Роль правовой информатики в подготовке специалистов юридического профиля

Прототипом первой была ЭВМ PDP-11 фирмы DEC и IBM PC второй и третьей. Объявлялось о создании мощной многопроцессорной ПЭВМ "Искра-4816".

В настоящее время отечественная промышленность вычислительную технику не выпускает.

1.4 Системное программное обеспечение ПЭВМ

СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПЭВМ

Программное обеспечение (ПО) по функциональному признаку делятся на два класса:

1. Прикладное ПО;

2. Системное ПО.

Эти два класса программ необходимо четко различать друг от друга.

Прикладное ПО

Прикладные программы - программы, решающие профессиональные задачи.

Прикладные программы создают прикладные программисты специализирующиеся в различных предметных областях науки и техники.

Прикладное программное обеспечение общего и специального назначения для юристов мы будем изучать в дальнейшем.

Системное ПО

Основное назначение ЭВМ, это решение прикладных программ. Для того, чтобы ЭВМ могла выполнить свое назначение ей необходимо выполнить большое количество операций. Приведем малую часть наиболее часто используемых операций:

-запуск программ на решение;

-запись/считывание программ с дисков;

-разметка диска для записи программ;

-просмотр содержания дисков;

-удаление программ с дисков

-перевод символов с человеческого языка на язык ЭВМ и

обратно;

-печать данных на принтере и т. д.

Поскольку любая ЭВМ работает под управлением программ, то необходимы программы обеспечивающие выполнение перечисленных выше операций.

Такие программы организуют работу ЭВМ и не связаны по своей сути с спецификой решаемых задач. Они выделяются в состав комплекса программ называемых Операционной Системой (ОС).

Операционная Система - совокупность программ обеспечивающих работу ЭВМ.

Имена системных программ называются командами, которые составляются по определенным правилам.

ОС по сути дела является составной частью любой ЭВМ. Без нее машина безжизненна.

Когда говорят, что необходимо освоить компьютер, всегда подразумевают, что нужно научиться работать с системными программами.

Операционные программы создают системные программисты хорошо знающие устройство и работу аппаратных средств ЭВМ.

Поскольку прикладные программы создаются на ЭВМ под управлением одной из ОС, то они не смогут выполнятся на ЭВМ с другой ОС; это следствие того, что несмотря на то, что все ОС выполняют одни и те же функции, существующие различия в их построении приводят к программной несовместимости прикладного программного обеспечения.

СТРУКТУРА СИСТЕМНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Функции ОС многообразны, постоянно расширяются в следствии развития ЭВМ. Появляются новые устройства подключаемые к ЭВМ, происходит усовершенствование самих узлов машин, что требует новых системных программ для управления процессами обработки информации.

Насчитывается сотни ОС, это следствие того, что производством ЭВМ занимается множество производителей, которые используют различные подходы и принципы в создании машин и делают свои ОС.

В результате 50 летней истории развития вычислительной техники некоторые наиболее удачные ОС стали доминировать в тех или иных классах ЭВМ.

В настоящее время ОС классифицируют по следующим признакам:

1. Количеству пользователей, одновременно обслуживаемой системой;

2. По числу одновременно решаемых задач.

Первый признак делит ОС на однопользовательские и многопользовательские. Многопользовательские системы поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей, за различными терминалами.

По второму признаку ОС делятся на однозадачные и многозадачные. Многозадачные ОС дают возможность пользователю одновременно запускать на решение несколько программ.

Для ПЭВМ разработаны и используются несколько ОС. Охарактеризуем три наиболее распространенные из них ОС: DOS, OS/2 и UNIX.

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS DOS

Операционная система MS DOS (Micro Soft Disk Оperation System), разработанная американской фирмой Micro Soft в 1980 году. Дисковой операционная система названа потому, что хранится на магнитных дисках.

Прототипом для MS DOS была операционная система СР/М, используемая на ЭВМ с 8-разрядным микропроцессором. СР/М хорошо себя зарекомендовала, была очень популярна среди пользователей, а также под нее имелось огромное количество прикладных программ.

Первая версия (редакция) MS DOS была очень похожа на СР/М и умела выполнять программы написанные для СР/М, что с энтузиазмом было встречено пользователями ПЭВМ.

MS DOS (ДOC) - развивающаяся система, постоянно дополняемая новыми программам. Новые редакции DOC называются версиями. Сейчас наиболее распространена версия MS DOS 6.22, имеющая в своем составе более сотни команд (программ).

В настоящее время появилась MS DOS 7 более известная под именем WINDOWS 95. Эта ОС существенно отличается MS DOS младших версий.

По принятой нами классификации версии MS DOS 6.ХХ относится к однопользовательским и однозадачным операционным системам. WINDOWS 95 (и будущие старшие версии) относятся к однопользовательским многозадачным ОС.

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА OS/2

В 1987 году фирмой IBM совместно c MicroSoft была разработана однопользовательская многозадачная ОС второго поколения, названная OS/2 (Operating Sistem/2). Она считается преемником MS DOS, т.е. программы написанные под управлением MS DOS выполняются и под OS/2. Совместная работа IBM и MicroSoft продолжалось до 1989 года. С этого времени пути фирм разошлись: IBM самостоятельно работает над OS/2, а MicroSoft над MS DOS, с 1995 над WINDOWS.

Фирма IBM выпустила несколько версий (редакций) OS/2. В настоящее время наиболее распространена версия OS/2 Warp, очень почитаемая среди профессионалов.

Следует заметить, что продукция IBM всегда отличается высоким качеством, чего нельзя сказать о продукции MicroSoft.

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА UNIX

Операционная система UNIX разработана в конце 60-х годов для больших ЭВМ. К моменту появления ПЭВМ Операционная система UNIX представляла собой зрелую надежную многопользовательскую, многозадачную систему. UNIX занимает лидирующее положение в классах больших и суперЭВМ. Можно ожидать, что в будущем такое же положение сложится и в классе ПЭВМ, поскольку вычислительная мощность персональных машин вплотную приблизилась к мощности больших ЭВМ.

