Загальні питання інформатики

1. Зовнішня пам'ять ПК

Зовнішня пам'ять - це пам'ять, що реалізована у вигляді зовнішніх, відносно материнської плати, пристроїв із різними принципами збереження інформації і типами носія, призначених для довготривалого зберігання інформації. Зокрема, в зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Пристрої зовнішньої пам'яті можуть розміщуватись як в системному блоці комп'ютера так і в окремих корпусах. Фізично зовнішня пам'ять реалізована у вигляді накопичувачів. Накопичувачі - це запам'ятовуючі пристрої, призначені для тривалого (що не залежить від електроживлення) зберігання великих обсягів інформації. Ємність накопичувачів в сотні разів перевищує ємність оперативної пам'яті або взагалі необмежена, якщо мова йде про накопичувачі зі змінними носіями.

Накопичувач можна розглядати як сукупність носія та відповідного приводу. Розрізняють накопичувачі зі змінними і постійними носіями. Привід - це поєднання механізму читання-запису з відповідними електронними схемами керування. Його конструкція визначається принципом дії та виглядом носія. Носій - це фізичне середовище зберігання інформації, на зовнішній вигляд може бути дисковим або стрічковим. За принципом запам'ятовування розрізняють магнітні, оптичні та магнітооптичні носії. Стрічкові носії можуть бути лише магнітними, у дискових носіях використовують магнітні, магнітооптичні та оптичні методи запису-зчитування інформації.

2. Комп'ютерна мережа

Комп'ютерна мережа - це два або більше комп'ютери, об'єднані кабелем таким чином, щоб вони могли обмінюватись інформацією.

Мережа - це сумісне використання (або розподілення). Розподіл файлів, ресурсів і програм.

Розподіл файлів означає те, що мережа дозволяє користуватися файлами декількох користувачів. Є два способи представлення файлів: передача файлів з комп'ютера на комп'ютер та відправка файлів на проміжний пункт, де вони будуть знаходитись до того часу, поки їх не забере інший користувач.

Розподіл ресурсів - це установка певних пристроїв, наприклад, диску чи принтеру таким чином, щоб всі комп'ютери мережі могли ними користуватися.

Розподіл програм - використання програми, що знаходиться на спільному диску мережі.

Існуючі на сьогодні мережі досить відрізняються за принципами взаємодії, характеристикам і рівнем запропонованих послуг. Це пов'язано як з реальними потребами замовників, так і з розвитком мережевих архітектур.

За складністю обслуговування існує три види мереж: реальні, штучні та однорангові.

Реальні - це мережі, які вимагають одного-двох спеціалістів для для постійного обслуговування. Представником такої мережі є мережа NetWork фірми Novell. Крім того, дана мережа потребує крім DOS спеціальну операційну систему.

Штучні мережі - вони працюють як реальні мережі, але не потребують спеціального жорсткого диску. Ці мережі дозволяють з'єднувати комп'ютери через послідовні або паралельні порти без спеціальних мережевих адаптерів. Інколи такий зв'язок називають «по нуль-модему». Такі мережі дуже повільні.

Однорангові - знаходяться між реальними і штучними. Їх часто називають «рівними серед рівних» (peer - to - peer network). В таких мережах всі комп'ютери працюють на рівних і не поділяються окремо на РС і ФС; кожен може виконувати ці функції.

Дві найбільш популярні мережі цього напрямку - це LAN tastic фірми Artsoft i Windows for Workgroups фірми Microsoft.

Ці мережі мають всі можливості реальних і одночасно є легкими в установці і експлуатації. Вони не визначають чітко РС і ФС.

За ступенем охоплення території і користувачів можна здійснити наступну класифікацію: глобальні мережі спільного використання, корпоративні мережі і локальні обчислювальні мережі.

Глобальні мережі спільного користування виставляють наступні вимоги:

наявність могутньої і гнучкої системи адресації, що дозволяє визначити велику кількість користувачів;

висока ефективність передачі корисної інформації;

використання складних протоколів маршрутирізації.

Корпоративні мережі призначені для об'єднання замкнутої групи користувачів, наприклад співробітників корпорації або фірми і можуть носити глобальний або локальний характер.

Локальні обчислювальні мережі призначені для організації взаємодії обмеженої групи користувачів, що використовують спеціальні протоколи з спрощеним механізмом маршрутирізації, адміністрування, передачі даних.

3. Загальна характеристика зовнішньої пам'яті

Зовнішня пам'ять комп'ютера призначена для довгострокового зберігання інформації в компактній формі. До пристроїв зовнішньої пам'яті належать гнучкі й жорсткі магнітні диски, оптичні, магнітооптичні диски тощо. Суттєве значення мають такі їхні показники, як інформаційна ємність, час доступу до інформації, надійність її зберігання, час безвідмовної роботи.

Для зовнішньої пам'яті характерні велика ємність носіїв і незначна порівняно з оперативною швидкодія пристроїв читання-записування. Оскільки диски можна міняти, то ємність дискової пам'яті вважається практично необмеженою.

В основу запису, зберігання і зчитування інформації на пристроях зовнішньої пам'яті покладено два принципи - магнітний і оптичний, які забезпечують зберігання інформації і після вимикання комп'ютера.

4. Принцип запам'ятовування інформації на магнітному дискові

Запис даних у жорсткому магнітному диску здійснюється наступним чином. При зміні сили струму, що проходить через головку, відбувається зміна напруженості динамічного магнітного поля в щілині між поверхнею та головкою, що приводить до зміни стаціонарного магнітного поля феромагнітних частин покриття диску. Операція зчитування відбувається у зворотному порядку. Намагнічені частинки феромагнітного покриття спричиняють електрорушійну силу самоіндукції магнітної головки. Електромагнітні сигнали, що виникають при цьому, підсилюються й передаються на обробку.

Пристрій накопичувача на гнучкому магнітному диску (НГМД) такий же, як і у великих носіїв на змінних магнітних дисках. Відмінності полягають у кількості голівок, потужності двигунів у габаритних розмірах пристроїв. Як і у випадку жорсткого диску, поверхня гнучкого диску розбивається на доріжки, які у свою чергу розбиваються на сектори. Сектори й доріжки утворюються під час форматування дискети. Зараз дискети поставляються відформатованими.

