Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Марта 2015 в 06:26, курс лекций
Основные понятия и определения информатики.
Начало развития информатики как науки положило появление ЭВМ в 50-е годы прошлого столетия.
Выделению информатики в отдельную науку способствовало наличие единой формы представления информации в компьютерах: числовая, символьная и аудиовизуальная (звук, изображение) представляется в двоичной форме.
Таблица 2
Х |
У |
Х^У |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
ИЛИ Операция, выражаемая связкой "ИЛИ" (в неисключающем смысле этого слова), называется дизъюнкцией (лат. disjunctio — разделение) или логическим сложением и обозначается знаком v (или плюсом). Высказывание А v В ложно тогда и только тогда, когда оба высказывания А и В ложны. Например, высказывание "10 не делится на 2 или 5 не больше 3" ложно, а высказывания "10 делится на 2 или 5 больше 3", — истинны. Таблица истинности логической операции "или" приведена в табл. 8.3.
Таблица истинности логического сложения (дизъюнкции) "ИЛИ"
Таблица 3
Х |
У |
ХVУ |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
ЕСЛИ-ТО Операция, выражаемая связками "если ..., то", "из ... следует", "... влечет ...", называется импликацией (лат. implico — тесно связаны) и обозначается знаком или . Высказывание ложно тогда и только тогда, когда А истинно, а В ложно. Таблица истинности логической операции "импликация" приведена в табл. 8.4.
Таблица истинности импликации "ЕСЛИ-ТО"
Таблица 4
х |
У |
х—›у |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
В обычной речи связка "если ..., то" описывает причинно-следственную связь между высказываниями. Но в логических операциях смысл высказываний не учитывается. Рассматривается только их истинность или ложность.
РАВНОСИЛЬНО Операция, выражаемая связками "тогда и только тогда", "необходимо и достаточно", "... равносильно ...", называется эквиваленцией или двойной импликацией и обозначается знаком или ~. или ÛВысказывание истинно тогда и только тогда, когда значения А и В совпадают. Например, высказывание "24 делится на 6 тогда и только тогда, когда 24 делится на 3 - истино, а высказывание "24 делится на 6 тогда и только тогда, когда 24 делится на 5" - ложно. Таблица истинности логической операции "эквиваленции" приведена в табл. 8.5.
Таблица истинности эквиваленция, связка "Тогда и только тогда"
Таблица 5
х |
У |
х‹—›у |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Импликацию можно выразить через дизъюнкцию и отрицание:
А В = v В.
Эквиваленцию можно выразить через отрицание, дизъюнкцию и конъюнкцию:
А В = ( v В) . ( v А).
Таким образом, операций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции достаточно, чтобы описывать и обрабатывать логические высказывания.
Порядок выполнения логических операций задается круглыми скобками. Но для уменьшения числа скобок договорились считать, что сначала выполняется операция отрицания ("не"), затем конъюнкция ("и"), после конъюнкции — дизъюнкция ("или") и в последнюю очередь — импликация.
Лекция 8. Организация межкомпьютерной связи.
В настоящее время большинство компьютеров используется не изолированно от других компьютеров, а постоянно или время от времени подключаются к локальным или глобальным компьютерным сетям для получения той или иной информации, посылки и получения сообщений и т. д.
Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, объединенных каналами связи.
Компьютерные сети используются для организации коллективной работы, доступа к общим информационным ресурсам и организации общения между пользователями сети.
Каналы связи различаются как по типу проводящей среды (проводная и беспроводная), так и по физической реализации (коаксиальный кабель, оптическое волокно, спутниковый канал, радиосвязь, лазерный или инфракрасный сигнал и др.). Ниже приведены значения основных характеристик различных каналов связи. Помимо них учитываются также стоимость, надежность и достоверность передачи информации и другие характеристики.
Для подключения компьютера к сетевой среде необходимо устройство, называемое картой сетевого интерфейса или сетевой картой. ПК, подключенный к сети, называется рабочей станцией сети или сетевой станцией.
Существует несколько вариантов классификации компьютерных сетей.
По территориальному признаку различают сети:
- Локальные (Local Area Network), которые ограничиваются размерами помещения, здания либо группы рядом стоящих зданий. Компьютеры такой сети обычно расположены на небольшом расстоянии друг от друга (порядка 1 километра), например, сеть масштаба офиса. Большие расстояния подразумевают уже другие способы обмена данными и другие виды коммуникационного оборудования. Такие сети принято называть «глобальными».
- Глобальные сети (Wide Area Network) строятся на основе региональных сетей.
Другой вариант классификации сетей — учет их различия в геометрической схеме (топологии) соединения узлов сети. На локальном уровне выделяют три варианта топологии: общая шина, кольцо, звезда. Под топологией локальной сети понимают конфигурацию физических соединений компонентов локальной сети (сервер, рабочие станции). Тип топологии определяет производительность и надежность в эксплуатации сети рабочих станций, для которых имеет значение также время обращения к файловому серверу.