С появлением ПЭВМ начались попытки подстроить UNIX под ПЭВМ. Первой в ряду UNIX-подобных ОС для ПЭВМ была ОС ХЕNIX вышедшая в 1986 году. В настоящее время используются несколько UNIX подобных систем. Наиболее известны Posix и LINUX. ОС LINUX распространяется бесплатно по InterNet. Приглашаются все желающие участвовать в ее дальнейшей разработке. LINUX - реакция на монополию MicroSoft и невысокое качество ее программ.

История развития ОС для ПЭВМ

Для лучшего понимания концепций заложенных в ОС для ПЭВМ и подводя итоги выше изложенному, рассмотрим рисунок, на котором приведена, весьма условно, эволюция операционных систем применяемых на IBM-совместимых компьютерах.

На старте в 1980 году с одной стороны выступала многопользовательская, многозадачная "богоподобная" UNIX для больших ЭВМ.

С другой стороны однопользовательская, однозадачная "гадкий утенок" СР/М в виде MS DOS.

MS DOS постоянно эволюционирует стремясь к UNIX и многое от нее заимствуя.

В 1985 году, после появления IBM PC 286, UNIX сходит с "божественной" высоты до ПЭВМ, сбросив часть своих прекрасных одежд, виде однопользовательской, многозадачной XENIX. Далее UNIX подобные ОС, по мере развития ПЭВМ стремятся вернуться обратно на "небеса" в лоно UNIX.

Между XENIX и MS DOS появляется однопользовательская, многозадачная OS/2, которая пересекается с MS DOS на отметке 1995 года и далее развиваются примерно одинаково.

В будущем, когда ПЭВМ догонят по производительности Большие ЭВМ OS/2, WINDOWS и UNIX сольются, вероятно, в единую ОС которая впитает все лучшее что имеют соперники.

Почему ОС стремятся стать многопользовательскими и многозадачными?. Ответ прост. Даже в ЭВМ работающей под управлением многопользовательской и многозадачной ОС процессор загружен не более чем на 20% !.

НАЧАЛЬНАЯ ЗАГРУЗКА ПЭВМ

Управление работой компьютера, как указывалось выше, осуществляется операционной системой, которая хранится на гибких системных дисках. С появлением ПК с жестким диском, для удобства пользователей стали размещать операционную систему на жестком диске, копируя ее специальным образом с гибких дисков.

Как мы выяснили, компьютер способен делать что-нибудь полезное только тогда, когда в ОЗУ имеются программы. Мы также знаем, что при выключении машины вся информация находящаяся в ОЗУ безвозвратно пропадает. Рассмотрим каким образом программы попадают в компьютер после его включения. Для этого и лучшего понимания сути работы компьютера, рассмотрим процедуру начальной загрузки OC в компьютер на примере загрузки MS DOS. Другие ОС загружаются в ЭВМ аналогично.

Загрузка - процесс объединения операционных программ и аппаратных средств в единое целое - компьютер. До тех пор пока в ОЗУ нет программ, компьютер не работоспособен.

Загрузка ДOC в ОЗУ производится автоматически при включении питания. Как рассматривалось выше, несколько программ находится в ПЗУ компьютера, которые туда записаны ("зашиты") в процессе его изготовления. Программы из ПЗУ проверяют исправность узлов компьютера и начинают поиск дисковода, вначале А:, затем С:, в котором должен обязательно находится системный диск с остальными командами ОС. После того, как найден системный диск, производится считывание операционной системы в ОЗУ. Для экономии памяти в ОЗУ считывается несколько основных программ; остальные программы подзагружаются в оперативную память по мере необходимости.

Как только память ПК загружена системными программами, набор аппаратных средств, составляющий компьютер, становится собственно компьютером, т.е. интеллектуальным орудием труда в руках человека.

Загрузка компьютера имеет небольшие отличия, в зависимости от того, на каком из дисководов хранится операционная система. Если в ПК имеется жесткий диск, то практически всегда загрузка происходит с него.

Но в любом случае, ПК можно загрузить с гибкого системного диска.

Рассмотрим подробнее процесс загрузки операционной системы с дискеты и винчестера.

Процесс загрузки начинается с включения питания ПК. Обычно, ПК включается очень легко, поскольку все его узлы получают питание через один выключатель, расположенный на передней или боковой стенках системного блока. В некоторых конструкциях ПК отдельные блоки имеют собственные выключатели. В таких случаях применяется следующее правило: "Первыми включаются внешние устройства (в любом порядке), последним - системный блок".

При выключении это правило действует наоборот.

Порядок загрузки ОС с системной дискеты.

1. Вставить системную дискету в дисковод А:

2. Включить питание.

После проверки памяти включается дисковод А:, при этом загорается лампочка-индикатор дисковода и операционная система считывается в ОЗУ.

После загрузки операционной системы на экране появляется запрос: Current date is Tue 7.4.95

Enter new date

(mm-dd-yy):

Текущая дата - вторник, 7.4.95,

Введите новую дату

(мм-(месяц)-дд(день)-гг(год)).

Если дата в запросе верна или удовлетворяет пользователя - нажмите клавишу Enter (Ввод). В противном случае напечатайте текущую дату.

После ввода даты, ПК выдает на экран очередной запрос: Current time is 12:11:30

Enter new time:

Текущее время 12час 11мин 30сек

Введите новое время:.

При вводе времени действуйте также как и при вводе даты. Персональный компьютер автоматически регистрирует всю обрабатываемую информацию, фиксируя момент ее создания. Чтобы данные фиксировалась правильно, вводите дату и время при загрузке ОС.

