые и быстрые шины PCI-Express. На сегодняшний день материнские платы поддерживают оба этих интерфейса.

Для жестких дисков и DVD/CD приводов предназначены разъемы SATA и IDE (ATA).

В настоящее время интерфейс контроллеров ATA (IDE) полностью вытесняется своим последователем и более скоростным усовершенствованным типом разъемов SATA.

Их легко отличить по виду, как на самом устройстве, так и на материнской плате. Несмотря на новый стандарт (SATA), материнские платы все еще оснащаются старым интерфейсом ATA (IDE). Но вероятно со временем их поддержка прекратится полностью ввиду неактуальности.

Специальные соединительные шлейфы для этих разъемов также классифицируются по двум типам:

Помимо соединительного шлейфа, при подключении жесткого диска и дисковода используется дополнительный кабель с разноцветными проводами, выполняющий роль питания.

На рисунке ниже показано подключение шлейфов к жесткому диску на примере двух типов разъемов.

Процессор (CPU)

Процессор — мозг и сердце любого компьютера. Управляет системой, выполняя логические и арифметические операции. От его мощности зависит быстродействие компьютера. Основными характеристиками процессора являются: разрядность, тактовая частота и количество ядер. Чем выше эти показатели, тем мощнее процессор. Среди производителей на сегодняшний день существуют два лидера: Intel и AMD.

Для закрепления процессора на материнской плате существует специальный разъем — сокет.

В зависимости от модели платы разъемы сокетов могут отличаться, из-за чего не каждый тип процессора к ним подойдет. Поэтому, при покупке нового процессора, необходимо убедится, что разъемы процессора и сокета на материнской плате совпадают.

Т.к. в процессе работы процессор сильно греется, на нем крепится система охлаждения. Как правило, это небольшой радиатор с вентилятором (кулером) для рассеивания тепла.

При засорении радиатора пылью возможен перегрев процессора. Чтобы этого не допустить, желательно раз в несколько месяцев производить профилактическую очистку.

Оперативная память (ОЗУ, RAM)

Оперативная память используется процессором для кратковременного хранения информации во время выполнения им различных операций. Чем больше программ одновременно открыто и обрабатывается процессором, тем больше оперативной памяти им используется. Говоря проще, когда запущена какая-либо программа, процессор один раз обрабатывает некоторую информацию, а потом отдает ее в память и если ему вновь понадобится эта информация — он не будет ее по новой вычислять, а просто возьмет из памяти. После закрытия программ или выключения компьютера, все данные из оперативной памяти исчезают. Исходя из этого очевидно, что после процессора на производительность компьютера влияет объем установленной оперативной памяти.

В результате развития и усовершенствований ОЗУ имеет несколько типов: DDR, DDR2, DDR3 (на момент написания статьи планируется выпуск в массовое производство DDR4). Естественно, чем выше цифра-приставка, тем производительнее является память.

Каждый из этих типов имеет свой разъем для подключения. А каждая материнская плата рассчитана на поддержку только одного из этих типов. Следует быть внимательным к этому моменту, т.к. если ваша материнская плата, к примеру поддерживает оперативную память DDR2, то купив планку памяти DDR3 вы просто не сможете ее установить. На рисунке ниже показаны отличия в расположениях зазоров у разъемов разных типов ОЗУ.

Для установки оперативной памяти на материнской плате находятся специальные слоты с двумя защелками по бокам.

Жесткий диск (Винчестер,HDD)

Необходим для хранения данных на компьютере: программ, аудио, видео, фотографий и т.д. Чем больше объем жесткого диска, тем больше на нем может храниться различного рода файлов и установленных программ. По типу разъемов соединения с материнской платой внутренние винчестеры делятся на ATA (IDE) и SATA (подробнее об этих разъемах с примерами соединений упоминалось выше).

Видеокарта

Устройство отвечающее за скорость обработки видеоинформации и вывода сигнала на монитор.

Материнская плата может иметь интегрированный (встроенный) видеоадаптер. Но возможности такого варианта ограничены и подходят для несложных задач: работать с документами, смотреть видео, просматривать страницы в интернете.
Если вы профессионально работаете с графикой или планируете играть в игры с хорошей графикой, то для этого необходима мощная видеокарта в виде отдельной платы. Такая видеокарта оснащена собственным процессором и оперативной памятью. Для ее подключения к материнской плате используется PCI-Express разъем.

Блок питания

То без чего компьютер не сможет включиться. Питает электричеством материнскую плату со всеми подключенными к ней компонентами, а также жесткий диск, DVD привод и систему охлаждения. Мощность блока питания необходимо рассчитывать исходя из количества устройств и их потребления электричества.

В завершение

Вот и все, что касается базового представления о строении системного блока. Конечно, при замене / улучшении (апгрейде) компонентов компьютера необходимо учитывать больше факторов и характеристик, которые не были затронуты в данной статье. Однако, данная заметка даст возможность начинающим пользователям разобраться с внутренностями компьютера.

Системный блок компьютера. Понятие, устройство и состав системного блока ПК

Содержание:

Как только пользователи ПК не называют системный блок: и процессором, и железной коробкой под столом, и ещё много интересных названий. В каждом из этих названий есть своя доля правды. Т.к., если заглянуть внутрь, то именно там можно найти процессор и чаще всего системный блок железный и стоит под столом.

Системный блок. Что же это такое?

Давайте посмотрим в словарь и найдем настоящее определение. Системный блок (разг. корпус, системник) — это элемент персонального компьютера, который защищает компоненты компьютера, находящиеся внутри, от механических повреждений и внешнего воздействия.

Кроме этого он поддерживает внутри себя температуру, необходимую для стабильной работы, экранирует электромагнитное излучение, которое создается внутренними элементами.

Системный блок

Системные блоки для персональных компьютеров изготавливают промышленным способом из деталей, в основу которых входит сталь, пластик и алюминий. Для того, чтобы сделать системный блок оригинальным и неповторимым, используются древесина или органическое стекло.

Состав системного блока

Системный блок включает в себя множество частей и компонентов. Кратко рассмотрим большинство из них.

1. Корпус – один из важных компонентов, входящий в число элементов системного блока: на корпусе компьютера крепятся все остальные детали. Корпуса различаются между собой размерами и форм-факторами. При выборе корпуса для системника следует обратить внимание на некоторые детали.

Корпус

Чем корпус больше, тем проще в нем будет разместить остальные элементы системного блока. А чем тяжелее, тем толще стенки он имеет, что позволит наладить хорошее охлаждение и невысокий уровень шума. Компьютерная помощь Комполайф рекомендует использовать корпуса только известных брэндов таких как Thermaltake, Chieftec, InWin и др.

2. Блок питания – возможно, самая важная деталь системного блока ПК. Считается, что лучше сэкономить на любой другой детали, но только не на блоке питания. Может показаться немного странным, но с большой долей вероятности качество блока питания можно определить по весу — чем тяжелей блок питания, тем лучше. Качественные компоненты блока питания: радиаторы, конденсаторы и трансформаторы; довольно тяжелые элементы.

Блок питания (БП)

Блок питания занимается обеспечением электрического питание всех остальных компонентов компьютера. От него напрямую зависит, как долго проработают все остальные комплектующие. Из-за недостаточно качественного блока питания работа всего компьютера может быть нестабильной, также это может стать причиной поломки дорогостоящих элементов.

3. Процессор (CPU — центральный процессор) – это главный вычислительный элемент персонального компьютера. Все программы состоят из огромной последовательности микрокоманд, и именно процессор выполняет эти команды.

От быстродействия процессора в первую очередь зависит производительность и быстрота работы всего ПК (это обязательно необходимо учесть, если решили переустановить windows на более современную версию). Тактовая частота, на которой работает процессор, архитектура и количество ядер определяют быстродействие процессора.

Центральный процессор

Многие годы на мировом рынке процессоров безраздельно доминируют два основных конкурента: AMD и Intel. И ближайшее время эта ситуация вряд ли изменится.

4. Материнская плата – один из компонентов ПК, который входит в число основных. Материнская плата объединяет все компоненты системного блока. Кроме этого она включает в себя дополнительные компоненты: встроенная видеокарта, сетевой адаптер, звуковая карта, устройства ввода-вывода и др.

Материнская плата (mainboard)

Неправильно подобранная материнская плата может негативным образом сказаться на работе ПК в целом, несмотря на то, что остальные комплектующие будут мощными сами по себе.

5. Корпусный вентилятор – используется для охлаждения системника. Он необязателен, но желателен для поддержания приемлемой температуры внутри.

6. Планки оперативной памяти (ОЗУ) — это быстродействующая память компьютера. После выключения компьютера вся информация, находящаяся в ней, удаляется.

Оперативная память (ОЗУ)

Учитывая всё возрастающие потребности современных программ, игр и приложений, можно считать, что чем больше объём оперативной памяти, тем будет лучше. На сегодняшний день минимальный объемом оперативной памяти, устанавливаемой в новый компьютер, будет 4 Гигабайта.

7. Видеокарта — устройство, которое обрабатывает и выводит графическую информацию на монитор. Каждая видеокарта имеет свой собственный графический процессор, который занимается обработкой информации: 2D и 3D. Видеопроцессор существенно снижает вычислительную нагрузку на CPU (центральный процессор).

Видеокарта

Без дорогой и мощной видеокарты можно даже не мечтать о современных компьютерных играх. Кроме этого, у вас вряд ли получится всерьез заняться обработкой видефайлов или профессиональным редактированием фото.

8. Сетевая карта – элемент системного блока, необходимый для соединения компьютера с локальной сетью или сетью Интернет. Последнее время сетевые платы интегрированы (встроены) в материнские платы.

9. Оптический накопитель (CD/DVD) – устройство для чтения и записи оптических дисков. Между собой отличаются типом поддерживаемых дисков, а также скоростью чтения и записи.

10. Жесткий диск (harddisk, HDD, винчестер) — это устройство долговременной памяти. При выключении компьютера данные не удаляются. Быстрота работы жесткого диска намного ниже, чем у оперативной памяти, а объём намного выше.

Жесткий диск (HDD)

Операционная система, установленные программы, документы, фотографии, музыка и фильмы хранятся на жестком диске. Объём HDD (жесткого диска) измеряется в Гигабайтах. Считается, что чем больше, тем лучше. Как говорится, свободного места много не бывает.

Передняя панель системного блока ПК, как правило, содержит две кнопки:

  • Power – используется для включения компьютера;
  • Reset — используется при необходимости экстренной перезагрузки компьютера, если он завис.

Также на передней панели можно найти такие элементы:

  • индикаторы – светодиоды и лампочки, отображающие работу ПК: индикация работы компьютера, индикация состояния жесткого диска.
  • дисководы и оптические накопители — это устройства, предназначенные для работы с такими носителями информации как дискеты и оптические диски.
  • разъемы — предназначены для подключения некоторых внешних устройств. Чаще всего это разъемы USB, а также гнездо для подключения наушников и микрофона.

Ели вы хотите собрать новый системный блок, если хотите, чтобы он был сделан специально для вас и не был похож на сотни других, продающихся в магазинах, то центр компьютерной помощи Compolife.ru с радостью поможет осуществить мечту. Обратившись в наш сервис, вы можете быть уверены в надежности и долговечности работы будущего компьютера. Ведь его сборкой и настройкой будут заниматься профессионалы с многолетним успешным опытом работы!

Еще больше интересной и полезной информации

  • Одним из самых важных компонентов компьютера, безусловно, можно…

  • Блок питания компьютера (БП) – это электронное устройство, формирующее…

  • Процессор (микропроцессор, CPU, центральный процессор, разг.…

  • Корпус — это основной элемент системного блока, к которому крепятся…

Комментарии (11)

Оставить комментарий

Сборка системного блока своими руками за 10 шагов

Страшновато собирать системник самому? Не стоит переживать. Этот гайд пошагово все объясняет: он поможет в два счета справиться с задачей.

Преимущества и недостатки самостоятельной сборки системного блока

Как правило, в стоимость готового ПК включена работа сборщика. Также бывает, что в компьютере установлены элементы начинки, которые одному пользователю необходимы, а другому — вообще без надобности.

Отсюда вытекают два главных плюса самостоятельной сборки ПК:

  1. возможность создать компьютер, в котором будет только все необходимое, конкретно для своих задач;
  2. экономия средств.

Минусов тоже пара:

  • неопытный пользователь, возможно, не справится с задачей с первой попытки и может даже повредить комплектующие;
  • потраченное время.

Как собрать системный блок самостоятельно

На самом деле процесс сборки PC своими руками — несложное дело. Уже давно производители компьютерного железа утвердили стандарт Advanced Technology Extended, которому соответствуют компоненты системы. Это дает возможность создать конструкцию модульного типа, исходя из личных потребностей, позволяет добавлять и менять начинку. Важно лишь, чтобы комплектующие были совместимы.

Проверка совместимости комплектующих

Фундаментом всего ПК является материнская (системная) плата. В нее-то и подключаются все части сборки. Если элементы несовместимы, они просто не смогут работать.

Что учесть:

  • Сокет — процессорный разъем — у материнки и ЦП должен быть идентичен. Он указывается в характеристиках обоих устройств. Также стоит отметить, производитель девайсов должен быть один: не получится установить интеловский ЦПУ в «мать» от AMD, и наоборот.

Примечание: прочие комплектующие не имеют привязки к производителю. Например, видеокарта AMD серии RADEON вполне способна работать в паре с интеловскими процессорами, так же как и видеокарты NVidia с каким-нибудь RYZEN. Есть мнение, что использование компонентов от одного производителя дает лучшие результаты. Но это вовсе не означает, что, установив модели разных брендов, пользователь не запустит систему без танцев с бубном и не сможет комфортно работать на ней в будущем.

  • «Мать» и ОЗУ — нужно ставить только те планки, которые поддерживает плата. Также стоит отметить: если ставится больше одной планки ОЗУ, то необходимо устанавливать идентичные модули: совпадающие тайминги и частоты — залог нормальной производительности компьютера.
  • Совместимость материнки и видеокарты — актуально для игровых системных блоков. Здесь стоит обратить внимание на количество контактов (PIN), которые присутствуют в GPU, нуждающихся в дополнительном питании. В современных моделях бывает 6 или 8 пинов.
  • Количество занимаемых ГПУ слотов PCI-Е. В большинстве случаев это один слот, но есть довольно мощные и крупные модели, которым нужно два. По этой причине лучше выбирать материнку с запасом. Это также дает возможность для апгрейда.

  • Форм-фактор корпуса и платы. В спецификациях эти данные всегда указываются. Маленькую платформу можно поставить в большой корпус, но не наоборот.
  • Габариты GPU. Максимальная длина видеокарты, которая может быть установлена в корпус, тоже указывается в характеристиках.

  • Система охлаждения. Боксовые версии процессоров комплектуются кулером, однако, к OEM-вариантам вентиляторы не прилагаются: их придется покупать отдельно. Тут тоже стоит учитывать совместимость с материнкой, габаритами корпуса, ведь бывает и такое, что слишком крупный кулер способен перекрыть собой доступ к гнездам под RAM.
  • Разъемы под накопители. На плате их должно быть хотя бы два: так будет место под винчестер и твердотельный диск.
  • Мощность блока питания. В сети есть специальные калькуляторы, которые помогают вычислить оптимальный показатель. Однако лучше брать вариант мощнее на 20-30%.

Теперь, когда с совместимостью элементов все понятно, настало время собирать системный блок. Как действовать дальше — в полном руководстве ниже.

Важно: Перед началом любых работ нужно надеть антистатический браслет и/или специальные перчатки, чтобы не повредить комплектующие случайным разрядом электричества. Также стоит убедиться, что ни одна из частей системного блока не была подключена к электричеству.

Читайте также: Какой процессор лучше для игр, AMD или INTEL — выбираем из 2 производителей

Установка материнской платы

Чтобы ее правильно вставить в системник, нужно всего-то прикрутить гайки. Все, кроме отверток, идет в комплекте. Как видно, задача нетрудная, главное — аккуратность.

Не зря выше в статье упоминались форм-факторы. Если компактность сборки не важна, лучше выбрать самую крупную материнку: когда дело дойдет до подключения проводков, а их много, с большой платой это сделать легче.

Совет: прежде, чем помещать материнку в корпус, лучше сначала поставить в нее ЦП и оперативу. Так движения пользователя не будут ограничены.

