Характеристика функціонування робочих станцій і мережних серверів

Характеристика функціонування робочих станцій і мережних серверів

Вступ

Спочатку терміном робоча станція позначали високопродуктивні настільні комп'ютери, призначені для виконання складних графічних і технічних завдань. Продуктивність таких робочих станцій досягала значень великих обчислювальних систем і значно перевищувала відповідні показники звичайних персональних комп'ютерів. З розвитком технології персональних комп'ютерів відмінність між ними і робочими станціями стала швидко зменшуватись. Сучасні персональні комп'ютери параметрами роботи значно перевершують робочі станції попередніх поколінь.

У зв'язку з широким впровадженням локальних мереж на базі персональних комп'ютерів робочою станцією стали називати персональний комп'ютер, що має мережний адаптер.

Однією з основних функцій робочої станції є організація взаємодії з серверами та іншими робочими станціями.

Обчислювальний процес у рамках роботи комп'ютерної мережі може бути організований одним з двох способів.

1. Основне навантаження припадає на робочі станції, а мережні серверні ресурси розглядаються як допоміжні. У такому разі мережа, як правило, є одноранговою.

2. Робочі станції виконують мінімальний обсяг робіт, необхідний тільки для забезпечення доступу до мережних серверних ресурсів. Основне навантаження покладається на мережні сервери. Тут ми маємо справу з комп'ютерною мережею, організованою за типом "клієнт-сервер".

У першому випадку робочими станціями є потужні персональні комп'ютери з великим обсягом оперативної і зовнішньої пам'яті, що мають пристрої вводу-виводу інформації на магнітних носіях.

В другому -- обсяг оперативної пам'яті може бути меншим, а зовнішня пам'ять і пристрої вводу-виводу взагалі відсутні. Такою робочою станцією може бути спеціалізований комп'ютер -- мережна станція. До складу мережної станції входять такі пристрої персонального комп'ютера: клавіатура, монітор, процесор, відеоадаптер, системна плата і блок живлення. На відміну від персонального комп'ютера, в мережній станції відсутні накопичувач на жорсткому диску і дисководи для гнучких магнітних дисків. Вся необхідна для роботи інформація зберігається на мережному сервері. За відсутності дисководів для гнучких магнітних дисків, знижується вартість мережної станції, створюється додатковий захист від несанкціонованого копіювання інформації та захист від вірусів. Для зв'язку з локальною мере жею в мережній станції використовується вбудований мережний адаптер. У випадку, коли відсутній жорсткий диск, ініціалізація мережної станції здійснюється спеціальним постійним запам'ятовуючим пристроєм який знаходиться в мережному адаптері.

1 Основні компоненти робочої станції. Системна плата

Як і у персональних комп'ютерах, усі функціональні компоненти робочої станції розташовуються на одній платі або під'єднуються до неї. Така плата називається системною або материнською платою (motheboard). Зокрема, на системній платі розміщується процесор, мікросхеми підтримки процесору, контролери пристроїв, мікросхеми пам'яті. Сполучним елементом системної плати є шина даних, яка складається з печатних провідників і підсилювачів для передачі електричних сигналів між функціональними елементами системної плати. Крім того, шина даних забезпечує обмін даними між елементами системної плати та іншими пристроями робочої станції. Причому зовнішні, стосовно системної плати, пристрої підключаються до неї за допомогою спеціальних роз'ємів. Ці розєми, які називають слотами, розташовуються безпосередньо на самій системній платі.

Оскільки основний потік інформації в системній платі передається шиною даних, то її швидкодія значно впливає на продуктивність усієї робочої станції. Водночас, швидкість передачі інформації з шини даних залежить від тактової частоти її роботи, тактової частоти процесору і ширини каналу даних, тобто кількості розрядів даних, що одночасно передаються. Пристрої, що розташовані на системній платі і підключені до слотів, повинні підтримувати певну частоту і розрядність шини даних.

Процесори перших персональних комп'ютерів були 8-розрядними, тобто вони опрацьовували і передавали дані тільки по вісім розрядів. Відтак, і шина даних 8-розрядна. У восьми розрядних комп'ютерах дані передавалися між компонентами комп'ютера вісьмома паралельними доріжками, розташованими на системній платі. Потім, з появою 16-розряд-них процесорів, наприклад Intel 8086, восьмирозрядну шину замінили 16-роз-рядною, що дозволило вдвічі збільшити швидкість передачі даних.