ПК IBM PC/AT-286 и более новых модификаций имеют встроенные часы с электрической батарейкой, с которых компьютер считывает время и дату. В ДОС имеется команда, позволяющая отключать запросы на ввод даты и времени, этим обычно пользуются, чтобы не терять время на диалог с машиной.

Если загрузка произведена успешно, ПК сообщает об этом, печатая на экране дисплея так называемое приглашение ДOC: A:\>_.

Приглашение ДOC означает, что ПК готов выполнять команды пользователя. Мигающий знак подчеркивания "_" называется курсором. Курсор указывает место на экране, где будет печататься очередной символ. Символы А: указывают на рабочее дисковое устройство, с которым работает компьютер в данный момент. После загрузки ДOC всегда автоматически активным накопителем назначается тот, с которого произошла загрузка ОС, в нашем случае дисковод А:.

Пользователь может изменить текущий дисковод на любой другой, имеющийся в ПК, с помощью соответствующей команды ДOC.

Порядок загрузки ОС с жесткого диска

1. Вынуть гибкие диски из дисководов.

2. Включить питание.

Процесс загрузки с винчестера происходит аналогично загрузке с гибкого диска. После проверки памяти, ПК пытается загрузить операционную систему с дисковода А: и не обнаружив там ОС загружает ее с накопителя С:.

Если загрузка произошла успешно, на экране появится приглашение С:\>_.

Если ОС на винчестере отсутствует или винчестер неисправен, тогда на экране дисплея появится сообщение:

Non-Sistem disk or disk error

Replase and strike any key when ready

Не системный диск или диск не исправлен

Установите другой и нажмите любую клавишу.

В этом случае необходимо загрузиться с системного гибкого диска.

В компьютере, после загрузки ОС, может быть автоматически запущена одна из программ, называемых оболочками ДOC, скорее всего это программа Norton Commander, с которой мы ознакомимся более подробно в соответствующем разделе. В этом случае на экране изображаются две таблицы (панели) с приглашением ДОС - C:\>_ - на предпоследней строке.

ИНТЕРФЕЙСНЫЕ ОБОЛОЧКИ

Взаимодействие (общение) пользователя с программами называется диалогом или интерфейсом.

Диалог с ЭВМ, а именно с командами ДOC, поскольку мы знаем, что все что может делать компьютер заложено в системных программах, осуществляется следующим образом. Если команда (имя программы) введена правильно - она немедленно выполняется; в противном случае ПК выводит на дисплей краткое сообщение об ошибке и переходит в режим ожидания ввода следующей команды. В литературе такой диалог называют "вспоминай и печатай".

Ввод команд в ЭВМ состоит из двух этапов: печать команды и передача ее на обработку процессору. Печать осуществляется побуквенным набором на клавиатуре имени команды строчными или прописными буквами или их комбинацией; ДOC их воспринимает одинаковыми, при этом результаты печати автоматически отображается на дисплее. Если при печати допущена ошибка, ее можно исправить, стирая ошибочный символ нажатием клавиши BackSpace, обозначаемой "стрелка влево". Эта клавиша - крайняя справа в цифровом ряду машинописной части клавиатуры (над клавишей ENTER).

Передача команды процессору производится нажатием клавиши Enter (Ввод), иногда обозначаемой знаком "ломаная стрелка" - "кочерга".

Таким образом, ввод команды в ЭВМ - это набор имени команды на клавиатуре и последующее нажатие клавиши ENTER (Ввод).

После ввода команды пользователь может прекратить ее выполнение нажатием комбинации клавиш Ctrl+Break. Нажатие комбинаций клавиш осуществляется следующим образом: вначале необходимо нажать первую клавишу и, не отпуская ее, следующую, затем обе отпустить. В литературе комбинации клавиш обычно обозначаются знаком (+).

Работа с командами ОС является рутинным делом, требующим большой аккуратности: необходимо помнить имена программ, не допускать ошибок при их записи и т.п.

Для упрощения взаимодействия пользователя с ПК были созданы программы, облегчающие диалог с ЭВМ. Такие программы называются оболочками (надстройками) ОС.

Пользователь, работая в оболочке, имеет возможность запускать любую программу, команду ОС и после их завершения вновь возвращаться в оболочку, а не в ОС. Таким образом, оболочка выполняет роль эквивалента ОС.

Существует множество оболочек, удобных при работе на ПК, которые делятся на:

1. Текстовые;

2. Графические.

Текстовые интерфейсные оболочки

Текстовые интерфейсные оболочки отображают на экране дисплея необходимую для пользователя информацию по управлению ЭВМ в текстовом виде.

Существует множество текстовых, удобных при работе на ПК, таких как Norton Commander, Xtree, Виктория и т.п. Из них наибольшее распространение получила оболочка Norton Commander (NC), созданная американцем Питом Нортоном в 1980 г.

Графические интерфейсные оболочки

Графические интерфейсные оболочки отображают на экране дисплея необходимую для пользователя информацию по управлению ЭВМ в графическом виде. На экран дисплея имеет вид рабочего стола на котором в виде пиктограмм (иконок) представляются программы, как прикладные так и системные. Используя клавиатуру или мышь пользователь имеет возможность запускать на выполнения программы и управлять компьютером.

Наиболее известной графической оболочкой является Windows фирмы MicroSoft.

Графические оболочки требуют значительных ресурсом ЭВМ, памяти и скорости процессора. Считается, что будущее за графическими оболочками, поэтому все современные ОС имеют ее в своем составе.

На семинарах мы будем подробно изучать как с текстовую оболочку, так и графическую.

1.5 Сети ЭВМ

ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ

Первые ЭВМ были чрезвычайно дорогими устройствами. Обслуживанием их занимались десятки, сотни специалистов объединенные в организации под названием Вычислительные Центры (ВЦ).