Установка блока питания

Часто в современных корпусах отсек для установки БП расположен снизу, что позволяет повысить эффективность вентиляции. Это нужно учесть для того, чтобы при подключении длины кабелей было достаточно для компонентов системы, расположенным на приличном расстоянии от БП.

Рекомендация: удобны блоки питания модульного типа, как Proton 1000W, в которых все кабели отсоединяются. Благодаря этому провода с лишними разъемами можно будет попросту убрать.

Процессор

В установке ЦП тоже нет ничего сложного. Но прежде стоит запомнить: важно не пытаться вдавливать его в материнку. Чрезмерные усилия могут привести к повреждению компонентов без возможности их восстановления.

Как правильно делать:

  1. Снять заглушку с сокета на плате.
  2. Найти отметки в виде стрелочек на уголке CPU и на разъеме материнки. Это так называемые ключи.
  3. Отодвинуть крепление, чтобы открыть сокет.
  4. Проверить, совпадает ли расположение ключей на обоих комплектующих. Если да, осталось только осторожно вставить процессор в материнку, закрыть разъем и зафиксировать его с помощью рычажка.

Подробнее: Установка процессора на материнскую плату: 3 шага

Система охлаждения

Устанавливается на ЦПУ. Но сначала необходимо обезжирить компоненты и нанести термопасту — вещество для улучшения теплопроводности. Она наносится с помощью шприца и аккуратно тонким слоем размазывается по поверхности. Тут пригодится картонка, плотная бумага или старая пластиковая карта.

Независимо от типа охлаждения и марки система вставляется в разъем CPU FAN, который расположен на плате.

Как поставить систему охлаждения (СО) на интеловский CPU своими руками

Кулеры этого производителя отличаются довольно простым способом крепления, реализованным четырьмя ножками, которые защелкиваются. Опознавательные знаки в виде ключей тут тоже есть, поэтому делается все легко.

  • Найти разъемы для ножек системы охлаждения на материнке.
  • Вставить ножки в слоты.
  • Зафиксировать кулер, используя защелки.
  • Подключить провода к питанию.

Совет: если провод слишком длинный, то стоит его как-то зафиксировать, чтобы он не попал в вентилятор.

Самостоятельная установка СО на ЦПУ от АМД

Тут тоже все несложно. Схема та же, разница лишь в том, что защелки реализованы в виде петель или рычажков:

  1. Найти разъем на материнке;
  2. Поставить СО;
  3. Набросить петли или же подтянуть рычажки;
  4. Подключить девайс к питанию.

Жесткий диск и SSD

Существуют варианты с форм-фактором 2,5” и 3,5”. Первые подходят как для десктопных, так и для ноутбучных сборок. Вторые — только для системных блоков. Они ставятся в специальные корзины в корпусе и подключаются шлейфами типа SATA, которые подводятся от платы к блоку питания. Также есть твердотельные носители в формате М2, которые устанавливаются непосредственно в материнку. Они хороши для тонких и легких лэптопов, компактных десктопных ПК.

Примечание: оптический привод, если он нужен, ставится в системный блок по тому же принципу, что и жесткий диск — в специальный карман.

Установка оперативной памяти

Это, наверное, одна из самых простых задач в процессе сборки. У каждой планки ОЗУ есть ключ. Он исключает вероятность ошибки: у пользователя просто не выйдет поставить что-то не так, максимум — не до конца вставить планку.

Как правильно:

  1. Отодвинуть фиксаторы по бокам разъемов.
  2. Вставить планку оперативы в гнездо ровно и аккуратно.

О завершении установки свидетельствует характерный щелчок. Он означает, что модули вставлены нормально, и фиксаторы вернулись в исходную позицию.

Интересно: Как увеличить оперативную память (RAM) ноутбука в 5 шагов: способы и советы

Видеокарта

Неотъемлемая деталь большинства сборок. Речь не только об игровых, но и о системниках для сложных графических задач. К тому же, дискретка может пригодиться, если юзер выбрал процессор без графического чипа.

Важно: обычно эту комплектующую устанавливают в последнюю очередь. Дело в том, что большинство дискреток ставят в самое первое гнездо PCI Express x16. Но если карте надо несколько портов, действуя по такой схеме, пользователь блокирует доступ к разъему, расположенному ниже. Для подключения этого компонента заранее выводятся кабели питания.

Геймерам: Игровые видеокарты для ПК: 5 критериев, как выбирать

Подключение питания к материнской плате

После того, как пользователь поставит БП, необходимо вывести два основных кабеля: 24-пиновый — к материнке и 8-пиновый — к ЦП.

Рекомендация: перед тем, как собирать ПК, хорошо бы приобрести комплект стяжек. Используя их, можно избежать неудобств при подключении и организовать внутри системника все так, чтобы ничего не путалось и смотрелось аккуратно. Особенно важен эстетический момент для тех, кто решил выбрать корпус с боковым окном.

Подключение передней панели

Если она подсоединена неправильно или не полностью, включить компьютер не получится. Ошибиться при сборке системного блока своими руками не даст блок контактов под названием Front panel или F-Panel, расположенный на материнке.

Чаще всего на передней панели корпуса, как у Libra LG-01B, находятся кнопки питания и перезагрузки ПК. Их тоже необходимо подключить к плате.








Что куда подключать

Кнопка включенияPower SW
Индикаторы, лампочки, питанияPower LED +
Индикатор загрузки жесткого дискаHDD LED
Кнопка перезагрузкиRESET SW
Вентиляторы, расположенные на корпусеSYS FAN
Входы USBF- USB1 и F-USB2 и т. д.

Входы под наушники, монитор и другие устройства подключить также не сложно. Все подписано, так что главное — внимательно читать надписи.

Что делать, если системный блок не запускается

Если с совместимостью комплектующих вопрос решен верно, то отсутствие реакции системного блока на включение — признак того, что при подключении компонентов к плате была допущена ошибка. Придется заглянуть в документы к материнке, а также перепроверить, все ли элементы начинки подсоединены корректно. Если все комплектующие запитаны, то комп точно включится.

Узнайте: SSD или HDD — что лучше: отличия 2 видов накопителей

Если правильно подобрать компоненты, подключать все, как написано в инструкции, то с самостоятельной сборкой PC справится даже новичок.

Computer Building Blocks — персонализированное руководство по демистификации технологий

Электронные компоненты, такие как резисторы, переключатели, светодиоды, переменные резисторы, конденсаторы, другие диоды, фотоэлементы, транзисторы и интегральные схемы, объединяются, чтобы создать множество повседневных устройств вокруг нас. Их можно прототипировать с помощью макетов и макетов Perma-Proto, что в конечном итоге приведет к созданию печатных плат. Все компьютеры изначально создаются с использованием этих инструментов для создания прототипов по мере их развития от инноваций и дизайна до тестирования, производства, маркетинга и распространения.

Внутри корпуса каждого компьютера мы найдем одну или несколько печатных плат. Системная плата или материнская плата — это основная плата, соединяющая компоненты компьютера. Он объединяет множество различных электронных компонентов, которые мы изучили, а также разъемы, розетки и порты, которые обеспечивают внутренние и внешние соединения с другой электроникой.

Все компьютеры состоят из одних и тех же основных строительных блоков. Помимо материнской платы, есть несколько ключевых частей аппаратного обеспечения компьютера:

Операционные системы — это программное обеспечение, управляющее различными компонентами основных функций компьютера, от координации между множеством приложений, которые позволяют нам выполнять наши повседневные компьютерные действия, до ядра, используемого для преодоления границы между программным кодом и физической электроникой.Строительные блоки операционной системы можно увидеть ниже:

Темы и скины

  • Предустановленный пакет, содержащий графические детали внешнего вида. Поддерживается в некоторых версиях Windows и Linux. В остальных случаях доступны как сторонние приложения.
  • Поддерживается многими приложениями, такими как веб-браузеры.
  • Изменяет внешний вид сразу многих функций (например, цвета фона, шрифт и размер текста, значки, курсор мыши и т. Д.).

Среда рабочего стола

  • Среда рабочего стола — это набор программного обеспечения, которое обеспечивает предсказуемый внешний вид.
  • Включает диспетчер окон, который управляет размещением и внешним видом окон, значками поддержки, меню и т. Д.
  • Для некоторых операционных систем, таких как Windows и macOS, среда рабочего стола представляет собой фирменный вид операционной системы и не может быть изменена.

Оконная система

  • Это часть графического пользовательского интерфейса, которая взаимодействует с ядром.
  • Многие операционные системы позволяют удаленно взаимодействовать с оконной системой напрямую или через сторонние приложения.

Программное обеспечение в комплекте

  • Приложения, такие как файловые менеджеры, менеджеры пользователей, менеджеры программного обеспечения.
  • Приложения, такие как веб-браузеры, текстовые редакторы, редакторы фотографий и фильмов.
  • Драйверы устройства и печати определяют, какое оборудование готово к работе в режиме Plug and Play.

Ядро

  • Являясь сердцем операционной системы, он является промежуточным звеном от приложений к контроллерам ввода / вывода, памяти, ЦП и устройствам хранения.

При работе с компьютером имена объединяют вещи, скрывая из виду многие строительные блоки оборудования и операционной системы.Я сейчас работаю на MacBook Air. В этом ноутбуке все основные компоненты оборудования собраны в единую системную плату в корпусе ноутбука. Устанавливается с операционной системой macOS. На моем столе стоит игровой смартфон Motorola moto e 5 play. Здесь также собраны все ключевые аппаратные блоки в единую системную плату, на этот раз в корпусе смартфона. Он устанавливается вместе с мобильной операционной системой Android на основе модифицированной версии ядра операционной системы Linux и другого программного обеспечения с открытым исходным кодом.Моя супруга использует ноутбук Lenovo, очень похожий на MacBook Air, но с еще несколькими портами ввода-вывода и большим экраном ноутбука. Устанавливается с операционной системой Microsoft.

Обычно мы объединяем аппаратное и программное обеспечение в одно устройство со средствами для ввода человеческих данных, с использованием программного обеспечения для сбора и реагирования на эти вводимые данные, а также для предоставления вывода обратно человеку.

В первую очередь мы взаимодействуем с операционной системой через оболочку и графический пользовательский интерфейс. Они соединяют нас с ядром операционной системы, которое взаимодействует с установленными приложениями, а также с компьютерным оборудованием и другими компьютерными программами.

Все современные операционные системы включают графический интерфейс пользователя (GUI) и текстовую оболочку, известную как интерфейс командной строки (CLI) или окно терминала. По большей части мы проводим время на компьютере, используя клавиатуру, монитор и мышь / сенсорную панель для работы с этими графическими интерфейсами, даже не зная, что мы находимся в операционной системе, которая контролирует каждое действие, которое мы предпринимаем на этом компьютере. Это просто компьютер, и мы просто пытаемся работать с целым рядом приложений, таких как веб-браузеры, почтовые клиенты и текстовые редакторы.

Однако иногда нам нужен удаленный доступ, поэтому мы используем программное обеспечение для удаленного рабочего стола. В некоторых случаях программное обеспечение удаленного рабочего стола не зависит от операционной системы, как в случае с сервером виртуальных сетевых вычислений (VNC), установленным в операционной системе Raspberry Pi по умолчанию, и который может быть установлен практически на всех различных персональных компьютерах и смартфонах. В других случаях он разработан для конкретной операционной системы, как, например, для Apple Remote Desktop (Apple) и протокола удаленного рабочего стола (Microsoft).

Для многих серверных компьютеров, включая такие устройства, как маршрутизаторы и ряд систем управления контентом с открытым исходным кодом (CMS), они предназначены для использования в качестве простого и гибкого веб-интерфейса для компьютера, который в противном случае работает без подключения к сети. Безголовый означает, что компьютер работает без подключенных к нему монитора, клавиатуры и / или мыши. Система управления контентом предоставляет нам устройство удаленного интерфейса для доступа и использования определенных задач, которые в противном случае были бы доступны с помощью графического интерфейса через клавиатуру, мышь и монитор или через приложение удаленного рабочего стола.

Другой распространенный способ работы с безголовыми устройствами — это последовательное соединение универсального асинхронного приема и передачи (UART) или соединение через защищенную оболочку через Интернет (SSH). Они служат для создания простой текстовой оболочки, также иногда называемой окном консоли или терминала. Действительно, стартовый комплект Raspberry Pi обеспечивает резервную копию по умолчанию для подключения персонального компьютера к серверу или микрокомпьютеру с помощью кабеля USB (универсальная последовательная шина) — TTL (транзисторная транзисторная логика) для облегчения связи UART и обеспечения устранения неисправностей, когда все остальные средство для пользовательского интерфейса с устройством не удалось.Так мы начнем работу с Raspberry Pi.

Где находится ОС?

Операционная система устанавливается и обслуживается с помощью запоминающего устройства, такого как жесткий диск или карта MicroSD. Но устройства хранения похожи на наши старые документы, которые мы храним на чердаке. Мы ничего не можем с этим поделать, кроме как просто хранить его там. Когда компьютер включен, те наборы инструкций в операционной системе, которые немедленно необходимы, перемещаются из хранилища в оперативную память (RAM).Мы иногда называем это загрузкой компьютера, также называемой загрузкой или запуском. Эта последовательность запуска сначала выполняет проверку безопасности системы, затем просматривает одно или несколько возможных мест для основной загрузочной записи или диспетчера загрузки, который затем берет на себя управление, чтобы передать следующие необходимые модули кода операционной системы.

Причина, по которой нам нужно загрузиться, заключается в том, что ОЗУ может хранить информацию только до тех пор, пока у нее есть питание и заземление для завершения цепей, используемых для ввода, хранения и вывода памяти.Это сравнивается со старыми устройствами долгосрочного хранения, такими как жесткие диски, и с новыми устройствами хранения, такими как защищенные цифровые (SD) карты и другая флэш-память, все из которых имеют средства для постоянной записи памяти в места на них, а также позволяют читать, удалять , и переписывая эти места по мере необходимости, хотя и медленнее. Оперативная память похожа на бумажные файлы на расстоянии вытянутой руки от компьютера, над которым мы сейчас работаем.

Но, как и в случае со многими бумагами, которые мы можем держать в непосредственной близости от компьютера на нашем столе, они по-прежнему не могут быть прочитаны и обработаны.Для этого компьютер затем перемещает последовательности кода из динамической RAM (DRAM), которая может хранить большие объемы данных с более доступной скоростью, но все еще работает слишком медленно для статической RAM (SRAM), которая не требует для обновления, и это быстрее, чем DRAM. SRAM служит системным кешем, который тесно взаимодействует с центральным процессором или ЦП. Считайте SRAM файлами, находящимися под рукой, а ЦП — своим мозгом, который теперь обрабатывает информацию, которую вы только что прочитали из файла перед вами.

В любой момент, когда сегмент операционной системы «жив», зависит от того, какие модули, функции, переменные, итерации и последовательности кода необходимы. Он перемещается от чердака к столу, от руки к мозгу, от руки к мозгу, к столу, от руки к мозгу, к столу, чердаку снова и снова миллиарды раз в секунду.

Ядро: сердце операционной системы

Операционная система — это основная программа, о существовании которой мы обычно даже не подозреваем.Мы слышим об этом, например, когда покупаем компьютер под управлением Microsoft Windows 10 или Apple MacBook под управлением macOS Sierra. И время от времени нас поощряют или требуют установить новую версию операционной системы.

Но обычно мы просто видим много текста и графики на мониторе, и мы печатаем на клавиатуре, перемещаем указатель из одного места в другое с помощью мыши или тачпада или даже иногда самого монитора. Это сторона пользовательского интерфейса. Но сердце операционной системы живет в ядре.