Починаючи з 486 процесора, фірма Intel стала використовувати 32-розрядну архітектуру процесорів; відповідно, з'явилась і тридцятидвохрозрядна системна шини, яка забезпечує максимальну швидкість передачі даних між різними пристроями комп'ютера. Природно, ці зміни відбилися на конструкції слотів для плат зовнішніх пристроїв.

Найбільш відомими типами архітектури шини даних є: ІSА, ЕІSА і РСІ.

ІSA (Industry Standard Architecture) -- архітектура, яка використовується в комп'ютерах ІВМ РС, ХТ, АТ і сумісних з ними. Це одна з перших стандартних шин, що застосовується і сьогодні. Спочатку шина ІSА була 8-розрядною, потім, в 1984 року, вона була розширена до 16 розрядів. 16-розрядний слот це два 8-розрядних слота, встановлених один за другим. Тому 8-розрядна плата може бути вставлена в 16-розрядні слоти, але не навпаки.

ЕІSA (Extended Industry Standard Architecture) це 32-розрядна шина, сумісна з ІSА. Шина ЕІSА, розроблена корпорацією Compaq у співпраці з іншими виробниками комп'ютерного устаткування, є розширеною версією архітектури ІSА. Крім плат, спеціально розроблених для ЕІSА, ця шина може підтримувати більшість плат, розроблених для шини ІSА. Основний її недолік -- відносно висока вартість мережних плат для шини цього типу. Такі мережні плати використовуються переважно для файлових серверів.

РСІ (Peripheral Component Interconnect) -- це 32-розрядна локальна шина, яка використовується в більшості сучасних комп'ютерів. Архітектура РСІ задовольняє вимогам технології Plug and Play, що дозволяє настроювати конфігурацію персонального комп'ютера без втручання користувача, тобто максимально спрощується підключення будь-якого нового пристрою, який відповідає вимогам стандарту Plug and Play. Нагадаємо, що однією з перших операційних систем, які підтримують специфікацію Plug and Play, є Windows 98.

Висока продуктивність шини РСІ зумовлена ще й тим, що розроблена вона з урахуванням функціональних можливостей процесорів 486 і пізніших моделей процесорів. Шина РСІ підтримує так званий режим прямого доступу до пам'яті, що надає можливість зовнішнім пристроям звертатися до оперативної пам'яті комп'ютера, практично не використовуючи ресурси центрального процесора. Це дозволяє одночасне виконання операцій з обміну даними та опрацювання потоку команд центральним процесором. Вартість плат для шини РСІ нижча за вартість аналогічних плат для шини ЕІSА, тому що перші використовують менше апаратних засобів. Хоча шина РСІ не є розширенням шини ІSА, допускається використання на одному комп'ютері слотів РСІ і ІSА.

2 Центральний процесор

До складу сучасного комп'ютера може входити декілька різних процесорів, кожний з яких орієнтований на виконання певного набору функцій. Наприклад, процесор вводу-виводу виконує операції обміну даними зі зовнішніми пристроями. Арифметичний процесор оперує набором спеціальних команд, які підвищують ефективність виконання арифметичних операцій, зокрема операцій з плаваючою комою. Серед цих процесорів особливе місце займає центральний процесор, який управляє роботою комп'ютера в цілому і, як правило, виконує основний обсяг обчислювальних операцій. Природно, що швидкодія процесора має визначальне значення для продуктивності комп'ютера. Тому швидкодія є актуальною проблемою для користувачів комп'ютерів. Кожне нове системне і прикладне програмне забезпечення містить все більше комп'ютерних команд, кількість яких може сягати декількох мільйонів. У першу чергу це стосується програм опрацювання графічних зображень і мультимедійних додатків, що працюють у режимі реального часу.

Показником швидкодії процесора є тактова частота. Тактова частота процесора вимірюється в мегагерцах (МГц). Значення 1 МГц відповідає одному мільйону переключень (коливань) генератора синхросигналів процесора. Природно, що із збільшенням тактової частоти швидкодія процесора збільшується. Водночас підвищується температура процесора. З іншого боку, швидкодія процесора може бути підвищена за рахунок схемних рішень, наприклад шляхом суміщення виконуваних операцій. Таким чином, два процесори з однаковою тактовою частотою, але різною архітектурою можуть мати неоднакову швидкодію.