Пользователи ЭВМ работали на них автономно, т.е. пользователю выделялась порция машинного времени. Эффективность использования ЭВМ была очень низкой. Обычно использовалось 5-10% процессорного времени, в остальное время шел процесс ввода/вывода результатов расчетов и ожидания нового пользователя.

Для увеличения эффективности использования ЭВМ сначала была предложена идея централизованной обработки данных, затем распределенной обработки данных.

Централизованная обработка представляла собой структуру представленную ниже:

К центральной ЭВМ подключались множество терминалов за которыми работали пользователи ЭВМ. Терминал - это устройство, состоящее в общем случае из монитора и клавиатуры. Печатное устройство, как правило использовалось корпоративно, т.е. группой пользователей.

Централизованная обработка данных - обработка данных организованная по принципу "ЭВМ-терминал" на универсальных ЭВМ.

РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ

Централизованная обработка данных позволяла значительно повысить загрузку ЭВМ. Однако имелись значительные непроизводительные расходы из-за того, что ЭВМ выполняла почти все классы задач. Для ликвидации таких потерь была предложена распределенная обработка данных, структура которой изображена на рисунке ниже.

Суть распределенной обработки состоит в том, что несколько специализированных ЭВМ объединялись между собой. Специализировались ЭВМ на решения некоторого класса задач.

Распределенная обработка данных позволила уменьшить непроизводительные потери рабочего времени процессора.

Распределенная обработка данных - обработка данных, организованная по принципу "ЭВМ-терминал", выполняемая на объединенных специализированных ЭВМ.

Однако распределенная обработка породила много проблем с организацией вычислений, и в конце концов благополучно умерла лет 15-20 назад.

Основной причиной, почему идея централизованной обработки оказалась "мертворожденной", является то, что пользователь не смог получить от терминала полноценную надежную ЭВМ на рабочем месте.

После появления ПЭВМ вновь вспомнили забытую идею о распределенной обработке данных, т.е. объединении ЭВМ.

Только теперь идея объединения ЭВМ имела существенное отличие от прежней. В ней терминал заменен на полноценную вычислительную машину - ПЭВМ.

КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ

Компьютерной сетью называется объединение ЭВМ для распределенной обработки данных по принципу "ЭВМ-ЭВМ".

Компьютерные сети называют также вычислительными сетями или сетями ЭВМ.

Пользователь, работая в компьютерной сети, выполняет прикладные задачи на ПЭВМ находящемся на его рабочем месте и не зависит от других ЭВМ. С другой стороны от может получить прикладные программы, результаты вычислений и т.п. находящиеся на других ЭВМ.

Идея компьютерных сетей оказалась плодотворной и в настоящее время повсеместно внедряются дешевые, надежные сети, увеличивая возможность по обработке данных и автоматизации производства.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

В зависимости от территориального расположения ЭВМ вычислительные сети можно разделить на три класса.

1. Глобальные сети

2. Региональные сети

3. Локальные сети.

Глобальная вычислительная сеть объединяет ЭВМ расположенные в различных странах и континентах.

Региональная вычислительная сеть связывает ЭВМ внутри большого региона (город, область).

Локальная вычислительная сеть объединяет ЭВМ в пределах небольших территорий, предприятий.

В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс ЭВМ в локальной сети, обычно это не более 2-3 километров.

В настоящее время очень много говорится о объединении глобальных, региональных и локальных сетей в многосетевые иерархии. Делаются предложения о высокой экономической целесообразности подобных структур. Компьютерная сеть InterNet, о которой будет сказано ниже, является наиболее популярной подобной структурой, в состав которой входят множество сетей различных классов.

Несмотря на невероятную рекламную суету вокруг InterNet, результаты пока не вдохновляют. Называется причина низкой эффективности InterNet, это низкая пропускная способность существующих средств коммуникаций. Это не совсем верно. На наш взгляд не называется главная причина неуспеха InterNet, а именно,в InterNet конечный пользователь, имеющий ПК, подключается к сети как терминал.

Таким образом мы имеем реанимированную идею "терминал-ЭВМ". Тот самый "глупый" терминал, который выбросили 15-20 лет назад (о чем мы говорили выше). Некоторые специалисты утверждают, что InterNet еще одна мертворожденная идея и эта идея будет провалом десятилетия.

Независимо от судьбы сети InterNet несомненно то, что многосетевые иерархии имеют будущее, а время и практика выработает их структуру и компоненты.

Практика применения ПЭВМ в различных областях науки, техники и производства показала, что наибольшую эффективность от внедрения вычислительной техники обеспечивают не отдельные ПК, а локальные вычислительные сети, к изучению которых мы переходим.

ЛОКАЛЬНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ (ЛВС)

Самая простая сеть состоит, как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети, независимо от сложности, основываются именно на этом простом принципе.

Основное назначение локальных компьютерных сетей - совместное использование ресурсов внутри одного предприятия.

Ресурсы - это программы, ЭВМ и другая аппаратура.

Программы также часто называют приложениями. Напомним, данными называется информация, которая обрабатывается ЭВМ.

Типы ЛВС.

Несмотря на определенные сходства, сети разделяются на два типа:

1. Одноранговые

2. На основе выделенного сервера.

Одноранговые ЛВС.

Сеть называется одноранговой, если все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер.

Сервер - компьютер, представляющий свои ресурсы сетевым пользователям.

Клиент - компьютер, получающий ресурсы от сетевых пользователей.

Компьютер выполняющий функции клиента и сервера называется рабочей станцией.

Все пользователи сами решают, какие данные на своем ПК сделать общедоступными по сети.

Достоинства одноранговых сетей:

1. Надежность;

2. Низкая стоимость.

Недостатки одноранговых сетей:

1. Зависимость эффективности работы сети от количества компьютеров;

2. Сложность управления сетью;

3. Сложность обеспечения защиты информации.

Практика показала, что сеть с равноправными компьютерами работоспособна, если их число не более 10.