  • Ядро контролирует, как приложения получают время на процессорах компьютера. Был день, когда операционная система позволяла физически запускать на компьютере только одно приложение. Представьте, что вам нужно сохранить свою работу в текстовом редакторе, выйти, затем открыть электронную таблицу для просмотра данных, затем выйти, а затем снова открыть текстовый редактор. Сегодня операционные системы многозадачны, что позволяет нескольким приложениям работать одновременно. Они делают это, используя стратегию очень быстрого разделения времени, в которой каждому приложению разрешено отправлять потоки или небольшие сегменты программного кода в операционную систему, запрашивая выполнение этого потока.
  • Ядро контролирует доступ к памяти на нескольких уровнях:
    • Физическая память и виртуальная память: приложения могут легко использовать всю доступную память. В этой связи ОС должна тщательно контролировать, сколько памяти используется конкретным приложением. Кроме того, когда пользователь хочет сделать больше, чем можно сделать с доступной памятью, операционная система управляет перемещением битов из физической памяти в виртуальную память или пространство подкачки, специальное место на жестком диске, настроенное для имитации, хотя и очень медленно, физическая память.Приложения не могут напрямую обращаться к виртуальной памяти, поэтому, когда памяти не хватает, ОС тратит много времени на обмен битами между физической и виртуальной памятью.
    • Совместное и частное адресное пространство: некоторые операционные системы экономят выделение физической памяти, загружая только общие сегменты кода (например, из файла библиотеки) один раз, а затем указывая всем приложениям на это общее адресное пространство. Проблема в том, что иногда плохо работающее приложение может перезаписать важный общий код поврежденными данными.В худшем случае это может привести к общему отказу защиты (типу системной ошибки). Поэтому многие современные операционные системы решают более широко использовать частное адресное пространство, всегда загружая сегменты кода снова, даже если они уже существуют в памяти.
  • Ядро контролирует взаимодействие с контроллерами устройств. Поскольку для каждого типа функции ввода / вывода производится множество контроллеров (например, видеоконтроллеры), нельзя ожидать, что операционная система знает, как взаимодействовать с каждым из них из коробки.Вместо этого каждый контроллер должен иметь свой собственный драйвер устройства, который может выполнять перевод между конкретным контроллером и конкретной операционной системой. Вся несовместимость оборудования сводится к недоступности драйверов устройств для конкретной операционной системы.
  • Ядро операционной системы определяет, какие типы файловых систем поддерживаются.

Во всех случаях ядро ​​операционной системы выполняет основную работу по обмену данными между электроникой и программным кодом.

Краткая история операционных систем

В операционных системах Microsoft и Apple они объединили тесно связанный, большой набор приложений, охватывающих все основные аспекты операционной системы, от пользовательского интерфейса до связанных приложений для настройки компьютера, хранения, удаления и доступа к файлам. , для установки и обновления приложений, для настройки экранных заставок, учетных записей и паролей, для управления дисками и мониторов и многого другого. А операционная система имеет основные наборы инструкций, необходимые для взаимодействия с электроникой компьютера внутри ядра, самого базового уровня операционной системы.

До появления Microsoft или Apple было Unix, семейство многозадачных, многопользовательских компьютерных операционных систем. Unix был впервые разработан AT&T в исследовательском центре Bell Labs в 1970-х годах, но затем был разделен на несколько различных систем Unix. Все они коммерческие, по крайней мере, на определенном уровне, хотя некоторые из них стали более доступными, чем другие. По большей части Unix обеспечивает различие между ядром операционной системы, основными связанными приложениями, пользовательским интерфейсом и любыми сетевыми информационными системами, используемыми для передачи данных туда и обратно с устройствами за пределами ядра.

В самом начале своего развития разработчики Unix создали систему X-Window, которая обеспечивает возможность создания графических пользовательских интерфейсов. Разработчики также настроили Unix для работы в Интернете. Таким образом, еще в 70-х и 80-х годах Unix могла иметь графический пользовательский интерфейс для компьютера без головы, используя простые (фактически называемые в то время «тупыми») компьютеры, которые служили в основном текстовыми, а иногда и графическими. устройство сопряжения с компьютером ядра Unix.

Одной из компаний, заключивших лицензионный контракт на использование и создание собственной версии Unix, была Apple, что привело к выпуску macOS.

Microsoft написала собственную текстовую операционную систему под названием MS-DOS или Microsoft Disk Operating System. Он был предназначен для поддержки персонального (то есть только одного пользователя, работающего только с напрямую подключенными устройствами) компьютера и включал ядро, базовые приложения в комплекте и текстовый интерфейс. Позже они добавили в MS-DOS собственное расширение графического пользовательского интерфейса Windows. Еще позже они создали новую версию операционной системы под названием Windows NT (New Technology), которая объединила ядро, связанные приложения и графический пользовательский интерфейс в одно целое, оставаясь при этом совместимой с более ранними версиями Windows.В конце концов, они сделали перерыв, чтобы создать более новые версии операционной системы Windows и, в конечном итоге, также вернули новое и улучшенное текстовое окно терминала. Но повсюду их выбор опций клавиатуры, меток и других важных коммуникаций отличался от выбора Unix, а значит, и от Apple.

В начале 1990-х годов компьютеры Unix были относительно дорогими, поэтому их покупали и использовали в исследовательских лабораториях. Затем в 1991 году студент Хельсинкского университета Линус Торвальдс приобрел клон мини-Unix IBM PC на базе Intel 80386 под названием MINIX.Позже в том же году он обнародовал свой первый прототип Unix-подобной операционной системы с ядром, которую он назвал Linux. 14 марта 1994 года он выпустил версию 1.0. С самого начала он выпускал Linux, используя Стандартную общественную лицензию Ричарда Столлмана. Столлман, сторонник свободного программного обеспечения, создал проект GNU Project, инициативу по разработке программного обеспечения. Объединив основные связанные приложения проекта GNU с ядром Linux, Торвальдс создал и выпустил полностью работающую операционную систему.

На протяжении многих лет разные группы работали над созданием дистрибутивов конкретных приложений GNU, других приложений и ядра Linux.Самый старый из сохранившихся дистрибутивов Linux — это Slackware, созданный Патриком Фолькердингом в 1992 году. Slackware 1.0 был выпущен на 24 дискетах и ​​был построен на основе ядра Linux версии 0.99. Я начал работать в группе анализа нейронных паттернов Института Бекмана в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 1993 году и вскоре после этого начал использовать Slackware и Linux вместе с недавно разработанным графическим веб-браузером X-Mosaic в составе команды, стремящейся использовать Интернет, чтобы сделать общедоступными необработанные данные электрофизиологии, которые были собраны в рамках различных исследовательских проектов.

Два распространенных дистрибутива Linux используются в качестве отправной точки для большого разнообразия дочерних дистрибутивов. Один из них называется Fedora и создан в 1995 году под названием Red Hat Linux. В 2003 году торговая марка Red Hat использовалась для создания двух ответвлений: Red Hat Enterprise, в котором сочетаются бесплатные приложения с открытым исходным кодом и коммерческие приложения, и Fedora, дистрибутив, ориентированный на сообщества и предназначенный для «любителей». Обычно используемые дистрибутивы, в основе которых лежит Fedora, включают CentOS и Scientific Linux.

Debian GNU / Linux был впервые анонсирован в 1993 году его основателем Яном Мердоком. Он разрабатывался в максимально возможной степени как полностью некоммерческий проект в сотрудничестве с более чем 1000 разработчиков-добровольцев. Широко используемые альтернативы на основе Debian включают в себя наиболее широко используемый дистрибутив Ubuntu и Raspberry Pi OS, альтернативу на основе Debian по умолчанию для микрокомпьютера Raspberry Pi.

Сегодня также существуют две широко используемые коммерческие операционные системы, основанные на ядре Linux.В сентябре 2008 года Google запустила свою операционную систему Android с использованием модифицированной версии ядра Linux и различного программного обеспечения с открытым исходным кодом, разработанного для мобильных устройств с сенсорным экраном и впоследствии разработанного для Android TV, Android Auto и Wear OS. Android Open Source Project используется для разработки своего основного исходного кода, и поэтому приложения для Android могут разрабатываться кем угодно практически для любых целей, а также устанавливаться и запускаться на устройствах Android. В мае 2011 года Google выпустила первый Chromebook под управлением Chrome OS.Он доступен только предварительно установленным на оборудовании от партнеров-производителей Google. Его эквивалент с открытым исходным кодом, Chromium OS, можно установить бесплатно.

В зависимости от ОС Raspberry Pi, каждый крупный новый выпуск Debian приводит к выпуску новой крупной версии ОС Raspberry Pi. Кодовое имя, используемое для каждого основного выпуска Debian, взято из персонажей «Истории игрушек». В 2013 году это был Уизи, персонаж-пингвин с таким именем. В 2015 году это была Джесси, персонаж наездницы. По состоянию на июнь 2017 года это Стретч, резиновый осьминог из Истории игрушек 3.Как указано в датах выпуска этих кодовых названий, Debian работает, чтобы быть стабильным с помощью консервативного процесса обновления. Стабильный выпуск хранится около двух лет, хотя тестовые выпуски становятся доступными под новым кодовым названием в промежуточный период для тех, кто хочет получить ранний доступ для использования и тестирования новых разработок.

Найдите время, чтобы изучить оборудование, операционную систему и основные установленные программные приложения вашего основного компьютера. Хотя часто бывает труднее, если даже возможно, открыть свой компьютер, чтобы посмотреть на систему или материнскую плату компьютера, чем раньше, если вы можете сделать это безопасно, сделайте это.Возможно, вы получили некоторую стандартную документацию вместе с компьютером, в печатном или цифровом виде. Ссылки «Об этом компьютере» могут быть доступны на компьютере или на веб-сайте поставщика. К некоторым ресурсам лучше всего обращаться через приложения, поставляемые с вашим компьютером и содержащие текущие заметки, которые могут учитывать потенциальные обновления, которые с тех пор заменили значения по умолчанию, которые поставлялись с компьютером.

Используя эти ресурсы, создайте свой собственный список физических компонентов и операционной системы вашего компьютера:

  • Устройства ввода / вывода, такие как типы портов USB, порты Thunderbolt, аудио, камера, Ethernet, Bluetooth, устройства чтения карт и т. Д.
  • Тип и объем оперативной памяти (RAM)
  • Устройства хранения
  • Центральный процессор (ЦП) и, если имеется, графический процессор (ГП)
  • Источник питания
  • Тип и версия операционной системы (ОС). Subversion / edition
  • Оконная система, среда рабочего стола и темы / скины. Для многих современных компьютеров они хорошо интегрированы, поэтому вы можете рассматривать это только как единственную систему графического пользовательского интерфейса.

Найдите время, чтобы сравнить и сопоставить это с некоторыми другими настольными и портативными компьютерами, которые вы или другие люди вокруг вас довольно регулярно используете.

Компьютеры, микрокомпьютеры и микроконтроллеры — это повседневная часть жизни. Основные компоненты этих устройств остались прежними, даже несмотря на то, что спецификации, стандарты, а также физические и программные реализации неоднократно менялись и менялись за последние 50 с лишним лет. Знание хотя бы немного об элементах всех устройств имеет важное значение, поскольку мы выполняем профессиональные и личные роли в выборе, внедрении, внедрении инноваций и поддержке этих устройств в наших различных контекстах.

Прежде чем мы перейдем к изучению микрокомпьютера Raspberry Pi, уделите несколько минут и посмотрите это «разборное» видео от компании по ремонту электроники iFixit. Разборка продукта — это распространенный метод идентификации составных частей электронного устройства, чтобы лучше отремонтировать или отремонтировать устройства той же модели. Однако будьте осторожны и просмотрите ресурсы, доступные в iFixit, прежде чем отключать собственное устройство, поскольку производитель может заявить, что такие действия аннулируют вашу гарантию.Более того, для многих новых устройств компоненты склеены, а не привинчены, что требует специального оборудования, чтобы попасть внутрь устройства.

В этом видео разборки MacBook Air 2018 года разбирают и оценивают. Во время просмотра обращайте внимание на все узнаваемые части. Чтобы узнать больше, прочтите полное руководство по демонтажу.

Проверка понимания

Блочное устройство

Заблокировать устройство

, Дамиан Йеррик

Блочное устройство — это компьютерное устройство хранения данных, которое поддерживает чтение и (необязательно) запись данных в блоках, секторах или кластерах фиксированного размера.Эти блоки обычно имеют размер 512 байт или кратный ему. Этот термин часто используется в отличие от устройства с адресной адресацией по словам, которое поддерживает чтение и запись данных по слову за раз, где «слово» представляет собой гораздо меньший блок, обычно размером от 1 до 8 байтов.

  • Блочные устройства с вращающимися средами
    • Флоппи-дисководы
    • Жесткие диски
    • Оптические приводы, такие как CD-ROM, DVD-ROM, UMD-ROM, HD-DVD и Blu-ray Disc
  • Блочные устройства, использующие твердотельные носители
    • Карты флэш-памяти NAND, такие как CompactFlash, SmartMedia, Memory Stick и Secure Digital.
    • Микросхемы флэш-памяти NAND, такие как внутренняя память некоторых фотоаппаратов, телефонов и КПК
    • Некоторая флэш-память NOR и маскирующее ПЗУ, особенно те, которые используются на небольших портативных устройствах (таких как камеры или портативная игровая система Nintendo DS) или устройствах, которые также предназначены для использования других блочных устройств, таких как флэш-память NAND
  • Устройства с адресацией по слову, использующие твердотельные носители
    • Большинство ПЗУ масок, таких как NES, Super NES, N64, Game Boy, Game Boy Color и Game Boy Advance Game Paks
    • Флэш-память NOR, такая как чипы BIOS ПК и флеш-карты для системы Game Boy Advance
    • Почти вся оперативная память

Блочное устройство обычно требует меньшего количества выводов и, таким образом, может быть помещено в меньший корпус, чем устройство с адресной словарной адресацией.Кроме того, интерфейс блочного устройства для более медленных форм памяти, таких как вращающиеся носители и флэш-память NAND, намного проще создать, чем интерфейс с адресной словарной адресацией, и эти более медленные формы памяти обычно имеют гораздо большую емкость в соотношении доллар за доллар. чем NOR flash. Например, карта памяти для Game Boy Advance с 32 мебибайтами флэш-памяти NOR стоит около 60 долларов, карта памяти CompactFlash с 975 мебибайтами флэш-памяти NAND стоит 40 долларов, а диск CD-RW на 700 мебибайт стоит всего 1 доллар.

Для некоторых целей блочное устройство, основанное на данной твердотельной памяти, работает медленнее, чем устройство с адресной адресацией, основанное на том же типе памяти, потому что чтение или запись должны начинаться с начала блока.Следовательно, чтобы прочитать любую часть блока, нужно перейти к началу блока, прочитать весь блок и отбросить другие данные, если они не будут использоваться. Чтобы записать часть блока, нужно перейти к началу блока, прочитать весь блок в память, изменить данные, снова перейти к началу блока и записать весь блок обратно в устройство. Это в дополнение к обычно более длительному времени поиска в технологиях хранения, используемых на блочных устройствах. Кроме того, в системе должна быть по крайней мере одна энергонезависимая память с адресной адресацией, даже если только для копирования кода начальной загрузки с блочного устройства в RAM.

Поскольку процессору обычно требуется произвольный доступ к отдельным байтам памяти программ и данных, программа, хранящаяся на блочном устройстве, должна быть скопирована в память с адресной памятью, прежде чем ее можно будет использовать. Системы N-Gage, GP32 и Nintendo DS, а также все домашние компьютеры и игровые консоли на основе дисков играют в игры, хранящиеся на блочных устройствах, и имеют достаточно оперативной памяти для одновременного хранения в памяти достаточного количества программы, что при загрузке редко прерывается игра. Программы для этих систем предназначены для ожидания, пока система закончит загрузку данных, прежде чем что-либо делать с данными, либо на короткое время замораживая игру, либо играя в одну часть карты при загрузке другой.

Но в системе, рассчитанной на большую память только для чтения с адресной адресацией, такой как GBA, портативная игровая система Game Boy Color или любая из нескольких других систем видеоигр, адаптер для блочного устройства должен содержать достаточно флэш-памяти NOR. или RAM для хранения программы. Копирование с блочного устройства в ОЗУ происходит быстрее, чем его копирование в ИЛИ-флэш-память, но ИЛИ-НЕ-флэш-память обычно потребляет меньше энергии, чем ОЗУ, и сохраняет последнюю программу, скопированную в нее, даже когда питание отключено.

Реализации на практике

Первым устройством, которое могло копировать программы с блочного устройства в RAM и затем запускать их на GBA, было GBACD, интерфейс ATA, разработанный Михалом Лисеком и Тобиасом Перссоном, двумя студентами из Университета Хальмстада в Швеции.Программа, работающая на микроконтроллере, могла читать игры с жесткого диска или компакт-диска и запускать их. Он был разработан как доказательство концепции, а не как комплексное решение для защиты от пиратства, но фундамент был заложен для Supercard, тем более что CompactFlash электрически идентичен ATA.