Слід зауважити, що збільшення тактової частоти має певну межу, оскільки швидкість поширення електричних сигналів у провідному середовищі є кінцевою. Для сталої роботи процесора, втім, як і будь-якого іншого електронного пристрою, час поширення сигналу між двома сусідніми елементам має бути на порядок менше тривалості тактованого імпульсу. Таким чином, збільшення тактової частоти пов'язане із зменшенням відстані між елементами всередині процесора. Тобто з переходом на більш високі і точні технології його виготовлення. Скорочення міжелементних відстаней з одночасним зменшенням самих елементів дозволяє переходити на нижчі напруги живлення. Це поліпшує температурний режим та знижує потужність процесора під час його роботи. При цьому з'являється можливість перейти на більш високу тактову частоту. Донедавна тактова частота у 900-1200 МГц вважалася високою. На сьогодні тактова частота у більш ніж 1400 МГц є досить поширеною.

Продуктивність робочої станції залежить від швидкодії не тільки центрального процесора, але й інших пристроїв. Точніше кажучи, якщо швидкодія процесора висока, а жорсткого диска або відеосистеми -- низька, то швидкодіючі пристрої будуть простоювати, очікуючи інформації від більш повільних пристроїв.

3 Оперативна пам'ять

У сучасних робочих станціях використовується декілька видів пам'яті, які розрізняються функціональним призначенням, обсягом і швидкодією. Швидкодія пам'яті та її розмір істотно впливають на продуктивність робочої станції. Насамперед це стосується оперативної пам'яті, званої також ОЗП (оперативний запам'ятовуючий пристрій). Оперативна пам'ять призначена для збереження інформації, з якою безпосередньо працює процесор під час виконання програм. В оперативній пам'яті зберігається основна частина (ядро) операційної системи, програми і дані, що виконуються в даний момент. Кількість оперативної пам'яті, необхідна робочої станції, залежить від розміру і складності операційної системи і додатків. Кожна робоча станція виділяє певну частину оперативної пам'яті тим компонентам мережної операційної системи, до яких вона має звернутися локально. Частина оперативної пам'яті, що залишилася, використовується для розміщення додатків і даних, які обробляються цими додатками. Оперативна пам'ять є швидкодіючим пристроєм, тому максимальна продуктивність робочої станції досягається при розміщенні всього необхідного програмного забезпечення в її оперативній пам'яті. При недостатньому обсязі оперативної пам'яті частина інформації розташовується на жорсткому диску робочої станції або мережного сервера. В останньому випадку збільшується обсяг інформації, яка передається мережею і, відповідно, час обчислень.

Сучасне програмне забезпечення часто використовує віртуальну пам'ять. Якщо з'ясовується, що доступної оперативної пам'яті недостатньо, блоки коду і даних додатків зберігаються у тимчасових файлах на жорсткому диску комп'ютера. Потім, за потреби команд, збережених на жорсткому диску, в оперативній пам'яті заміняються деякі дані, що не використовуються у цей момент. Реалізація режиму віртуальної пам'яті дозволяє програмному забезпеченню функціонувати в системі з обмеженим обсягом оперативної пам'яті. Природно, це зменшує продуктивність робочої станції.

Обсяг оперативної пам'яті вимірюється у мегабайтах (Мбайт). Сьогодні мінімумом для робочих станцій вважається пам'ять обсягом 16 Мбайт. У деяких випадках, наприклад для роботи зі складними графічними додатками, доцільно збільшити мінімальний обсяг оперативної пам'яті до 32 Мбайт.