ЛВС с выделенными сервером.

Выделение иерархии в одноранговую сеть позволяет увеличить число рабочих станций до нескольких сот и даже тысяч.

В сети один компьютер выделяют для управления взаимодействием между рабочими станциями и хранения общих данных. Такой компьютер называют выделенным сервером сети, и функционирует он только как сервер.

Сеть, в которой имеется выделенный сервер, называется сетью с выделенным сервером.

Достоинства сети с выделенным сервером:

1. Надежная защита информации;

2. Высокое быстродействие;

3. Отсутствие ограничений на количество рабочих станций.

Недостатки сети:

1. Высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;

2. Зависимость работоспособности сети от сервера.

Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. По этой причине далее мы будем рассматривать только такие сети.

Компоновка сети.

Термин "компоновка" характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других элементов сети. Кроме термина "компоновка", используют также термин "топология" как синонимы.

Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет на состав и характеристики сетевого оборудования, возможности расширения и управления сетью.

Базовые топологии сети.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

1. Шина;

2. Звезда;

3. Кольцо.

Из базовых топологий создаются и комбинированные топологии. Поскольку иногда гибридные топологии являются лучшим решением при построении сети.

Шина.

Топологию "шина" часто называют линейной шиной. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети. Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. (Рис.)

Взаимодействие компьютеров.

В сети с топологией шина компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая данные в виде электрических сигналов. Данные передаются всем компьютерам; однако информацию принимает только тот, кому они адресованы. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу, а остальные "слушают".

Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только "слушают" передаваемые сигналы и никак на них не влияют.

В активных топологиях компьютеры регенерируют (восстанавливают) сигналы и передают их дальше по сети.

Производительность сети зависит от числа компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, тем больше компьютеров, ожидающих

передачи данных, тем медленнее сеть.

Поскольку шинная топология пассивна, то она имеет малую протяженность из-за затухания сигнала в кабеле.

Сеть легко наращивать и подключать новые компьютеры.

Разрыв кабеля приводит к прекращению функционирования сети. Сеть "падает". Сами компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока кабель разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.

Звезда.

Топология "звезда" базируется на центральном компоненте, называемым концентратором. Все компьютеры имеют отдельную линию для связи с концентратором. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает информационные потоки.

Концентратор по очереди опрашивает компьютеры, и те компьютеры, которые хотят передавать данные, получают такое право в течении некоторого, достаточно малого интервала времени.

В сетях с топологией "звезда" подключения и управления конфигурацией централизованы. Но есть недостаток: т.к. все компьютеры подключены к центральной точке, значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если выйдет из строя центральный компонент, нарушается работа всей сети.

Достоинством является то, что при выходе из строя компьютера или кабеля, не происходит падение сети.

Звезда активная топология, т.к. концентратор усиливает передаваемые по сети сигналы.

Кольцо.

При топологии "кольцо" компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Кольцо активная топология, т.к. сигналы передаются по кольцу и проходят через каждый компьютер, который усиливает и передает их следующему компьютеру.

Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Наибольшее распространение получил способ передачи данных в кольцевой сети, называемый передача маркера. Суть его такова. Маркер - служебный сигнал передается последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, кто "хочет" передавать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, добавляя к нему адрес получателя информации и посылает данные по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, кому они адресованы.

После этого принимающий компьютер посылает передающее сообщение, где подтверждает факт приема данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть. Таким образом компьютеры "переговариваются".

На первый взгляд кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передается со скоростью света. В кольце диаметром 200 м маркер крутится с частотой 10000 оборотов в секунду.

Физическая среда передачи ЛВС.

Физическая среда обеспечивает перенос информации между компьютерами в сети.

Физическая передающая среда ЛВС представлена:

1. Проводными средами передачи;

2. Беспроводной средой.

Проводные среды передачи.

На сегодняшний день подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения провода или кабели. Существуют различные типы кабелей, которые удовлетворяют потребности всевозможных сетей.

В большинстве сетей применяются только три основные группы кабелей:

1. Коаксиальный кабель;

2. Витая пара;

3. Оптоволоконный кабель.

Коаксиальный кабель.

Не так давно коаксиальный кабель был самым распространенным типом кабеля. Это объяснялось двумя причинами. Во-первых, он относительно недорог. Во-вторых - безопасен и прост в установке.

Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы, изоляции его окружающей, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки.

Электрические сигналы передаются по жиле. Жила - это один провод или пучок проводов, как правило из меди.

Жила окружена изоляцией, которая отделяет ее от металлической оплетки. Оплетка играет роль заземления и защищает жилу от электрических шумов.

Проводящая жила и оплетка не должны соприкасаться, иначе произойдет короткое замыкание и кабель будет не работоспособен.

Снаружи кабель покрыт непроводящим слоем резины, пластика и т.п.

Кабели, используемые в ЛВС, позволяют передать сигнал без существенного искажения, вызванного затуханием до 500м.

Затухание - это уменьшение величины сигнала при перемещение по кабелю.

Витая пара.

В настоящее время очень широко используется витая пара, вследствие хороших электрических характеристик и дешевизны.

Самая простая витая пара - это два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода. Несколько витых пар помещаются в одну защитную оболочку. Навивка проводов позволяет избавиться от электрических помех, наводимых соседними парами и другими источниками, например двигателями, трансформаторами и т.п. Для лучшей защиты от помех используют экранированные витые пары. Кабель с экранированной витой парой имеет медную оплетку, кроме того провода обмотаны фольгой.

Кабель витой пары позволяет передавать сигнал без искажений вызванного затуханием до 200м.

Оптоволоконный кабель.

В оптоволоконном кабеле информация передается по оптическим волокнам в виде световых импульсов. Это практически идеальная передающая среда, поскольку электрические сигналы по ней не передаются. Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные, от чего не застрахован любой кабель передающий электрические сигналы.