Адаптеры SuperCard и M3 содержат 32 МБ ОЗУ и слот для карты CF или SD. Они могут играть почти во все доморощенные и пиратские игры GBA, копируя их из памяти NAND в более быструю память, а затем передавая управление GBA, хотя некоторые из них требуют исправления, чтобы сохраненные игры можно было скопировать в память NAND.EZ-Flash III и EFA II содержат 32 МБ флеш-памяти NOR, используемой аналогичным образом, а также гораздо большую встроенную память NAND, которую можно перезаписывать, но нельзя менять местами.

GBA Movie Player, с другой стороны, не был разработан для запуска пиратских игр GBA. Он имеет только 512 КБ памяти NOR, в которой хранится его прошивка, которая состоит из кода и данных для меню и воспроизведения фильмов, а также считывает данные из CF. Это позволяет ему запускать только мультизагрузочные программы (которые полностью помещаются в RAM) на GBA, хотя некоторые мультизагрузочные программы, такие как встроенные аудио- и видеоплееры и специальные версии PocketNES и Goomba, используют драйвер ATA для чтения и записи из CF карту, меняя местами данные в ОЗУ и из ОЗУ по мере необходимости.Однако такая подкачка может иногда вызывать задержки в игре, особенно с более крупными играми в эмуляторах, таких как PocketNES, поскольку оригинальные игры не были предназначены для ожидания загрузки.

Не нашли то, что хотели? Ищи это:

Авторское право 2005–2006 Дамиан Йеррик. Автор дает разрешение на использование этой работы на условиях
Лицензия Creative Commons Attribution License 2.5 или GNU Free Documentation License 1.2 или более поздней версии без текстов на обложке. Этот документ был впервые опубликован на PHWiki как «Блочное устройство».

Компьютерные сети — информация, люди и технологии

https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_network

Компьютерная сеть или сеть передачи данных — это телекоммуникационная сеть, которая позволяет компьютерам обмениваться данными. В компьютерных сетях сетевые вычислительные устройства обмениваются данными друг с другом, используя канал передачи данных. Соединения между узлами устанавливаются с использованием кабельной или беспроводной среды.Самая известная компьютерная сеть — Интернет.

Сетевые компьютерные устройства, которые отправляют, направляют и завершают данные, называются сетевыми узлами. [1] Узлы могут включать в себя такие хосты, как персональные компьютеры, телефоны, серверы, а также сетевое оборудование. Можно сказать, что два таких устройства объединены в сеть, когда одно устройство может обмениваться информацией с другим устройством, независимо от того, имеют ли они прямое соединение друг с другом.

Компьютерные сети различаются средой передачи, используемой для передачи их сигналов, протоколами связи для организации сетевого трафика, размером сети, топологией и организационным замыслом.

Компьютерные сети поддерживают огромное количество приложений и услуг, таких как доступ к всемирной паутине, цифровое видео, цифровое аудио, совместное использование серверов приложений и хранения, принтеров и факсов, а также использование электронной почты и приложений для обмена мгновенными сообщениями. как и многие другие. В большинстве случаев протоколы связи для конкретных приложений накладываются друг на друга (т. Е. Передаются в качестве полезной нагрузки) по сравнению с другими более общими протоколами связи.

Недвижимость

Компьютерные сети могут считаться отраслью электротехники, телекоммуникаций, информатики, информационных технологий или компьютерной инженерии, поскольку они основаны на теоретическом и практическом применении соответствующих дисциплин.

Компьютерная сеть облегчает межличностное общение, позволяя пользователям эффективно и легко общаться с помощью различных средств: электронной почты, мгновенного обмена сообщениями, чатов, телефона, видеотелефонных звонков и видеоконференций. Предоставление доступа к информации на общих устройствах хранения — важная особенность многих сетей. Сеть позволяет обмениваться файлами, данными и другими типами информации, давая авторизованным пользователям возможность доступа к информации, хранящейся на других компьютерах в сети.Сеть позволяет совместно использовать сетевые и вычислительные ресурсы. Пользователи могут получать доступ и использовать ресурсы, предоставляемые устройствами в сети, например печать документа на общем сетевом принтере. Распределенные вычисления используют вычислительные ресурсы в сети для выполнения задач. Компьютерная сеть может использоваться компьютерными взломщиками для развертывания компьютерных вирусов или компьютерных червей на устройствах, подключенных к сети, или для предотвращения доступа этих устройств к сети посредством атаки типа «отказ в обслуживании».

Сетевой пакет

Компьютерные каналы связи, не поддерживающие пакеты, такие как традиционные каналы связи точка-точка, просто передают данные в виде битового потока.Однако большая часть информации в компьютерных сетях передается пакетами. Сетевой пакет — это отформатированная единица данных (список битов или байтов, обычно от нескольких десятков байтов до нескольких килобайт), переносимая сетью с коммутацией пакетов.

В пакетных сетях данные форматируются в пакеты, которые отправляются через сеть по назначению. Как только пакеты прибывают, они снова собираются в свое исходное сообщение. С пакетами полоса пропускания среды передачи может лучше распределяться между пользователями, чем если бы сеть была с коммутацией каналов.Когда один пользователь не отправляет пакеты, ссылка может быть заполнена пакетами от других пользователей, и поэтому стоимость может быть разделена с относительно небольшими помехами, при условии, что ссылка не используется чрезмерно.

Пакеты состоят из двух видов данных: управляющая информация и пользовательские данные (полезная нагрузка). Управляющая информация предоставляет данные, необходимые сети для доставки пользовательских данных, например: сетевые адреса источника и получателя, коды обнаружения ошибок и информацию о последовательности. Обычно управляющая информация находится в заголовках и трейлерах пакетов с данными полезной нагрузки между ними.

Часто маршрут, по которому пакет должен пройти через сеть, недоступен сразу. В этом случае пакет ставится в очередь и ждет, пока канал не освободится.

Сетевые узлы

Помимо любой физической среды передачи, которая может существовать, сети содержат дополнительные базовые системные блоки, такие как контроллер сетевого интерфейса (NIC), повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модемы и межсетевые экраны.

Типы сетей

Сеть в наномасштабе — сеть связи в наномасштабе имеет ключевые компоненты, реализованные на наномасштабе, включая носители сообщений, и использует физические принципы, которые отличаются от механизмов связи на макроуровне.Связь в наномасштабе распространяется на очень маленькие датчики и исполнительные механизмы, такие как те, что используются в биологических системах, а также имеет тенденцию работать в средах, которые были бы слишком жесткими для классической связи. [16]

Персональная сеть — Персональная сеть (PAN) — это компьютерная сеть, используемая для связи между компьютером и различными информационно-технологическими устройствами, находящимися рядом с одним человеком. Некоторыми примерами устройств, которые используются в PAN, являются персональные компьютеры, принтеры, факсы, телефоны, КПК, сканеры и даже игровые приставки.PAN может включать проводные и беспроводные устройства. Дальность действия PAN обычно достигает 10 метров. [17] Проводная PAN обычно создается с подключениями USB и FireWire, в то время как такие технологии, как Bluetooth и инфракрасная связь, обычно образуют беспроводную PAN.

Локальная сеть — Локальная сеть (LAN) — это сеть, которая соединяет компьютеры и устройства в ограниченной географической области, такой как дом, школа, офисное здание или близко расположенная группа зданий.Каждый компьютер или устройство в сети — это узел. Проводные локальные сети, скорее всего, основаны на технологии Ethernet. Новые стандарты, такие как ITU-T G.hn, также предоставляют способ создания проводной LAN с использованием существующей проводки, такой как коаксиальные кабели, телефонные линии и линии электропередач. [18]

Определяющие характеристики LAN, в отличие от глобальной сети (WAN), включают более высокую скорость передачи данных, ограниченный географический диапазон и отсутствие зависимости от выделенных линий для обеспечения возможности подключения. Текущий Ethernet или другой стандарт IEEE 802.3 технологии LAN работают со скоростью передачи данных до 100 Гбит / с, стандартизованной IEEE в 2010 году. [19] В настоящее время разрабатывается Ethernet 400 Гбит / с.

Локальная сеть может быть подключена к глобальной сети с помощью маршрутизатора.

Домашняя сеть — Домашняя сеть (HAN) — это домашняя локальная сеть, используемая для связи между цифровыми устройствами, обычно развертываемыми в доме, обычно небольшим количеством персональных компьютеров и аксессуаров, таких как принтеры и мобильные вычислительные устройства. Важной функцией является совместное использование доступа в Интернет, часто в виде широкополосной услуги через провайдера кабельного телевидения или цифровой абонентской линии (DSL).

Сеть хранения данных. Сеть хранения данных (SAN) — это выделенная сеть, которая обеспечивает доступ к консолидированному хранилищу данных на уровне блоков. Сети SAN в основном используются для того, чтобы сделать устройства хранения, такие как дисковые массивы, ленточные библиотеки и оптические музыкальные автоматы, доступными для серверов, чтобы эти устройства выглядели как локально подключенные устройства к операционной системе. SAN обычно имеет свою собственную сеть запоминающих устройств, которые обычно недоступны через локальную сеть для других устройств.Стоимость и сложность сетей SAN упали в начале 2000-х годов до уровня, позволяющего более широко внедрять их как в корпоративных средах, так и в средах малого и среднего бизнеса.

Сеть кампуса — Сеть кампуса (CAN) состоит из соединения локальных сетей в пределах ограниченной географической области. Сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) и средства передачи данных (оптическое волокно, медный завод, кабели Cat5 и т. Д.) Почти полностью принадлежат арендатору / владельцу кампуса (предприятию, университету, правительству и т. Д.)).

Например, сеть университетского городка, вероятно, соединит различные здания университетского городка, чтобы соединить академические колледжи или факультеты, библиотеку и общежития студентов.

Магистральная сеть — Магистральная сеть является частью инфраструктуры компьютерной сети, которая обеспечивает путь для обмена информацией между различными локальными сетями или подсетями. Магистраль может связывать вместе различные сети в одном здании, в разных зданиях или на большой территории.

Например, крупная компания может реализовать магистральную сеть для соединения отделов, расположенных по всему миру. Оборудование, связывающее ведомственные сети, составляет магистраль сети. При проектировании сетевой магистрали производительность сети и перегрузка сети являются критическими факторами, которые необходимо учитывать. Обычно пропускная способность магистральной сети больше, чем емкость отдельных сетей, подключенных к ней.

Другим примером магистральной сети является магистраль Интернета, которая представляет собой набор глобальных сетей (WAN) и базовых маршрутизаторов, которые связывают вместе все сети, подключенные к Интернету.

Городская сеть — Городская сеть (MAN) — это большая компьютерная сеть, которая обычно охватывает город или большой кампус

Глобальная сеть — Глобальная сеть (WAN) — это компьютерная сеть, которая охватывает большую географическую область, например город, страну, или охватывает даже межконтинентальные расстояния. WAN использует канал связи, который сочетает в себе множество типов мультимедиа, таких как телефонные линии, кабели и воздушные волны. WAN часто использует средства передачи, предоставляемые обычными операторами связи, такими как телефонные компании.Технологии WAN обычно работают на трех нижних уровнях эталонной модели OSI: физическом уровне, уровне канала передачи данных и сетевом уровне.

Частная сеть предприятия — частная сеть предприятия — это сеть, которую одна организация создает для соединения своих офисов (например, производственных площадок, головных офисов, удаленных офисов, магазинов), чтобы они могли совместно использовать компьютерные ресурсы.

Виртуальная частная сеть — виртуальная частная сеть (VPN) — это наложенная сеть, в которой некоторые связи между узлами осуществляются через открытые соединения или виртуальные каналы в какой-либо более крупной сети (например,г., Интернет) вместо физических проводов. В этом случае говорят, что протоколы канального уровня виртуальной сети туннелируются через большую сеть. Одним из распространенных приложений является безопасная связь через общедоступный Интернет, но VPN не обязательно должна иметь явные функции безопасности, такие как аутентификация или шифрование контента. Например, виртуальные частные сети могут использоваться для разделения трафика различных пользовательских сообществ по базовой сети с надежными функциями безопасности.

VPN может иметь максимальную производительность или может иметь соглашение об определенном уровне обслуживания (SLA) между клиентом VPN и поставщиком услуг VPN.Как правило, топология VPN более сложна, чем топология точка-точка.

Глобальная вычислительная сеть — Глобальная вычислительная сеть (GAN) — это сеть, используемая для поддержки мобильной связи в произвольном количестве беспроводных локальных сетей, в зонах покрытия спутников и т. Д. Ключевой проблемой мобильной связи является передача пользовательской связи из одной локальной зоны покрытия в другую. следующий. В проекте IEEE 802 это включает в себя последовательность наземных беспроводных локальных сетей. [20]

Интранет

Интранет — это набор сетей, находящихся под контролем одного административного объекта.Интранет использует протокол IP и инструменты на основе IP, такие как веб-браузеры и приложения для передачи файлов. Административный орган ограничивает использование интрасети авторизованными пользователями. Чаще всего интрасеть — это внутренняя локальная сеть организации. В большой интрасети обычно есть по крайней мере один веб-сервер для предоставления пользователям организационной информации. Интранет — это также все, что находится за маршрутизатором в локальной сети.

Экстранет — это сеть, которая также находится под административным контролем одной организации, но поддерживает ограниченное подключение к определенной внешней сети.Например, организация может предоставить доступ к некоторым аспектам своей интрасети для обмена данными со своими деловыми партнерами или клиентами. Этим другим объектам не обязательно доверять с точки зрения безопасности. Сетевое подключение к экстранету часто, но не всегда, осуществляется с помощью технологии WAN.

Даркнет

Darknet — это оверлейная сеть, обычно работающая в Интернете, доступная только через специализированное программное обеспечение. Darknet — это анонимная сеть, в которой соединения устанавливаются только между доверенными узлами — иногда называемыми «друзьями» (F2F) [21] — с использованием нестандартных протоколов и портов.

Darknet отличаются от других распределенных одноранговых сетей, поскольку совместное использование является анонимным (то есть IP-адреса не являются общедоступными), и поэтому пользователи могут общаться, не опасаясь государственного или корпоративного вмешательства. [22]

Ключевые термины

Специальная сеть

— сеть, созданная, когда два беспроводных устройства подключаются друг к другу напрямую.

кампусная сеть (CAN) — сеть, состоящая из нескольких локальных сетей, расположенных в одном месте, связанных друг с другом с помощью маршрутизаторов.

Сотовая сеть

— сеть, использующая вышки сотовой связи для передачи голоса и данных на большие расстояния.

Клиент

— персональные компьютеры и другие устройства, которые подключаются к серверу.

сеть клиент-сервер — сеть, в центре которой находится по крайней мере один сервер. Пользователи входят в сеть вместо своих локальных компьютеров и получают доступ к ресурсам на основе этого входа.

Компьютерная сеть

— два или более компьютера, которые совместно используют ресурсы, включая программное обеспечение, оборудование или файлы.

домен — сеть, состоящая из группы клиентов и серверов под управлением одной центральной базы данных безопасности на специальном сервере, называемом контроллером домена.

Ethernet — наиболее часто используемый стандарт, определяющий способ передачи данных по локальной сети.

Брандмауэр

— устройство, блокирующее несанкционированный доступ к сети.

Домашняя группа

— простой способ объединить в сеть группу компьютеров Windows 7, которые все находятся в одной домашней сети.

Инфраструктурная беспроводная сеть

— беспроводная сеть, в которой устройства подключаются через точку беспроводного доступа.

IP (Интернет-протокол) — протокол, отвечающий за адресацию и маршрутизацию пакетов до места назначения.

локальная сеть (LAN) — сеть, в которой все подключенные устройства или узлы расположены в одном физическом месте.

Городская сеть

(MAN) — сеть, охватывающая одну географическую область.

Модем

— устройство связи, используемое для подключения компьютера к телефонной линии, модемы чаще всего используются для коммутируемого доступа в Интернет.Модем — это сокращение от модулятор-демодулятор. Модем модулирует цифровые данные в аналоговый сигнал, который может быть передан по телефонной линии, а на принимающей стороне демодулирует аналоговый сигнал обратно в цифровые данные.

Сетевой адаптер

— устройство связи, используемое для установления соединения с сетью. Адаптер может быть встроенным, картой расширения или USB-устройством и может быть проводным или беспроводным.

Сетевая операционная система (NOS)

— специализированная операционная система, установленная на серверах в сети клиент-сервер, которая предоставляет услуги, запрашиваемые клиентскими компьютерами, такие как файловые службы, службы печати, централизованная безопасность и службы связи.