5. Вінчестери

НЖМД - це основний пристрій для довготривалого збереження великих об'ємів даних та програм. Інші назви: жорсткий диск, вінчестер, HDD (Hard Disk Drive). Ззовні, вінчестер являє собою плоску герметично закриту коробку, всередині якої знаходяться на спільній осі декілька жорстких алюмінієвих або скляних пластинок круглої форми. Поверхня кожного з дисків покрита тонким феромагнітним шаром (речовини, що реагує на зовнішнє магнітне поле), власне на ньому зберігаються записані дані. При цьому запис проводиться на обидві поверхні кожної пластини (крім крайніх) за допомогою блоку спеціальних магнітних головок. Кожна головка знаходиться над робочою поверхнею диска на відстані 0,5-0,13 мкм. Пакет дисків обертається безперервно і з великою частотою (4500-10000 об/хв), тому механічний контакт головок і дисків недопустимий.

Роботою вінчестера керує спеціальний апаратно-логічний пристрій - контролер жорсткого диска. В минулому це була окрема дочірня плата, яку під'єднували через слоти до материнської плати. У сучасних комп'ютерах функції контролера жорсткого диска виконують спеціальні мікросхеми, розташовані в чіпсеті.

У накопичувачі може бути до десятьох дисків. Їх поверхня розбивається на кола, що називаються доріжками (track). Кожна доріжка має свій номер. Доріжки з однаковими номерами, що розташовані одна над одною на різних дисках утворюють циліндр. Доріжки на диску розбиті на сектори (нумерація починається з одиниці). Сектор займає 571 байт: 512 відведено для запису потрібної інформації, решта під заголовок (префікс), що визначає початок і номер секції та закінчення (суфікс), де записана контрольна сума, потрібна для перевірки цілісності збережених даних. Сектори й доріжки утворюються під час форматування диска. Форматування виконує користувач за допомогою спеціальних програм. Ніяка інформація не може бути записана на неформатований диск. Жорсткий диск може бути розбитий на логічні диски. Це зручно, оскільки наявність декількох логічних дисків спрощує структуризацію даних, що зберігаються на жорсткому диску.

Існує величезна кількість різноманітних моделей жорстких дисків багатьох фірм, таких як Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu і т.д. Щоб забезпечити сумісність вінчестерів, розроблено стандарти на їх характеристики, які визначають номенклатуру з'єднувальних провідників, їх розміщення в перехідних роз'ємах, електричні параметри сигналів. Найпоширенішими нині є стандарти інтерфейсів IDE (Integrated Drive Electronics) або ATA та більш продуктивні EIDE (Enhanced IDE) і SCSI (Small Computer System Interface). Саме характеристики цих інтерфейсів, за допомогою яких вінчестери зв'язані з материнською платою, у значній мірі визначають продуктивність сучасних жорстких дисків. Серед інших параметрів, що впливають на швидкодію HDD слід відзначити такі:

1. швидкість обертання дисків - в наш час випускаються накопичувачі EIDE із частотою обертання 4500-7200 об/хв, і накопичувачі SCSI - 7500-10000 об/хв;

2. ємність кеш-пам'яті - у всіх сучасних дискових накопичувачах встановлюється кеш-буфер, який дає змогу прискорити обмін даними; чим більша його ємність, тим вища ймовірність того, що в кеш-пам'яті буде необхідна інформація, якої не треба прочитувати з диску (цей процес у тисячі разів повільніший); ємність кеш-буфера в різних пристроях може змінюватися в межах від 64 Кбайт до 2Мбайт;

3. середній час доступу - це час (у мілісекундах), на протязі якого блок головок зміщуються з одного циліндра на інший. Залежить від конструкції приводу головок і складає приблизно 10-13 мілісекунд;

4. час затримки - це час від моменту позиціювання блоку головок на потрібний циліндр до позиціювання конкретної головки на конкретний сектор, іншими словами, це час пошуку потрібного сектора;

5. швидкість обміну - визначає об'єми даних, які можуть бути передані з накопичувача до мікропроцесора та в зворотному напрямку за певні проміжки часу. Максимальне значення цього параметра дорівнює пропускній здатності дискового інтерфейсу і залежить від того, який режим використовується PIO або DMA; в режимі PIO обмін даними між диском і контролером відбувається за безпосередньої участі центрального процесора, чим більший номер режиму PIO, тим вища швидкість обміну; робота в режимі DMA (Direct Memory Access) дозволяє передавати дані безпосередньо в оперативну пам'ять без участі процесора; швидкість передавання даних у сучасних жорстких дисках коливається в діапазоні 30-60 Мбайт/с.

6. Гнучкі магнітні диски

НГМД або дисковод вмонтований у системний блок. Гнучкі носії для НГМД випускають у вигляді дискет (інша назва флопі-диск). Власне носій - це плоский диск зі спеціальної, достатньо міцної плівки, покритий феромагнітним шаром і поміщений у захисний конверт із рухомою засувкою у верхній частині. Дискети використовуються, в основному, для оперативного перенесення невеликих об'ємів інформації з одного комп'ютера на інший. Дані, записані на дискеті можна захистити від стирання чи перезапису. Для цього потрібно пересунути маленьку захисну засувку в нижній частині дискети таким чином, щоб утворилося відкрите віконце. Для того, щоб дозволити запис цю засувку слід перемістити назад і закрити віконце.

Лицьова панель дисководу виведена на передню панель системного блоку, на якій розташовані кишенька, закрита шторкою, куди вставляють дискету, кнопка для виймання дискети та лампочка-індикатор. Дискета вставляється у дисковод верхньою засувкою вперед, її потрібно вставити у кишеню накопичувача і плавно просунути вперед до звуку щиглика. Правильний напрямок вставляння дискети помічено стрілкою на пластиковому корпусі. Щоб вийняти дискету з накопичувача, потрібно натиснути на його кнопку. Світловий індикатор на дисководі показує, що пристрій зайнятий (якщо лампочка світиться, виймати дискету не рекомендується). На відміну від жорсткого диска, диск у НГМД приводиться в обертання тільки за командою на читання або запис, в інший час він перебуває у спокої. Головка читання-запису під час роботи механічно контактує з поверхнею дискети, що призводить до швидкого зношування дискет.