Оптическое волокно - чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, называемый жилой, покрытый слоем стекла, называемой оболочкой, с иным, чем у жилы, коэффициентом преломления. Иногда жилу делают из пластика. Пластик проще в использовании, но хуже передает световые сигналы.

Каждое оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон.

Одно волокно используется для передачи, другое - для приема. Жесткость волокон увеличивается покрытием из пластика.

По оптоволоконному кабелю можно передавать сигналы без искажений вызванному затуханием до 2 км.

По сравнению с медными проводами оптоволоконный кабель передает данные быстрее и обеспечивает их большую защиту, но он дороже и требует специальных навыков для установки.

Беспроводная среда.

Кабели - общепринятая среда передачи данных между компьютерами. Однако сегодня появляются технологии беспроводной передачи, которые избавят нас от основного недостатка проводов - физических соединений.

Беспроводная среда постепенно входит в нашу жизнь. Как только технология окончательно сформируется, производители предложат широкий выбор продукции по приемлемым ценам, что приведет к росту спроса на нее и к увеличению продаж. В свою очередь это вызовет дальнейшее совершенствование и развитие беспроводной среды.

Трудность установки кабеля - фактор, который дает беспроводной среде неоспоримое преимущество. Она может оказаться особенно полезной в следующих ситуациях: для людей, которые не работают на одном месте; в строениях, где проводка кабеля непозволительна, в изолированных, далеко стоящих, помещениях. Типичная беспроводная сеть работает так же, как и кабельная сеть. Каждый компьютер снабжается приемо-передатчиком и излучает сигнал в окружающее пространство, которое является физической передающей средой.

Способы передачи.

Беспроводные локальные сети используют три способа передачи данных:

1. Инфракрасное излучение;

2. Лазер;

3. Радиопередача.

Инфракрасное излучение.

Инфракрасное излучение позволяет передавать сигналы с большой скоростью, поскольку инфракрасный цвет имеет широкий диапазон частот. Хотя скорость и удобство использования инфракрасных лучей очень привлекательны, возникают трудности при передаче сигналов на расстоянии более 30м. К тому же сети на инфракрасном излучении подвержены помехам со стороны сильных источников света, которые есть в большинстве организаций.

Лазер.

Лазерная технология похожа на инфракрасную тем, что требует прямой видимости между передатчиком и приемником. Если по каким либо причинам луч будет прерван, это прервет передачу.

Радиопередача.

Радиопередача напоминает вещание обыкновенной радиостанции. Пользователи настраивают передатчики и приемники на определенную частоту. При этом прямая видимость необязательна. Сигнал радиочастоты проникает через стены здания. Сейчас есть сети, которые передают данные до 5км на открытом пространстве и до 150м - внутри здания.

Методы доступа к передающей среде.

Передающая среда является общей для всех компьютеров сети. Чтобы получить возможность доступа к среде необходимы метод доступа к ней.

Метод доступа - набор правил, который определяет, как компьютер должен отправлять и принимать данные.

Существуют два основных класса методов доступа: детерминированные и недетерминированные.

Детерминированные методы доступа - это методы, при которых, среда передачи представляется компьютером по строго определенным правилам очередности.

Наиболее распространенными детерминированными методами доступа в ЛВС являются метод опроса и метод передачи права.

Метод опроса используется в сетях с звездообразной топологией. Метод передачи права применяется в сетях с кольцевой топологией.

Суть методов опроса и передачи права мы рассмотрели в соответствующих разделах при изучении этих базовых топологий сети.

Недетерминированные методы доступа - методы случайного доступа к сети. Эти методы предполагают конкуренцию всех компьютеров за право передачи данных. Суть недетерминированных методов доступа рассмотрена в разделе "шинная топология сети", где они используются.

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ INTERNET

Краткая история Интернет

Почти сразу после того как были созданы компьютеры, возникла необходимость в обмене информацией между машинами. Первоначально это делалось путем записи информации на промежуточный носитель (магнитная лента, перфокарты и т.п.) и физическим переносом этого носителя на другую машину.

В начале 60-х годов ученые, работавшие в области компьютерных технологий в разных частях США, начали искать пути для установления связи между ЭВМ и их пользователями. К концу 60-х годов правительство США пришло к пониманию огромной роли компьютеров в образовании, исследованиях и разработках в военной сфере. Исходя из этого, правительство США решило финансировать создание экспериментальной сети, которая способствовала бы успешному проведению исследований в области обмена информации. Эта сеть была названа ARPANET.

Одной из главных целей исследований, проводившихся в ARPANET, было создание сети, сохраняющей работоспособность при нарушении связи между отдельными ее частями. Кроме того, эта сеть должна была позволять исключать узлы и добавлять новые узлы с минимальными затратами, а также представлять компьютерам различных типов возможность легко связываться между собой.

В начале 80-х годов процесс исследований по формированию сети был фактически завершен.

В конце 1983г. правительством США было принято решение передать экспериментальную ARPANET, в которой насчитывалось всего 213 зарегистрированных компьютеров, для коммерческого использования. Так появилась новая сеть InterNet.

В обычном смысле InterNet не принадлежит никому. Отдельные сегменты сети, как национальные, так и международные, финансируются из различных источников и управление которыми осуществляется своей администрацией. Тем не менее все они признают решения и стандарты, утвержденные Советом по архитектуре InterNet. Это добровольная организация, состоящая из группы приглашенных экспертов. Каждый, кто считает себя способным помочь в решении обсуждаемых вопросов, может принять участие в процессе ее разработки и утвержденных стандартов InterNet.

Решением технических проблем и вопросами дальнейшего развития сети занимается Инженерный Комитет InterNet, который также является общественной организацией.

Кроме перечисленных выше организаций, существует достаточно большое число организаций, занимающихся вопросами использования и развития InterNet.