Сетевой ресурс

— программное обеспечение, оборудование или файлы, совместно используемые в сети.

оптический сетевой терминал (ONT) — устройство, которое подключает LAN к сети FiOS.

одноранговая сеть (P2P) — сеть, в которой все компьютеры считаются равными. Каждое устройство может делиться своими ресурсами с любым другим устройством, и централизованная власть отсутствует.

Персональная сеть

(PAN) — ЛВС, состоящая из устройств, подключенных через Bluetooth, также называемая пикосетью.

пикосеть — см. Персональную сеть (PAN).

совмещение — использование открытой беспроводной сети для доступа в Интернет без разрешения.

Протокол

— правила связи между устройствами, которые определяют, как данные форматируются, передаются, принимаются и подтверждаются.

Маршрутизатор

. Маршрутизатор — это устройство, которое соединяет две или более сетей вместе. Маршрутизатор использует адресную информацию для маршрутизации пакетов данных, которые он получает, в нужные места.

Сервер

— многопользовательская компьютерная система, работающая под управлением сетевой операционной системы (NOS) и предоставляющая клиентским системам такие услуги, как доступ в Интернет, электронная почта или службы файлов и печати.

сеть хранения данных (SAN) — сеть между устройствами хранения данных и серверами в сети, которая делает данные доступными для всех серверов в SAN. Обычные пользователи не являются частью SAN, но могут получать доступ к информации через серверы LAN.

Коммутатор

— устройство, которое соединяет несколько устройств в локальной сети и использует адресную информацию для отправки пакетов данных только на порт, к которому подключено соответствующее устройство.

TCP (протокол управления передачей) — протокол, отвечающий за надежную передачу пакетов данных по сети.

Стек протоколов

TCP / IP — набор протоколов, которые определяют все, от передачи файлов (FTP) и веб-страниц (HTTP) до отправки (SMTP) и получения (POP) электронной почты. TCP / IP — это стек протоколов, который работает в Интернете, и поэтому он также является стеком протоколов, который работает в большинстве локальных сетей.

виртуальная частная сеть (VPN) — частная сеть через общедоступную сеть (Интернет), которая позволяет удаленным пользователям безопасно получать доступ к локальной сети. Такие сети используют шифрование для обеспечения безопасности данных.

wardriving — практика передвижения и обнаружения открытых точек беспроводного доступа.

Глобальная сеть

(WAN) — сеть, которая охватывает несколько местоположений и соединяет несколько локальных сетей по выделенным линиям с использованием маршрутизаторов.

Точка беспроводного доступа

(WAP) — устройство, которое позволяет беспроводным устройствам подключаться к сети так же, как коммутатор.

wireless LAN (WLAN) — сеть, в которой для передачи данных используется Wi-Fi.

рабочая группа — устройства в одноранговой сети.

Если ваше сетевое соединение заблокировано

Отдельным компьютерам (не вам как пользователю) может быть запрещен доступ к сети Университета Индианы по разным причинам:

  • Вирусы: Определенные вирусы находятся на компьютерах, которые они заражают, и используют эти компьютеры для атак на компьютеры других пользователей по сети. Пользователь зараженной машины обычно не знает об атаках, исходящих от компьютера. В этих случаях компьютер блокируется для защиты других компьютеров в сети IU и в Интернете.

    Подробнее о вирусах и защите компьютера см .:

  • Боты: боты Internet Relay Chat (IRC), часто устанавливаемые на заблокированный компьютер вирусом, представляют собой сценарии или независимые программы, которые выполняют специальные функции в IRC. Ботов можно использовать для запуска атак типа «отказ в обслуживании» против других компьютеров, для регистрации и передачи нажатий клавиш (включая пароли и номера кредитных карт), а также для облегчения передачи материалов, защищенных авторским правом. В этих случаях зараженный компьютер блокируется как для защиты других компьютеров в сети, так и для предотвращения потери конфиденциальной личной информации пользователей.
  • Неавторизованное устройство или служба в сети: Заблокированный компьютер подключен к IU-сети через маршрутизатор или другое расширяющее сеть устройство или работает как сервер без авторизации и / или потенциально опасного типа в IU-сети. В этих случаях компьютер или неавторизованное устройство можно использовать в качестве менее защищенной точки входа для угроз сети IU или в некоторых случаях может вызвать прямое нарушение работы других компьютеров в сети.

    Подробнее о маршрутизаторах и серверах см .:

  • Незаконный обмен файлами. Было замечено, что на компьютере запущены онлайн-службы обмена файлами, которые ухудшают работу сетевых служб в сети IU, или, что более часто, IU получал жалобу от правообладателя или назначенного им агента.В этих случаях, согласно закону, IU должна предпринять определенные действия для удаления материала из сети IU.

    Подробнее о совместном использовании файлов и защите себя см .:

  • Спам: несколько отчетов указывают на то, что компьютер отправляет нежелательную электронную почту или спам. Причиной спама чаще всего является взломанный компьютер. Злоумышленник рассылает спам со скомпрометированного компьютера (а не со своего компьютера) в надежде, что спам будет легче пройти через почтовые фильтры.
  • FTP-серверы на нестандартных портах: FTP-серверы являются хранилищами файлов. Пользователи могут подключаться к FTP-клиенту и загружать или выгружать файлы. FTP-серверы обычно находятся на TCP-порту 21; Когда FTP-сервер находится на нестандартном порту, это обычно означает, что злоумышленник настроил его и пытается скрыть. Злоумышленник может использовать этот сервер для хранения своих файлов (часто неавторизованных материалов, защищенных авторским правом) или для копирования файлов, которые присутствовали на машине.

    Дополнительные сведения о FTP, в том числе о том, как его безопасно использовать, см. В разделе Использование FTP для передачи файлов.

  • Брутфорс SSH: было замечено, что компьютер пытается установить большое количество SSH-подключений. Это действие обычно означает, что кто-то пытается угадать имена и пароли учетных записей. Это также обычно означает, что компьютер скомпрометирован и что эта деятельность выполняется злоумышленником.

Основы сетевых технологий | IBM

Из этого введения в сети вы узнаете, как работают компьютерные сети, об архитектуре, используемой для проектирования сетей, и о том, как обеспечить их безопасность.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных кабелем (проводным) или WiFi (беспроводным) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов. Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).

Географическое положение часто определяет компьютерную сеть.Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, таком как офисное здание, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах. Интернет — крупнейший пример глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.

Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способам управления трафиком и ее назначению.

Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях.Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, потоковое вещание и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.

Типы компьютерных сетей

По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, удовлетворяющие этим потребностям. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:

  • LAN (локальная сеть): LAN соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами.Например, LAN может соединить все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Обычно локальные сети находятся в частной собственности и управляются.

  • WLAN (беспроводная локальная сеть): WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети выполняются по беспроводной сети.

  • WAN (глобальная сеть): как следует из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на обширной территории, например, от региона к региону или даже от континента к континенту. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру.Обычно вы видите модели коллективного или распределенного владения для управления WAN.

  • MAN (городская сеть): MAN обычно больше LAN, но меньше WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.

  • PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили PAN, который обменивается и синхронизирует контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.

  • SAN (сеть хранения данных): SAN — это специализированная сеть, которая обеспечивает доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Для получения дополнительной информации о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. Блочное хранилище: полное руководство.)

  • CAN (сеть кампуса): CAN также известна как корпоративная сеть. CAN больше LAN, но меньше WAN.CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-городки.

  • VPN (виртуальная частная сеть): VPN — это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. «Узлы» ниже). VPN устанавливает зашифрованный канал, по которому личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные остаются недоступными для хакеров.

Важные термины и понятия

Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:

  • IP-адрес: IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует Интернет-протокол для связи.Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети. Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес целевого устройства.

  • Узлы: Узел — это точка подключения внутри сети, которая может принимать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес.Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.

  • Маршрутизаторы

    : Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к месту назначения. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных, пока они не достигнут узла назначения.

  • Коммутаторы

    : Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет межузловой связью в сети, гарантируя, что пакеты данных достигают своего конечного пункта назначения. Пока маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «переключение» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:

    • Коммутация каналов, которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети.Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.

    • Коммутация пакетов включает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньше требований к сети. Пакеты проходят через сеть до конечного пункта назначения.

    • Коммутация сообщений отправляет сообщение целиком от исходного узла, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет своего узла назначения.

  • Порты: порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами. Каждый порт обозначается номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера или апартаменты в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.

  • Типы сетевых кабелей: наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный.Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.

Примеры компьютерных сетей

Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью совместного использования данных и ресурсов образуют компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит компьютерной сети.

В офисе вы и ваши коллеги можете использовать общий доступ к принтеру или к системе группового обмена сообщениями.Вычислительная сеть, которая позволяет это сделать, скорее всего, представляет собой ЛВС или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.

Правительство города может управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают движение транспорта и инциденты. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городскому персоналу службы экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, сообщать водителям об альтернативных маршрутах движения и даже отправлять штрафы водителям, которые едут на красный свет.

The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую связываться с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи.Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.

Компьютерные сети и Интернет

Интернет — это сеть сетей, соединяющая миллиарды цифровых устройств по всему миру. Стандартные протоколы обеспечивают связь между этими устройствами. Эти протоколы включают протокол передачи гипертекста («http» перед всеми адресами веб-сайтов). Интернет-протокол (или IP-адреса) — это уникальные идентификационные номера, необходимые для каждого устройства, имеющего доступ к Интернету.IP-адреса сопоставимы с вашим почтовым адресом, предоставляя уникальную информацию о местоположении, чтобы информация могла быть доставлена ​​правильно.

Интернет-провайдеры (ISP) и сетевые сервис-провайдеры (NSP) предоставляют инфраструктуру, которая позволяет передавать пакеты данных или информации через Интернет. Не каждый бит информации, отправляемой через Интернет, попадает на все устройства, подключенные к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая сообщает информацию, куда именно нужно идти.

Как они работают?

Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети обмениваться информацией и ресурсами, а также обмениваться ими.

Сети

следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует Интернет-протокол или IP-адрес, строку чисел, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.

Маршрутизаторы

— это виртуальные или физические устройства, которые облегчают обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к месту назначения. Коммутаторы подключают устройства и управляют межузловой связью внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, передаваемые по сети, достигают своего конечного пункта назначения.

Архитектура

Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети.В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи им назначены. Компоненты сетевой архитектуры включают оборудование, программное обеспечение, среду передачи (проводную или беспроводную), топологию сети и протоколы связи.

Основные типы сетевой архитектуры

Существует два типа сетевой архитектуры: одноранговая (P2P) и клиент-серверная. В архитектуре P2P два или более компьютера соединены как «одноранговые узлы», что означает, что они имеют одинаковую мощность и привилегии в сети.P2P-сеть не требует центрального сервера для координации. Вместо этого каждый компьютер в сети действует как клиент (компьютер, которому требуется доступ к службе) и как сервер (компьютер, который обслуживает потребности клиента, обращающегося к службе). Каждый одноранговый узел делает некоторые из своих ресурсов доступными для сети, разделяя хранилище, память, пропускную способность и вычислительную мощность.

В сети клиент / сервер центральный сервер или группа серверов управляют ресурсами и предоставляют услуги клиентским устройствам в сети.Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер. В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент / сервер не разделяют свои ресурсы. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, потому что он разработан с несколькими уровнями или уровнями.

Топология сети

Сетевая топология — это то, как устроены узлы и ссылки в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть кабельным или беспроводным.

Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:

  • Топология шинной сети — это когда каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.

  • В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно два соседа. Смежные пары подключаются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.

  • В топологии звездообразной сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.

  • Топология ячеистой сети определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать топологию полной сетки, в которой каждый узел в сети подключен ко всем остальным узлам. Вы также можете создать частичную топологию сетки, в которой только некоторые узлы подключены друг к другу, а некоторые подключены к узлам, с которыми они обмениваются наибольшим объемом данных.Полная ячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто резервируют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но более экономична и проста в исполнении.

Безопасность

Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контролировать доступ к информации.

Есть много точек входа в сеть. Эти точки входа включают оборудование и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Защита может включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.

Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности.Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, так что служебная или личная информация труднее получить доступ, чем менее важная информация. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления аппаратного и программного обеспечения и исправлений, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и постоянную осведомленность о внешних угрозах, создаваемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает безопасность сети бесконечным процессом.

Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа.Для безопасного облака требуется защищенная базовая сеть.

Прочтите о пяти основных рекомендациях (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.

Ячеистые сети

Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети подключаются к как можно большему количеству других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют для эффективной маршрутизации данных к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные.Mesh-сети самонастраиваются и самоорганизуются, ища самый быстрый и надежный путь для отправки информации.

Тип ячеистых сетей

Есть два типа ячеистых сетей — полная и частичная:

  • В топологии full mesh каждый сетевой узел подключается ко всем остальным сетевым узлам, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако выполнение этого стоит дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые обмениваются данными наиболее часто.
  • Беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, расположенные на большой территории.

Балансировщики нагрузки и сети

Балансировщики нагрузки

эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки, как о диспетчере воздушного движения в аэропорту. Балансировщик нагрузки наблюдает за всем входящим в сеть трафиком и направляет его к маршрутизатору или серверу, который лучше всего оборудован для управления им.Цели балансировки нагрузки — избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, улучшить время отклика и максимизировать пропускную способность.

Полный обзор балансировщиков нагрузки см. В разделе «Балансировка нагрузки: полное руководство».

Сети доставки контента

Сеть доставки контента (CDN) — это распределенная серверная сеть, которая доставляет временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта пользователям в зависимости от их географического положения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и ​​предоставляет его пользователям как способ сократить расстояние между посетителями вашего веб-сайта и сервером вашего веб-сайта.Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам обслуживать контент быстрее и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. Сети CDN защищают от скачков трафика, уменьшают задержку, уменьшают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.

Потоковое мультимедиа в реальном времени, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.

Компьютерные сетевые решения и IBM

Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличивать трафик, делать пользователей счастливыми, защищать сеть и легко предоставлять услуги. Лучшее компьютерное сетевое решение — это обычно уникальная конфигурация, основанная на вашем конкретном виде бизнеса и потребностях.

Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все это упомянуто выше — это примеры технологий, которые могут помочь предприятиям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения.IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:

  • Устройства шлюза — это устройства, которые дают вам расширенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить безопасность вашей сети. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, межсетевых экранов, VPN, формирования трафика и т. Д.
  • Direct Link защищает и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблаком и IBM Cloud.
  • Cloud Internet Services — это возможности безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.Получите защиту от DDoS-атак, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.

Сетевые службы в IBM Cloud предоставляют сетевые решения для увеличения трафика, удовлетворения ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.

Развивайте навыки работы в сети и получите профессиональную сертификацию IBM на курсах профессиональной программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE).

Зарегистрируйтесь в IBMid и создайте свою учетную запись IBM Cloud.

чтения: компьютерная сеть | Введение в компьютерные приложения и концепции

Компьютерная сеть или сеть передачи данных — это телекоммуникационная сеть, которая позволяет компьютерам обмениваться данными. В компьютерных сетях сетевые вычислительные устройства передают данные друг другу по сетевым каналам (соединениям для передачи данных). Соединения между узлами устанавливаются с использованием кабельной или беспроводной среды.Самая известная компьютерная сеть — Интернет.

Сетевые компьютерные устройства, которые отправляют, направляют и завершают данные, называются сетевыми узлами. Узлы могут включать в себя такие хосты, как персональные компьютеры, телефоны, серверы, а также сетевое оборудование. Можно сказать, что два таких устройства объединены в сеть, когда одно устройство может обмениваться информацией с другим устройством, независимо от того, имеют ли они прямое соединение друг с другом.

Компьютерные сети различаются по средствам передачи сигналов, протоколам связи для организации сетевого трафика, размеру сети, топологии и организационной цели.В большинстве случаев протоколы связи накладываются друг на друга (т. Е. Работают с использованием) других более конкретных или более общих протоколов связи, за исключением физического уровня, который напрямую имеет дело со средой передачи.

Компьютерные сети поддерживают такие приложения, как доступ к всемирной паутине, совместное использование серверов приложений и хранения, принтеров и факсов, а также использование приложений электронной почты и обмена мгновенными сообщениями.