Основними параметрами дискети є технологічний розмір (у дюймах), щільність запису та повна ємність. За розмірами розрізняють 3,5 - дюймові дискети та 5,25 - дюймові дискети (зараз вже не використовуються). Щільність запису може бути простою SD (Single Density), подвійною DD (Double Density) та високою HD (High Density). Стандартна ємність 3,5 - дюймової дискети - 1,44 Мбайт, можливим є використання дискет ємністю 720 Кбайт. На теперішній час стандартом є дискети розміром 3,5 дюйма, високої щільності HD, що мають ємність 1,44 Мбайта.

Під час користування дискетою слід дотримуватися таких правил:

· не торкатись робочої поверхні дискети;

· не вигинати дискету;

· не знімати металічну засувку, забруднена дискета може пошкодити голівки;

· зберігати дискети подалі від джерела магнітних полів;

· перед використанням перевірити дискету на наявність вірусів за допомогою антивірусної програми.

7. Лазерні диски

Накопичувач CD-ROM

Починаючи з 1995 року в базову конфі-гурацію персонального комп'ютера замість дисководів на 5,25 дюймів почали включати дисковод CD-ROM. Абревіатура CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) перекладається як постійний запам'ятовуючий пристрій на основі компакт-дисків. Принцип дії цього пристрою полягає у зчитуванні цифрових даних за допомогою лазерного променя, що відбивається від поверхні диска. В якості носія інформації використовується звичайний компакт-диск CD. Цифровий запис на компакт-диск відрізняється від запису на магнітні диски високою щільністю, тому стандартний CD має ємність порядку 650-700 Мбайт. Такі великі об'єми характерні для мультимедійної інформації (графіка, музика, відео), тому дисководи CD-ROM відносяться до апаратних засобів мультимедіа. Крім мультимедійних видань (електронні книги, енциклопедії, музикальні альбоми, відеофільми, комп'ютерні ігри) на компакт-дисках розповсюджується також різноманітне системне та прикладне програмне забезпечення великих обсягів (операційні систе-ми, офісні пакети, системи програмування і т.д.)

Компакт-диски виготовляють із прозорого пластику діаметром 120 мм і товщиною 1,2 мм. На пластикову поверхню напилюється шар алюмінію або золота. В умовах масового виробництва запис інформації на диск відбувається шляхом витиснення на поверхні доріжки, у вигляді ряду заглиблень. Такий підхід забезпечує двійковий запис інформації. Заглиблення (pit - піт), поверхня (land - ленд). Логічний нуль може бути представлений як пітом, так і лендом. Логічна одиниця кодується переходом між пітом та лендом. Від центру до краю компакт-диску нанесена єдина доріжка у вигляді спіралі шириною 4 мкм із кроком 1,4 мкм. Поверхня диска розбита на три ділянки. Початкова (Lead-In) розташована в центрі диска і зчитується першою. В ній записано вміст диска, таблиця адрес всіх записів, мітка диска й інша службова інформація. Середня ділянка містить основну інформацію і займає більшу частину диска. Кінцева ділянка (Lead-Out) містить мітку кінця диску. Для штампування існує спеціальна матриця-прототип (мастер-диск) майбутнього диска, яка витискує доріжки на поверхні. Після штампування, на поверхню диска наносять захисну плівку з прозорого лаку.

Накопичувач CD-ROM містить:

1. електродвигун, що обертає диск;

2. оптичну систему, яка складається з лазерного випромінювача, оптичних лінз та датчиків і призначена для зчитування інформації з поверхні диска;

3. мікропроцесор, що керує механікою привода, оптичною системою і декодує прочитану інформацію у двійковий код.

Компакт-диск розкручується електродвигуном. На поверхні диска за допомогою приводу оптичної системи фокусується промінь із лазерного випромінювача. Промінь відбивається від поверхні диска і скрізь призму подається на датчик. Світловий потік перетворюється в електричний сигнал, який поступає у мікропроцесор, де він аналізується й перетворюється у двійковий код.

Основними характеристиками CD-ROM є:

1. швидкість передачі даних - вимірюється в кратних долях швидкості програвача аудіо компакт-дисків (150 Кбайт/сек) і характеризує максимальну швидкість з якою накопичувач пересилає дані в оперативну пам'ять комп'ютера, наприклад, 2-швидкісний CD-ROM (2x CD-ROM) буде зчитувати дані зі швидкістю 300 Кбайт/сек., 50-швидкісний (50x) - 7500 Кбайт/сек.;

2. час доступу - час, потрібний для пошуку інформації на диску, вимірюється у мілісекундах.

3. Основний недолік стандартних CD-ROM - неможливість записування даних, але існують пристрої однократного записування CD-R та багаторазового записування CD-RW.

Накопичувач CD-R (CD-Recordable)

Зовні схожі на накопичувачі CD-ROM і сумісні з ними за розмірами диска та форматами запису. Дають змогу виконати одноразовий запис і необмежену кількість зчитувань. Запис даних здійснюється за допомогою спеціального програмного забезпечення. Швидкість запису сучасних накопичувачів CD-R складає 4х-8х.

Накопичувач CD-RW (CD-ReWritable)

Використовуються для багаторазового запису даних, причому можна як просто дописати нову ін-формацію на вільний простір, так і повністю перезаписати диск новою інформацією (попередні дані знищуються). Як і у випадку з накопичувачами CD-R, для запису даних необхідно встановити в системі спеціальні програми, причому формат запису сумісний зі звичайним CD-ROM. Швидкість запису сучасних накопичувачів CD-RW складає 2х-4х.

Накопичувач DVD (Digital Video Disk)

Пристрій для читання цифрових відеозаписів. Зовні DVD-диск схожий на звичайний CD-ROM (діаметр - 120 мм, товщина 1,2 мм), однак відрізняється від нього тим, що на одній стороні DVD-диску може бути записано до 4,7 Гбайт, а на обох - до 9,4 Гбайт. У разі використання двошарової схеми запису на одному його боці можна розмістити вже до 8,5 Гбайт інформації, відповідно на обох боках - близько 17 Гбайт. DVD-диски допускають також перезапис інформації.