Конструктивно сучасна оперативна пам'ять являє собою невеличку печатну (монтажну) плату, на якій розташовуються мікросхеми пам'яті. Такі печатні плати з розміщеними на них мікросхемами називаються модулями пам'яті (ММ -- Memory Module). Раніше були різні варіанти виконання одного з видів модуля пам'яті -- SІММ (Single Inline Memory Modules -- одиночні вбудовані модулі пам'яті). Модулі пам'яті вміщуються у спеціальні роз'єми на системній платі робочої станції. Залежно від кількості контактів, модулі пам'яті SІММ можуть бути короткими (30 контактів) і довгими (72 контакти). Природно, роз'єми на системній платі мають суміщатися з відповідним модулем пам'яті. З технологічних причин спочатку використовувалися короткі модулі пам'яті SІММ, які згодом замінювалися на довгі модулі пам'яті з відповідним збільшенням обсягу. Останнім часом на зміну модулям SIMМ прийшли модулі DІММ (Dual Inline Memory Modules - подвійні вбудовані модулі пам'яті), які за обсягом і швидкодією значно перевершують модулі SІММ. Швидкодія пам'яті визначається часом доступу до даних (зчитування даних) і вимірюється у наносекундах (нс). Чим це значення менше, тим швидше працює модуль пам'яті.

Модулі пам'яті, як і інші зовнішні елементи, поміщаються до спеціальних роз'ємів системної плати.

4 Основні типи мікросхем пам'яті

За способом збереження інформації мікросхеми оперативної пам'яті поділяються на динамічні і статичні. Динамічна пам'ять побудована на основі великої кількості мікроскопічних конденсаторів, кожний з який здатний зберігати один біт інформації. Оскільки конденсатори поступово розряджаються (втрачають інформацію), необхідно через певний час (ди-намічно) підзаряджати конденсатори. Динамічна пам'ять вважається дешевшою, але повільнішою, порівняно із статичною пам'яттю, коли виникає потреба у відновленні інформації. Статична пам'ять реалізується на елементах, що не потребують постійного відновлення інформації (статичних елементах).

Як динамічна зараз використовується DRAM- і EDDO-пам'ять. Мікросхеми динамічної пам'яті з довільним доступом (DRАМ) -- найбільш дешеві і прості у виробництві. Звичайно, час доступу в DRAM становить 70-50 нc. ЕDО-пам'ять також є динамічною з довільним доступом, проте відрізняється від DRАМ-пам'яті більш ефективною схемою доступу до даних. За рахунок так званих "розширених вихідних параметрів (ЕDО)" у цьому виді пам'яті на 20-30% скорочується час повторного доступу до інформації. Ці мікросхеми спеціально розроблені для швидкодіючих системних плат, наприклад тих, що підтримують процесори Pentium.

Статична пам'ять з довільним доступом (SRАМ) -- це мікросхеми статичної пам'яті. Як уже зазначалося, цей вид пам'яті значно швидший за DRАМ-пам'ять, проте і дорожчий. Час доступу в SRAM становить 5-10 нc і менше.

Відеопам'ять з довільним доступом (VRАМ). Це спеціалізовані модулі пам'яті типу 8КАМ, що використовуються на платах відеоконтролера для опрацювання цифрових графічних даних.

Постійний запам'ятовуючий пристрій (RОМ -- скорочення від read-only memory -- пам'ять тільки для читання). Така пам'ять енергонезалежна, тому інформація в ній не втрачається при відключенні живлення. Запис даних у постійний запам'ятовуючий пристрій здійснюється спеціальним пристроєм -- програматором. У комп'ютерах постійний запам'ятовуючий пристрій використовується для збереження базової системи вводу-виводу (ВІОS) -- набору програм для забезпечення взаємодії апаратних засобів і операційної системи із зовнішніми пристроями.

5 Жорсткі диски

До складу робочої станції може входити пристрій збереження інформації на жорсткому магнітному диску, зазвичай -- жорсткий диск. Усередині жорсткого диска знаходиться декілька магнітних дисків і магнітних голівок для запису і зчитування інформації. Корпус жорсткого диска герметичний, що забезпечує високу щільність запису інформації і дозволяє використовувати точний механізм керування магнітними голівками.

Ємкість пам'яті сучасних жорстких дисків вимірюється в гігабайтах (Гбайт). Одним з основних параметрів жорсткого диска, який зумовлює його швидкодію, є час доступу до даних, вимірюваний мілісекундами. Чим менше це значення, тим більше швидкодіючим буде диск. Іншим, не менше важливим параметром, є обсяг інформації, що передається в одиницю часу.

Загалом дані в мережі можуть зберігатися на жорстких дисках робочої станції, на жорсткому диску файлового сервера або розподілятися між робочими станціями та одним або декількома серверами. Розподіл інформації між цими пристроями здійснюється адміністратором мережі і залежить від призначення мережі. У будь-якому разі потрібно встановлювати оптимальне співвідношення між обсягом жорстких дисків робочих станцій і обсягом інформації, що передається мережею.