История

Хронология значительных разработок компьютерных сетей включает:

  • В конце 1950-х ранние сети взаимодействующих компьютеров включали военную радиолокационную систему Semi-Automatic Ground Environment (SAGE).
  • В 1959 году Анатолий Иванович Китов предложил Центральному Комитету Коммунистической партии Советского Союза подробный план реорганизации управления Советскими вооруженными силами и советской экономикой на основе сети вычислительных центров.
  • В 1960 году полуавтоматическая среда бизнес-исследований системы бронирования коммерческих авиакомпаний (SABRE) перешла в режим онлайн с двумя подключенными мэйнфреймами.
  • В 1962 году J.C.R. Ликлайдер создал рабочую группу, которую он назвал «Межгалактическая компьютерная сеть», предшественник ARPANET, в Агентстве перспективных исследовательских проектов (ARPA).
  • В 1964 году исследователи из Дартмутского колледжа разработали Дартмутскую систему разделения времени для распределенных пользователей больших компьютерных систем. В том же году в Массачусетском технологическом институте исследовательская группа при поддержке General Electric и Bell Labs использовала компьютер для маршрутизации телефонных соединений и управления ими.
  • На протяжении 1960-х годов Леонард Клейнрок, Пол Баран и Дональд Дэвис независимо друг от друга разрабатывали сетевые системы, которые использовали пакеты для передачи информации между компьютерами по сети.
  • В 1965 году Томас Марилл и Лоуренс Дж. Робертс создали первую глобальную сеть (WAN). Это было непосредственным предшественником ARPANET, программным менеджером которой стал Робертс.
  • Также в 1965 году Western Electric представила первый широко используемый телефонный коммутатор, в котором реализовано настоящее компьютерное управление.
  • В 1969 году Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Стэнфордский исследовательский институт, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре и Университет штата Юта были подключены в качестве начала сети ARPANET с использованием каналов 50 кбит / с.
  • В 1972 году были развернуты коммерческие службы с использованием X.25, которые позже использовались в качестве базовой инфраструктуры для расширения сетей TCP / IP.
  • В 1973 году Роберт Меткалф написал официальную записку в Xerox PARC с описанием Ethernet, сетевой системы, основанной на сети Aloha, разработанной в 1960-х годах Норманом Абрамсоном и его коллегами из Гавайского университета. В июле 1976 года Роберт Меткалф и Дэвид Боггс опубликовали свою статью «Ethernet: распределенная коммутация пакетов для локальных компьютерных сетей» и совместно работали над несколькими патентами, полученными в 1977 и 1978 годах.В 1979 году Роберт Меткалф решил сделать Ethernet открытым стандартом.
  • В 1976 году Джон Мерфи из Datapoint Corporation создал ARCNET, сеть передачи токенов, которая впервые использовалась для совместного использования устройств хранения.
  • В 1995 году пропускная способность Ethernet увеличилась с 10 Мбит / с до 100 Мбит / с. К 1998 году Ethernet поддерживал скорость передачи гигабита. Способность Ethernet легко масштабироваться (например, быстро адаптироваться для поддержки новых скоростей оптоволоконного кабеля) является фактором, способствующим его продолжению использования с 2015 года.

Недвижимость

Компьютерные сети могут считаться отраслью электротехники, телекоммуникаций, информатики, информационных технологий или компьютерной инженерии, поскольку они основаны на теоретическом и практическом применении соответствующих дисциплин.

Компьютерная сеть облегчает межличностное общение, позволяя людям эффективно и легко общаться с помощью электронной почты, мгновенных сообщений, чатов, телефона, видеотелефонных звонков и видеоконференций.Предоставление доступа к информации на общих устройствах хранения — важная особенность многих сетей. Сеть позволяет обмениваться файлами, данными и другими типами информации, давая авторизованным пользователям возможность доступа к информации, хранящейся на других компьютерах в сети. Сеть позволяет совместно использовать сетевые и вычислительные ресурсы. Пользователи могут получать доступ и использовать ресурсы, предоставляемые устройствами в сети, например печать документа на общем сетевом принтере. Распределенные вычисления используют вычислительные ресурсы в сети для выполнения задач.Компьютерная сеть может использоваться компьютерными взломщиками для развертывания компьютерных вирусов или компьютерных червей на устройствах, подключенных к сети, или для предотвращения доступа этих устройств к сети посредством атаки типа «отказ в обслуживании».

Сетевой пакет

Компьютерные каналы связи, не поддерживающие пакеты, такие как традиционные каналы связи точка-точка, просто передают данные в виде битового потока. Однако большая часть информации в компьютерных сетях передается пакетами. Сетевой пакет — это отформатированная единица данных (список битов или байтов, обычно от нескольких десятков байтов до нескольких килобайт), переносимая сетью с коммутацией пакетов.

В пакетных сетях данные форматируются в пакеты, которые отправляются через сеть по назначению. Как только пакеты прибывают, они снова собираются в свое исходное сообщение. С пакетами полоса пропускания среды передачи может лучше распределяться между пользователями, чем если бы сеть была с коммутацией каналов. Когда один пользователь не отправляет пакеты, ссылка может быть заполнена пакетами от других пользователей, и поэтому стоимость может быть разделена с относительно небольшими помехами, при условии, что ссылка не используется чрезмерно.

Пакеты состоят из двух видов данных: управляющая информация и пользовательские данные (также известные как полезная нагрузка). Управляющая информация предоставляет данные, необходимые сети для доставки пользовательских данных, например: сетевые адреса источника и получателя, коды обнаружения ошибок и информацию о последовательности. Обычно управляющая информация находится в заголовках и трейлерах пакетов с данными полезной нагрузки между ними.

Часто маршрут, по которому пакет должен пройти через сеть, недоступен сразу.В этом случае пакет ставится в очередь и ждет, пока канал не освободится.

Топология сети

Физическая структура сети обычно менее важна, чем топология, соединяющая сетевые узлы. Поэтому большинство диаграмм, описывающих физическую сеть, являются топологическими, а не географическими. Символы на этих диаграммах обычно обозначают сетевые ссылки и сетевые узлы.

Сетевые ссылки

Среда передачи (часто называемая в литературе физическим носителем), используемая для соединения устройств для формирования компьютерной сети, включает электрический кабель (Ethernet, HomePNA, связь по линиям электропередач, G.hn), оптоволокно (волоконно-оптическая связь) и радиоволны (беспроводные сети). В модели OSI они определены на уровнях 1 и 2 — физическом уровне и уровне канала данных.

Широко распространенное семейство средств передачи данных, используемых в технологии локальной вычислительной сети (LAN), вместе известно как Ethernet. Стандарты носителей и протоколов, обеспечивающие связь между сетевыми устройствами через Ethernet, определены IEEE 802.3. Ethernet передает данные как по медному, так и по оптоволоконному кабелю.Стандарты беспроводных локальных сетей (например, определенные IEEE 802.11) используют радиоволны, а другие используют инфракрасные сигналы в качестве среды передачи. Для передачи данных по линиям электропередачи используются силовые кабели здания.

Проводные технологии

Волоконно-оптические кабели используются для передачи света от одного компьютера / сетевого узла к другому.

Порядок следующих проводных технологий — примерно от самой медленной до самой высокой скорости передачи.

  • Коаксиальный кабель широко используется в системах кабельного телевидения, офисных зданиях и других рабочих местах для локальных сетей.Кабели состоят из медной или алюминиевой проволоки, окруженной изолирующим слоем (обычно это гибкий материал с высокой диэлектрической проницаемостью), который сам окружен проводящим слоем. Изоляция помогает минимизировать помехи и искажения. Скорость передачи варьируется от 200 миллионов бит в секунду до более 500 миллионов бит в секунду.
  • Технология ITU-T G.hn использует существующую домашнюю проводку (коаксиальный кабель, телефонные линии и линии электропередач) для создания высокоскоростной (до 1 Гбит / с) локальной сети.
  • Витая пара — это наиболее широко используемая среда для всех телекоммуникаций.Кабели типа «витая пара» состоят из медных проводов, скрученных в пары. Обычные телефонные провода состоят из двух изолированных медных проводов, скрученных попарно. Кабельная разводка компьютерной сети (проводной Ethernet согласно определению IEEE 802.3) состоит из 4 пар медных кабелей, которые могут использоваться как для передачи голоса, так и для передачи данных. Использование двух скрученных вместе проводов помогает уменьшить перекрестные помехи и электромагнитную индукцию. Скорость передачи колеблется от 2 миллионов бит в секунду до 10 миллиардов бит в секунду.Кабельная система с витой парой бывает двух видов: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Каждая форма имеет несколько рейтингов категорий, предназначенных для использования в различных сценариях.
  • Оптическое волокно — это стекловолокно. Он несет световые импульсы, которые представляют данные. Некоторыми преимуществами оптических волокон перед металлическими проводами являются очень низкие потери при передаче и невосприимчивость к электрическим помехам. Оптические волокна могут одновременно передавать несколько длин волн света, что значительно увеличивает скорость передачи данных и помогает обеспечить скорость передачи данных до триллионов бит в секунду.Оптические волокна могут использоваться для протяженных кабелей с очень высокой скоростью передачи данных и используются в подводных кабелях для соединения континентов.

Цена — главный фактор, определяющий возможности использования проводных и беспроводных технологий в бизнесе. Опции беспроводной связи требуют надбавки к цене, что может сделать покупку компьютеров, принтеров и других устройств с проводным подключением финансовой выгодой. Прежде чем принимать решение о покупке продуктов с проводным подключением, необходимо ознакомиться с ограничениями и ограничениями выбора.Потребности бизнеса и сотрудников могут перевесить любые соображения относительно стоимости.

Беспроводные технологии

Компьютеры очень часто подключаются к сетям с помощью беспроводных соединений.

  • Наземная микроволновая печь. Наземная микроволновая связь использует наземные передатчики и приемники, похожие на спутниковые антенны. Наземные микроволны работают в диапазоне низких гигагерц, что ограничивает все коммуникации в пределах прямой видимости. Ретрансляционные станции расположены на расстоянии примерно 48 км (30 миль) друг от друга.
  • Спутники связи. Спутники общаются с помощью микроволновых радиоволн, которые не отклоняются атмосферой Земли. Спутники размещены в космосе, обычно на геостационарной орбите на высоте 35 400 км (22 000 миль) над экватором. Эти орбитальные системы способны принимать и ретранслировать голос, данные и телевизионные сигналы.
  • Сотовая связь и системы PCS используют несколько технологий радиосвязи. Системы делят регион на несколько географических областей.В каждой области есть маломощный передатчик или антенное устройство радиорелейной связи для ретрансляции вызовов из одной области в другую.
  • Радиосвязь и технологии с расширенным спектром — Беспроводные локальные сети используют высокочастотную радиотехнологию, аналогичную цифровой сотовой связи, и низкочастотную радиотехнологию. Беспроводные локальные сети используют технологию расширенного спектра, чтобы обеспечить связь между несколькими устройствами в ограниченной области. IEEE 802.11 определяет общую разновидность беспроводной радиоволновой технологии с открытыми стандартами, известную как Wifi.
  • Оптическая связь в свободном пространстве использует для связи видимый или невидимый свет. В большинстве случаев используется прямая видимость, которая ограничивает физическое расположение устройств связи.
Экзотические технологии

Были разные попытки передачи данных на экзотических носителях:

  • IP over Avian Carriers был шутливым первоапрельским запросом комментариев, выпущенным как RFC 1149 . На практике это было реализовано в 2001 году.
  • Расширение Интернета до межпланетных измерений с помощью радиоволн.

Оба случая имеют большое время задержки приема-передачи, что обеспечивает медленную двустороннюю связь, но не препятствует отправке больших объемов информации.

Сетевые узлы

Помимо любой физической среды передачи, которая может существовать, сети содержат дополнительные базовые системные блоки, такие как контроллер сетевого интерфейса (NIC), повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модемы и межсетевые экраны.

Сетевые интерфейсы

Сетевой интерфейс банкомата в виде дополнительной карты. Встроено множество сетевых интерфейсов.

Контроллер сетевого интерфейса (NIC) — это компьютерное оборудование, которое предоставляет компьютеру возможность доступа к среде передачи и имеет возможность обрабатывать низкоуровневую сетевую информацию. Например, сетевая карта может иметь разъем для приема кабеля или антенну для беспроводной передачи и приема, а также связанные схемы.

NIC отвечает на трафик, адресованный сетевому адресу NIC или компьютера в целом.

В сетях Ethernet каждый контроллер сетевого интерфейса имеет уникальный MAC-адрес, который обычно хранится в постоянной памяти контроллера. Чтобы избежать конфликтов адресов между сетевыми устройствами, Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) поддерживает и контролирует уникальность MAC-адресов. Размер MAC-адреса Ethernet составляет шесть октетов.Три наиболее значимых октета зарезервированы для идентификации производителей сетевых адаптеров. Эти производители, используя только присвоенные им префиксы, однозначно назначают три младших октета каждому интерфейсу Ethernet, который они производят.

Повторители и концентраторы

Повторитель — это электронное устройство, которое принимает сетевой сигнал, очищает его от ненужного шума и восстанавливает его. Сигнал повторно передается с более высоким уровнем мощности или на другую сторону препятствия, так что сигнал может преодолевать большие расстояния без ухудшения качества.В большинстве конфигураций Ethernet с витой парой повторители требуются для кабеля, длина которого превышает 100 метров. При использовании волоконной оптики ретрансляторы могут быть удалены друг от друга на десятки или даже сотни километров.

Повторитель с несколькими портами называется концентратором. Повторители работают на физическом уровне модели OSI. Репитерам требуется небольшое количество времени для восстановления сигнала. Это может вызвать задержку распространения, влияющую на производительность сети. В результате многие сетевые архитектуры ограничивают количество повторителей, которые могут использоваться в ряду, например.g., правило Ethernet 5-4-3.

Концентраторы в основном устарели современными коммутаторами; но повторители используются для линий связи на большие расстояния, особенно для подводных кабелей.

Мосты

Сетевой мост соединяет и фильтрует трафик между двумя сегментами сети на канальном уровне (уровень 2) модели OSI для формирования единой сети. Это разрушает домен коллизии сети, но поддерживает единый домен широковещательной рассылки. Сегментация сети разбивает большую перегруженную сеть на совокупность более мелких и более эффективных сетей.

Мосты бывают трех основных типов:

  • Локальные мосты: прямое соединение локальных сетей
  • Удаленные мосты: могут использоваться для создания канала глобальной сети (WAN) между локальными сетями. Удаленные мосты, где соединительный канал работает медленнее, чем конечные сети, в основном были заменены маршрутизаторами.
  • Беспроводные мосты: могут использоваться для присоединения к локальным сетям или подключения удаленных устройств к локальным сетям.
Переключатели

Сетевой коммутатор — это устройство, которое пересылает и фильтрует дейтаграммы уровня 2 OSI между портами на основе MAC-адресов в пакетах.Коммутатор отличается от концентратора тем, что он пересылает кадры только на физические порты, участвующие в обмене данными, а не на все подключенные порты. Его можно рассматривать как многопортовый мост. Он учится связывать физические порты с MAC-адресами, исследуя исходные адреса полученных кадров. Если целью является неизвестный пункт назначения, коммутатор выполняет широковещательную рассылку на все порты, кроме источника. Коммутаторы обычно имеют множество портов, что позволяет использовать звездообразную топологию для устройств и каскадировать дополнительные коммутаторы.

Многоуровневые коммутаторы поддерживают маршрутизацию на основе адресации уровня 3 или дополнительных логических уровней. Термин «коммутатор» часто используется в широком смысле для обозначения таких устройств, как маршрутизаторы и мосты, а также устройств, которые могут распределять трафик в зависимости от нагрузки или содержимого приложения (например, идентификатора веб-URL).

Маршрутизаторы

Типичный маршрутизатор для дома или небольшого офиса с подключением телефонной линии ADSL и сетевого кабеля Ethernet.

Маршрутизатор — это рабочее интернет-устройство, которое пересылает пакеты между сетями, обрабатывая информацию маршрутизации, включенную в пакет или дейтаграмму (информацию интернет-протокола с уровня 3).Информация о маршрутизации часто обрабатывается вместе с таблицей маршрутизации (или таблицей пересылки). Маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации, чтобы определить, куда пересылать пакеты. (Пункт назначения в таблице маршрутизации может включать в себя «нулевой» интерфейс, также известный как интерфейс «черной дыры», потому что в него могут поступать данные, однако дальнейшая обработка этих данных не выполняется.)