Как подключиться к InterNet.

До того момента, как InterNet стала открытой для коммерческого графика, единственной возможностью доступа к информации InterNet была работа в организации, подключенной к сети.

В настоящее время любой владелец ЭВМ может подключиться к InterNet. Для этого необходимо обратиться к услугам коммерческих фирм, специализирующихся на предоставлении доступа к InterNet. Эти компании называются сервис-провайдерами InterNet, или поставщиками услуг доступа к InterNet.

Сервис-провайдеры предоставляют два основных способа подключиться к InterNet.

Первый - связь по телефонным линиям. Этот способ наиболее распространен.

Второй - связь по специальным высокоскоростным каналам связи. Этот способ используется в основном для подключение к InterNet локальных вычислительных сетей.

Подключение к InterNet по телефонной линии наиболее распространено и дешево. В этом случае компьютер пользователя подключается к компьютеру (серверу) провайдера. Получаемая пользователем из сети информация поступает и хранится на сервере провайдера, а затем передается пользователю. Такой способ подключения имеет важное достоинство, заключающееся в том, что ПЭВМ пользователя "отгорожен" от компьютеров сети сервером провайдера, что усложняет несанкционированный доступ к информации пользователя.

Подключение к сети по специализированным высокоскоростным каналам связи используется для подключения компьютера к InterNet напрямую. Это означает, что пользователь получает непосредственный доступ ко всем компьютерам InterNet. С другой стороны компьютер пользователя становится доступен с любого компьютера сети, а это влечет за собой необходимость усиленной защиты данных пользователя.

По этой причине организации, использующие прямое подключение, устанавливают специальную машину, которая фильтрует запросы из InterNet, чем усложняет несанкционированный доступ в защищаемую ЛВС.

Информация доступная в InterNet.

Коммерческое использование InterNet привлекает ежемесячно тысячи новых пользователей. Сегодня в сети существуют тысячи серверов, принадлежащих не только государственным организациям, исследовательским и учебным заведениям, но и коммерческим фирмам и частным лицам. Наблюдается феноменальный рост подключенных машин, количество которых составляет десятки миллионов. Главный вопрос, который стоит перед сегодняшними пользователями InterNet - как найти необходимую информацию.

Способы передачи информации ( услуги InterNet).

За время эксплуатации ARPANET были разработаны различные способы обмена информацией между ЭВМ основанные на определенных правилах, определяющих их взаимодействие. Правила, определяющие взаимодействие ЭВМ, называются протоколом. Для каждого способа обмена информацией было разработано и программное обеспечение при помощи которого исследователи сети передавали информацию.

К наиболее известным способом передачи (обмена) информации относятся: передача файлов (FTP-протокол), электронная почта, терминальный доступ к удаленным ЭВМ (Telnet), конференции (ведение дискуссии путем переписки) и т.п.

После того как ARPANET стала InterNet, способы передачи информации, очевидно, перешли в InterNet, где их стали называть Услугами InterNet.

Наличие разных способов обмена информацией тормозило коммерческое использование сети, поскольку пользователям для получения информации нужно иметь представление о протоколах сети и уметь работать с несколькими программами, обеспечивающими эти протоколы.

В 1989г. группа исследователей из CERN (Европейская лаборатория физики элементарных частиц) поставила перед собой задачу создать систему, которая представила пользователям InterNet легкий и удобный доступ к информации. В 1994г. такая система была создана и называется World Wide Web - всемирная паутина, сокращенно WWW.

WWW - мультимедийная услуга InterNet. WWW объединяет под одной "крышей" традиционные услуги и представляет возможность работы с документами,в которых объединены текст, графика, звук, движущиеся изображения (анимация), что делает эти документы чрезвычайно выразительными и облегчает восприятие информации.

Документы системы WWW содержат ссылки на другие, связанные по смыслу, документы, причем последние могут находиться на других компьютерах. Поэтому можно просматривать WWW-документы, хранящиеся на серверах в различных странах мира, с такой же легкостью, как если бы они находились на одном компьютере (паутина).

Программы просмотра (Браузеры).

Для работы с системой WWW необходимо установить на ПК специальную программу просмотра, называемую WWW-браузер.

WWW-браузер - это прикладная программа, которая взаимодействует с системой WWW, получает затребованные документы, интерпретирует данные и отображает содержание документов на экране. В настоящее время известны несколько Web-браузеров. Наиболее почитаемы у пользователей две программы: NetScape фирмы NetScape и MS InterNet Explorer фирмы MiсroSoft.

Web-браузеры легки в освоении, имеют логически ясный интерфейс и позволяют легко получать из сети необходимую информацию.

В настоящее время, благодаря WWW, наблюдается взрывоподобный рост числа ЭВМ подключаемых к InterNet.

Прикладное программное обеспечение

Основным назначением компьютера является выполнение программ. Программа содержит команды, определяющие порядок действий машины. Совокупность программ для компьютера образует программное обеспечение (ПО). По функциональному признаку различают следующие виды ПО:

? системное

? прикладное.

Под системным (базовым) обеспечением понимается программное обеспечение, включающее операционные системы, сетевое ПО, сервисные программы и средства разработки программ (трансляторы, редакторы связей, отладчики программ и т.п.).

Основные функции операционных систем (ОС) заключаются в управлении ресурсами (физическими и логическими) и процессами вычислительных систем. К физическим ресурсам относятся: оперативная память, процессор, монитор, печатающее устройство, магнитные и оптические диски. В качестве логических ресурсов тогда выступают программы, файлы, события и т.д. Под процессом понимается некоторая последовательность действий, предписанная соответствующей программой и используемыми ею данными.

Сегодня существует большое количество операционных систем, написанных для компьютеров различных типов. Существуют операционные системы для ЭВМ Единой Системы (ЕС ЭВМ) такие как СВМ и ОС ЕС, на малых ЭВМ серии СМ используются ОС РВ и SX-11M, а на персональных компьютерах наиболее популярными являются - DOS (сейчас версии 6.22) Windows 95 (уже создана версия 97), Windows NT, Unix, OS/2.