У системі клієнт-сервер ідеально розв'язати проблему збереження даних можна зосереджуючи всю інформацію на файловому сервері. В таких системах робочі станції іноді взагалі не мають жорстких дисків: дані обробляються за допомогою запитів до центрального серверу. У цьому випадку виключається копіювання будь-яких даних з робочої станції.

Якщо на робочій станції використовується певний обсяг постійної інформації, збереження її на жорсткому диску робочої станції зменшує мережний трафік і підвищує ефективність системи. Оптимальним для робочої станції вважається обсяг пам'яті жорсткого диска 10-20 Гбайт.

6 Мережні адаптери

Для підключення комп'ютерів до передавального середовища користуються спеціальними пристроями -- мережними адаптерами. Адаптери можуть мати як автономне виконання і підключатися до комп'ютера за допомогою інтерфейсу RS-232С, так і вбудовуватися в комп'ютер з підключенням до його системної шини. В останньому випадку мережний адаптер -- це печатна плата що називається мережною платою. Таким чином, мережну плату можна вважати синонімом вбудованого мережного адаптера.

Основними елементами мережного адаптера є: приймач-передавач (трансівер), мережний контролер, пам'ять мікропрограм і оперативна пам'ять.

Трансівер забезпечує перетворення сигналів і зв'язок з передавальним середовищем. Мережний контролер являє собою спеціалізований процесор, що реалізує протокол доступу до передавального середовища. Пам'ять мікропрограм містить програму керування мережним контролером. Оперативна пам'ять використовується для тимчасового зберігання кадрів даних.

Призначення мережного адаптера:

* підготовка даних, що надходять від іншого комп'ютера;

* передача даних іншому комп'ютеру;

* керування потоками даних між комп'ютерами

* керування кабельною системою.

Плата мережного адаптера, крім того, приймає дані з кабелю і перетворює їх на форму, зрозумілу центральному процесору комп'ютера. Слід зауважити, що більшість мережних адаптерів з метою уніфікації мають відповідні роз'єми і можуть використовуватись як у мережі 10ВАSЕ2, так і в мережі 10ВАSЕ5 або 10ВАSЕ-Т. Згідно із специфікацією 10ВАSЕ2, для під'єднання мережного адаптера до коаксіального кабелю використовуються ВNC коннектори: чотирьох типів ВNС-коннектор, установлюваний на коаксіальному кабелі; ВNС Т-коннектор, що прикріплюється на мережний адаптер; ВNC-баррел-коннектор, застосовуваний для зрощування двох відрізків коаксіального кабелю; ВNC-термінатор, що використовується на кінцях кабельного сегмента для виключення ефекту відбитого сигналу. На кінцях коаксіального кабелю ВNC-коннектори і термінатори можуть припаюватися або обжиматися. Перший спосіб з'єднання більш трудомісткий, надійність з'єднання значною мірою залежить від якості пайки. Останнім часом найбільш поширений другий спосіб з'єднання, який дозволяє за наявності спеціального інструменту швидко і якісно виконати монтажні роботи.

Для підключення товстого коаксіального кабелю застосовується 15-контактний АUI-кабель, який з'єднує 15-контактний (DВ-15) роз'єм плати мережного адаптера із зовнішнім грансівером. Для підключення витої пари застосовується роз'єм RJ-45. За своєю структурою і функціональними характеристиками адаптер станції є сумісним з адаптерами для коаксіального кабелю.

Вибираючи мережний адаптер:

* віддавайте перевагу пристроям, спроектованим для використовуваної операційної системи;

* вибирайте, по можливості, самонастроюванні (Рlug and Play) мережні плати;

* шукайте адаптери, що працюють із використанням найбільш прогресивних на цей момент технологій.

У перших персональних комп'ютерах ІВМ використовувалися 8-розрядні шини; вони передавали групи по 8 бітів даних. ІВМ РС/АТ має 16-розрядну шину, яка передає відразу 16 бітів. Багато сучасних комп'ютерів мають 32-розрядну шину. До мережного кабелю дані передаються послідовно у вигляді потоку бітів. Плата мережного адаптера приймає дані та організує їх для послідовної побітової передачі. Цей процес завершується переведенням цифрових даних комп'ютера на електричні, які передаються мережними кабелями. Відповідає за це перетворення трансівер.