Модемы

Модемы

(MOdulator-DEModulator) используются для подключения сетевых узлов по проводам, изначально не предназначенным для цифрового сетевого трафика, или для беспроводной связи.Для этого один или несколько несущих сигналов модулируются цифровым сигналом для создания аналогового сигнала, который может быть адаптирован для придания требуемых свойств для передачи. Модемы обычно используются для телефонных линий с использованием технологии цифровой абонентской линии.

Межсетевые экраны

Межсетевой экран — это сетевое устройство для управления сетевой безопасностью и правилами доступа. Брандмауэры обычно настроены так, чтобы отклонять запросы доступа из нераспознанных источников, но разрешать действия из распознанных источников.Жизненно важная роль межсетевых экранов в сетевой безопасности растет параллельно с постоянным увеличением числа кибератак.

Структура сети

Топология сети — это схема или организационная иерархия взаимосвязанных узлов компьютерной сети. Различные топологии сети могут влиять на пропускную способность, но надежность часто имеет большее значение. При использовании многих технологий, таких как шинные сети, единичный отказ может привести к полному отказу сети. В целом, чем больше соединений, тем надежнее сеть; но тем дороже его установка.

Общие схемы

Общие макеты:

  • Шинная сеть: все узлы подключены к общей среде по этой среде. Эта схема использовалась в оригинальном Ethernet, называвшемся 10BASE5 и 10BASE2.
  • Сеть типа «звезда»: все узлы подключены к специальному центральному узлу. Это типичная схема для беспроводной локальной сети, где каждый беспроводной клиент подключается к центральной точке беспроводного доступа.
  • Кольцевая сеть: каждый узел подключен к своему левому и правому соседнему узлу, так что все узлы связаны и каждый узел может достигать друг друга, проходя узлы влево или вправо.Оптоволоконный распределенный интерфейс данных (FDDI) использовал такую ​​топологию.
  • Ячеистая сеть: каждый узел подключен к произвольному количеству соседей таким образом, что существует по крайней мере один переход от любого узла к любому другому.
  • Полностью подключенная сеть: каждый узел подключен ко всем остальным узлам в сети.
  • Древовидная сеть: узлы расположены иерархически.

Общие сетевые топологии

Обратите внимание, что физическая структура узлов в сети может не обязательно отражать топологию сети.Например, с FDDI топология сети представляет собой кольцо (на самом деле два кольца, вращающихся в противоположных направлениях), но физическая топология часто представляет собой звезду, потому что все соседние соединения могут маршрутизироваться через центральное физическое местоположение.

Оверлейная сеть

Пример оверлейной сети.

Оверлейная сеть — это виртуальная компьютерная сеть, построенная поверх другой сети. Узлы в оверлейной сети связаны виртуальными или логическими связями. Каждая ссылка соответствует пути, возможно, через множество физических каналов в базовой сети.Топология наложенной сети может (и часто отличается) от топологии базовой сети. Например, многие одноранговые сети являются наложенными сетями. Они организованы как узлы виртуальной системы ссылок, которые работают поверх Интернета.

Оверлейные сети существуют с момента изобретения сетей, когда компьютерные системы были подключены по телефонным линиям с использованием модемов, до того, как появилась какая-либо сеть передачи данных.

Самым ярким примером оверлейной сети является сам Интернет.Сам Интернет изначально создавался как наложение на телефонную сеть. Даже сегодня на сетевом уровне каждый узел может связаться с любым другим путем прямого подключения к желаемому IP-адресу, тем самым создавая полностью подключенную сеть. Базовая сеть, однако, состоит из ячеистого соединения подсетей с различной топологией (и технологиями). Разрешение адресов и маршрутизация — это средства, которые позволяют сопоставить полностью подключенную оверлейную IP-сеть с ее базовой сетью.

Другой пример оверлейной сети — распределенная хеш-таблица, которая сопоставляет ключи с узлами в сети.В этом случае базовая сеть — это IP-сеть, а наложенная сеть — это таблица (фактически карта), проиндексированная по ключам.

Наложенные сети также были предложены как способ улучшения маршрутизации в Интернете, например, за счет гарантии качества обслуживания для достижения более высокого качества потоковой передачи мультимедиа. Предыдущие предложения, такие как IntServ, DiffServ и IP Multicast, не получили широкого признания в основном потому, что они требуют модификации всех маршрутизаторов в сети. С другой стороны, оверлейная сеть может быть постепенно развернута на конечных узлах, на которых запущено программное обеспечение оверлейного протокола, без сотрудничества с интернет-провайдерами.Оверлейная сеть не контролирует, как пакеты маршрутизируются в базовой сети между двумя наложенными узлами, но она может контролировать, например, последовательность оверлейных узлов, которые проходит сообщение, прежде чем оно достигнет места назначения.

Например, Akamai Technologies управляет оверлейной сетью, которая обеспечивает надежную и эффективную доставку контента (своего рода многоадресную рассылку). Академические исследования включают, среди прочего, многоадресную передачу оконечных систем, устойчивую маршрутизацию и качество обслуживания.

Протоколы связи

Модель TCP / IP или схема многоуровневого Интернета и ее связь с общими протоколами часто накладываются поверх нее.

Рисунок 4. Потоки сообщений (A-B) при наличии маршрутизатора (R), красные потоки — эффективные пути связи, черные пути — фактические пути.

Протокол связи — это набор правил для обмена информацией по сетевым каналам. В стеке протоколов (см. Также модель OSI) каждый протокол использует службы протокола ниже него. Важным примером стека протоколов является HTTP (протокол всемирной паутины), работающий через TCP через IP (интернет-протоколы) через IEEE 802.11 (протокол Wi-Fi). Этот стек используется между беспроводным маршрутизатором и персональным компьютером домашнего пользователя, когда пользователь просматривает веб-страницы.

Хотя использование многоуровневого протокола сегодня повсеместно используется в компьютерных сетях, оно исторически подвергалось критике со стороны многих исследователей по двум основным причинам. Во-первых, абстрагирование стека протоколов таким образом может привести к тому, что верхний уровень будет дублировать функциональные возможности нижнего уровня, ярким примером которого является устранение ошибок как для каждого канала, так и на сквозной основе.Во-вторых, часто для реализации протокола на одном уровне могут потребоваться данные, состояние или адресная информация, которая присутствует только на другом уровне, таким образом, прежде всего, не решается вопрос разделения уровней. Например, TCP использует поле ECN в заголовке IPv4 как индикатор перегрузки; IP — это протокол сетевого уровня, тогда как TCP — протокол транспортного уровня.

Коммуникационные протоколы имеют различные характеристики. Они могут быть ориентированы на установление соединения или без установления соединения, они могут использовать коммутацию каналов или коммутацию пакетов, а также могут использовать иерархическую адресацию или плоскую адресацию.

Существует множество протоколов связи, некоторые из которых описаны ниже.

IEEE 802

Полный набор протоколов IEEE 802 предоставляет широкий набор сетевых возможностей. Протоколы имеют плоскую схему адресации. Они работают в основном на уровнях 1 и 2 модели OSI.

Например, мост MAC (IEEE 802.1D) имеет дело с маршрутизацией пакетов Ethernet с использованием протокола связующего дерева. IEEE 802.1Q описывает VLAN, а IEEE 802.1X определяет протокол управления доступом к сети на основе портов, который формирует основу для механизмов аутентификации, используемых в VLAN (но он также встречается в WLAN) — это то, что видит домашний пользователь, когда Пользователь должен ввести «ключ беспроводного доступа».”

Ethernet

Ethernet, иногда просто LAN, представляет собой семейство протоколов, используемых в проводных локальных сетях, описываемых набором стандартов, вместе называемых IEEE 802.3, опубликованных Институтом инженеров по электротехнике и электронике.

Беспроводная локальная сеть

Беспроводная локальная сеть

, также широко известная как WLAN или WiFi, на сегодняшний день, вероятно, является наиболее известным членом семейства протоколов IEEE 802 для домашних пользователей. Он стандартизирован IEEE 802.11 и имеет много общих свойств с проводным Ethernet.

Пакет Интернет-протокола

Internet Protocol Suite, также называемый TCP / IP, является основой всех современных сетей. Он предлагает услуги без установления соединения, а также услуги с установлением соединения в изначально ненадежной сети, через которую проходит передача грамматики данных на уровне Интернет-протокола (IP). По своей сути, набор протоколов определяет спецификации адресации, идентификации и маршрутизации для Интернет-протокола версии 4 (IPv4) и для IPv6, протокола следующего поколения с значительно расширенными возможностями адресации.

SONET / SDH

Синхронная оптическая сеть (SONET) и синхронная цифровая иерархия (SDH) — это стандартизированные протоколы мультиплексирования, которые передают несколько цифровых битовых потоков по оптическому волокну с помощью лазеров. Первоначально они были разработаны для передачи данных в коммутационном режиме из множества различных источников, в первую очередь для поддержки несжатого голоса с коммутацией каналов, закодированного в формате PCM (импульсно-кодовая модуляция). Однако из-за нейтральности протокола и ориентированных на транспорт функций SONET / SDH также был очевидным выбором для транспортировки кадров асинхронного режима передачи (ATM).

Асинхронный режим передачи

Асинхронный режим передачи (ATM) — это метод коммутации для телекоммуникационных сетей. Он использует асинхронное мультиплексирование с временным разделением и кодирует данные в небольшие ячейки фиксированного размера. Это отличается от других протоколов, таких как Internet Protocol Suite или Ethernet, которые используют пакеты или кадры переменного размера. ATM имеет сходство как с сетями с коммутацией каналов, так и с коммутацией пакетов. Это делает его хорошим выбором для сети, которая должна обрабатывать как традиционный трафик данных с высокой пропускной способностью, так и контент с малой задержкой в ​​реальном времени, такой как голос и видео.ATM использует модель, ориентированную на соединение, в которой виртуальный канал должен быть установлен между двумя конечными точками до начала фактического обмена данными.

В то время как роль банкоматов уменьшается в пользу сетей следующего поколения, они по-прежнему играют роль на «последней миле» — соединении между поставщиком Интернет-услуг и домашним пользователем.

Географический масштаб

Сеть может характеризоваться ее физической емкостью или организационным назначением. Использование сети, включая авторизацию пользователей и права доступа, соответственно различаются.

Наноразмерная сеть

Сеть связи на наномасштабе имеет ключевые компоненты, реализованные на наномасштабе, включая носители сообщений, и использует физические принципы, которые отличаются от механизмов связи на макроуровне. Связь в наномасштабе распространяется на очень маленькие датчики и исполнительные механизмы, такие как те, что используются в биологических системах, а также имеет тенденцию работать в средах, которые были бы слишком жесткими для классической связи.

Персональная сеть

Персональная сеть (PAN) — это компьютерная сеть, используемая для связи между компьютером и различными информационно-технологическими устройствами, находящимися рядом с одним человеком.Некоторыми примерами устройств, которые используются в PAN, являются персональные компьютеры, принтеры, факсы, телефоны, КПК, сканеры и даже игровые приставки. PAN может включать проводные и беспроводные устройства. Дальность действия PAN обычно достигает 10 метров. Проводная сеть PAN обычно состоит из соединений USB и FireWire, в то время как такие технологии, как Bluetooth и инфракрасная связь, обычно образуют беспроводную сеть PAN.

Локальная сеть

Локальная сеть (LAN) — это сеть, которая соединяет компьютеры и устройства в ограниченной географической области, такой как дом, школа, офисное здание или группа близко расположенных зданий.Каждый компьютер или устройство в сети — это узел. Проводные локальные сети, скорее всего, основаны на технологии Ethernet. Новые стандарты, такие как ITU-T G.hn, также предоставляют способ создания проводной LAN с использованием существующей проводки, такой как коаксиальные кабели, телефонные линии и линии электропередач.

Все взаимосвязанные устройства используют сетевой уровень (уровень 3) для обработки нескольких подсетей (представленных разными цветами). Те, что находятся внутри библиотеки, имеют Ethernet-соединения 10/100 Мбит / с с пользовательским устройством и соединение Gigabit Ethernet с центральным маршрутизатором.Их можно было бы назвать коммутаторами уровня 3, потому что они имеют только интерфейсы Ethernet и поддерживают Интернет-протокол. Было бы правильнее называть их маршрутизаторами доступа, где маршрутизатор наверху — это маршрутизатор распределения, который подключается к Интернету и к маршрутизаторам доступа клиентов академических сетей.

Определяющие характеристики LAN, в отличие от глобальной сети (WAN), включают более высокую скорость передачи данных, ограниченный географический диапазон и отсутствие зависимости от выделенных линий для обеспечения возможности подключения.Современные технологии Ethernet или другие технологии LAN IEEE 802.3 работают со скоростью передачи данных до 10 Гбит / с. IEEE исследует стандартизацию скоростей 40 и 100 Гбит / с. Локальная сеть может быть подключена к глобальной сети с помощью маршрутизатора.

Домашняя сеть

Домашняя сеть (HAN) — это домашняя локальная сеть, используемая для связи между цифровыми устройствами, обычно развертываемыми в доме, обычно небольшим количеством персональных компьютеров и аксессуаров, таких как принтеры и мобильные вычислительные устройства.Важной функцией является совместное использование доступа в Интернет, часто в виде широкополосной услуги через провайдера кабельного телевидения или цифровой абонентской линии (DSL).

Сеть хранения данных

Сеть хранения данных (SAN) — это выделенная сеть, которая обеспечивает доступ к консолидированному хранилищу данных на уровне блоков. Сети SAN в основном используются для того, чтобы сделать устройства хранения, такие как дисковые массивы, ленточные библиотеки и оптические музыкальные автоматы, доступными для серверов, чтобы эти устройства выглядели как локально подключенные устройства к операционной системе.SAN обычно имеет свою собственную сеть запоминающих устройств, которые обычно недоступны через локальную сеть для других устройств. Стоимость и сложность сетей SAN упали в начале 2000-х годов до уровня, позволяющего более широко внедрять их как в корпоративных средах, так и в средах малого и среднего бизнеса.

Сеть кампуса

Сеть кампуса (CAN) состоит из соединения локальных сетей в пределах ограниченной географической области. Сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) и средства передачи (оптическое волокно, медный завод, кабели Cat5 и т. Д.)) почти полностью принадлежат арендатору / владельцу кампуса (предприятию, университету, правительству и т. д.).

Например, сеть университетского городка, вероятно, соединит различные здания университетского городка, чтобы соединить академические колледжи или факультеты, библиотеку и общежития студентов.

Магистральная сеть

Магистральная сеть — это часть инфраструктуры компьютерной сети, которая обеспечивает путь для обмена информацией между различными локальными сетями или подсетями.Магистраль может связывать вместе различные сети в одном здании, в разных зданиях или на большой территории.

Например, крупная компания может реализовать магистральную сеть для соединения отделов, расположенных по всему миру. Оборудование, связывающее ведомственные сети, составляет магистраль сети. При проектировании сетевой магистрали производительность сети и перегрузка сети являются критическими факторами, которые необходимо учитывать. Обычно пропускная способность магистральной сети больше, чем емкость отдельных сетей, подключенных к ней.

Другим примером магистральной сети является магистраль Интернета, которая представляет собой набор глобальных сетей (WAN) и базовых маршрутизаторов, которые связывают вместе все сети, подключенные к Интернету.

Городская сеть

Городская сеть (MAN) — это большая компьютерная сеть, которая обычно охватывает город или большой кампус.

Глобальная сеть

Глобальная сеть (WAN) — это компьютерная сеть, которая охватывает большую географическую область, например город, страну, или охватывает даже межконтинентальные расстояния.WAN использует канал связи, который сочетает в себе множество типов мультимедиа, таких как телефонные линии, кабели и воздушные волны. WAN часто использует средства передачи, предоставляемые обычными операторами связи, такими как телефонные компании. Технологии WAN обычно работают на трех нижних уровнях эталонной модели OSI: физическом уровне, уровне канала данных и сетевом уровне.

Частная сеть предприятия

Корпоративная частная сеть — это сеть, которую одна организация строит для соединения своих офисов (например,g., производственные площадки, головные офисы, удаленные офисы, магазины), чтобы они могли совместно использовать компьютерные ресурсы.