Найважливішим чинником, що стримує широке застосування накопичувачів CD-R, CD-RW та DVD, є висока вартість як їх самих, так і змінних носіїв.

8. Технічна характеристика ПК

Технічні характеристики ПК різних моделей визначаються швидкодією центрального процесора, кількістю периферійних пристроїв, які можна приєднувати до комп'ютера одночасно, ємністю оперативного запам'ятовуючого пристрою, швидкістю і надійністю вінчестера, його розміром, можливістю оновлення центрального процесора на більш потужний з появою такого, додаткового нарощування оперативної пам'яті, також можливістю роботи з оперативною пам'яттю в двохканальному режимі, наявністю СОМ, LPT-портів, тактовою частотою шини передачі даних, монітор повинен бути ХVGA-сумісний, що підтримує частоту горизонтальної розгортки більше 75 Гц. Крім того, потужність і характеристики ПК визначаються вимогами програмних засобів, установлених на ньому.

Наприклад, для роботи у програмному середовищі Windows 95 потрібні: процесор 386 і вище; оперативна пам'ять ємністю не менше за 4 Мбайт (рекомендується 8 Мбайт); VGA-сумісний відеоадаптер, а для Windows ХР потрібно мінімум 128 Мбайт оперативної пам'яті, ХVGA-сумісний відеоадаптер з мінімумом 64 Мб пам'яті.

9. Загальне поняття про комп'ютерні мережі

Інтенсивний розвиток мережних технологій пов'язаний з появою в 1960-х роках великих обчислювальних машин, або мейнфреймів (mainframe) серії IBM 360. Складний комплекс електронних та електромеханічних пристроїв, зокрема периферійних (зовнішніх) пристроїв - накопичувачів на магнітних стрічках, барабанах та дисках, потребував спеціальних умов експлуатації та великого штату обслуговуючого персоналу. Для більш ефективного використання цієї техніки створювались обчислювальні центри, до складу яких, звичайно, входили комп'ютери різної потужності та комплекс периферійних пристроїв. Концентрація обчислювальних потужностей вимагала їх колективного використання. Так з'явились перші системи телеобробки (обробки на відстані) завдань, що грунтувались на використанні різних типів термінальних (також і інтелектуальних) пристроїв, які могли знаходитись і за межами обчислювальних центрів. Поява персональних комп'ютерів та необхідність обміну інформацією між їх користувачами суттєво прискорили розвиток мережних технологій. Невдовзі з'явилась потреба об'єднання комп'ютерних систем не лише у межах однієї установи чи фірми, але й у масштабах регіону, країни та всього світу. Потребу в спільному інформаційному просторі сьогодні відчувають не лише науковці та бізнесмени, а й велика кількість користувачів домашніх комп'ютерів. Обмін повідомленнями електронної пошти, розклад руху транспортних засобів, прогноз погоди, доступ до наукової, довідкової, художньої інформації та багато інших послуг має змогу отримувати користувач персонального комп'ютера, що під'єднався до ресурсів глобальних комп'ютерних мереж.

Визначення 1: Комп'ютерною мережею називається сукупність вузлів (персональних комп'ютерів, робочих станцій, мейнфреймів, окремих пристроїв), які взаємодіють між собою за допомогою апаратних засобів та спеціального програмного забезпечення.

Визначення 2: (Міжнародної організації стандартів - ISO): Комп'ютерною мережею називається послідовне біторієнтоване передавання інформації між пов'язаними один з одним незалежними пристроями.

Набір послуг, що надаються клієнтам мережею, залежить від призначення та реалізації мережі.

Файл-сервер дає змогу клієнтам користуватись файлами, що розміщені на носіях інформації серверу. В повному обсязі сервісу частина логічного дискового простору робочої станції є відображенням частини дискового простору файл-сервера, що дає змогу працювати з цією областю диска файл-серверу так, як з локальним диском робочої станції. Завданням серверу є забезпечення заданого рівня множинного доступу робочих станцій до файлів, розв'язання колізій у випадку одночасного звернення кількох станцій до одного набору даних, розмежування прав доступу тощо. Спрощений варіант - файловий обмін, у процесі якого вузли мережі можуть тільки пересилати один одному файли (наприклад, використовуючи протокол FTP (File Transfer Protocol)).

Принт-сервер забезпечує обслуговування клієнтів мережі, в загальному випадку, декількома друкуючими пристроями (принтерами). При цьому сервер забезпечує прийом та постановку завдань на друк у чергу, виведення їх на принтери з урахуванням замовлених послуг друку та встановлених пріоритетів. Звичайно, до принт-серверу підключаються принтери, що здатні забезпечити широкий спектр послуг друку (швидкісні алфавітно-цифрові; лазерні для якісного чорно-білого, струменеві для кольорового друку тощо). Є спеціальні пристрої (деякі моделі принтерів обладнуються власним мережним адаптером), які дозволяють підключати принтер до мережі як окремий вузол, при цьому адміністратор здійснює віддалене управління таким принтером, використовуючи спеціальні програмні засоби.

Факс-сервер забезпечує колективне використання клієнтами мережі факс-модема та телефонної лінії, як пристрою виведення (типу принтера). Факс-сервером також може бути спеціалізований пристрій, що має інтерфейс доступу до мережі. Колективне використання вхідних повідомлень можливе при наявності засобів файлового обміну клієнтів з сервером, оскільки стандартне факсимільне повідомлення не містить адреси отримувача (тільки номер телефону).

Віддалений термінал (алфавітно-цифровий або графічний) забезпечує доступ робочої станції до обчислювальних ресурсів віддаленого комп'ютера (наприклад, мейнфрейму або Unix-машини) в режимі терміналу.

Сервер застосувань є одним з варіантів технології «клієнт-сервер», в якому основна обробка та пошук інформації для групи користувачів одного застосування здійснюється на сервері. Функції клієнтської частини застосування, встановленої на машині користувача, можуть бути зведені до введення та відображення результатів. Такий підхід, у порівнянні зі звичним колективним доступом до даних, дає змогу суттєво зменшити мережний трафік (завантаження), що особливо важливо в мережах з «повільними» каналами передавання даних.