Крім перетворення даних, плата мережного адаптеру повинна має своє місцезнаходження, або адресу, щоб її могли відрізнити від інших плат. Мережні адреси визначені комітетом ІЕЕЕ. Цей комітет закріплює за кожним виробником плат мережного адаптера певний інтервал адрес. Виробники записують ці адреси в мікросхеми. Завдяки цьому, кожна плата, а отже, і кожний комп'ютер мають унікальну адресу в мережі.

Для нормальної роботи в операційній системі мережний адаптер повинен бути правильно сконфігурований. Стосовно системи він характеризується трьома параметрами для настройки: номером апаратного переривання (IRQ); базовою адресою порту вводу-виводу (І/О port); базовою адресою буфера пам'яті (Base Memory Address). Мережний адаптер має сконфігуруватися так, щоб унеможливити конфлікти з іншими пристроями комп'ютера за цими параметрами. Для самонастроювальних (Рlug and Рlay) мережних адаптерів ці параметри встановлюються автоматично, для інших - за допомогою відповідних перемичок на платі або програм, що поставляються разом із мережним пристроєм. Параметри мережного адаптера можуть бути встановлені як вручну, так і за допомогою програмного забезпечення. В останньому випадку вони повинні збігатися з установками, заданими на платі перемичками або DIP-перемикачами. Як правило, вичерпну інформацію про настроювання плати можна одержати з документації.

Розглянемо основні установчі параметри. Переривання -- це сигнал, який фізичний пристрій (наприклад, порти вводу-виводу, клавіатура, драйвери дисків і плати мережного адаптера) посилає процесору комп'ютера як запит на обслуговування. В сучасних комп'ютерах є декілька рівнів переривання, що дозволяє процесору визначити найбільш важливий із запитів. Для всіх пристроїв комп'ютера повинні задаватися різні рівні переривань (ІRQ). Значення рівня запиту переривання задається під час настроювання пристрою. У більшості випадків мережні адаптери використовують переривання ІRQ3, ІRQ5, ІRQ10 або ІRQ11. Якщо є вибір, рекомендується віддавати перевагу ІRQ5, оскільки це значення встановлене на замовчування в багатьох системах.

Базовий порт вводу-виводу визначає канал, яким передаються дані між центральним процесором і певним пристроєм комп'ютера, у нашому випадку - мережним адаптером. Кожний пристрій системи повинен мати унікальну адресу базового порту вводу-виводу. Для мережних адаптерів виділяються такі адреси (у шістнадцятирічному форматі) портів: 300-30F; 310-31F.

Базова адреса пам'яті вказує на ту область пам'яті комп'ютера (RАМ), що використовується мережним адаптером як буфер для вхідних і вихідних кадрів даних.

Часто базовою адресою пам'яті мережного адаптера є D8000. При цьому слід вибирати базову адресу пам'яті, не зайняту іншим пристроєм. Природно, якщо мережний адаптер не використовує оперативну пам'ять комп'ютера, то для нього поняття базової адреси пам'яті відсутнє.

Для забезпечення сумісності з комп'ютером плата мережного адаптера повинна мати роз'єм, що відповідає структурі внутрішньої шини комп'ютера (архітектурі шини даних). У більшості випадків операційною системою офісних мереж виступає Windows 95/98/2000 або Windows ХР. Для цих операційних систем цілком придатні мережні адаптери Еthernet. Практично всі адаптери, які працюють з мережею Novell Netware, будуть працювати в середовищі Windows. Існує досить широкий вибір таких адаптерів. Вибираючи конкретний адаптер, превагу слід віддавати адаптерам відомих фірм -- виробників мережного устаткування. Справа в тому, що за зовнішньої подібності мережні адаптери відрізняються драйверами, від яких значною мірою залежить продуктивність мережі. Великі комп'ютерні фірми приділяють багато уваги розробці й удосконаленню мережних драйверів, оптимізації їхньої роботи.

7 Мережні сервери

Під сервером розуміють комп'ютер, який надає свої ресурси іншим комп'ютерам, що називається клієнтами. Сервер опрацьовує і зберігає основну інформацію, що знаходиться в комп'ютерній мережі. У зв'язку з різноманітністю використовуваної інформації і видів її опрацювання існують різні типи серверів, найбільш поширеним з яких є файловий сервер.