Виртуальная частная сеть

Виртуальная частная сеть (VPN) — это оверлейная сеть, в которой некоторые связи между узлами осуществляются посредством открытых соединений или виртуальных каналов в какой-либо более крупной сети (например, Интернет), а не по физическим проводам. В этом случае говорят, что протоколы канального уровня виртуальной сети туннелируются через большую сеть.Одним из распространенных приложений является безопасная связь через общедоступный Интернет, но VPN не обязательно должна иметь явные функции безопасности, такие как аутентификация или шифрование контента. Например, виртуальные частные сети могут использоваться для разделения трафика различных пользовательских сообществ по базовой сети с надежными функциями безопасности.

VPN может иметь максимальную производительность или может иметь соглашение об определенном уровне обслуживания (SLA) между клиентом VPN и поставщиком услуг VPN. Как правило, топология VPN более сложна, чем топология точка-точка.

Глобальная сеть

Глобальная вычислительная сеть (GAN) — это сеть, используемая для поддержки мобильной связи в произвольном количестве беспроводных локальных сетей, зон покрытия спутников и т. Д. Ключевой проблемой мобильной связи является передача пользовательских сообщений из одной локальной зоны покрытия в другую. В проекте IEEE 802 это включает в себя последовательность наземных беспроводных локальных сетей.

Организационная сфера

Сети обычно управляются организациями, которым они принадлежат.В частных корпоративных сетях может использоваться комбинация интрасетей и экстранетов. Они также могут предоставлять сетевой доступ к Интернету, который не имеет единственного владельца и обеспечивает практически неограниченное глобальное соединение.

Интранет

Интранет — это набор сетей, находящихся под контролем одного административного объекта. Интранет использует протокол IP и инструменты на основе IP, такие как веб-браузеры и приложения для передачи файлов. Административный орган ограничивает использование интрасети авторизованными пользователями.Чаще всего интрасеть — это внутренняя локальная сеть организации. В большой интрасети обычно есть по крайней мере один веб-сервер для предоставления пользователям организационной информации. Интранет — это также все, что находится за маршрутизатором в локальной сети.

Экстранет — это сеть, которая также находится под административным контролем одной организации, но поддерживает ограниченное подключение к определенной внешней сети. Например, организация может предоставить доступ к некоторым аспектам своей интрасети для обмена данными со своими деловыми партнерами или клиентами.Этим другим объектам не обязательно доверять с точки зрения безопасности. Сетевое подключение к экстранету часто, но не всегда, осуществляется с помощью технологии WAN.

Межсетевое взаимодействие

Межсетевое соединение — это соединение нескольких компьютерных сетей с помощью общей технологии маршрутизации с использованием маршрутизаторов.

Интернет

Частичная карта Интернета на основе данных от 15 января 2005 г., найденных на сайте opte.org. Каждая линия проводится между двумя узлами, представляющими два IP-адреса.Длина строк указывает на задержку между этими двумя узлами. Этот график представляет менее 30% доступных сетей класса C.

Интернет — это самый крупный пример межсетевого взаимодействия. Это глобальная система взаимосвязанных правительственных, академических, корпоративных, общественных и частных компьютерных сетей. Он основан на сетевых технологиях Internet Protocol Suite. Он является преемником сети агентств перспективных исследовательских проектов (ARPANET), разработанной DARPA Министерства обороны США.Интернет также является коммуникационной магистралью, лежащей в основе Всемирной паутины (WWW).

Участники Интернета используют разнообразный набор методов из нескольких сотен задокументированных и часто стандартизованных протоколов, совместимых с Internet Protocol Suite и системой адресации (IP-адреса), администрируемой Управлением по присвоению номеров Интернета и реестрами адресов. Провайдеры услуг и крупные предприятия обмениваются информацией о доступности своих адресных пространств через протокол пограничного шлюза (BGP), образуя дублирующую всемирную сеть путей передачи.

Даркнет

Darknet — это оверлейная сеть, обычно работающая в Интернете, доступная только через специализированное программное обеспечение. Darknet — это анонимная сеть, в которой соединения устанавливаются только между доверенными узлами, иногда называемыми «друзьями» (F2F), с использованием нестандартных протоколов и портов.

Darknet отличаются от других распределенных одноранговых сетей, поскольку совместное использование является анонимным (то есть IP-адреса не являются общедоступными), и поэтому пользователи могут общаться, не опасаясь государственного или корпоративного вмешательства.

Маршрут

Routing вычисляет правильные пути в сети для получения информации. Например, от узла 1 к узлу 6 лучшими маршрутами, вероятно, будут 1-8-7-6 или 1-8-10-6, так как это самые толстые маршруты.

Маршрутизация — это процесс выбора сетевых путей для переноса сетевого трафика. Маршрутизация выполняется для многих типов сетей, включая сети с коммутацией каналов и сети с коммутацией пакетов.

В сетях с коммутацией пакетов маршрутизация направляет пересылку пакетов (прохождение логически адресованных сетевых пакетов от их источника к их конечному получателю) через промежуточные узлы.Промежуточные узлы обычно представляют собой сетевые аппаратные устройства, такие как маршрутизаторы, мосты, шлюзы, межсетевые экраны или коммутаторы. Компьютеры общего назначения также могут пересылать пакеты и выполнять маршрутизацию, хотя они не являются специализированным оборудованием и могут иметь ограниченную производительность. Процесс маршрутизации обычно направляет пересылку на основе таблиц маршрутизации, в которых хранятся записи маршрутов к различным сетевым адресатам. Таким образом, создание таблиц маршрутизации, которые хранятся в памяти маршрутизатора, очень важно для эффективной маршрутизации.Большинство алгоритмов маршрутизации одновременно используют только один сетевой путь. Методы многолучевой маршрутизации позволяют использовать несколько альтернативных путей.

Обычно можно выбрать несколько маршрутов, и для выбора между ними можно рассмотреть различные элементы, чтобы решить, какие маршруты будут установлены в таблице маршрутизации, например (с сортировкой по приоритету):

  1. Prefix-Length: где предпочтительны более длинные маски подсети (независимо от того, в рамках протокола маршрутизации или по другому протоколу маршрутизации)
  2. Метрика: где предпочтительнее более низкая метрика / стоимость (действует только в рамках одного и того же протокола маршрутизации)
  3. Административное расстояние: где предпочтительнее меньшее расстояние (действительно только между разными протоколами маршрутизации)

Маршрутизация в более узком смысле этого слова часто противопоставляется мосту в предположении, что сетевые адреса структурированы и что аналогичные адреса подразумевают близость внутри сети.Структурированные адреса позволяют одной записи в таблице маршрутизации представлять маршрут к группе устройств. В больших сетях структурированная адресация (маршрутизация в узком смысле) превосходит неструктурированную адресацию (мостовое соединение). Маршрутизация стала доминирующей формой адресации в Интернете. Мостовое соединение по-прежнему широко используется в локализованных средах.

Сетевая служба

Сетевые службы — это приложения, размещаемые на серверах в компьютерной сети, для обеспечения некоторых функций для членов или пользователей сети или для помощи в работе самой сети.

Всемирная паутина, электронная почта, печать и совместное использование файлов в сети являются примерами хорошо известных сетевых служб. Сетевые службы, такие как DNS (система доменных имен), дают имена для IP- и MAC-адресов (люди запоминают такие имена, как «nm.lan» лучше, чем числа, например, «210.121.67.18»), и DHCP, чтобы гарантировать, что оборудование в сети имеет действующий IP-адрес.

Службы

обычно основаны на протоколе службы, который определяет формат и последовательность сообщений между клиентами и серверами этой сетевой службы.

Производительность сети

Качество обслуживания

В зависимости от требований к установке производительность сети обычно измеряется качеством обслуживания телекоммуникационного продукта. Параметры, которые влияют на это, обычно могут включать пропускную способность, джиттер, частоту ошибок по битам и задержку.

В следующем списке приведены примеры показателей производительности сети для сети с коммутацией каналов и одного типа сети с коммутацией пакетов, а именно. Банкомат:

  • Сети с коммутацией каналов: В сетях с коммутацией каналов производительность сети является синонимом уровня обслуживания.Количество отклоненных вызовов — это показатель того, насколько хорошо сеть работает при большой загрузке трафика. Другие типы показателей эффективности могут включать уровень шума и эха.
  • ATM: в сети с асинхронным режимом передачи (ATM) производительность может быть измерена по скорости линии, качеству обслуживания (QoS), пропускной способности данных, времени соединения, стабильности, технологии, технике модуляции и усовершенствованиям модема.

Есть много способов измерить производительность сети, поскольку каждая сеть отличается по своей природе и конструкции.Производительность также можно моделировать, а не измерять. Например, диаграммы перехода состояний часто используются для моделирования производительности очередей в сети с коммутацией каналов. Планировщик сети использует эти диаграммы для анализа работы сети в каждом состоянии, гарантируя, что сеть оптимально спроектирована.

Перегрузка сети

Перегрузка сети возникает, когда канал или узел переносят так много данных, что качество их обслуживания ухудшается. Типичные эффекты включают задержку постановки в очередь, потерю пакетов или блокировку новых соединений.Следствием этих двух последних является то, что постепенное увеличение предлагаемой нагрузки приводит либо только к небольшому увеличению пропускной способности сети, либо к фактическому снижению пропускной способности сети.

Сетевые протоколы, которые используют агрессивные повторные передачи для компенсации потери пакетов, как правило, удерживают системы в состоянии сетевой перегрузки — даже после того, как начальная нагрузка снижается до уровня, который обычно не вызывает перегрузки сети. Таким образом, сети, использующие эти протоколы, могут демонстрировать два стабильных состояния при одинаковом уровне нагрузки.Стабильное состояние с низкой пропускной способностью известно как застойный коллапс.

Современные сети используют методы контроля перегрузки и предотвращения перегрузки, чтобы попытаться избежать коллапса перегрузки. К ним относятся: экспоненциальный откат в таких протоколах, как CSMA / CA 802.11 и исходный Ethernet, сокращение окна TCP и справедливая организация очередей в таких устройствах, как маршрутизаторы. Другой способ избежать негативных последствий перегрузки сети — это реализация схем приоритетов, при которых одни пакеты передаются с более высоким приоритетом, чем другие.Схемы приоритета сами по себе не устраняют перегрузку сети, но помогают смягчить последствия перегрузки для некоторых услуг. Примером этого является 802.1p. Третий способ избежать перегрузки сети — это явное выделение сетевых ресурсов конкретным потокам. Одним из примеров этого является использование возможностей бесконфликтной передачи (CFTXOP) в стандарте ITU-T G.hn, который обеспечивает высокоскоростную (до 1 Гбит / с) локальную сеть по существующим домашним проводам (линии электропередач, телефонные линии и коаксиальные кабели).

Для Интернета RFC 2914 подробно рассматривает вопрос управления перегрузкой.

Устойчивость сети

Отказоустойчивость сети — это «способность обеспечивать и поддерживать приемлемый уровень обслуживания перед лицом сбоев и проблем, связанных с нормальной работой».

Безопасность

Сетевая безопасность

Сетевая безопасность состоит из положений и политик, принятых сетевым администратором для предотвращения и отслеживания несанкционированного доступа, неправомерного использования, модификации или отказа в компьютерной сети и ее сетевых ресурсах.Сетевая безопасность — это авторизация доступа к данным в сети, которая контролируется сетевым администратором. Пользователям присваиваются идентификатор и пароль, которые позволяют им получить доступ к информации и программам в пределах их полномочий. Сетевая безопасность используется в различных компьютерных сетях, как государственных, так и частных, для защиты повседневных транзакций и связи между предприятиями, государственными учреждениями и частными лицами.

Сетевое наблюдение

Сетевое наблюдение — это мониторинг данных, передаваемых по компьютерным сетям, таким как Интернет.Мониторинг часто осуществляется тайно и может осуществляться правительствами или по указанию правительства, корпорациями, преступными организациями или отдельными лицами. Это может быть или не быть законным, и может потребоваться разрешение суда или другого независимого агентства, а может и не потребоваться.

Программы наблюдения за компьютерами и сетями сегодня широко распространены, и почти весь интернет-трафик отслеживается или потенциально может отслеживаться на предмет обнаружения незаконных действий.

Наблюдение очень полезно для правительств и правоохранительных органов для поддержания общественного контроля, распознавания и отслеживания угроз, а также предотвращения / расследования преступной деятельности.С появлением таких программ, как программа Total Information Awareness, таких технологий, как высокоскоростные компьютеры наблюдения и программное обеспечение для биометрии, а также таких законов, как Закон о помощи в коммуникациях для правоохранительных органов, правительства теперь обладают беспрецедентной способностью контролировать действия граждан.

Тем не менее, многие группы по защите прав и конфиденциальности, такие как «Репортеры без границ», Фонд электронных границ и Американский союз гражданских свобод, выразили обеспокоенность тем, что усиление слежки за гражданами может привести к массовому слежению за обществом с ограниченными политическими и личными свободами. .Подобные опасения привели к многочисленным судебным процессам, таким как Хептинг против AT&T. Группа хактивистов Anonymous взламывает правительственные сайты в знак протеста против того, что она считает «драконовской слежкой».

Сквозное шифрование

Сквозное шифрование (E2EE) — это парадигма цифровой связи, обеспечивающая непрерывную защиту данных, передаваемых между двумя взаимодействующими сторонами. Он включает в себя шифрование данных исходящей стороной, поэтому только предполагаемый получатель может их расшифровать, без зависимости от третьих лиц.Сквозное шифрование не позволяет посредникам, таким как интернет-провайдеры или поставщики услуг приложений, обнаруживать или вмешиваться в обмен данными. Сквозное шифрование обычно защищает как конфиденциальность, так и целостность.

Примеры сквозного шифрования включают PGP для электронной почты, OTR для обмена мгновенными сообщениями, ZRTP для телефонии и TETRA для радио.

Типичные серверные системы связи не включают сквозное шифрование. Эти системы могут гарантировать защиту связи только между клиентами и серверами, но не между самими взаимодействующими сторонами.Примерами систем, не поддерживающих E2EE, являются Google Talk, Yahoo Messenger, Facebook и Dropbox. Некоторые такие системы, например LavaBit и SecretInk, даже описали себя как предлагающие «сквозное» шифрование, когда это не так. Оказалось, что некоторые системы, которые обычно предлагают сквозное шифрование, содержат лазейку, которая нарушает согласование ключа шифрования между взаимодействующими сторонами, например Skype.

Парадигма сквозного шифрования не направлена ​​непосредственно на риски на самих конечных точках связи, такие как техническая эксплуатация клиентов, некачественные генераторы случайных чисел или условное депонирование ключей.E2EE также не занимается анализом трафика, который касается таких вещей, как идентификационные данные конечных точек, а также время и количество отправленных сообщений.

Просмотры сетей

Пользователи и сетевые администраторы обычно по-разному представляют свои сети. Пользователи могут совместно использовать принтеры и некоторые серверы из рабочей группы, что обычно означает, что они находятся в одном географическом месте и находятся в одной локальной сети, тогда как сетевой администратор несет ответственность за поддержание этой сети в рабочем состоянии.Сообщество, представляющее интерес, в меньшей степени связано с пребыванием в локальной области, и его следует рассматривать как набор произвольно расположенных пользователей, которые совместно используют набор серверов и, возможно, также общаются с помощью одноранговых технологий.

Сетевые администраторы могут видеть сети как с физической, так и с логической точки зрения. Физическая перспектива включает географические местоположения, физические кабели и сетевые элементы (например, маршрутизаторы, мосты и шлюзы прикладного уровня), которые соединяются между собой через среду передачи.Логические сети, называемые в архитектуре TCP / IP подсетями, отображаются на одну или несколько сред передачи. Например, распространенной практикой в ​​университетском городке зданий является создание набора кабелей LAN в каждом здании в виде общей подсети с использованием технологии виртуальной LAN (VLAN).

И пользователи, и администраторы в разной степени осведомлены о характеристиках доверия и области действия сети. Опять же, если использовать архитектурную терминологию TCP / IP, интрасеть представляет собой сообщество по интересам при частном администрировании, обычно осуществляемом предприятием, и доступна только авторизованным пользователям (например.грамм. сотрудники). Интранет не обязательно должен быть подключен к Интернету, но, как правило, имеет ограниченное соединение. Экстранет — это расширение интрасети, которое обеспечивает безопасную связь с пользователями за пределами интрасети (например, деловыми партнерами, клиентами).

Неофициально Интернет — это совокупность пользователей, предприятий и поставщиков контента, которые связаны между собой поставщиками услуг Интернета (ISP).