Електронна пошта (E-mail) забезпечує обмін повідомленнями (файлами даних) між клієнтами, незалежно від ступеня їх віддаленості один від одного. Електронна пошта не вимагає присутності адресата за комп'ютером у момент надсилання йому повідомлення. Аналогічно до звичайної пошти, електронний лист, що має адреси відправника та отримувача, через систему поштових серверів доставляється в особисту «скриньку» (спеціально виділену дискову область) поштового серверу, на якому зареєстрована E-mail-адреса отримувача. До електронного листа можна приєднувати файли даних (тексти, малюнки, звукові повідомлення тощо).

Діалог (Chat) дає змогу двом клієнтам (або групі клієнтів) мережі обмінюватись повідомленнями в реальному часі. При наявності відповідних мультимедійних технічних засобів можна здійснювати аудіо - або відеодіалог. Мультимедійне спілкування групи клієнтів у реальному часі забезпечує можливість проведення аудіо - або відеоконференцій між віддаленими клієнтами. (Корпорація Microsoft використовує комп'ютерні відеоконференції для проведення виробничих нарад за участю працівників представництв корпорації в різних країнах світу).

Розподілена обробка інформації може ґрунтуватись на взаємодії процесів у різних вузлах мережі на рівні обміну блоками даних (наприклад, механізм DDE - Dynamic Data Exchange).

Перелічені базові мережні послуги можуть спільно (чи в певних комбінаціях) використовуватись у складних системах розподіленої обробки інформації. Наприклад, Web-сервер та Web-клієнт (браузер) забезпечують за текстовими та графічними вказівниками віддалений доступ до текстової, графічної, аудіо - та відеоінформації, що розсіяна по «сайтах» світової мережі Internet.

10. Класифікація комп'ютерних мереж

Мережі класифікують за різними критеріями, серед яких найбільш вживані такі:

1. за пропускною здатністю

o низька, до сотень Кбіт/с - мережі, що містять «повільні» канали на зразок телефонних ліній, зокрема глобальна мережа Internet;

o середня, 0.5-20 Мбіт/с - локальні мережі, звичайно, в межах будівлі;

o висока, більше ніж 20 Мбіт/с - базові (або «хребтові», backbone) мережі, що з'єднують сервери або локальні мережі «швидкими» каналами, наприклад оптоволоконними лініями;

2. за смугою каналу

o вузькосмугові (Baseband) - безпосередня (немодульована) передача тільки одного повідомлення в довільний момент часу;

o широкосмугові (Broadband) - одночасна передача кількох повідомлень частотно-розділеними каналами;

3. за розмірами

o LAN (Local-Area Network) - локальна мережа в межах офісу, будівлі;

o СAN (Campus-Area Network) - кампусна мережа, що об'єднує віддалені вузли та локальні мережі, звичайно, без використання телефонних ліній та модемів;

o MAN (Metropolitan-Area Network) - територіальна (міська) мережа з радіусом, що дорівнює десяткам кілометрів, та високою швидкістю передавання даних (100 Мбіт/с);

o WAN (Wide-Area Network) - широкомасштабна мережа (регіон, країна), що використовує віддалені мости та маршрутизатори з наявністю ліній низької пропускної здатності;

o GAN (Global-Area Network) - глобальна (міжнародна) мережа;

4. за співвідношенням вузлів

o однорангові (Peer-To-Peer) - невеликі локальні мережі, де кожен вузол може виступати як у ролі клієнта, так і сервера (наприклад, на базі операційних систем Windows for Workgroups, Windows'95);

o розподілені (Distributed) - мережа без лідера, в якій сервером називається машина, програма або пристрій, що забезпечують мережний сервіс, але не управління мережею (наприклад Unix Usenet);

o мережі з централізованим управлінням (Server Based), в яких сервер надає решта вузлам право використовувати спільні ресурси (наприклад Novell NetWare, Microsoft LAN Manager, IBM LAN Server, Banyan VINES, Windows NT);

5. за доступом

o мережі з розподіленим середовищем передавання (Shared-Media Networks), в яких у будь-який момент часу можуть взаємодіяти тільки два вузли (Ethernet, ARCnet…);

o мережі з комутацією (Switching Networks), в яких шляхом мультиплексування одночасно можуть взаємодіяти декілька пар вузлів;

6. за спільністю операційних систем

o гомогенні мережі, що грунтуються на однакових або споріднених ОС усіх вузлів (наприклад, Windows'95-Windows'98-Windows'NT-Windows'2000);

o гетерогенні мережі, в яких вузли використовують різнорідні ОС (наприклад, NetWare-Windows-Unix).

Але потрібно взяти до уваги, що будь-яка класифікація мереж є доволі умовною, оскільки реальні конфігурації здебільшого охоплюють одразу декілька класифікаційних груп.

11. Конфігурація мереж

Конфігурація - сукупність машин і пристроїв певної обчислювальної системи.

Мережі можуть будуватися в різних конфігураціях. На вибір конфігурації мережі впливають наступні фактори.

Можливість придбання та вартість устаткування. У багатьох випадках кошти, асигновані на об'єднання декількох комп'ютерів у мережу з метою спільного використання файлів, принтерів й інтернету, бувають обмеженими. Варто взяти до уваги витрати на придбання та встановлення мережних адаптерів, концентраторів, інших мережних пристроїв (наприклад, приватного шлюзу) і кабелю.

Спосіб підключення до інтернету. Мережна конфігурація також визначається обраним способом підключення до інтернету. Якщо послуги віддаленого комутованого доступу та стандартні модеми доступні практично всім і не вимагають значних інвестицій, то для більш швидкісного доступу може знадобитися широкополосний канал, наприклад лінія DSL (Digital Subscriber Line) чи кабельна лінія. Деякі постачальники послуг інтернету, що пропонують широкополосний доступ, вимагають, щоб абонент використовував додаткове устаткування: кабельний модем, модем DSL або приватний шлюз.

Простота конфігурації. Більшість домашніх і невеликих офісних мереж не обслуговуються відділами інформаційних технологій. Конфігурація повинна в остаточному підсумку вибиратися відповідно до того, які ресурси доступні для її встановлення та супроводу. Якщо конфігурація підібрана правильно, ці задачі будуть до снаги кожному.