Під файловим сервером розуміють комп'ютер, підключений до комп'ютерної мережі і зберігає файли даних, до яких звертаються робочі станції. З точки зору користувача, файловий сервер -- це центральний архів, де зберігається спільна для всіх робочих станцій інформація. Інформацію, з якою працює комп'ютер, прийнято називати даними. Згруповані за певними ознаками дані утворюють файл, якому присвоюється певне ім'я. У свою чергу, файли об'єднуються в каталоги (папки). Припускається вкладена структура каталогів, коли кожний каталог може містити інші каталоги. Таким чином, організується досить складна, як правило, деревоподібна структура каталогів. Централізоване зберігання даних дозволяє більш ефективно здійснювати контроль над ними, а також полегшує доступ до них з боку користувачів.

У більш складних комп'ютерних мережах, крім файлового сервера, можуть бути присутні й інші види серверів, наприклад: сервер друку, сервер бази даних, Web-сервер, поштовий сервер тощо.

Сервер друку -- це комп'ютер, що керує доступом користувачів до системних пристроїв виводу, наприклад принтерів. Існування сервера зумовлене необхідністю більш ефективного використання дорогих друкуючих пристроїв. Висока якість і швидкість друку вимагають використання складних і, відповідно, дорогих друкуючих пристроїв. Проте такий принтер, підключений до однієї робочої станції, як правило, більшу частину часу простоює. Виходом із такої ситуації може стати поділ ресурсів принтера між всіма робочими станціями, тобто організація мережного принтера, що працює під керуванням сервера друку. Спільне використання принтера передбачає планування і розподіл його ресурсів між робочими станціями. При цьому слід звести до мінімуму час простоювання у черзі на друк, тобто створити таку схему керування, щоб робочі станції могли виконувати іншу роботу.

Сучасні сервери друку дають змогу підвищити ефективність використання друкуючих пристроїв. У великих мережах сервер друку може управляти одночасно декількома принтерами. Деякі сервери друку можуть виконувати завдання в автоматичному пакетному режимі, наприклад, вночі. Крім того, сервери друку можуть аналізувати друк преси і видавати інформацію для його оптимізації.

Сервер бази даних призначений для зберігання бази даних і керування доступом до неї.

Базою даних є сукупність пов'язаних об'єктів, включаючи таблиці, форми, звіти. Окремим випадком бази даних є електронні таблиці, де упорядковано дані у вигляді рядків і стовпчиків. Формування бази даних, установлення зв'язку між її об'єктами, а також організація доступу до вмісту бази здійснюється спеціальним додатком, званим системою керування базою даних (СКБД).

Web-сервер орієнтований на виконання спеціальних задач взаємодії з мережею Internet надає робочим станціям максимально можливий набір послуг міжмережної взаємодії.

Поштовий сервер -- це комп'ютер, що управляє потоком електронної пошти, передачею повідомлень і зв'язком з серверами глобальних мереж, зокрема мережі Internet.

8 Устаткування серверів

За складом устаткування сервери майже не відрізняються від робочих станцій, проте до самого устаткування висуваються такі ж самі вимоги як і в мережних серверах. Це пов'язано з тим, що файловий сервер повинен досить швидко опрацьовувати велику кількість запитів від робочих станцій. Природ-но, що із збільшенням числа робочих станцій і складності розв'язуваних задач значно зростають вимоги до продуктивності, обсягу пам'яті, надійності серверу.

Для забезпечення необхідної продуктивності сервери оснащуються високопродуктивними процесорами, наприклад Pentium IV з тактовою частотою 1400-2400 МГц. При створенні комп'ютерних мереж, де вимагаються значні швидкості опрацювання інформації, застосовують багатопроцесорні системи, до складу яких входить декілька процесорів. Слід, однак враховувати, що продуктивність мультипроцесорної системи не зростає пропорційно збільшенню кількості процесорів, оскільки виникає потреба у виконанні додаткових операцій по керуванню самою багатопроцесорною системою.