Топология типа «звезда»
Такая сеть пришла из области больших ЭВМ, где головная машина принимает и обрабатывает все данные с периферийных устройств. Вся информация между двумя периферийными рабочими станциями проходит через центральный узел сети. Пропускная способность сети определяется мощностью узла и гарантируется каждой рабочей станцией. Коллизий (столкновений) данных не возникает. Каждая рабочая станция связана непосредственно с узлом.
Рис. 13 Топология типа «звезда»
Топология в виде звезды (рис. 13) является наиболее быстродействующей из всех топологий сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями происходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.
Кольцевая топология
При кольцевой топологии сети (рис. 14) рабочие станции связаны одна с другой по кругу. Коммуникационная связь замкнута в кольцо. Сетевые сообщения циркулируют по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос.
Рис. 14. Топология типа «кольцо»
Основная проблема при кольцевой топологии состоит в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации. В случае выхода из строя хотя бы одной из них парализуется работа всей сети. Ограничения на протяженность сети не существует, так как она определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.
Шинная топология
При шинной топологии (рис. 15) среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Рабочие станции в любое время, без перерыва работы всей сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.
Рис. 15. Топология типа «шина»
В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий Ethernet с тройниковыми соединителями. Разрыв шины вызывает остановку всей сети. Этого недостатка лишена сеть, построенная на витой паре с использованием активных концентраторов. Обрыв кабеля в этом случае вызывает отключение только одного компьютера.
Общая шина предполагает подключение компьютеров к общему кабелю, на концах которого — терминальные коннекторы. В топологии "звезда" имеется центральное коммутационное устройство, к которому подключен каждый компьютер. В "кольце" компьютеры замкнуты в цепочку, сигнал передается от одной станции к другой.
Процедура передачи информации в сети определяется протоколом связи. Протокол связи — набор стандартных правил, описывающих единую для пользователей данной сети структуру представления информации и механизмы обмена ею между узлами сети. Стандарты описывают коммуникации на различных уровнях: физическом, канальном, сетевом, транспортном, прикладном. Для каждого уровня есть соответствующий протокол связи.
Самыми известными являются протокол TCP/IP. Сети в Интернет неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP. На самом деле протокол TCP/IP — это два разных протокола, определяющих различные аспекты передачи данных в сети: протокол TCP (Transmission Control Protocol) — этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя; протокол IP (Internet Protocol) —отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.
Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол ТСР разбивает информацию на пакеты — отдельные блоки фиксированного размера, и нумерует все пакеты, чтобы их затем можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация примерно такого формата:
Адрес получателя |
Адрес отправителя |
Длина |
Данные |
Поле контрольной суммы |
Контрольная сумма данных пакета содержит информацию, необходимую для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того, как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Такой пакет отбрасывается, и автоматически направляется запрос
Далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола ТСР проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.
Отдельные участки Интернет представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов.
Рабочая станция (workstation), иначе называемая клиентом (client), — персональный компьютер, пользующийся услугами, предоставляемыми серверами приложений и баз данных.
Компьютер, выполняющий одну или несколько общих для сети функций управления обработкой данных в сети, называется сервером. Сервером называют и программное обеспечение, выполняющее управляющие функции. Например, файловый сервер (file server) - специализированный компьютер для хранения информации и управления информационным обменом в сети, и сервер баз данных (database server) - организует доступ к распределенным базам данных корпоративной сети,
Сервер, поддерживающий протокол HTTP и организующий доступ к HTML-документам, называется Web-сервером. Принт-серверы (серверы печати) позволяют организовать совместное использование принтеров. Компании, имеющей большое число удаленных пользователей, приходится использовать сервер удаленного доступа. Он выполняет функцию подключения удаленных пользователей к локальной сети фирмы. Факс-серверы позволяют рационально организовать рабочее время сотрудников. Они представляют собой один или несколько компьютеров, оснащенных несколькими факсимильными платами (или одной многоканальной), на которых выполняется специальное программное обеспечение, управляющее факс-модемами.
Сетевые технологии предоставляют пользователю ряд преимуществ.
1. Совместный доступ к ресурсам - экономятся средства за счет организации коллективного доступа к принтерам (принт-сервер), модемам (коммуникационный сервер, почтовый сервер), факсам (факс-сервер). Современный уровень информационных технологий предусматривает организацию распределенной обработки информации. Данные хранятся в нескольких базах данных на разных компьютерах, а специальное программное обеспечение обеспечивает поиск необходимой информации по запросу пользователя. Коллективный доступ к общим данным позволяет хранить информацию в месте ее получения и избавляет от необходимости оперативного пополнения центральной единой базы данных. Это значительно снижает издержки на передачу информации по каналам связи.