Зовнішні фактори. На вибір конфігурації мережі можуть впливати зовнішні фактори. Наприклад, у деяких будинках можуть діяти обмеження на прокладку кабелю або певні вимоги до використання наявного кабелю. Через електричне екранування чи радіоперешкоди може бути обмежене використання пристроїв безпроводового зв'язку.

Безпека підключення до інтернету. Підключення до інтернету - фізичне з'єднання одного чи декількох комп'ютерів внутрішньої мережі з інтернетом - повинне бути захищеним від зовнішніх атак. Для цього можуть бути задіяні технології перетворення трафіка та брандмауери.

Уподобання та знання особи, яка встановлює мережу

Конфігурація мережі в будь-якому випадку залежить від рівня знань, досвіду та особистих уподобань того, хто встановлює мережні компоненти.

Щоб забезпечити зв'язок між усіма комп'ютерами, їх необхідно фізично з'єднати один з одним, безпосередньо або опосередковано. Для цього необхідно на кожному комп'ютері встановити мережний адаптер - спеціальний пристрій, що підключає комп'ютер до мережі.

Існують наступні види мережних адаптерів:

- внутрішні адаптери, що вставляються в гнізда PCI (Peripheral Component Interconnect) на комп'ютерах;

- адаптери PCMCIA чи PC Card, що вставляються в гнізда PC Card на переносних комп'ютерах;

- адаптери USB, що підключаються до порту USB, який зазвичай знаходиться на задній стінці комп'ютера, чи до порту USB концентратора USB.

Важливе значення має спосіб фізичного встановлення адаптера. Наприклад, у випадку адаптерів PCI потрібно відкрити корпус комп'ютера та вставити адаптер у порожнє гніздо PCI. Якщо обов'язковою умовою є простота встановлення, перевагу може бути віддано адаптерам USB. На переносних комп'ютерах швидше за все будуть використовуватися адаптери типу PCMCIA або PC Card.

Мережні технології.

Необхідно вибрати тип мережної технології або середовища мережної передачі даних, що дозволяє комп'ютерам обмінюватися інформацією один з одним. У домашніх мережах частіше за все використовуються наступні мережні технології:

- Ethernet;

- телефонна лінія;

- безпроводовий доступ.

Ethernet

Технологія Ethernet, застосовувана в корпоративних мережах, є порівняно простою, користується широкою популярністю та забезпечена підтримкою. Комплект устаткування Ethernet складається з адаптерів Ethernet і кабелю - або коаксіального (у мережах 10Base2) для послідовного підключення кожного комп'ютера, або крученої пари (у мережах 10Base і 100Base) для підключення кожного комп'ютера до концентратора. Концентратор необхіден у випадку, коли в мережу 10Base чи 100Base поєднується більше двох комп'ютерів за допомогою крученої пари.

Якщо адаптери Ethernet, як правило, коштують недорого, кабелі та концентратори ускладнюють конфігурацію та підвищують її вартість.

Мережа Ethernet може працювати зі швидкістю 10 Мбіт/с чи 100 Мбіт/с. Щоб вийти на рівень 100 Мбіт/с, потрібно встановити адаптери 100 Мбіт/с Ethernet, використовувати кручені пари категорії 5 і підключитися до порту 100 Мбіт/с на концентраторі Ethernet.

Мережа на базі телефонної лінії

Такі мережі розгортаються в основному вдома й у невеликих офісах; вони використовують в якості середовища передачі телефонний кабель і працюють зі швидкістю до 10 Мбіт/с. До комплекту мережного устаткування входять адаптери телефонної лінії, встановлювані на кожному комп'ютері, і стандартні телефонні кабелі, що підключаються до звичайних телефонних розеток.

Перевага мережі на базі телефонної лінії полягає в тому, що для неї вимагаються лише телефонні розетки, які зазвичай встановлюються по всьому будинку і часто виявляються розташованими поруч з комп'ютерами.

Безпроводова мережа

Безпроводові технології використовуються в корпоративних і домашніх мережах - вони засновані на радіозв'язку і для них не потрібно кабельної проводки. Безпроводові рішення здобувають популярність і стають усе більш доступними за ціною. Існує безліч продуктів безпроводової технології різних типів, однак переважними є безпроводові мережі на базі стандарту IEEE 802.11. Організації та великі корпорації все частіше бажають використовувати саме IEEE 802.11. Якщо домашня мережа також заснована на цьому стандарті, можна буде використовувати той самий мережний адаптер для доступу і до корпоративної, і до домашньої мережі. Мережа IEEE 802.11b може працювати зі швидкістю 11 Мбіт/с. Комплект безпроводового устаткування складається з безпроводових адаптерів, встановлюваних на кожнім комп'ютері.

Змішане середовище

Ідеальним варіантом було б використання однієї мережної технології у всіх комп'ютерах домашньої чи невеликої офісної мережі, але це не завжди буває можливо в силу розбіжностей у типах комп'ютерах, видах кабельної проводки й інших факторів. Якщо в мережі є більш ніж одне середовище передачі, значить, мережа складається з декількох сегментів, які необхідно з'єднати між собою за допомогою загального комп'ютера, встановивши на ньому адаптери відповідних типів.

Наприклад, якщо у вас є три комп'ютери, підключених до концентратора Ethernet, і два комп'ютери, з'єднаних телефонною лінією, виходить два мережних сегменти: сегмент Ethernet і сегмент на базі телефонної лінії. Щоб зв'язати один з одним комп'ютери обох сегментів, використовуйте комп'ютер, на якому встановлені операційна система Windows XP, адаптери двох типів і служба мережного моста. Мережний міст у прозорий спосіб з'єднує два сегменти локальної мережі між собою, і вони функціонують як єдиний сегмент.

Підключення до Інтернету

Якщо організаціям і великим підприємствам доступна безліч різноманітних способів підключення до інтернету, для домашніх і невеликих офісних мереж можливі тільки наступні варіанти:

-	індивідуальне підключення до інтернету кожного комп'ютера окремо;
-	використання приватного шлюзу;
-	використання вузлового комп'ютера.