Сетевое ПО предназначено для управления общими ресурсами в распределенных вычислительных системах: сетевыми накопителями на магнитных дисках, принтерами, сканерами, передаваемыми сообщениями и так далее. К сетевому ПО относят операционные системы, предназначенные для поддержания работы ЭВМ в сетевых конфигурациях (это сетевые ОС), или отдельные сетевые программы (пакеты программ), используемые совместно с обычными операционными системами, не являющимися сетевыми.

В настоящее время большое распространение получили следующие сетевые ОС: NetWare 4.1 (фирма Novell), Windows NT Server 3.5 (фирма Microsoft), LAN Server 4.0 Advanced (фирма IBM).

Для расширения возможностей ОС и предоставления набора дополнительных услуг используются сервисные программы, которые можно разделить на три группы:

? интерфейсные системы,

? оболочки операционных систем,

? утилиты.

Интерфейсные системы - естественное продолжение ОС и модифицируют как пользовательский, так и программный интерфейс. Они предоставляют также дополнительные возможности по управлению ресурсами ЭВМ. Учитывая, что развитая интерфейсная система может изменить весь пользовательский интерфейс, их также часто называют операционными системами. Это относится, например к Windows 3.11 и Windows 3.11 or Work Groups.

Оболочки операционных систем, в отличие от интерфейсных систем, модифицируют только пользовательский интерфейс по сравнению с тем, что реализуется операционной системой. Такие системы существенно упрощают процедуру выполнения запрашиваемых функций, таких операций с файлами, как копирование, переименование, уничтожение, предлагая пользователю и ряд дополнительных услуг. Основная черта программы-оболочки - заметное повышение уровня пользовательского интерфейса, наиболее полное удовлетворение потребностей пользователя и повышение производительности его работы.

В практике широко используются такие программы-оболочки, как Norton Commander и Dos Navigator.

Утилиты дают пользователю средства обслуживания компьютера и его ПО, обеспечивая:

? обслуживание магнитных дисков,

? обслуживание файлов и каталогов,

? предоставление информации о ресурсах компьютера,

? шифрование информации,

? защита от компьютерных вирусов,

? архивация файлов и прочее.

Средства разработки программ используются для разработки нового программного обеспечения как системного, так и прикладного.

Прикладным называется ПО, предназначенное для решения определенной целевой задачи из проблемной области. Такие программы еще называют приложениями. Различают два основных вида прикладного ПО:

? общего назначения

? специальное.

Спектр проблемных областей в настоящее время весьма широк и включает в себя по крайней мере следующие: промышленное производство, инженерную практику, научные исследования, медицину, юриспруденцию, судопроизводство, управление, делопроизводство, издательскую деятельность, образование и прочее.

Из всего разнообразия прикладного ПО выделяют группу наиболее распространенных программ (типовые пакеты и программы), используемые во многих отраслях человеческой деятельности независимо от их специфики.

К ПО общего назначения или типовому прикладному ПО относят программы, предназначенные для любых пользователей ПК независимо от области их профессиональных интересов. Это следующие программы:

? текстовые процессоры,

? табличные процессоры,

? системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры),

? системы управления базами данных,

? экспертные системы,

? программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных.

Все эти программы имеют широкое применение и среди юристов. Однако специалисты разных областей используют и специальные, только им необходимые программы, относящиеся к специальному программному обеспечению. Так юристы широко используют справочные информационные системы такие как "Гарант", "Юрисконсульт" или "Консультант - плюс".

"Гарант" - сиситема, охватывающая вопросы трудового и хозяйственного законодательства. Она относится к специализированным системам, ориентированным на негосударственные коммерческие предприятия.

"Юрисконсульт" - комплекс, состоящий из основной системы, обеспечивающей работу с нормативными актами из базы данных, и ряда вспомогательных программ, осуществляющих технологическую цепочку обаботки текстов для включения в базу.

"Консультант - плюс" во многом схожа с системой "Гарант". Она имеет встроенный механизм обращения по телефонным линиям связи к центральной базе данных, а следовательно, возможность обновления базы и получения дополнительной информации. Это крупнейший банк нормативных органов власти и управления РФ по всем вопросам финансовой и хозяйственной деятельности.

Система "Юсис" помимо нормативных актов содержит и научные комментарии к ним, выдержки из судебной, арбитражной и нотариальной практики. Это наиболее полная база по законодательству.

Попытки исследователей, работающих в области искуственного интеллекта направлены на создание систем, способных к разумному поведению. Если наделить вычислительную машину способностью "рассуждать" и сконцентрировать эти возможности в виде прикладных систем знаний, то можно создать так называемые экспертные системы. К ним относятся программы. реализующие задачи планирования, прогнозирования, классификации, принятия решений и так далее. Эти программы существенно ориентированы на учет особенностей той области практической деятельности человека, в которой возникают решаемые проблемы. Примером такой программы в области российского трудового законодательства может служить экспертная система "Ущерб", предназначенная для юридического анализа ситуации привлечения рабочих и служащих к материальной ответственности при нанесении предприятию материального ущерба. Цель системы состоит в обеспечении консультативной помощи при решении правовых вопросов возмещения ущерба причиненного предприятию действием или бездействием сотрудников, представить юридическую информацию для поддержки принятия решений в случаях причинения вреда, связанного с виновными действиями причинителя.

Экспертная система "Маньяк" - система поддержки принятия решения при раскрытии серийных убийств, совершенных на сексуальной почве. Она предназначена для оказания помощи сотрудникам уголовного розыска и следователям прокуратуры при выдвижении наиболее вероятной ерсии о типе предполагаемого преступника.

...