У системах клієнт-сервер практично всі дані, а також прикладні програми робочих станцій зберігаються на сервері. Крім того, на сервері зберігаються його власні дані та мережна операційна система. Все це вимагає значних витрат пам'яті на жорстких дисках, обсяг якої може досягати десятків гігабайт. Потреба у пам'яті щоразу збільшується у зв'язку з постійним підвищенням складності програмного забезпечення. При цьому жорсткі диски повинні мати не тільки велику місткість, але і бути достатньо швидкодіючими, щоб підтримувати високу продуктивність сервера. Природно, що все це позначається на вартості серверів.

З метою підвищення продуктивності в серверах широко використовується кеш-пам'ять. Ця надшвидкодіюча пам'ять призначена для тимчасового зберігання команд і даних, звертання до яких відбувається найчастіше. Кеш-пам'ять використовує спеціалізовані швидкодіючі мікросхеми SRАМ-пам'яті. Вміст кеш-пам'яті постійно змінюється, тобто інформація, до якої звертаються не так часто, замінюється на інформацію, звертання до якої відбувається частіше. Більший розмір кеш-пам'яті дозволяє опрацьовувати більшу кількість команд із швидким доступом. На більшості сучасних серверів використовується кеш-пам'ять ємкістю від 512 Кбайт до 2 Мбайт. Чим більша комп'ютерна мережа, тим більший обсяг кеш-пам'яті необхідний.

З метою підвищення надійності та відмовостійкості в мережних серверах застосовується ряд технічних рішень. У першу чергу це використання так званої ЕDС-пам'яті. Таке рішення забезпечує в процесі читання/запису виявлення і виправлення одиночних помилок. Для цього до пристрою керування пам'яттю вводиться спеціальна схема виявлення і виправлення помилок. Останнім часом такий тип пам'яті переходить до розряду стандартного обладнання мережних серверів.

Для запобігання втрати інформації у роботі з жорсткими дисками в серверах використовується система RAID (Redundant Array of Intexpensive Disks -- надлишкові масиви недорогих дисків). Система RAID складається з набору жорстких дисків. При цьому реалізуються різні режими одночасного запису тієї самої інформації на декілька жорстких дисків. Це дозволяє, у випадку збою жорсткого диска, відновити дані з резервної копії, яка знаходиться на іншому диску. Існує 5 рівнів систем RAID, які розрізняються способом дублювання інформації і, відповідно, можливістю її відновлення.

Для забезпечення нормальної роботи комп'ютерної мережі і запобігання втраті інформації в наслідок раптового відключення живлення сервер повинен бути забезпечений джерелом безперебійного живлення (UРS). Джерело безперебійного живлення використовує акумуляторну батарею для підтримання працездатності комп'ютера (сервера) упродовж часу, достатнього для збереження даних і нормального завершення роботи.

Як приклад наведемо поширену конфігурацію сервера для відносно невеликої мережі (до 10 робочих станцій):

* процесор -- Реntium III з тактовою частотою понад 1400 МГц;

* оперативна пам'ять з мінімальним обсягом 256 Мбайт і з можливістю розширення до 512 Мбайт;

* два жорстких диски по 40 Гбайт кожний з програмною підтримкою режиму RAID;

* мережний адаптер 10/100 Мб,іт/с;

* джерело безперебійного живлення (UPS).

Слід звернути увагу, що повинна існувати можливість нарощування ресурсів мережних серверів. У зв'язку з цим сервери проектуються з урахуванням можливості встановлення більш потужних або додаткових процесорів, оперативної пам'яті і жорстких дисків.

Контрольні питання

1. Загальна характеристика та особливості функціонування робочих станцій і мережних серверів. Основні функції робочої станції. Організація обчислювального процесу.

2. Основні компоненти робочої станції. Загальна характеристика системної плата. Історія розвитку процесорів. Характеристика найбільш відомими типами архітектури шини даних.

3. Загальна характеристика центрального процесору.

4. Загальна характеристика оперативної пам'яті. Порівняльна характеристика типів оперативної пам'яті.

5. Загальна характеристика різних типів мікросхем оперативної пам'яті. Порівняльна характеристика різних типів мікросхем оперативної пам'яті.

6. Загальна характеристика жорстких дисків. Структура жорсткого диску.

7. Особливості роботи мережних адаптерів. Призначення мережних адаптерів. Особливості вибору мережних адаптерів.

8. Особливості роботи мережних серверів. Загальні характеристики роботи прикладних серверів.

9. Методи та приклади устаткування серверів.