Індивідуальне підключення до інтернету кожного комп'ютера окремо

Щоб підключити окремий комп'ютер до інтернету, достатньо встановити на ньому аналоговий модем і настроїти для комп'ютера власне підключення віддаленого доступу. Недолік цього методу полягає в тім, що число комп'ютерів, які зможуть одержати доступ в інтернет, обмежене числом окремих телефонних ліній, що є у вас вдома чи в офісі. Якщо телефонна лінія тільки одна, у кожний момент часу тільки один комп'ютер зможе мати доступ в інтернет.

Стандартні зовнішні модеми DSL і кабельні модеми обладнані портом Ethernet, через який їх можна підключати до концентратора Ethernet. Якщо комп'ютери внутрішньої мережі підключені до того ж концентратора, то кожний з них зможе відправляти й одержувати дані безпосередньо з інтернету.

Перевага такої конфігурації в тому, що вона не вимагає виділення одного комп'ютера, що забезпечував би доступ в інтернет, будучи постійно включеним. Кожен комп'ютер може в індивідуальному порядку виходити в інтернет, не використовуючи ніякого проміжного устаткування.

Однак у цієї мережної конфігурації є й ряд недоліків.

-	На кожному комп'ютері мережі необхідно забезпечити захист від атак через інтернет. На комп'ютерах, які працюють під управлінням Windows XP, можна активізувати брандмауер підключення до інтернету (Internet Connection Firewall, ICF), що буде захищати підключення даного комп'ютера. Якщо комп'ютер працює під управлінням більш ранньої версії Windows, рекомендується встановити який-небудь інший брандмауер.
-	Якщо на підключенні до інтернету не встановлено ICF чи інший брандмауер, то за замовчуванням файли і папки, які знаходяться в загальному доступі, можна бачити з інтернету. Щоб перешкодити цьому, відключіть загальний доступ до файлів і папок по протоколу Internet Protocol (TCP/IP).
-	Якщо на кожному підключенні до інтернету встановлено ICF чи інший брандмауер, він може блокувати загальний доступ до файлів і принтерів і використання пристроїв UPnP (Universal Plug and Play) комп'ютерами внутрішньої мережі.

Використання приватного шлюзу

Приватний шлюз - це апаратний пристрій, що з'єднує домашню чи невелику офісну мережу з інтернетом. Аналогично засобу загального доступу до підключення інтернету (Internet Connection Sharing, ICS) у складі Windows XP, приватний шлюз забезпечує трансляцію трафіка та дозволяє організувати спільне використання підключення до інтернету через DSL чи кабельний модем усіма комп'ютерами внутрішньої мережі. Приватний шлюз розміщається між модемом DSL чи кабельним модемом і внутрішньою мережею. Модем може бути інтегрований у приватний шлюз.

Приватні шлюзи також називаються шлюзами інтернету або широкополосними маршрутизаторами

Використання приватного шлюзу дає наступні переваги.

-	Приватний шлюз видно з інтернету як одиночний комп'ютер; він приховує всі комп'ютери внутрішньої мережі.
-	Приватний шлюз використовує одне підключення до інтернету спільно з усіма комп'ютерами мережі.
-	Не потрібно виділяти один з комп'ютерів, який забезпечував би доступ в інтернет, будучи постійно включеним.
-	У домашній чи невеликій офісній мережі з'являється можливість використання технології UPnP (Universal Plug and Play).

Недоліком приватного шлюзу є лише те, що його використання пов'язане з додатковими витратами на устаткування.

Використання вузлового комп'ютера

Вузловий комп'ютер - це комп'ютер, що працює під управлінням Windows XP і підключений одночасно до інтернету і до внутрішньої мережі. Вузловий комп'ютер виступає в ролі шлюзу, що забезпечує зв'язок між інтернетом і вузлами внутрішньої мережі, а також брандмауера, що захищає сам вузловий комп'ютер і комп'ютери внутрішньої мережі від атак з інтернету.

Вузловий комп'ютер можна також використовувати у внутрішній мережі на базі телефонної лінії, у безпроводовій мережі й у змішаному середовищі.

Вузловий комп'ютер працює під управлінням Windows XP з використанням наступних можливостей.



-	При підключенні до інтернету активізується засіб ICS (Internet connection sharing - загальний доступ до підключення інтернету).
-	Служба ICS забезпечує спільне використання підключення до інтернету всіма іншими комп'ютерами внутрішньої мережі. Вузловий комп'ютер відіграє роль маршрутизатора, що направляє рух трафіка між внутрішньою мережею та вузлами інтернету. Крім того, ICS захищає комп'ютери внутрішньої мережі, затримуючи трафік інтернету, який не запитувався ніякими комп'ютерами внутрішньої мережі. Це дозволяє запобігати атаки через інтернет, націлені на комп'ютери внутрішньої мережі.
-	На інтерфейсі з інтернетом працює брандмауер підключення до інтернету (ICF).

Хоча служба ICS захищає комп'ютери внутрішньої мережі від зовнішніх атак, вона не захищає сам вузловий комп'ютер. Якщо на інтерфейсі з інтернетом включено брандмауер ICF, він буде відхиляти трафік з інтернету, що не був запитаний вузловим комп'ютером. У такий спосіб забезпечується захист вузлового комп'ютера від атак з інтернету.

Використання Windows XP на вузловому комп'ютері має наступні переваги.

-	Спільне використання одного підключення до інтернету всіма комп'ютерами мережі призводить до скорочення витрат на забезпечення доступу в інтернет і дозволяє всім комп'ютерам одночасно працювати в інтернеті.
-	Вузловий комп'ютер видно з інтернету як одиночний комп'ютер в інтернеті; він приховує за собою комп'ютери внутрішньої мережі.
-	Вузловий комп'ютер із включеними засобами ICS і ICF утворить єдиний пункт безпеки, що захищає сам вузловий комп'ютер і всі комп'ютери внутрішньої мережі. Комп'ютери, що працюють під управлінням попередніх версій Windows, виявляються захищеними без застосування додаткових брандмауерів.
-	Якщо у внутрішній мережі підтримуються різні види середовища передачі даних, можна скористатися службою мережного моста Windows XP, що автоматично настроює прозоре мостове з'єднання різних мережних сегментів.
-	У домашній чи невеликій офісній мережі з'являється можливість використання технології UPnP (Universal Plug and Play). Вона дозволяє управляти підключенням до інтернету з будь-якого комп'ютера внутрішньої мережі, що працює під управлінням Windows XP, Windows Millennium Edition, Windows 98 Second Edition чи Windows 98.
-	Активізація ICF фактично блокує загальний доступ до файлів і принтерів на підключенні вузлового комп'ютера до інтернету. Тому приватні файли, які зберігаються на вузловому комп'ютері, не буде видно з інтернету. Однак загальний доступ до файлів і принтерів буде як і раніше можливий у внутрішній мережі і не потребуватиме додаткового настроювання.
-	Немає необхідності використовувати додатковий пристрій, такий як приватний шлюз. Вузловим комп'ютером може слугувати вже діючий комп'ютер внутрішньої мережі.

Недоліки конфігурації з вузловим комп'ютером:

-	щоб комп'ютери внутрішньої мережі мали доступ до інтернету, вузловий комп'ютер повинен бути весь час включений;
-	на вузловому комп'ютері повинні бути встановлені два мережних адаптери: один для виходу в інтернет, іншій для підключення до внутрішньої мережі.

Якщо інтернет-провайдер не вимагає обов'язкового використання приватного шлюзу, підключення внутрішньої мережі до інтернету через вузловий комп'ютер, який працює під управлінням Windows XP із включеними засобами ICS і ICF, забезпечить захист від атак через інтернет і ефективний зв'язок між комп'ютерами внутрішньої мережі.

12. Сервери і робочі станції

Комп'ютери, що входять в мережу, поділяються на два типи: робочі станції, призначені для користувачів і файлові сервери, які, як правило, не доступні звичайним користувачам. З робочою станцією працює лиш користувач, який сидить перед нею, в той час як файловий сервер дозволяє багатьом користувачам розділити свої ресурси. В якості робочих станцій, як правило, використовується середнього класу ПК типу ІВМ на базі процесора 80486 або Pentium. Вони забезпечені ОЗУ об'ємом від 1М до 4М, часто мають кольоровий монітор та високоякісну клавіатуру. За звичай, робочі станції також мають недорогий НЖМД невеликого об'єму.

Деякі робочі станції називаються бездисковими робочими станціями, оскільки вони не мають власних дисків. До таких робочих станцій доступ до файлів повністю визначається ЛОМ.

Коли Ви користуєтеся робочою станцією, вона майже в усіх випадках поводить себе як автономний ПК. Але тут є чотири відмінності.

На екрані під час завантаження операційної системи з'являються допоміжні повідомлення, які інформують Вас пр те, що мережева ОС завантажується в робочу станцію.

Перед початком роботи Ви повинні повідомити мережевому ПЗ Ваше ім'я користувача або ідентифікаційний номер (ІD) i пароль. Це є процедура входження в систему.

Після підключення до ЛОМ Ви бачите допоміжні літери, що позначають допоміжні дискові накопичувачі, що стали Вам доступними.

Коли Ви роздруковуєте службові записки або повідомлення, вони друкуються на принтері, який може знаходитись далеко від Вашого робочого місця.

Сучасний ринок «персональних робочих станцій» не просто визначити. По суті він являє собою сукупність архітектурних платформ персональних комп'ютерів і робочих станцій, які з'явилися в даний час, оскільки постачальники комп'ютерного устаткування приділяють все більшу увагу ринку продуктів для комерції і бізнесу. Цей ринок традиційно вважався вотчиною міні-комп'ютерів і мейнфреймів, які підтримували роботу настільних терміналів з обмеженим інтелектом. У минулому персональні комп'ютери не були досить могутніми і не мали в своєму розпорядженні достатні функціональні можливості, щоб служити адекватною заміною підключених до головної машини терміналів. З іншого боку, робочі станції на платформі UNIX були дуже сильні в науковому, технічному і інженерному секторах та були майже також незручні, як і ПК для того, щоб виконувати серйозні офісні додатки. Відтоді ситуація змінилася корінним чином. Персональні комп'ютери в даний час мають достатню продуктивність, а робочі станції на базі UNIX мають програмне забезпечення, здатне виконувати більшість функцій, які стали асоціюватися з поняттям «персональної робочої станції». Ймовірно обидва ці напрямки можуть серйозно розглядатися як мережевий ресурс для систем масштабу підприємства. У результаті цих змін практично пішли зі сцени старомодні міні-комп'ютери з їх патентованою архітектурою і використанням терміналів, що приєднуються до головної машини. По мірі продовження процесу розукрупнення (downsizing) і збільшення продуктивності платформи Intel найбільш могутні ПК (але все ж частіше відкриті системи на базі UNIX) стали використовуватися як сервери, поступово замінюючи міні-комп'ютери.

В протилежність робочій станції файловий сервер - це комп'ютер, який обслуговує всі робочі станції. Він здійснює сумісне використання файлів, що розміщені на його дисках. Файлові сервери - це, як правило, комп'ютери високої швидкодії на базі процесорів Pentium з об'ємом пам'яті ОЗУ 8 М або більше. Часто файлові сервери забезпечені недорогою клавіатурою і монітором середньої якості. Але файловий сервер майже завжди має не менше одного швидкодіючого накопичувача великої ємкості.

Сервери повинні бути високоякісними і високонадійними машинами, оскільки при обслуговуванні всієї мережі вони багаторазово виконують роботу звичайної робочої станції.

Найчастіше файловий сервер виконує тільки ці функції. Але інколи в малих мережах файл-сервер використовується ще й в якості робочої станції.

Прикладні багатокористувачеві комерційні і бізнес-системи, що включають системи управління базами даних та обробки трансакцій, великі видавничі системи, мережеві додатки і системи обслуговування комунікацій, розробку програмного забезпечення і обробку зображень все більш настирливо вимагають переходу до моделі обчислень «клієнт-сервер» і розподіленій обробці. У розподіленій моделі «клієнт-сервер» частину роботи виконує сервер, а частину - комп'ютер користувача (в загальному випадку клієнтська і призначена для користувача, частини можуть працювати і на одному комп'ютері). Існує декілька типів серверів, орієнтованих на різні застосування: файл-сервер, сервер бази даних, принт-сервер, обчислювальний сервер, сервер додатків. Таким чином, тип сервера визначається виглядом ресурсу, яким він володіє (файлова система, база даних, принтери, процесори або прикладні пакети програм).